DE102014201002A1 - Fahrzeug-Solarmodul - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug-Solarmodul (10) mit in einen Trägerverbund (124) eingebetteten Solarzellen (122) zur Befestigung an einem Karosseriebauteil (22) eines Fahrzeugs (20). Für eine einfache Verwendung an unterschiedlichen Fahrzeugen ist erfindungsgemäß ein Trägerbauteil (14) vorgesehen, mit dessen Außenseite ein vom Trägerverbund (124) und den Solarzellen (122) gebildeter Solarzellen-Verbund (12 verbunden ist, dessen Innenseite (141) an die Kontur des Karosseriebauteils (22) angepasst ist und das wenigstens einen Halter (16) zur Verbindung mit einer am Karosseriebauteil (22) vorgesehenen Halterung (25) aufweist.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug-Solarmodul gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein mit einem derartigen Fahrzeug-Solarmodul ausgestattetes Fahrzeug gemäß Patentanspruch 10.
- Ein gattungsgemäßes Fahrzeug-Solarmodul ist aus der
DE 10 2004 003 328 B4 bekannt. Bei diesem wird ein Solarzellenverbund, der aus in einen Schmelzkleber-Verbund eingebetteten, flexiblen Solarzellen besteht, unmittelbar auf ein Karosserieteil auflaminiert. Der Solarzellenverbund ist somit untrennbar mit einem speziell geformten Karosseriebauteil verbunden und nur mit diesem verwendbar. Die dort verwendeten flexiblen Dünnschicht-Solarzellen weisen nur einen geringen Wirkungsgrad auf. - Aufgabe der Erfindung ist es, ein Fahrzeug-Solarmodul zu schaffen, das einfach herstellbar und in einfacher Weise in Verbindung mit unterschiedlichen Fahrzeugen verwendbar ist.
- Diese Aufgabe wird durch ein Fahrzeug-Solarmodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
- Erfindungsgemäß dient ein Trägerbauteil auf der einen Seite zur Aufnahme des Solarzellen-Verbunds und auf der anderen Seite zur Adaptierung und Befestigung an einem Karosseriebauteil. Das Trägerbauteil ist mit der Form seiner Innenseite an die Kontur des Karosseriebauteils angepasst. Durch eine Verwendung unterschiedlicher Teil-Werkzeuge kann bei der Herstellung des Trägerbauteils dessen Innenseite an unterschiedliche Fahrzeuge und deren Karosseriebauteile in einfacher Weise angepasst werden, ohne dass die Kontur der Außenseite des Trägerbauteils, die zur Aufnahme des Solarzellen-Verbunds dient, geändert werden muss. In das Trägerbauteil ist wenigstens ein Halter integriert, der zur lösbaren Befestigung am Karosseriebauteil dient. Der Halter kann entsprechend einer bereits serienmäßig am Fahrzeug vorhandenen Halterung ausgewählt bzw. gestaltet werden.
- Vorteilhaft ist vorgesehen, dass das Trägerbauteil an seiner Außenseite eine Aufnahme für den Solarzellen-Verbund aufweist. Die Aufnahme wird bevorzugt von einer an die Kontur und die Maße des Solarzellen-Verbunds angepassten vertieften Wanne gebildet. Dadurch wird der Solarzellen-Verbund auf seiner Unterseite durch den Boden der Wanne vollflächig stabil abgestützt. An seinen seitlichen Rändern ist der Solarzellen-Verbund durch den Wannenrand am Trägerbauteil umgeben und dadurch gut geschützt.
- Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Trägerbauteil mit einem strömungsgünstig geformten Vorderteil und/oder Seitenteil und/oder Hinterteil versehen, so dass es sich aerodynamisch günstig an die Kontur des Fahrzeugs bzw. des Karosseriebauteils anpasst
- Vorteilhaft weist das Trägerbauteil an seiner Innenseite wenigstens eine Nut zur Aufnahme einer Dichtung auf. Mittels dieser Dichtung wird das Trägerbauteil gegenüber dem Karosseriebauteil dicht angebunden, so dass keine störenden Fahrtwindgeräusche entstehen.
- Wenn gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform das Karosseriebauteil von einem Fahrzeugdach gebildet wird, ist eine für ein Zusammenwirken mit dem am Trägerbauteil angeordneten Halter geeignete Halterung bevorzugt in einem nahe einem Seitenholm angeordneten Schweißgraben oder an einer Dachreling vorgesehen oder befestigbar.
- Am Trägerbauteil ist bevorzugt wenigstens ein Kontakt zur elektrischen Verbindung der Solarzellen mit in das Trägerbauteil integrierten Leitungen und/oder elektronischen Bauteilen sowie optional zur Anbindung an die Bordelektronik des Fahrzeugs vorgesehen.
- Das Trägerbauteil ist bevorzugt als Kunststoff-Verbundbauteil, beispielsweise aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) hergestellt. Mittels eines austauschbaren unteren Werkzeugs lässt sich dabei die Kontur der Innenseite in einfacher Weise an verschiedene Fahrzeuge bzw. Karosseriebauteile anpassen. Alternativ ist auch eine Herstellung des Trägerbauteils
14 als tiefgezogene Kunststoffwanne möglich. - Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
-
1 eine schematische perspektivische Ansicht des Dachbereichs eines Fahrzeugs mit einem darauf angeordneten Fahrzeug-Solarmodul; -
2 eine schematische perspektivische Ansicht gemäß1 in einer Explosion-Darstellung; -
3 eine Seitenansicht eines Trägerbauteils und eines Solarzellen-Verbunds; -
4 einen schematischen Längsschnitt durch ein auf einem Karosseriebauteil angeordnetes Fahrzeug-Solarmodul; -
5 einen perspektivischen Teilschnitt durch einen Randbereich eines Fahrzeugdaches; -
6 einen Teilbereich eines Fahrzeug-Solarmoduls mit einem Halter; und -
7 einen Teillängsschnitt durch ein Fahrzeug-Solarmodul. - In
1 ist ein Fahrzeug-Solarmodul10 in bereits montierten Zustand auf einem Fahrzeugdach22 eines nur teilweise dargestellten Fahrzeugs20 gezeigt. Vom Fahrzeug20 sind neben dem Fahrzeugdach22 nur dessen Seitenholme24 , dessen A-Säulen26 und dessen B-Säulen28 dargestellt. - Das Fahrzeug-Solarmodul
10 wird gebildet aus einem Solarzellen-Verbund12 und einem Trägerbauteil14 . Im Solarzellen-Verbund12 sind mehrere untereinander elektrisch verbundene Solarzellen122 mit einem beispielsweise aus Schmelzklebefolien gebildeten Trägerverbund124 verbunden. Der Trägerverbund124 weist bevorzugt eine zumindest eindimensional gewölbte Form auf, wobei die einzelnen Solarzellen122 in sich bevorzugt steif sind und sich nach Art eines gewölbten Polygonzuges in den Trägerverbund124 einbetten. - Das Trägerbauteil
14 ist bevorzugt als Kunststoff-Verbundbauteil, insbesondere als Glasfaser verstärktes Kunststoffbauteil (GFK) ausgebildet. Alternativ ist auch eine Herstellung des Trägerbauteils14 als tiefgezogene Kunststoffwanne möglich. Das Trägerbauteil14 weist an seiner Außenseite eine Aufnahme in Form einer vertieften Wanne142 auf, in die sich der Solarzellen-Verbund12 passend einlegt. Die Befestigung des Solarzellen-Verbunds12 in dieser wannenförmigen Aufnahme142 erfolgt bevorzugt durch einen Kleber15 . Optional kann der Solarzellen-Verbund12 nach oben noch durch eine Scheibe oder Schutzfolie abgedeckt sein, die sich dann ebenfalls mit in die Aufnahme142 einfügt. - Das Trägerbauteil
14 ist an seiner dem Karosseriebauteil22 zugewandten Innenseite141 bevorzugt weitestgehend an dessen Kontur angepasst. An der Innenseite141 des Trägerbauteils14 ist im Randbereich bevorzugt wenigstens eine Nut149 vorgesehen, die zur Aufnahme einer Dichtung18 dient. Die Dichtung18 dient gemäß4 zur Abdichtung des Trägerbauteils14 gegenüber dem Karosseriebauteil22 . - Das Trägerbauteil
14 ist mit seinem Vorderteil144 , seinen Seitenteilen148 und seinem Hinterteil146 strömungsgünstig an das Karosseriebauteil22 angepasst. Diese Anpassung erfolgt über eine Schrägfläche, wie in den1 bis3 gezeigt, über eine Rundung, wie in4 gezeigt oder über eine Kombination aus beiden, wie in7 gezeigt. - In das Trägerbauteil
14 ist wenigstens eine Halterung16 integriert, die zur Befestigung an einer Halterung25 dient, die am Fahrzeug20 bevorzugt serienmäßig vorhanden ist. In6 ist beispielsweise ein Hakenförmiger Halter16 gezeigt, der mit einer Verankerung162 in das Material des Trägerbauteils14 eingebettet ist und mit einem abgewickelten Haken nach unten aus diesem hervorragt. - Die dazu passende Halterung
25 ist in5 gezeigt. Es handelt sich dabei um eine in einem Schweißgraben23 zwischen dem Fahrzeugdach22 und einem Seitenholm24 angeordnete Vertiefung, die normalerweise von einer entnehmbaren oder verschiebbaren Abdeckung verdeckt wird und die auch zur Aufnahme von Dachträgersystemen oder einer Dachreling dient. - Bevorzugt sind wenigstens vier Halterungen
16 im Bereich der vier Ecken des Trägerbauteils14 und eine entsprechende Zahl von Halterungen25 am zugeordneten Karosserieteil22 vorhanden. - Halter
16 und Halterungen25 können in vielfältiger Weise ausgebildet sein, beispielsweise als Stehbolzen und Mutter-förmige Gewinde, als Bajonett-artige Schiebe- oder Drehverschlüsse oder dergleichen. - In das Trägerbauteil
14 sind gemäß7 auch wenigstens ein elektrischer Kontakt32 ,34 , wenigstens eine elektrische Leitung36 und optional weitere elektrische Bauteile integriert, wie beispielsweise eine Steuerplatine und/oder ein Speichermedium30 in Form von Flachbatterien oder Ultrakondensatoren. - Das vorstehend beschriebene Fahrzeug-Solarmodul
10 eignet sich hervorragend zur Nachrüstung an den allermeisten vorhandenen Fahrzeugen, wobei lediglich die Kontur der Innenseite des Trägerbauteils14 und die Halter16 an das jeweilige Fahrzeug20 angepasst werden müssen. Der gewölbte Solarzellen-Verbund12 und die Form der Wanne142 an der Außenseite des Trägerbauteils14 können für alle Anwendungen unverändert bleiben. Hierdurch ist trotz einer individuellen Anpassung an verschiedene Fahrzeuge eine kostengünstige Fertigung möglich. - Als Karosseriebauteile kommen neben einem Fahrzeugdach
22 beispielsweise auch ein Fahrzeug-Dachteil, das fest installiert oder öffnungsfähig sein kann, eine Motorhaube oder ein Kofferraumdeckel in Betracht. Außer an einem PKW kann ein derartiges Fahrzeug-Solarmodul10 auch für Busse, LKW und Eisenbahnwaggons vorteilhaft verwendet werden. - Nach Anbringung des Fahrzeug-Solarmodul
10 am Fahrzeug20 erfolgt beispielsweise über den Kontakt34 und eine nicht dargestellte Leitungsverbindung eine elektrische Anbindung an die Bordelektronik des Fahrzeugs20 . Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung können auch am Halter16 und der Halterung25 elektrische Kontakte für eine derartige Verbindung vorgesehen sein. - Durch das erfindungsgemäße Fahrzeug-Solarmodul
10 kann der Primärenergiebedarf eines Fahrzeugs signifikant gesenkt werden. So können beispielsweise Fahrzeugbatterien von Elektro- oder Hybrid-Fahrzeugen auch im Stand des Fahrzeugs20 aufgeladen werden oder die erzeugte elektrische Energie wird zur Klimatisierung oder zur Unterstützung der aktiven Innenraumbelüftung des Fahrzeugs verwendet. In jedem Falle wird die CO2-Bilanz deutlich verbessert und die Umwelt-Freundlichkeit erhöht, was sich neben einem niedrigeren Kraftstoff-Verbrauch auch in einer günstigeren Kraftfahrzeugsteuer niederschlägt. Durch die einfache Nachrüstung können diese Verbesserungen auch bei bereits im Verkehr befindlichen Fahrzeugen nachträglich bewirkt werden. An Orten mit aufgrund häufiger Smog-Wetterlagen verschärften Umwelt-Gesetzen kann die Nachrüstung des erfindungsgemäßen Fahrzeug-Solarmoduls10 zu einer Zulassung des Betriebs eines Fahrzeugs auch unter solchen verschärften Bedingungen beitragen. - Bezugszeichenliste
-
- 10
- Fahrzeug-Solarmodul
- 12
- Solarzellen-Verbund
- 122
- Solarzelle
- 124
- Trägerverbund
- 14
- Trägerbauteil
- 141
- Innenseite (von
14 ) - 142
- Wanne
- 144
- Vorderteil
- 146
- Hinterteil
- 148
- Seitenteil
- 149
- Nut
- 15
- Kleber
- 16
- Halter
- 162
- Verankerung
- 18
- Dichtung
- 20
- Fahrzeug
- 22
- Fahrzeugdach
- 23
- Schweißgraben
- 24
- Seitenholm
- 25
- Halterung
- 26
- A-Säule
- 28
- B-Säule
- 30
- Speichermedium
- 32
- Kontakt
- 34
- Kontakt
- 36
- Leitung
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102004003328 B4 [0002]
Claims (10)
- Fahrzeug-Solarmodul (
10 ) mit in einen Trägerverbund (124 ) eingebetteten Solarzellen (122 ) zur Befestigung an einem Karosseriebauteil (22 ) eines Fahrzeugs (20 ), gekennzeichnet durch ein Trägerbauteil (14 ), mit dessen Außenseite ein vom Trägerverbund (124 ) und den Solarzellen (122 ) gebildeter Solarzellen-Verbund (12 ) verbunden ist, dessen Innenseite (141 ) an die Kontur des Karosseriebauteils (22 ) angepasst ist und das wenigstens einen Halter (16 ) zur Verbindung mit einer am Karosseriebauteil (22 ) vorgesehenen Halterung (25 ) aufweist. - Fahrzeug-Solarmodul (
10 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerbauteil (14 ) an seiner Außenseite eine Aufnahme (142 ) für den Solarzellen-Verbund (12 ) aufweist. - Fahrzeug-Solarmodul (
10 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (142 ) von einer an die Kontur und die Maße des Solarzellen-Verbunds (12 ) angepassten vertieften Wanne (142 ) gebildet wird. - Fahrzeug-Solarmodul (
10 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerbauteil (14 ) mit einem strömungsgünstig geformten Vorderteil (144 ), und/oder Seitenteil (148 ) und/oder Hinterteil (146 ) versehen ist. - Fahrzeug-Solarmodul (
10 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerbauteil (14 ) an seiner Innenseite (141 ) wenigstens eine Nut (149 ) zur Aufnahme einer Dichtung (18 ) aufweist. - Fahrzeug-Solarmodul (
10 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Karosseriebauteil von einem Fahrzeugdach (22 ) gebildet wird und die Halterung (25 ) in einem nahe einem Seitenholm (24 ) angeordneten Schweißgraben (23 ) oder an einer Dachreling vorgesehen oder befestigbar ist. - Fahrzeug-Solarmodul (
10 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in das Trägerbauteil (14 ) wenigstens ein Kontakt (32 ) zur elektrischen Verbindung der Solarzellen (122 ) integriert ist. - Fahrzeug-Solarmodul (
10 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in das Trägerbauteil (14 ) wenigstens ein elektronisches Bauteil (30 ) integriert ist. - Fahrzeug-Solarmodul (
10 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerbauteil (14 ) als Kunststoff-Verbundbauteil ausgebildet ist. - Fahrzeug mit einem Fahrzeug-Solarmodul (
10 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug-Solarmodul (10 ) mit der Bordelektronik des Fahrzeugs (20 ) verbunden ist.
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