DE102010023173A1

DE102010023173A1 - Kinematisches Aerodynamik-Solardach

Info

Publication number: DE102010023173A1
Application number: DE102010023173A
Authority: DE
Inventors: Mirco Schlüter; Sylvain Fischer; Dr.-Ing. Weickum Matthias
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2010-06-09
Filing date: 2010-06-09
Publication date: 2011-12-15

Abstract

Die Erfindung betrifft ein kinematisches Aerodynamik-Solardach. Bei einem Kraftfahrzeug (1) mit einer Windschutzscheibe (2), einem Dach-Heck-Übergang (4), einem Dach (3) und einer darüber gelagerten Solarpanele (5), die in Längsrichtung des Kraftfahrzeuges (1) versetzbar angeordnet ist, ist die Solarpanele (5) zumindest teilweise bis über die Windschutzscheibe (2) oder über den Dach-Heck-Übergang (4) versetzbar. Die Erfindung ist insbesondere für rein elektrisch antreibbare Kraftfahrzeuge geeignet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer Solarpanele gemäß dem Oberbegriff des Patentanpruchs 1.
Aus der DE 199 33 651 A1 ist ein Kraftfahrzeug mit einem Solargenerator bekannt, der an einer Dachreling des Kraftfahrzeuges befestigt ist. Der Solargenerator besteht aus einzelnen plattenförmigen Elementen, die für den Fahrbetrieb des Kraftfahrzeuges in den hinteren Bereich der Reling schiebbar sind. Bei stehendem Fahrzeug werden die Elemente entlang der Reling ausgefahren, wodurch nicht nur die stromproduzierende Fläche vergrößert, sondern auch noch eine Abschattung des Kraftfahrzeugdaches erreicht wird.
Aus der DE 198 49 840 C1 ist ein Kraftfahrzeug mit einem Dachsystem bekannt, in dem Solarzellen untergebracht sind. Die Solarzellen sitzen hierbei in Schiebe-Austell-Dächern sowie in einer Windabweiserlamelle.
Die DE 199 37 221 C1 beschreibt ein Kraftfahrzeug mit einem Solarfahrzeugdach, das ein mit Solarzellen bedecktes Ausstelldach hat. Unten dem Ausstelldach ist ein Zusatzsolargenerator angeordnet, der bei geöffnetem Ausstelldach ausfahrbar ist.
Diesen bekannten Kraftfahrzeugen mit Solargeneratoren stehen nur relativ geringe Flächen zur Nutzung mit Solarzellen zur Verfügung, so dass eine Einspeisung von Solarenergie in eine Batterie des Kraftfahrzeuges zur elektromotorischen Fortbewegung auch bei längeren Standzeiten mit Sonnenexposition nur geringe elektromotorische Reichweiten bringt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Kraftfahrzeug mit einem möglichst großen Solargenerator auszurüsten, der im Fahrbetrieb wie auch im Standbetrieb eine möglichst hohe Solarenergie erzeugt. Gleichzeitig soll dieser Solargenerator die Energieeffizienz des Kraftfahrzeuges erhöhen.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Die Unteransprüche zeigen besonders günstige Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung.
Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug hat einen üblichen Aufbau mit einer Windschutzscheibe und einem Dach, an das sich ein Dach-Heck-Übergang anschließt. Der Dach-Heck-Übergang ist erfindungsgemäß der Bereich, der sich in Fahrzeugrichtung gesehen hinten am Dach anschließt und mindestens eines der folgenden Kriterien erfüllt:

– Beginn einer Scheibe oder deren Einfassung,
– Beginn einer Heckklappe,
– Winkel von 20° bezüglich der Waagerechten nach hinten unten.

Über dem Dach ist kinetisch gelagert eine Solarpanele angeordnet, die über entsprechende Führungen oder Halterungen in Längsrichtung des Kraftfahrzeuges über dem Dach versetzbar ist, wobei ein Versetzen ein Verschieben mit einschließt. Durch diese kinematische Lagerung ist die Lage der Solarpanele in eindeutiger Weise festgelegt, das heißt sie kann entlang ihrer Versetzbarkeit verschiedene Positionen einnehmen, wobei Mittel vorgesehen sind, die Solarpanele in vorbestimmten Positionen lösbar festzulegen.
Erfindungsgemäß ist die Solarpanele in Fahrzeugrichtung gesehen nach vorn bis zumindest über einen Teilbereich der Windschutzscheibe und/oder nach hinten bis über den Dach-Heck-Übergang versetzbar. Durch diese erfindungsgemäße Versetzbarkeit erfüllt die Solarpanele nicht nur den Zweck der Energiegewinnung in Form von Strom, sondern ermöglicht mit ihren Mehrfachfunktionen auch eine situative Abschattung der Windschutzscheibe bzw. eine situative Veränderung (Verbesserung) der Aerodynamik des Kraftfahrzeuges.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Kraftfahrzeuges sind auf dessem Dach weitere Solarzellen angeordnet, die gewünschtenfalls auch in einem Schiebe- und/oder Aufstelldach angeordnet sein können. Je nach bedeckter Fläche dieser Solarzellen und der Solarpanele können die auf dem Dach angeordneten Solarzellen – je nach Position der Solarpanele – von dieser ganz oder teilweise verdeckt sein. Die Erfindung erlaubt dann eine situative Vergrößerung der Solarzellenfläche, insbesondere beim Parken durch Versetzen der Solarpanele nach vorn über die Windschutzscheibe oder während der Fahrt durch Versetzen der Solarpanele nach hinten.
Vorzugsweise ist die Solarpanele so groß und die zugehörige Kinematik so ausgelegt, dass die nach vorne versetzte Solarpanele mindestens 30%, insbesondere mindestens 50% und besonders vorteilhaft mindestens 80% der Windschutzscheibe abschattet. Da bei Sonnenschein über die Windschutzscheibe eine besonders starke Aufheizung des Fahrzeuginnenraumes erfolgt, wird durch eine solche Abschattung der Windschutzscheibe mittels der Solarpanele eine deutliche Verminderung der Aufheizung des Fahrzeuginnenraumes erreicht. Vorteilhaft hat die Solarpanele hierzu auch eine Fläche von mindestens 30% der Windschutzscheibe und ist insbesondere mindestens halb so groß wie die Windschutzscheibe. Vorzugsweise beträgt die Gesamtfläche der Solarpanele mindestens 0,3 m², vorteilhaft mindestens 0,5 m² und insbesondere mindestens 0,8 m². Bei dieser Größe kann die Solarpanele einen genügend hohen Beitrag zur Ladung einer in dem Fahrzeug befindlichen Batterie (Sekundärzelle) für einen Elektroantrieb beitragen.
Wenn die Solarpanele nach vorne über die Windschutzscheibe des Kraftfahrzeuges versetzt wird, wird vorteilhaft der vordere Bereich der Solarpanele über entsprechende Halterungen mit dem Vorderwagen, insbesondere an der A-Säule, den Kotflügeln oder der Fronthaube verankert. Vorzugsweise wird die Verankerung zwischen der Fronthaube und den Kotflügeln oder zwischen der Fronthaube und dem Wasserkasten oder der Windschutzscheibe durchführbar ausgestaltet, so dass durch Verschließen der Frontklappe ein Sichern der Solarpanele erfolgt. Diese Sicherung ist einerseits gegen Diebstahl und andererseits gegen Sturm stabil genug auszulegen.
Wenn die Solarpanele auf dem Fahrzeugdach nach hinten versetzt wird, bildet sie über dem Dach-Heck-Übergang eine Luftabrisskante. Hierzu kann der hintere Bereich der Solarpanele auch in Fahrzeugquerrichtung gelenkig ausgeführt sein, so dass das hintere Ende der Solarpanele nach unten und/oder oben verschwenkbar ist. Über geeignete Mittel erfolgt dann ein Feststellen des nach unten oder nach oben verschwenkten Endbereichs der Panele.
Die nach hinten verschobene Solarpanele kann hierdurch eine c_W-Position oder eine c_A-Position einnehmen und ist insbesondere für den Fahrbetrieb des Kraftfahrzeuges vorgesehen, wobei sie eine Heckverlängerung bildet. Je nach Ausgestaltung und optionaler Verschwenkung des hinteren Bereiches der Solarpanele kann diese Heckverlängerung den Luftwiderstandsbeiwert (c_W-Wert) des Fahrzeuges um bis zu 0,03 verringern (verbessern). In einer weiteren Ausführungsform können an dem hinteren Ende der Solarpanele Seitenflächen angeordnet sein, die an das Heck bzw. den Dach-Heck-Übergang angepasst sind. Hierdurch wird bei nach hinten in die Heckverlängerungsposition versetzter Solarpanele eine besonders gute c_W-Wert-Verbesserung erreicht.
Insbesondere mit einer Hochstellung des Endbereiches in der Normalstellung oder der nach hinten verschobenen Solarpanele kann auch eine Heckspoilerfunktion erhalten werden, die den Auftrieb (c_A-Wert) des Fahrzeuges reduziert und somit zur Fahrstabilität beiträgt.
Insbesondere bei der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit den Dachsolarzellen, die im Dach des Kraftfahrzeuges integriert sind, wird bezogen auf die Fahrzeuggröße im Stand des Fahrzeugs (Parken) bei Sonnenschein eine merkliche Ladung einer Fahrzeugbatterie ermöglicht, so dass die Reichweite eines elektromotorisch betreibbaren Kraftfahrzeuges deutlich verlängerbar ist. Da ein Kraftfahrzeug überwiegend steht, wird durch die vorliegende Erfindung eine Aufladung der Fahrzeugbatterie ermöglicht, die wesentlich über der Aufladung von Kraftfahrzeugen liegt, die nur über Dachsolarzellen verfügen. Die erfindungsgemäße Solarpanele hat hierbei noch den Vorteil, dass sie darüber hinaus auch noch der Verbesserung des Fahrbetriebes des Kraftfahrzeuges dient.
Die Solarpanele kann dabei so ausgestaltet sein, dass sie bei Nichtgebrauch abnehmbar ist, wodurch sich eventuelle Beschädigungen vermeiden lassen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles näher beschrieben.
Es zeigen:
1 ein Kraftfahrzeug mit einer Solarpanele in Grundposition,
2 das Kraftfahrzeug mit über die Windschutzscheibe verschobener Solarpanele,
3 eine nach hinten geschobene Solarpanele mit c_W-Wert-Verbesserung, und
4 eine nach hinten geschobene Solarpanele mit Spoilerfunktion und Stauraum.
Das in der 1 dargestellte Kraftfahrzeug 1 ist ein elektromotorisch betreibbares Kraftfahrzeug, das insbesondere nicht über einen fest eingebauten Verbrennungsmotor verfügt. Der karosseriemäßige Aufbau des Kraftfahrzeuges 1 ist üblich, so dass hier nur die Bereiche der Kraftfahrzeugkarosserie beschrieben werden, die in Funktionszusammenhang mit der vorliegenden Erfindung stehen.
Das Kraftfahrzeug 1 weist eine übliche Windschutzscheibe 2 auf, an die sich nach hinten ein Fahrzeugdach 3 anschließt. Das Fahrzeugdach 3 endet in einem Dach-Heck-Übergang 4, an den sich eine Heckklappe 13 anschließt.
Das Dach 3 ist als Solardach 6 ausgebildet, das heißt mit dem Dach statisch verbunden (ggf. auch in einem Hub- oder Schiebedach) sind Solarzellen integriert, die im Stand wie im Fahrbetrieb der Speisung der Fahrzeugbatterie dienen. Über diesem Solardach 6 ist eine Solarpanele 5 angeordnet, die in einem (nicht dargestellten) Schienensystem verschiebbar ist.
Das Schienensystem kann beispielsweise in einer Dachreling integriert sein. In einer alternativen Ausführungsform ist die Solarpanele 5 statt über ein Schienensystem über am Dach 3 angeordnete (nicht dargestellte) Haltepunkte an diskreten Positionen des Daches positionierbar.
In der 2 ist die Solarpanele 5 über der Windschutzscheibe 2 des Kraftfahrzeuges 1 positioniert, wobei die Solarpanele 5 über hintere Halterungen 7 mit dem Schienensystem oder den diskreten Befestigungspunkten mit dem Dach verbunden ist. Über vordere Halterungen 8, die zwischen den Kotflügeln 14 und der Fronthaube 15 verankert sind, ist der vordere Bereich der Solarpanele 5 gesichert, so dass weder eine Beschädigung durch Sturm noch ein unbefugtes Entfernen der Solarpanele 5 möglich ist.
In der 3 ist der hintere Endbereich 9 der Solarpanele 5' gelenkig ausgeführt und in einer nach hinten gesetzten oder verschobenen und nach unten abgewinkelten Position dargestellt, wie sie insbesondere im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeuges vorgesehen ist. Die nach hinten gesetzte und nach unten abgewinkelten Solarpanele 5' bildet mit ihrer hinteren Kante dabei eine Abrisskante 10, die den c_W-Wert des Kraftfahrzeuges um 0,03 verbessert. Optional sitzen an dem hinteren Endbereich 9 der Solarpanele 5 Seitenflächen 12, die gewünschtenfalls ebenfalls mit Solarzellen belegt sein können. Die Seitenflächen 12 sind vorzugsweise so ausgestaltet, dass sie einerseits mit dem Dach-Heck-Übergang 4 der Karosserie weitestgehend abschließen und andererseits in den zuvor dargestellten, vorgeschobenen Positionen an der Solarpanele 5' verbleiben können.
Die 4 zeigt ähnlich der 3 eine zurückgesetzte Solarpanele 5'', deren hinterer Endbereich 9'' nach oben abwinkelbar und abgewinkelt ist. Das nach oben abgewinkelte Ende der Solarpanele 5'' bildet dabei einen Spoiler 11, der den Auftrieb des Fahrzeuges reduziert und somit zu dessen Fahrstabilität beiträgt.
Unter dem nach oben abgewinkeltem hinteren Endbereich 9'' ist ein Staufach 16 angeordnet, das entweder abnehmbar oder zusammenfaltbar ist, damit die Solarpanele 9'', wie in den 2 und 3 gezeigt, positionierbar ist. Das Staufach 16 ist hierfür vorzugsweise aus einem textilen Gewebe, das genügend wasserdicht und steif ausgebildet ist, gefertigt, um Umwelteinflüssen und dem Fahrtwind zu widerstehen. Insbesondere soll das Staufach 16 im Fahrtwind nicht flattern.
Anders als dargestellt, kann das Staufach auch größer ausgebildet sein und dabei teilweise oder ganz die Heckscheibe 17 überdecken.
Vorteilhaft hat das Staufach 16 untere Befestigungsmittel 18, mit denen es an der Heckklappe 13, der Karosserie oder zwischen Heckklappe und Karosserie festlegbar ist.
Das Staufach 16 kann auch mit der in 3 dargestellten Variante realisiert werden.
Bezugszeichenliste

1: Kraftfahrzeug
2: Windschutzscheibe
3: Fahrzeugdach
4: Dach-Heck-Übergang
5: Solarpanele
6: Solardach
7: hintere Halterungen
8: vordere Halterungen
9: hinterer Endbereich
10: Abrisskante
11: Spoiler
12: Seitenflächen
13: Heckklappe
14: Kotflügel
15: Fronthaube
16: Staufach
17: Heckscheibe
18: Befestigungsmittel

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 19933651 A1 [0002]
DE 19849840 C1 [0003]
DE 19937221 C1 [0004]

Claims

Kraftfahrzeug (1) mit einer Windschutzscheibe (2), einem Dach-Heck-Übergang (4), einem Dach (3) und einer darüber gelagerten Solarpanele (5), die in Längsrichtung des Kraftfahrzeuges (1) versetzbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Solarpanele (5) zumindest teilweise bis über die Windschutzscheibe (2) und/oder über den Dach-Heck-Übergang (4) versetzbar ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dach (3) als Solardach (6) ausgebildet ist, über dem die Solarpanele (5) versetzbar angeordnet ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Solarpanele (5) derart dimensioniert ist, dass bei einem Versetzen über die Windschutzscheibe (2) mindestens 30% der Windschutzscheibe (2) abgeschattet ist.
Kraftfahrzeug nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Solarpanele (5) eine Fläche von mindestens 30% der Windschutzscheibe (2) des Kraftfahrzeuges (1) hat.
Kraftfahrzeug nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Solarpanele (5) eine vordere Halterung (8) aufweist, mit der der in Fahrzeugrichtung gesehene vordere Bereich der Solarpanele (5) bei einem Versetzen über die Windschutzscheibe (2) an den A-Säulen des Kraftfahrzeuges (1) oder in einem vorderen Bereich des Kraftfahrzeuges (1) festlegbar oder festgelegt ist.
Kraftfahrzeug nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Solarpanele (5) mit ihrem hinteren Ende bei einem Versetzen über den Dach-Heck-Übergang (4) eine Abrisskante (10; 11) bildet.
Kraftfahrzeug nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Solarpanele (5) zumindest an ihrem hinteren Bereich nach unten gestellte Seitenflächen (12) aufweist.
Kraftfahrzeug nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der hintere Bereich der Solarpanele (5) nach unten oder oben anstellbar ist.
Kraftfahrzeug nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Solarpanele (5) entlang eines auf dem Dach (3) angeordneten Schienensystems verschiebbar ist.
Kraftfahrzeug nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Elektrofahrzeug mit einer rein elektrischen Reichweite von mindestens 20 Kilometern ist.