DE102015016044B4

DE102015016044B4 - Verfahren und System zur Ausrichtung von kraftfahrzeugseitig verbauten Solarmodulen

Info

Publication number: DE102015016044B4
Application number: DE102015016044.3A
Authority: DE
Inventors: Robert Clauß; Dominik Dreher
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2015-12-11
Filing date: 2015-12-11
Publication date: 2018-08-30
Anticipated expiration: 2035-12-12
Also published as: DE102015016044A1

Abstract

Verfahren zur Ausrichtung eines Solarmoduls, der an einem Kraftfahrzeugkörper eines Kraftfahrzeugs verbaut ist, auf einen Einfallswinkel der auf den Solarmodul auftreffenden Sonnenstrahlung bei stehendem Kraftfahrzeug, wobei der Einfallswinkel der auf den Solarmodul auftreffenden Sonnenstrahlung bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Niveauregeleinrichtung (3), die mit mehreren Stelleinrichtungen (7, 8, 9, 10) zur Niveaueinstellung des Kraftfahrzeugs verbunden ist, verwendet wird, um den Solarmodul auf den Einfallswinkel der auf den Solarmodul auftreffenden Sonnenstrahlung auszurichten, wobei die für die Ausrichtung erforderlichen Stellgrößen für die Stelleinrichtungen (7, 8, 9, 10) in der Niveauregeleinrichtung (3) aus dem Einfallswinkel der auf den Solarmodul auftreffenden Sonnenstrahlung erzeugt und an die Stelleinrichtungen (7, 8, 9, 10) ausgegeben werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein System nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 7 zur Ausrichtung von kraftfahrzeugseitig verbauten Solarmodulen.
Es sind Solarmodule, z.B. Sonnenkollektoren, Solarzellen und photovoltaische Oberflächen, auf der Fahrzeug-Karosserie bekannt, bei denen über Sonneneinstrahlung Energie gewonnen und in die Batterie oder das Fahrzeugbordnetz eingespeist wird. Unabhängig davon gibt es hydraulische, mechanische, elektromechanische und pneumatische Niveauregeleinrichtungen am Fahrzeug welche die Position der Fahrzeug-Karosserie beeinflussen.
Beispielsweise betrifft die EP 0 530 755 A1 eine Niveauregelsystem für Kraftfahrzeuge, bestehend im Wesentlichen aus Schwingungsdämpfern, die zwischen den einzelnen Rädern und dem Fahrzeugaufbau angeordnet sind, aus elektrisch betätigbaren Ventilen, mit denen ein Druckmittelfluss zwischen einer Druckquelle, einem drucklosen Speicher, den Schwingungsdämpfern und den einzelnen Schwingungsdämpfern zugeordneten Druckbehältern steuerbar ist und aus Wegsensoren zur Ermittlung der Aufbauhöhe und Aufbaubewegungen.
Auch die DE 26 47 993 A1 zeigt eine Steuereinrichtung für die Niveauregulierung von Kraftfahrzeugen, die das Niveau der Fahrzeug-Karosserie innerhalb eines vorgegebenen Pegelbereichs in Abhängigkeit von elektrischen Signalen hält, die anzeigen, ob die Fahrzeug-Karosserie sich oberhalb oder unterhalb des Pegelbereichs befindet.
DE 199 62 093 C1 offenbart ein Fahrzeugdach, mit einem transparenten Deckel für eine Dachöffnung und mit einem verstellbaren Himmel, um die Sicht auf den Deckel bzw. die Dachöffnung aus dem Fahrzeuginnenraum wahlweise zu verdecken, wobei der Himmel an seiner Oberseite mit einem Solargenerator versehen ist, der bezüglich des Himmels verstellbar ist. Der Solargenerator ist auf einer Platte montiert ist, welche so an dem Himmel gelagert ist, dass sie bezüglich des Himmels anzuheben, auszustellen oder zu verschieben ist.
Die gattungsbildende DE 10 2011 086 536 A1 offenbart eine Solarzellen-Vorrichtung mit einer Sonnenstrahlverfolgung für ein Fahrzeug, wobei die Vorrichtung ein Fahrzeug-Karosserie-Paneel mit einer Oberseite, auf welcher eine Solarzelle montiert ist, eine oder mehrere höhenverstellbare Stellvorrichtungen, die auf einer Unterseite des Fahrzeug-Karosserie-Paneels angebracht sind und sich nach oben und unten bewegen, und eine integrierte Steuerung aufweist, die eingerichtet ist, um den Betrieb der höhenverstellbaren Stellvorrichtungen basierend auf Signalen zu steuern, die von verschiedenen in dem Fahrzeug montierten Sensoren ausgegeben werden, welche durch die integrierte Steuerung verwendet werden, um die effizienteste Positionierung für die Solarzelle zu bestimmen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein System zur Ausrichtung von kraftfahrzeugseitig verbauten Solarmodulen bereitzustellen, wobei die an dem Ort des Kraftfahrzeugs vorhandene Solarenergie mit möglichst wenig zusätzlichem Aufwand optimal ausgenutzt wird.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 bzw. des Patentanspruchs 7 gelöst.
Dazu ist das erfindungsgemäße Verfahren zur Ausrichtung eines Solarmoduls, der an einem Kraftfahrzeugkörper eines Kraftfahrzeugs verbaut ist, auf einen Einfallswinkel der auf den Solarmodul auftreffenden Sonnenstrahlung bei stehendem Kraftfahrzeug, wobei der Einfallswinkel der auf den Solarmodul auftreffende Sonnenstrahlung bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Einfallswinkel der auf den Solarmodul auftreffenden Sonnenstrahlung bestimmt wird, und dass eine Niveauregeleinrichtung, die mit mehreren Stelleinrichtungen zur Niveaueinstellung des Kraftfahrzeugs verbunden ist, verwendet wird, um den Solarmodul auf den Einfallswinkel der auf den Solarmodul auftreffenden Sonnenstrahlung auszurichten, wobei die für die Ausrichtung erforderlichen Stellgrößen für die Stelleinrichtungen in der Niveauregeleinrichtung aus dem Einfallswinkel der auf den Solarmodul auftreffenden Sonnenstrahlung erzeugt und an die Stelleinrichtungen ausgegeben werden. Damit ist eine bessere Ausnutzung der am Ort des Kraftfahrzeugs vorhandenen Solarenergie möglich, da die Einstellung der Niveauregulierung über die maximalen Verstellwege der jeweiligen Niveauregeleinrichtung erfolgen kann, wodurch die Ausbeute durch den Solarmodul tituliert wird.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass der Einfallswinkel der auf den Solarmodul auftreffenden Sonnenstrahlung aus der Position des Kraftfahrzeugs, beispielsweise durch das GPS, aus Sonnenstandsdaten, Datum und der gegenwärtigen Tageszeit oder durch optische Sensoren, vorzugsweise Kameras, bestimmt wird, wodurch in vorteilhafter Weise eine gute Grundlage für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. zum Einsetzen des erfindungsgemäßen Systems gelegt wird.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass die Stellgrößen aktiv an den sich ändernden Einfallswinkel angepasst werden, wobei die Anpassung permanent/kontinuierlich oder diskret nach festgelegten Intervallen durch-geführt wird. Da sich der Sonnenstand und somit der ideale Einfallswinkel ständig verändern ist es vorteilhaft, eine aktive Positionseinstellung in Abhängigkeit des Einfallswinkels der Sonnenstrahlung vorzusehen, sodass die Position des Solarmoduls in Bezug auf den Einfallswinkel der Sonnenstrahlung immer aktuell ist.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass die Stellgrößen für die den Rädern des Kraftfahrzeus zugeordneten Stelleinrichtungen so gesteuert werden, dass die Position des Kraftfahrzeugkörpers um die Längsachse des Kraftfahrzeugs und die Querachse des Kraftfahrzeugs durch Niveauverstellung an den einzelnen Räder verstellt wird, wodurch in vorteilhafter Weise die nach Führung des Solarmoduls in einem weiten Bereich möglich ist.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass Systemparameter innerhalb und außerhalb der Niveauregelung, beispielweise Füllgrad eines Druckspeichers des Kraftfahrzeugs, Druck im Hydrauliksystem des Kraftfahrzeugs und Ladezustand der Batterie des Kraftfahrzeugs, vorab geprüft und eingestellt werden, um die Verstellbarkeit der Stellglieder sicher zu stellen.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass die Positionsverstellung der Kraftfahrzeugkarosserie in Verbindung mit Daten der Umgebungserfassung durchgeführt wird, wodurch Beschädigungen des Solarmoduls oder des Fahrzeugs an sich durch den Kontakt mit Hindernissen vermieden wird.
Zur Lösung der Aufgabe ist ein System zur Ausrichtung eines Solarmoduls, der an einem Kraftfahrzeugkörper eines Kraftfahrzeugs verbaut ist, auf einen Einfallswinkel der auf den Solarmodul auftreffenden Sonnenstrahlung bei stehendem Kraftfahrzeug, wobei das System eine Bestimmungseinrichtung zur Bestimmung des Einfallswinkels der auf den Solarmodul auftreffenden Sonnenstrahlung umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass eine Niveauregeleinrichtung des Kraftfahrzeugs, die mit mehreren Stelleinrichtungen zur Niveaueinstellung des Kraftfahrzeugs verbunden ist, um den Solarmodul auf den Einfallswinkel der auf den Solarmodul auftreffenden Sonnenstrahlung auszurichten, konfiguriert ist, um die für die Ausrichtung erforderlichen Stellgrößen für die Stelleinrichtungen aus dem Einfallswinkel der auf den Solarmodul auftreffenden Sonnenstrahlung zu erzeugen und an die Stelleinrichtungen auszugeben.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform ist das erfindungsgemäße System ist die Niveauregeleinrichtung mit der zentralen Steuereinheit des Kraftfahrzeugs integriert. Da in der zentralen Steuereinheit des Kraftfahrzeugs bereits Vorkehrungen für die Verbindung mit dem GPS bzw. mit an dem Kraftfahrzeug vorgesehenen Kameras vorhanden sind, kann die Verarbeitung dieser Eingaben mit der zentralen Steuereinheit mit geringstem Aufwand durchgeführt werden
Das erfindungsgemäße, vorstehend charakterisierte System weist die gleichen Vorteile wie das erfindungsgemäße Verfahren auf. Entsprechend vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Systems sind in den restlichen Unteransprüchen gekennzeichnet.
Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen.
In der Beschreibung, in den Ansprüchen und in der Zeichnung werden die in der unten aufgeführten Liste der Bezugszeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugszeichen verwendet.
In der Zeichnung zeigt:

1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Systems schematisch dargestellt.

Das System 1 zur Ausrichtung eines Solarmoduls, der an einem Kraftfahrzeugkörper eines Kraftfahrzeugs verbaut ist, auf einen Einfallswinkel der auf den Solarmodul auftreffenden Sonnenstrahlung bei stehendem Kraftfahrzeug, umfasst eine Bestimmungseinrichtung 2 zur Bestimmung des Einfallswinkels der auf den Solarmodul auftreffenden Sonnenstrahlung, und durch eine Niveauregeleinrichtung 3 des Kraftfahrzeugs, um den Solarmodul auf den Einfallswinkel der auf den Solarmodul auftreffenden Sonnenstrahlung auszurichten. Die Bestimmungseinrichtung 2 und die Niveau Regeleinrichtung 3 sind vorteilhafter Weise in die zentrale Steuereinheit des Kraftfahrzeugs integriert. Die Bestimmungseinrichtung 2 ist mit einem die Position des Kraftfahrzeugs auf der Erde bestimmendes Positionssystem 4, beispielsweise GPS, und mit einem das gegenwärtige Datum und die Tageszeit bestimmenden Zeitmessgerät 5 oder alternativ mit optischen Sensoren, vorzugsweise Kameras 6, verbunden und konfiguriert, um aus diesen Eingängen und Sonnenstandsdaten den Einfallswinkel der Sonnenstrahlung an dem Ort des Kraftfahrzeugs zu bestimmen.
Die Niveauregeleinrichtung 3 ist mit mehreren Stelleinrichtungen 7, 8, 9 und 10 z.B. in Form von Stoßdämpfern verbunden, die zur Niveaueinstellung des Kraftfahrzeugs dienen. Die Niveauregeleinrichtung 3 erzeugt die für die Ausrichtung des Solarmoduls erforderlichen Stellgrößen für die Stelleinrichtungen 7, 8, 9 und 10 aus dem Einfallswinkel der auf den Solarmodul auftreffenden Sonnenstrahlung und gibt die Stellgrößen an die Stelleinrichtungen aus. Die Stellgrößen für die den Rädern des Kraftfahrzeus zugeordneten Stelleinrichtungen werden durch die Niveauregeleinrichtung 3 so gesteuert, dass die Position des Kraftfahrzeugkörpers um die Längsachse des Kraftfahrzeugs und die Querachse des Kraftfahrzeugs an den einzelnen Rädern verstellt wird.

Claims

Verfahren zur Ausrichtung eines Solarmoduls, der an einem Kraftfahrzeugkörper eines Kraftfahrzeugs verbaut ist, auf einen Einfallswinkel der auf den Solarmodul auftreffenden Sonnenstrahlung bei stehendem Kraftfahrzeug, wobei der Einfallswinkel der auf den Solarmodul auftreffenden Sonnenstrahlung bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Niveauregeleinrichtung (3), die mit mehreren Stelleinrichtungen (7, 8, 9, 10) zur Niveaueinstellung des Kraftfahrzeugs verbunden ist, verwendet wird, um den Solarmodul auf den Einfallswinkel der auf den Solarmodul auftreffenden Sonnenstrahlung auszurichten, wobei die für die Ausrichtung erforderlichen Stellgrößen für die Stelleinrichtungen (7, 8, 9, 10) in der Niveauregeleinrichtung (3) aus dem Einfallswinkel der auf den Solarmodul auftreffenden Sonnenstrahlung erzeugt und an die Stelleinrichtungen (7, 8, 9, 10) ausgegeben werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Einfallswinkel der auf den Solarmodul auftreffenden Sonnenstrahlung aus der Position des Kraftfahrzeugs, den Sonnenstandsdaten, dem Datum und der gegenwärtigen Tageszeit oder durch optische Sensoren (6), vorzugsweise Kameras, bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellgrößen aktiv an den sich ändernden Einfallswinkel angepasst werden, wobei die Anpassung permanent/kontinuierlich oder diskret nach festgelegten Intervallen durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellgrößen für die den Rädern des Kraftfahrzeus zugeordneten Stelleinrichtungen (7, 8, 9, 10) so gesteuert werden, dass die Position des Kraftfahrzeugkörpers um die Längsachse des Kraftfahrzeugs und die Querachse des Kraftfahrzeugs durch Niveauverstellung an den einzelnen Rädern verstellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Systemparameter innerhalb und außerhalb der Niveauregelung, beispielweise Füllgrad eines Druckspeichers des Kraftfahrzeugs, Druck im Hydrauliksystem des Kraftfahrzeugs und Ladezustand der Batterie des Kraftfahrzeugs, vorab geprüft und eingestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionsverstellung der Kraftfahrzeugkarosserie in Verbindung mit Daten der Umgebungserfassung durchgeführt wird.
System zur Ausrichtung eines Solarmoduls, der an einem Kraftfahrzeugkörper eines Kraftfahrzeugs verbaut ist, auf einen Einfallswinkel der auf den Solarmodul auftreffenden Sonnenstrahlung bei stehendem Kraftfahrzeug, wobei das System eine Bestimmungseinrichtung (2) zur Bestimmung des Einfallswinkels der auf den Solarmodul auftreffenden Sonnenstrahlung umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass eine Niveauregeleinrichtung (3) des Kraftfahrzeugs, die mit mehreren Stelleinrichtungen (7, 8, 9, 10) zur Niveaueinstellung des Kraftfahrzeugs verbunden ist, um den Solarmodul auf den Einfallswinkel der auf den Solarmodul auftreffenden Sonnenstrahlung auszurichten, konfiguriert ist, um die für die Ausrichtung erforderlichen Stellgrößen für die Stelleinrichtungen (7, 8, 9, 10) aus dem Einfallswinkel der auf den Solarmodul auftreffenden Sonnenstrahlung zu erzeugen und an die Stelleinrichtungen (7, 8, 9, 10) auszugeben.
System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmungseinrichtung (2) eine die Position des Kraftfahrzeugs auf der Erde bestimmendes Positionierungssystem (4), und ein Sonnenstandsdaten, Datum und gegenwärtige Tageszeit bestimmendes Messgerät (5) oder optische Sensoren (6), vorzugsweise Kameras, umfasst.
System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das System konfiguriert ist, um die Stellgrößen aktiv an den sich ändernden Einfallswinkel anzupassen, wobei die Anpassung permanent/kontinuierlich oder diskret nach festgelegten Intervallen durchgeführt wird.
System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Niveauregeleinrichtung (3) konfiguriert ist, um die Stellgrößen für die den Rädern des Kraftfahrzeus zugeordneten Stelleinrichtungen (7, 8, 9, 10) so zu steuern, dass die Position des Kraftfahrzeugkörpers um die Längsachse des Kraftfahrzeugs und die Querachse des Kraftfahrzeugs verstellt wird.
System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Niveauregeleinrichtung (3) mit der zentralen Steuereinheit des Kraftfahrzeugs integriert ist.