DE102008016080A1

DE102008016080A1 - Kraftfahrzeug mit einem Fahrzeugdach und/oder wenigstens einer Fahrzeugklappe

Info

Publication number: DE102008016080A1
Application number: DE102008016080A
Authority: DE
Inventors: Gunter Schröter; Andreas Dr. Eder; Gerhard Kurz
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2008-03-28
Filing date: 2008-03-28
Publication date: 2009-10-01

Abstract

Es ist bekannt, Solarzellen auf einem Fahrzeugdach anzuordnen, um damit einen Lüfter zur Belüftung eines Kraftfahrzeuginnenraums und ein Peltierelement zur Kühlung der Luft zu betreiben. Vorzugsweise erfolgt die Stromversorgung des Lüfters und des Peltierelements direkt durch die Solarzellen, sodass auch bei abgeschaltetem Fahrzeugmotor eine effektive Belüftung und Kühlung möglich ist, ohne hierbei die Fahrzeugbatterie zu belasten. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kraftfahrzeug mit einem Fahrzeugdach und/oder wenigstens einer Fahrzeugklappe zu schaffen, das auch bei sehr niedrigen Außentemperaturen einen hohen Komfort aufweist. Erfindungsgemäß ist ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einer Solarzelle ausgestattet, die auf einem Fahrzeugdach und/oder wenigstens einer Fahrzeugklappe angeordnet sind. Die wenigstens eine Solarzelle ist elektrisch mit wenigstens einer beheizbaren Scheibe des Kraftfahrzeugs verbunden. Dabei wird bevorzugt die Scheibenheizung der wenigstens einen beheizbaren Scheibe bei abgeschaltetem Fahrzeugmotor direkt von der wenigstens einen Solarzelle mit Strom versorgt, ohne dass die Fahrzeugbatterie dabei belastet wird. Der Wärmeeintrag verhindert das Beschlagen oder das Vereisen der beheizbaren Scheibe ohne Energiemehrverbrauch.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Fahrzeugdach und/oder wenigstens einer Fahrzeugklappe nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der DE 203 09 281 U1 ist ein Karosserieteil eines Fahrzeugs bekannt, das wenigstens einen Träger und wenigstens eine Deckschicht aufweist, zwischen denen wenigstens eine Solarzelle angeordnet ist. Das Karosserieteil kann beispielsweise eine Heckklappe oder ein Fahrzeugdach sein. Der von der wenigstens einen Solarzelle erzeugte Strom dient zum Ansteuern eines flächigen, elektrochromen Elements.
Ferner ist es aus der WO 2005/087525 A1 bekannt, Solarzellen auf einem Fahrzeugdach anzuordnen, um damit einen Lüfter zur Belüftung eines Kraftfahrzeuginnenraums und ein Peltierelement zur Kühlung der Luft zu betreiben. Vorzugsweise erfolgt die Stromversorgung des Lüfters und des Peltierelements direkt durch die Solarzellen, sodass auch bei abgeschaltetem Fahrzeugmotor eine effektive Belüftung und Kühlung möglich ist, ohne hierbei die Fahrzeugbatterie zu belasten.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kraftfahrzeug mit einem Fahrzeugdach und/oder wenigstens einer Fahrzeugklappe zu schaffen, das auch bei sehr niedrigen Außentemperaturen einen hohen Komfort aufweist.
Diese Aufgabe wird mit einem Kraftfahrzeug mit einem Fahrzeugdach und/oder wenigstens einer Fahrzeugklappe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
An kalten Wintertagen bleibt die Sicht für Autofahrer oft verschwommen, weil sich an der Windschutzscheibe die Feuchtigkeit niederschlägt. Der Grund für das Beschlagen: Trifft warme, feuchte Luft auf Kaltes, kondensiert die bis dahin in der Luft gebundene Feuchtigkeit und setzt sich bei einer bestimmten Temperatur, dem Taupunkt, auf dem kälteren Medium ab – ganz egal, ob es sich dabei um Gläser mit Erfrischungsgetränken, Badezimmerspiegel nach dem Duschen oder Windschutzscheiben ausgekühlter Autos handelt. Kalte Luft kann weniger Feuchtigkeit binden als warme. Dieser Umstand macht sich vor allem in kleinen Räumen bemerkbar, etwa in einem Auto. Gegen das Beschlagen helfen: das Luftvolumen durch geöffnete Fenster zu erhöhen, den gesamten Innenraum des Fahrzeugs aufzuheizen oder zumindest die Scheibe auf eine Temperatur zu bringen, die jenseits des Taupunkts liegt.
Erfindungsgemäß ist ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einer Solarzelle ausgestattet, die auf einem Fahrzeugdach und/oder wenigstens einer Fahrzeugklappe angeordnet ist. Die wenigstens eine Solarzelle ist elektrisch mit wenigstens einer beheizbaren Scheibe des Kraftfahrzeugs verbunden. Bevorzugt wird die Scheibenheizung der wenigstens einen beheizbaren Scheibe bei abgeschaltetem Fahrzeugmotor direkt von der wenigstens einen Solarzellen mit Strom versorgt, ohne dass die Fahrzeugbatterie dabei belastet wird. Auf diese Weise ist ein Wärmeeintrag in die Scheibe möglich, ohne dass damit ein Energiemehrverbrauch des Fahrzeugs verbunden ist. Der Wärmeeintrag verhindert das Beschlagen oder das Vereisen der beheizbaren Scheibe. Es herrscht stets eine gute Durchsicht. Die Scheibe muss weder vom Eis frei gekratzt werden, noch muss ein Gebläse und/oder eine Klimaanlage betrieben werden, um eine freie Sicht durch die Scheibe zu erhalten.
Günstigerweise ist die wenigstens eine Solarzelle in Dünnschichttechnik oder als Photovoltaik-Lack ausgeführt. Dadurch erhöht sich das Fahrzeuggewicht durch die wenigstens eine Solarzelle nur geringfügig. Dünnschichtzellen unterscheiden sich von den traditionellen, kristallinen Solarzellen vor allem in ihren Produktionsverfahren und durch die Schichtdicken der eingesetzten Materialien. Auch bei kristallinen Solarzellen wird das Licht bereits in einer dünnen Oberflächenschicht (ca. 10 μm) absorbiert. Es liegt daher nahe, Solarzellen sehr dünn zu fertigen. Verglichen mit kristallinen Solarzellen aus Siliziumwafern sind Dünnschichtzellen etwa 100-mal dünner. Diese Dünnschichtzellen werden meist durch Abscheiden aus der Gasphase direkt auf einem Trägermaterial aufgebracht. Dies kann Glas, Blech, Kunststoff oder auch ein anderes Material sein. Der aufwändige Prozess des Zerschneidens von Siliziumblöcken kann also umgangen werden. Für die Produktion von Strom ist ein hoher Wirkungsgrad erwünscht, den auch Dünnschichtzellen aufweisen. Wirkungsgrade im Bereich von 20% sind durchaus möglich. Eine Stärke von Dünnschichtmodulen ist, dass sie einfacher und großflächiger produziert werden können.
Photovoltaik-Lack enthält einen Farbstoff, der Lichtenergie in elektrische Energie umwandeln kann. Es handelt sich dabei um eine Anwendung aus der Bionik, die aufgrund ihrer Funktion auch elektrochemische Farbstoff-Solarzelle genannt wird. Diese Solarzelle ist nach Michael Grätzel benannt, der sie Anfang der 1990er Jahre entdeckte. Dabei wird der Strom anders als bei den kristallinen Solarzellen über die Lichtabsorption eines Farbstoffes gewonnen; als Halbleiter kommt Titandioxid zum Einsatz. Als Farbstoffe werden hauptsächlich Komplexe des seltenen Metalls Ruthenium verwendet. Die Funktionsweise der Zelle ist noch nicht im Detail geklärt.
Vorteilhafterweise ist die wenigstens eine Solarzelle mit zumindest einer transparenten Schutzschicht überzogen. Diese Schutzschicht bietet Schutz gegen Verwitterung, Steinschlag und/oder Verkratzen. Sie trägt damit maßgeblich zur Lebensdauer der wenigstens einen Solarzelle bei.
Günstigerweise ist auf der wenigstens einen Solarzelle eine transparente Heizschicht aufgebracht. Der Wirkungsgrad der Solarzelle hängt maßgeblich davon ab, dass das vorhandene Licht möglichst ungehindert auf die Solarzelle auftreffen kann. Bei entsprechend niedrigen Außentemperaturen besteht die Gefahr, dass nicht nur auf der Scheibe sich Feuchtigkeit niederschlägt, sondern auch auf der Solarzelle kann sich Feuchtigkeit niederschlagen, die den Lichteintrag auf die Solarzelle deutlich einschränkt. Durch die transparente Heizschicht kann dies verhindert werden, wenn so die Solarzelle stets auf einer Temperatur oberhalb des Taupunkts gehalten wird. Durch die Transparenz der Heizschicht beeinflusst diese nicht den Wirkungsgrad der Solarzelle. Eine solche transparente Heizschicht kann beispielsweise aus aufgedampften Metallschichten, basierend auf verschiedenen Metallen wie Silber, Gold, Titanoxid, etc. bestehen. Die Stromversorgung der transparenten Heizschicht erfolgt günstigerweise ausschließlich durch den von der wenigstens einen Solarzelle erzeugten Strom.
Bevorzugt besteht die Heizung der zumindest einen Scheibe aus Heizdrähten. Dies ist eine besonders einfache und bewährte Form einer Scheibenheizung. Alternativ besteht die Heizung aus einer CNT-Schicht, die günstigerweise zwischen zwei einzelnen Glasschichten einer Verbundglasscheibe angeordnet ist. Dabei wird die Scheibe mit einer durchsichtigen Lackschicht aus Carbon Nano Tubes (CNT) geheizt. Angeschlossen an eine Stromquelle verwandelt sich die Lackschicht in einen passgenauen, flächigen Heizkörper, der selbst dann noch problemlos funktioniert, wenn die Schicht stellenweise beschädigt ist. Wird bei einer Windschutzscheibenheizung mit Heizdrähten beispielsweise durch Steinschlag einer der Drähte durchtrennt, kann es sein, dass aufgrund des unterbrochenen Stromflusses die gesamte Heizung nicht mehr funktioniert. Für die CNT-Heizung sind kleinere Macken dagegen kein Problem – der Strom fließt über die gesamte Fläche. Ein weiterer Vorteil der flächigen Leiterbahn ist die gleichmäßige Wärmeverteilung. Die Scheibe wird nicht ausgehend von den Heizdrähten, sondern an jedem Punkt gleich erwärmt. Die CNT-Schicht selbst speichert keine Wärme. Der Lack setzt die elektrische Energie fast vollständig in Wärme um und gibt diese komplett an die Scheibe ab. Zudem ist die Leistungsaufnahme relativ gering.
Das Ausstatten des Kraftfahrzeugs mit Solarzellen ermöglicht es also, eine beheizbare Scheibe ohne Energieverbrauch permanent auf einer Temperatur oberhalb des Taupunkts zu halten. Es ist kein Abkratzen einer Eisschicht oder ein Betreiben eines Gebläse und/oder einer Klimaanlage erforderlich, um eine freie Sicht durch die Scheibe zu erhalten. Dies ist insbesondere bei Front- und Heckscheiben ein erheblicher Gewinn an Komfort und Sicherheit.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 20309281 U1 [0002]
- WO 2005/087525 A1 [0003]

Claims

Kraftfahrzeug mit einem Fahrzeugdach und/oder wenigstens einer Fahrzeugklappe, das bzw. die mit wenigstens einer Solarzelle ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Solarzelle elektrisch mit wenigstens einer beheizbaren Scheibe des Kraftfahrzeugs verbunden ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibenheizung der wenigstens eine beheizbare Scheibe bei abgeschaltetem Fahrzeugmotor direkt von der wenigstens einen Solarzelle mit Strom versorgt wird, ohne dass die Fahrzeugbatterie dabei belastet wird.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Solarzelle in Dünnschichttechnik oder als Photovoltaik-Lack ausgeführt ist.
Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Solarzelle mit zumindest einer transparenten Schutzschicht überzogen ist.
Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der wenigstens einen Solarzelle eine transparente Heizschicht aufgebracht ist.
Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizung der zumindest einen Scheibe aus Heizdrähten besteht.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die beheizbare Scheibe eine Verbundglasscheibe ist und die Heizung aus einer CNT-Schicht besteht.