DE102011086254B4 - Motor vehicle with a device for using solar energy - Google Patents
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Abstract
Kraftfahrzeug (1) mit einer Vorrichtung zur Nutzung von Solarenergie, die mindestens ein Solarmodul (2) zur Erzeugung von elektrischer Energie zur Ladung einer Bordnetzbatterie (3) aufweist, wobei die Vorrichtung ein Energiebilanzierungsmodul (4) umfasst,- das mit dem Solarmodul (2) und/oder mit der Bordnetzbatterie (3) in der Weise verbunden ist, dass die Menge der elektrischen Energie (E1) erfassbar ist, die durch das mindestens eine Solarmodul (2) erzeugt wird und in der Bordnetzbatterie (3) gespeichert wird,- das mit definierten Komfortfunktionsmodulen (5a, 5b,5c...) und/oder mit der Bordnetzbatterie (3) in der Weise verbunden ist, dass die durch diese Komfortfunktionsmodule (5a, 5b,5c...) während des Stillstands des Kraftfahrzeugs (1) bei abgestelltem Antriebsmotor entnommene Menge der elektrischen Energie (E2) erfassbar ist, und- das das Abschalten zumindest eines Teils (5a; 5b,5c) der Komfortfunktionsmodule (5a, 5b,5c...) steuert, wenn diese eine vorgegebene Menge der elektrischen Energie (E3; E4) während des Stillstands des Kraftfahrzeugs (1) bei abgestelltem Antriebsmotor entnommen haben, dadurch gekennzeichnet, dass- das Energiebilanzierungsmodul (4) eine automatische energiemengenabhängige Priorisierungsstrategie beim Abschalten zumindest eines Teils der Komfortfunktionsmodule (5a, 5b,5c...) in der Weise aufweist, dass das jeweils am meisten Energie entnehmende noch eingeschaltete Komfortfunktionsmodul (5a) als erstes abgeschaltet wird, und- das Energiebilanzierungsmodul (4) zusätzlich zur automatischen energiemengenabhängigen Priorisierungsstrategie dem Fahrer eine selbst programmierbare Abschaltstrategie zur Auswahl bietet, durch die eine auch nicht energiemengenabhängige Abschaltreihenfolge mittels eines Bedienmoduls (6) manuell vorgebbar ist.Motor vehicle (1) with a device for using solar energy, which has at least one solar module (2) for generating electrical energy for charging an on-board network battery (3), the device comprising an energy balancing module (4) which is connected to the solar module (2 ) and/or is connected to the vehicle electrical system battery (3) in such a way that the amount of electrical energy (E1) that is generated by the at least one solar module (2) and is stored in the vehicle electrical system battery (3) can be detected, - which is connected to defined comfort function modules (5a, 5b, 5c...) and/or to the vehicle electrical system battery (3) in such a way that the comfort function modules (5a, 5b, 5c...) provided by these comfort function modules (5a, 5b, 5c...) while the motor vehicle is at a standstill ( 1) the amount of electrical energy (E2) taken when the drive motor is switched off can be detected, and - that controls the switching off of at least part (5a; 5b, 5c) of the comfort function modules (5a, 5b, 5c...) if they reach a predetermined amount the electrical energy (E3; E4) while the motor vehicle (1) is at a standstill with the drive engine switched off, characterized in that the energy balancing module (4) implements an automatic energy quantity-dependent prioritization strategy when switching off at least some of the comfort function modules (5a, 5b, 5c...) in this way has that the comfort function module (5a) that draws the most energy and is still switched on is switched off first, and - the energy balancing module (4) in addition to the automatic energy quantity-dependent prioritization strategy offers the driver a self-programmable switch-off strategy to choose from, through which a switch-off sequence that is also not energy quantity-dependent is possible an operating module (6) can be specified manually.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Kraftfahrzeug mit einer Vorrichtung zur Nutzung von Solarenergie nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a motor vehicle with a device for using solar energy according to the preamble of
Es sind bereits hinreichend Ideen für Kraftfahrzeuge mit einem Solarmodul, insbesondere einem Solardach, zur Erzeugung von elektrischer Energie zur Ladung einer Bordnetzbatterie und/oder zum Betreiben einer Stand-Klimaanlage oder Stand-Lüftung bekannt.There are already sufficient ideas for motor vehicles with a solar module, in particular a solar roof, for generating electrical energy to charge an on-board network battery and/or to operate a stationary air conditioning system or stationary ventilation system.
Zum weiteren Stand der Technik wird auf
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein derartiges Kraftfahrzeug gesamtheitlich hinsichtlich Emissionsreduzierung einerseits und Komforterhöhung andererseits zu optimieren.It is the object of the invention to optimize such a motor vehicle as a whole with regard to reducing emissions on the one hand and increasing comfort on the other.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der beiden Hauptansprüche vorrichtungsmäßig und verfahrensmäßig gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind die Gegenstände der abhängigen Ansprüche.This task is solved by the features of the two main claims in terms of device and procedure. Advantageous developments of the invention are the subjects of the dependent claims.
Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug weist eine Vorrichtung zur Nutzung von Solarenergie auf, die mindestens ein Solarmodul zur Erzeugung von elektrischer Energie zur Ladung einer Bordnetzbatterie und insbesondere ein Energiebilanzierungsmodul umfasst. Das Energiebilanzierungsmodul ist mit dem Solarmodul und/oder mit der Bordnetzbatterie in der Weise verbunden, dass es die Menge der elektrischen Energie erfassen kann, die durch das mindestens eine Solarmodul erzeugt wird und die in der Bordnetzbatterie gespeichert wird. Weiterhin ist das Energiebilanzierungsmodul mit definierten Komfortfunktionsmodulen und/oder mit der Bordnetzbatterie in der Weise verbunden, dass es die durch diese Komfortfunktionsmodule während des Stillstands des Kraftfahrzeugs bei abgestelltem Antriebsmotor entnommene Menge der elektrischen Energie erfassen kann. Schließlich steuert das Energiebilanzierungsmodul das Abschalten zumindest eines Teils der Komfortfunktionsmodule, wenn diese eine vorgegebene Menge der elektrischen Energie während des Stillstands des Kraftfahrzeugs bei abgestelltem Antriebsmotor entnommen haben.The motor vehicle according to the invention has a device for using solar energy, which comprises at least one solar module for generating electrical energy for charging an on-board network battery and in particular an energy balancing module. The energy balancing module is connected to the solar module and/or to the vehicle electrical system battery in such a way that it can record the amount of electrical energy that is generated by the at least one solar module and which is stored in the vehicle electrical system battery. Furthermore, the energy balancing module is connected to defined comfort function modules and/or to the vehicle electrical system battery in such a way that it can record the amount of electrical energy taken by these comfort function modules while the motor vehicle is at a standstill with the drive motor switched off. Finally, the energy balancing module controls the switching off of at least some of the comfort function modules when they have drawn a predetermined amount of electrical energy while the motor vehicle is at a standstill with the drive motor switched off.
Durch die Erfindung sollen bestimmte Komfortfunktionen, also Funktionen, die im Unterschied zu anderen Funktionen - wie beispielsweise die Diebstahlwarnanlage oder sicherheitsrelevante Funktionen - nicht zwingend im Stillstand des Fahrzeuges in Betrieb sein müssen, emissionsneutral betrieben werden. Durch die erfindungsgemäße Energiebilanzierung und gegebenenfalls manuell vorgebbare und veränderbare Abschaltstrategien sollen Umweltverträglichkeit und Komfort in Einklang gebracht werden.The invention is designed to operate certain comfort functions, i.e. functions that, unlike other functions - such as the anti-theft alarm system or safety-relevant functions - do not necessarily have to be in operation when the vehicle is at a standstill, in an emission-neutral manner. The energy balancing according to the invention and, if necessary, manually predeterminable and changeable switch-off strategies are intended to bring environmental compatibility and comfort into harmony.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Sie zeigt mögliche Komponenten und eine bevorzugte Funktionsweise des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs.An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing. It shows possible components and a preferred mode of operation of the motor vehicle according to the invention.
Die einzige Figur zeigt schematisch ein Kraftfahrzeug 1 mit einer Bordnetzbatterie 3 und mit einem Solarmodul 2, beispielsweise einem Solardach, zur Erzeugung von elektrischer Energie aus Sonnenenergie. Das Solarmodul 2 kann sowohl während der Fahrt als auch im Stillstand elektrische Energie zur Ladung der Bordnetzbatterie 3 erzeugen. Im Kraftfahrzeug 1 ist weiterhin ein Energiebilanzierungsmodul 4 vorhanden, das mit dem Solarmodul 2 und/oder mit der Bordnetzbatterie 3 verbunden ist. Das Solarmodul 2 und das Energiebilanzierungsmodul 4 können in einer Baueinheit zusammengefasst sein. Das Energiebilanzierungsmodul 4 enthält im Wesentlichen ein Softwareprogramm. Diese Verbindung (hier durch den gestrichelten dünnen Pfeil zwischen dem Solarmodul 2 und dem Energiebilanzierungsmodul 4 angedeutet) ist derart, dass im Energiebilanzierungsmodul 4 die Menge der elektrischen Energie E1 erfassbar ist, die durch das Solarmodul 2 erzeugt und in der Bordnetzbatterie 3 gespeichert wird.The only figure shows schematically a
Grundsätzlich sind in der Figur Sensor- und/oder Steuersignale durch dünne gestrichelte Pfeile dargestellt. Energieflüsse (Entnahme von Energiemengen) sind durch dicke gestrichelte Pfeile dargestellt.Basically, sensor and/or control signals are shown in the figure by thin dashed arrows. Energy flows (withdrawal of amounts of energy) are shown by thick dashed arrows.
Im Kraftfahrzeug 1 sind definierte Komfortfunktionsmodule 5a, 5b und 5c, beispielsweise eine Sitzheizung, eine Klimaanlage und eine Kühlbox, vorgesehen, die im Stillstand des Kraftfahrzeugs bei ausgeschaltetem Antriebsmotor und damit bei ausgeschaltetem Generator maximal nur die Menge an elektrischer Energie - also E1 - aus der Bornetzbatterie 3 entnehmen sollen, die zuvor mit dem Solarmodul 2 (und gegebenenfalls weiteren Solarmodulen, falls vorhanden) erzeugt und für die Ladung der Bordnetzbatterie 3 verwendet wurde.In the
Über weitere Verbindungen zu den Komfortfunktionsmodulen 5a, 5b und 5c erfasst das Energiebilanzierungsmodul 4 die von den Komfortfunktionsmodulen 5a, 5b und 5c während des Stillstands des Kraftfahrzeugs 1 bei abgestelltem Antriebsmotor bzw. Generator entnommene Menge der elektrischen Energie E2.Via further connections to the
Das Energiebilanzierungsmodul 4 schaltet zumindest einen Teil der Komfortfunktionsmodule ab, wenn diese eine vorgegebene Menge der elektrischen Energie während des Stillstands des Kraftfahrzeugs 1 bei abgestelltem Antriebsmotor entnommen haben. Hierbei kann das Energiebilanzierungsmodul 4 entweder im einfachsten Fall alle Komfortfunktionsmodule 5a, 5b und 5c abschalten, wenn die entnommene Menge der elektrischen Energie E2 gleich der Menge der elektrischen Energie E1 ist, die durch das mindestens eine Solarmodul 2 erzeugt und in der Bordnetzbatterie 3 gespeichert wurde, oder entsprechend automatischer energiemengenabhängiger Priorisierungsstrategien vorgehen:
- Im
Energiebilanzierungsmodul 4 ist beispielsweise abgespeichert oder wird beispielsweise gemessen, welches Komfortfunktionsmodul wie viel Energie entnimmt.
- For example, the
energy balancing module 4 stores or measures which comfort function module draws how much energy.
In einem ersten Beispiel wird von folgender automatischer energiemengenabhängigen Priorisierungsstrategie ausgegangen:
- 1.
Modul 5a entnimmt am meisten Energie - 2.
Modul 5b entnimmt weniger alsModul 5a und - 3.
Modul 5c entnimmt am wenigsten Energie.
- 1.
Module 5a draws the most energy - 2.
Module 5b draws less thanmodule 5a and - 3.
Module 5c draws the least energy.
Daraus folgt, dass das (noch eingeschaltete) Komfortfunktionsmodul 5a als erstes abgeschaltet wird, wenn eine erste Menge elektrischer Energie E3 entnommen wurde, die jedenfalls kleiner als E1 ist. Wird die nächste Entladungsstufe durch Unterschreiten der Energiemenge E4 erreicht, die zwischen E3 und E1 definiert ist, wird Modul 5b abgeschaltet. Im letzten Schritt wird auch Modul 5c abgeschaltet, wenn die entnommene Energiemengke E2 gleich der geladenen Energiemenge E1 ist.It follows that the (still switched on)
In einem zweiten Beispiel wird von folgender manuell vorgegebener energiemengenabhängigen Priorisierungs- bzw. Abschaltstrategie ausgegangen:
- 1.
Modul 5a entnimmt am meisten Energie - 2.
Module 5b und 5c entnehmen weniger alsModul 5a, werden in einem zweiten Schritt jedoch gleichzeitig abgeschaltete (siehe Beispiel in der Figur amBedienmodul 6 dargestellt)
- 1.
Module 5a draws the most energy - 2.
5b and 5c draw less thanModules module 5a, but are switched off at the same time in a second step (see example shown in the figure on operating module 6)
Die Priorisierungs- bzw. Abschaltstrategie ebenso wie die Entladungsgrenzen können werksseitig programmiert aber vorzugsweise auch manuell durch ein Bedienmodul 6 vom Fahrer verändert bzw. vorgegeben werden. Das Bedienmodul 6 kann hierbei eine ohnehin in Kraftfahrzeugen heute üblicherweise vorgesehene zentrale Anzeige- und Eingabeeinheit (wie beispielsweise das iDrive von BMW) und/oder ein mobiles Endgerät (z. B. iPhone mit entsprechender „App“) sein oder in diese/dieses integriert werden. Das Bedienmodul 6 und das Energiebilanzierungsmodul 4 kommunizieren hierzu miteinander ebenfalls über eine geeignete Verbindung. Elektrische Verbindungen werden derzeit insbesondere über Daten-Busse oder auch mittels Funkübertragung realisiert. Das Energiebilanzierungsmodul 4 bietet somit also zusätzlich zur automatischen energiemengenabhängigen Priorisierungsstrategie dem Fahrer eine selbst programmierbare Abschaltstrategie zur Auswahl an, durch die eine auch nicht energiemengenabhängige Abschaltreihenfolge durch eine Bedienmoduls 6 manuell vorgebbar ist.The prioritization or switch-off strategy as well as the discharge limits can be programmed at the factory but can preferably also be changed or specified manually by the driver using an
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