DE102022117976A1 - Method and device for reducing the operating time of one or more components of a vehicle photovoltaic system - Google Patents

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Abstract

Es wird eine Vorrichtung (202) zum Betrieb einer Photovoltaik-Anlage (200) eines Kraftfahrzeugs (100) beschrieben, wobei die Photovoltaik-Anlage (200) zumindest eine Photovoltaik-Zelle (104) umfasst, die eingerichtet ist, Strom mit einer variablen elektrischen Leistung zu erzeugen, sowie ein oder mehrere Komponenten (205) umfasst, die eine bestimmte Betriebs-Leistung aufweisen, um mit der von der Photovoltaik-Zelle (104) erzeugten elektrischen Leistung einen Energiespeicher (102) des Fahrzeugs (100) zu laden. Die Vorrichtung (202) ist eingerichtet, zu bestimmen, ob die von der Photovoltaik-Zelle (104) erzeugte elektrische Leistung größer oder kleiner als die Betriebs-Leistung ist. Die Vorrichtung (202) ist ferner eingerichtet, die Photovoltaik-Zelle (104) von den ein oder mehreren Komponenten (205) der Photovoltaik-Anlage (200) abzukoppeln, wenn bestimmt wurde, dass die von der Photovoltaik-Zelle (104) erzeugte elektrische Leistung kleiner als die Betriebs-Leistung ist.

Figure DE102022117976A1_0000
A device (202) for operating a photovoltaic system (200) of a motor vehicle (100) is described, wherein the photovoltaic system (200) comprises at least one photovoltaic cell (104) which is set up to generate electricity with a variable electrical Generate power, as well as one or more components (205) which have a certain operating power in order to charge an energy storage device (102) of the vehicle (100) with the electrical power generated by the photovoltaic cell (104). The device (202) is set up to determine whether the electrical power generated by the photovoltaic cell (104) is greater or less than the operating power. The device (202) is further set up to decouple the photovoltaic cell (104) from the one or more components (205) of the photovoltaic system (200) if it has been determined that the electrical energy generated by the photovoltaic cell (104). Power is smaller than the operating power.
Figure DE102022117976A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung, die darauf ausgerichtet sind, die Betriebsdauer einer oder mehrerer Fahrzeug-Komponenten zu reduzieren, um in effizienter Weise die Lebensdauer der Fahrzeug-Komponenten einer Fahrzeug-Photovoltaik-Anlage zu erhöhen.The invention relates to a method and a corresponding device which are designed to reduce the operating time of one or more vehicle components in order to efficiently increase the service life of the vehicle components of a vehicle photovoltaic system.

Ein Fahrzeug kann, z.B. im Rahmen einer Fahrzeug-Photovoltaik-Anlage, ein oder mehrere Photovoltaik-Zellen aufweisen, die ausgebildet sind, elektrische Energie für den Betrieb des Fahrzeugs und/oder für den Betrieb einer Fahrzeug-externen Einheit zu generieren. Die generierte elektrische Energie kann z.B. in einem elektrischen Energiespeicher des Fahrzeugs gespeichert werden, und kann ggf. für den Betrieb eines elektrischen Antriebsmotors des Fahrzeugs oder einer weiteren Komponente (etwa einer Niedervolt-Komponente) im Fahrzeug oder für den Betrieb einer Fahrzeug-externen Einheit verwendet werden.A vehicle can, for example as part of a vehicle photovoltaic system, have one or more photovoltaic cells which are designed to generate electrical energy for the operation of the vehicle and/or for the operation of a unit external to the vehicle. The generated electrical energy can be stored, for example, in an electrical energy storage device of the vehicle, and can optionally be used to operate an electric drive motor of the vehicle or another component (such as a low-voltage component) in the vehicle or to operate a unit external to the vehicle become.

Die in Zusammenhang mit einer Fahrzeug-Photovoltaik-Anlage verbauten Fahrzeug-Komponenten sind für die typische Lebensdauer eines Fahrzeugs (z.B. 15 Jahre und mehr) auszulegen, was mit relativ hohen technischen Anforderungen verbunden ist.The vehicle components installed in connection with a vehicle photovoltaic system must be designed for the typical service life of a vehicle (e.g. 15 years and more), which is associated with relatively high technical requirements.

Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zu beschreiben, die es ermöglichen, Lebensdauer-bezogene Anforderungen an ein oder mehrere Komponenten in Zusammenhang mit einer Fahrzeug-Photovoltaik-Anlage zu reduzieren, insbesondere um die Kosten für die in Zusammenhang mit der Fahrzeug-Photovoltaik-Anlage stehenden ein oder mehreren Komponenten im Fahrzeug zu reduzieren.The present document deals with the technical task of describing a method and a corresponding device that make it possible to reduce service life-related requirements for one or more components in connection with a vehicle photovoltaic system, in particular in order to reduce the costs for the to reduce one or more components in the vehicle related to the vehicle photovoltaic system.

Die Aufgabe wird durch jeden der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u.a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass zusätzliche Merkmale eines von einem unabhängigen Patentanspruch abhängigen Patentanspruchs ohne die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs oder nur in Kombination mit einer Teilmenge der Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs eine eigene und von der Kombination sämtlicher Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs unabhängige Erfindung bilden können, die zum Gegenstand eines unabhängigen Anspruchs, einer Teilungsanmeldung oder einer Nachanmeldung gemacht werden kann. Dies gilt in gleicher Weise für in der Beschreibung beschriebene technische Lehren, die eine von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche unabhängige Erfindung bilden können.The task is solved by each of the independent claims. Advantageous embodiments are described, among other things, in the dependent claims. It should be noted that additional features of a patent claim dependent on an independent patent claim can form a separate invention independent of the combination of all the features of the independent patent claim, without the features of the independent patent claim or only in combination with a subset of the features of the independent patent claim can be made the subject of an independent claim, a division application or a subsequent application. This applies equally to technical teachings described in the description, which may constitute an invention independent of the features of the independent patent claims.

Gemäß einem Aspekt wird eine Vorrichtung zum Betrieb einer Photovoltaik-Anlage eines Kraftfahrzeugs beschrieben. Die Photovoltaik-Anlage umfasst zumindest eine Photovoltaik-Zelle, die eingerichtet ist, Strom mit einer variablen elektrischen Leistung zu erzeugen. Typischerweise umfasst die Photovoltaik-Anlage eine Vielzahl von Photovoltaik-Zellen, die z.B. jeweils an dem Dach des Fahrzeugs angeordnet sind. Die elektrische Leistung kann in Abhängigkeit von der Intensität und/oder der Richtung der Sonneneinstrahlung variieren.According to one aspect, a device for operating a photovoltaic system of a motor vehicle is described. The photovoltaic system includes at least one photovoltaic cell that is set up to generate electricity with a variable electrical output. Typically, the photovoltaic system includes a large number of photovoltaic cells, each of which is arranged, for example, on the roof of the vehicle. The electrical power can vary depending on the intensity and/or direction of solar radiation.

Die Photovoltaik-Anlage umfasst ferner ein oder mehrere Komponenten, die (zusammen) eine bestimmte Betriebs-Leistung aufweisen, um mit der von der Photovoltaik-Zelle erzeugten elektrischen Leistung einen (Hochvolt- und/oder Niedervolt-) Energiespeicher des Fahrzeugs zu laden. Die ein oder mehreren Komponenten der Photovoltaik-Anlage können einen Gleichspannungswandler umfassen, der eingerichtet ist, von der Photovoltaik-Zelle erzeugte elektrische Leistung auf die Ladespannung zum Laden des Energiespeichers zu wandeln. Alternativ oder ergänzend können die ein oder mehreren Komponenten der Photovoltaik-Anlage eine Überwachungseinheit des Energiespeichers zur Überwachung eines Ladevorgangs des Energiespeichers umfassen.The photovoltaic system further comprises one or more components that (together) have a certain operating performance in order to charge a (high-voltage and/or low-voltage) energy storage device of the vehicle with the electrical power generated by the photovoltaic cell. The one or more components of the photovoltaic system can include a DC-DC converter that is set up to convert electrical power generated by the photovoltaic cell to the charging voltage for charging the energy storage device. Alternatively or additionally, the one or more components of the photovoltaic system can include a monitoring unit of the energy storage for monitoring a charging process of the energy storage.

Die Vorrichtung ist eingerichtet, zu bestimmen, ob die von der Photovoltaik-Zelle erzeugte elektrische Leistung größer als oder kleiner als die (insgesamt erforderliche) Betriebs-Leistung (für den Betrieb der ein oder mehreren Komponenten der Photovoltaik-Anlage) ist. Zu diesem Zweck kann anhand einer Messeinheit der Photovoltaik-Anlage ein Spannungs-Messwert in Bezug auf die Spannung an den Anschlüssen der Photovoltaik-Zelle erfasst werden. Des Weiteren kann anhand der Messeinheit ein Strom-Messwert in Bezug auf den Strom an einem Anschluss der Photovoltaik-Zelle erfasst werden. Es kann dann auf Basis des Spannungs-Messwerts und auf Basis des Strom-Messwerts in zuverlässiger und präziser Weise bestimmt werden, ob die von der Photovoltaik-Zelle erzeugte elektrische Leistung größer als oder kleiner als die Betriebs-Leistung ist.The device is set up to determine whether the electrical power generated by the photovoltaic cell is greater than or less than the (total required) operating power (for operating the one or more components of the photovoltaic system). For this purpose, a measuring unit of the photovoltaic system can be used to record a voltage measurement value in relation to the voltage at the connections of the photovoltaic cell. Furthermore, the measuring unit can be used to record a current measurement value in relation to the current at a connection of the photovoltaic cell. It can then be determined in a reliable and precise manner on the basis of the voltage measurement value and based on the current measurement value whether the electrical power generated by the photovoltaic cell is greater than or less than the operating power.

Die Vorrichtung ist ferner eingerichtet, die Photovoltaik-Zelle von den ein oder mehreren Komponenten der Photovoltaik-Anlage abzukoppeln, wenn bestimmt wurde, dass die von der Photovoltaik-Zelle erzeugte elektrische Leistung kleiner als die Betriebs-Leistung ist.The device is further set up to decouple the photovoltaic cell from the one or more components of the photovoltaic system if it has been determined that the electrical power generated by the photovoltaic cell is less than the operating power.

Die Vorrichtung kann ferner eingerichtet sein, die ein oder mehreren Komponenten der Photovoltaik-Anlage zu deaktivieren, wenn bestimmt wurde, dass die von der Photovoltaik-Zelle erzeugte elektrische Leistung kleiner als die Betriebs-Leistung ist.The device can also be set up to deactivate the one or more components of the photovoltaic system if it has been determined that the electrical power generated by the photovoltaic cell is less than the operating power.

Alternativ oder ergänzend kann die Vorrichtung eingerichtet sein, die Photovoltaik-Zelle mit den ein oder mehreren Komponenten der Photovoltaik-Anlage zu koppeln, um (zumindest mit einem Teil der) mit der von der Photovoltaik-Zelle erzeugten elektrischen Leistung den Energiespeicher des Fahrzeugs zu laden, wenn (insbesondere nur dann, wenn) bestimmt wurde, dass die von der Photovoltaik-Zelle erzeugte elektrische Leistung größer als die Betriebs-Leistung ist.Alternatively or additionally, the device can be set up to couple the photovoltaic cell with the one or more components of the photovoltaic system in order to charge the energy storage of the vehicle (at least with a part of) with the electrical power generated by the photovoltaic cell , if (in particular only if) it has been determined that the electrical power generated by the photovoltaic cell is greater than the operating power.

Es wird somit eine Vorrichtung beschrieben, die den Betrieb der ein oder mehreren Komponenten der Photovoltaik-Anlage auf Zeiträume begrenzt, in denen die erzeugte elektrische Leistung größer als die für den Betrieb der ein oder mehreren Komponenten erforderliche Betriebs-Leistung ist. So kann die effektive Betriebsdauer der ein oder mehreren Komponenten reduziert, und als Folge daraus die Lebensdauer der ein oder mehreren Komponenten in effizienter Weise erhöht werden (ohne die technischen Anforderungen an die ein oder mehreren Komponenten zu erhöhen).A device is therefore described which limits the operation of the one or more components of the photovoltaic system to periods in which the electrical power generated is greater than the operating power required for the operation of the one or more components. In this way, the effective operating time of the one or more components can be reduced, and as a result the service life of the one or more components can be increased in an efficient manner (without increasing the technical requirements for the one or more components).

Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, wiederholt, insbesondere periodisch, (z.B. alle 5 Minuten) zu überprüfen, ob die von der Photovoltaik-Zelle erzeugte elektrischen Leistung größer oder kleiner als die Betriebs-Leistung ist (in dem jeweiligen Beobachtungszeitraum). Basierend auf dem jeweiligen Überprüfen, kann dann die Photovoltaik-Zelle von den ein oder mehreren Komponenten der Photovoltaik-Anlage abgekoppelt oder mit den ein oder mehreren Komponenten der Photovoltaik-Anlage gekoppelt werden.The device can be set up to check repeatedly, in particular periodically (e.g. every 5 minutes), whether the electrical power generated by the photovoltaic cell is greater or less than the operating power (in the respective observation period). Based on the respective check, the photovoltaic cell can then be decoupled from the one or more components of the photovoltaic system or coupled to the one or more components of the photovoltaic system.

Es kann somit wiederholt die jeweils erzeugte Leistung ermittelt und mit der Betriebs-Leistung verglichen werden, um jeweils darüber zu entscheiden, ob die Photovoltaik-Zelle von den ein oder mehreren Komponenten der Photovoltaik-Anlage abgekoppelt (und die ein oder mehreren Komponenten deaktiviert) oder mit den ein oder mehreren Komponenten der Photovoltaik-Anlage gekoppelt (und die ein oder mehreren Komponenten aktiviert) werden. So kann die effektive Betriebsdauer der ein oder mehreren Komponenten in besonders präziser Weise optimiert werden.The power generated in each case can therefore be repeatedly determined and compared with the operating power in order to decide in each case whether the photovoltaic cell is decoupled from the one or more components of the photovoltaic system (and deactivates the one or more components) or coupled to the one or more components of the photovoltaic system (and the one or more components activated). In this way, the effective operating time of one or more components can be optimized in a particularly precise manner.

Die Photovoltaik-Anlage kann zumindest ein Trenn-Schaltelement (z.B. einen Halbleiter-Schalter) umfassen. Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, das Trenn-Schaltelement zu veranlassen, die Photovoltaik-Zelle in selektiver Weise von den ein oder mehreren Komponenten der Photovoltaik-Anlage abzukoppeln oder mit den ein oder mehreren Komponenten der Photovoltaik-Anlage zu koppeln. Durch die Verwendung eines Trenn-Schaltelements kann die Kopplung und Abkopplung der zumindest einen Photovoltaik-Zelle in besonders effizienter und zuverlässiger Weise bewirkt werden.The photovoltaic system can include at least one isolating switching element (e.g. a semiconductor switch). The device can be set up to cause the isolating switching element to selectively decouple the photovoltaic cell from the one or more components of the photovoltaic system or to couple it to the one or more components of the photovoltaic system. By using a separating switching element, the coupling and decoupling of the at least one photovoltaic cell can be effected in a particularly efficient and reliable manner.

Wie bereits weiter oben dargelegt, kann die Photovoltaik-Anlage zumindest eine Messeinheit zur Ermittlung eines Messwertes in Bezug auf die von der Photovoltaik-Zelle erzeugte elektrische Leistung umfassen. Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, die Messeinheit zeitlich begrenzt (und ggf. wiederholt) für jeweils einen Beobachtungszeitraum zu betreiben, um zu bestimmen, ob die von der Photovoltaik-Zelle erzeugte elektrische Leistung größer oder kleiner als die Betriebs-Leistung ist. So kann die Überprüfung der erzeugten Leistung in besonders effizienter Weise bewirkt werden.As already explained above, the photovoltaic system can include at least one measuring unit for determining a measured value in relation to the electrical power generated by the photovoltaic cell. The device can be set up to operate the measuring unit for a limited time (and if necessary repeatedly) for an observation period in order to determine whether the electrical power generated by the photovoltaic cell is greater or less than the operating power. In this way, the power generated can be checked in a particularly efficient manner.

Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, innerhalb eines Beobachtungszeitraums (z.B. mit einer Dauer von 1 bis 5 Minuten) eine Sequenz von Messwerten in Bezug auf die von der Photovoltaik-Zelle an dem jeweiligen Zeitpunkt erzeugte elektrische Leistung zu ermitteln. Es kann dann auf Basis der Sequenz von Messwerten eine gemittelte elektrische Leistung in dem Beobachtungszeitraum ermittelt werden. Ferner kann auf Basis der gemittelten elektrischen Leistung in besonders robuster Weise bestimmt werden, ob die von der Photovoltaik-Zelle erzeugte elektrische Leistung größer oder kleiner als die Betriebs-Leistung ist.The device can be set up to determine a sequence of measured values in relation to the electrical power generated by the photovoltaic cell at the respective point in time within an observation period (e.g. with a duration of 1 to 5 minutes). An average electrical power in the observation period can then be determined based on the sequence of measured values. Furthermore, based on the averaged electrical power, it can be determined in a particularly robust manner whether the electrical power generated by the photovoltaic cell is larger or smaller than the operating power.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Photovoltaik-Anlage für ein Kraftfahrzeug beschrieben, das die in diesem Dokument beschriebene Vorrichtung umfasst.According to a further aspect, a photovoltaic system for a motor vehicle is described, which includes the device described in this document.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein (Straßen-) Kraftfahrzeug (insbesondere ein Personenkraftwagen oder ein Lastkraftwagen oder ein Bus oder ein Motorrad) beschrieben, das die in diesem Dokument beschriebene Photovoltaik-Anlage und/oder Vorrichtung umfasst.According to a further aspect, a (road) motor vehicle (in particular a passenger car or a truck or a bus or a motorcycle) is described which includes the photovoltaic system and/or device described in this document.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Betrieb einer Photovoltaik-Anlage eines Kraftfahrzeugs beschrieben. Die Photovoltaik-Anlage umfasst zumindest eine Photovoltaik-Zelle, die eingerichtet ist, Strom mit einer variablen elektrischen Leistung zu erzeugen. Des Weiteren umfasst die Photovoltaik-Anlage ein oder mehrere Komponenten, die eine bestimmte Betriebs-Leistung aufweisen, um mit der von der Photovoltaik-Zelle erzeugten elektrischen Leistung einen Energiespeicher des Fahrzeugs zu laden (bzw. laden zu können).According to a further aspect, a method for operating a photovoltaic system of a motor vehicle is described. The photovoltaic system includes at least one photovoltaic cell that is set up to generate electricity with a variable electrical output. Furthermore, the photovoltaic system includes one or more components that have a certain operating power in order to charge (or be able to charge) an energy storage device of the vehicle with the electrical power generated by the photovoltaic cell.

Das Verfahren umfasst das Bestimmen, ob die von der Photovoltaik-Zelle erzeugte elektrische Leistung größer oder kleiner als die Betriebs-Leistung ist. Des Weiteren umfasst das Verfahren das Abkoppeln der Photovoltaik-Zelle von den ein oder mehreren Komponenten der Photovoltaik-Anlage, wenn bestimmt wurde, dass die von der Photovoltaik-Zelle erzeugte elektrische Leistung kleiner als die Betriebs-Leistung ist.The method includes determining whether the electrical power generated by the photovoltaic cell is greater or less than the operating power. Furthermore, the method includes decoupling the photovoltaic cell from the one or several components of the photovoltaic system if it has been determined that the electrical power generated by the photovoltaic cell is less than the operating power.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Software (SW) Programm beschrieben. Das SW Programm kann eingerichtet werden, um auf einem Prozessor (z.B. auf einem Steuergerät eines Fahrzeugs) ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.According to a further aspect, a software (SW) program is described. The SW program can be set up to run on a processor (e.g. on a vehicle control unit) and thereby carry out the method described in this document.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Speichermedium beschrieben. Das Speichermedium kann ein SW Programm umfassen, welches eingerichtet ist, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.According to a further aspect, a storage medium is described. The storage medium may include a SW program configured to be executed on a processor and thereby carry out the method described in this document.

Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Des Weiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Ferner sind in Klammern aufgeführte Merkmale als optionale Merkmale zu verstehen.It should be noted that the methods, devices and systems described in this document can be used both alone and in combination with other methods, devices and systems described in this document. Furthermore, any aspects of the methods, devices and systems described in this document can be combined with one another in a variety of ways. In particular, the features of the claims can be combined with one another in a variety of ways. Furthermore, features listed in brackets are to be understood as optional features.

Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen

  • 1 beispielhafte Komponenten eines Fahrzeugs mit ein oder mehreren Photovoltaik-Zellen,
  • 2 eine beispielhafte Photovoltaik-Anlage für ein Fahrzeug; und
  • 3 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Reduzierung der Betriebsdauer einer Komponente einer Photovoltaik-Anlage für ein Fahrzeug.
The invention is further described in more detail using exemplary embodiments. Show it
  • 1 exemplary components of a vehicle with one or more photovoltaic cells,
  • 2 an exemplary photovoltaic system for a vehicle; and
  • 3 a flowchart of an exemplary method for reducing the operating time of a component of a photovoltaic system for a vehicle.

Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der effizienten Erhöhung der Lebensdauer von ein oder mehreren Komponenten einer Photovoltaik-Anlage für ein Fahrzeug. In diesem Zusammenhang zeigt 1 ein beispielhaftes Fahrzeug 100, das z.B. auf dem Dach des Fahrzeugs 100 ein oder mehrere Photovoltaik-Zellen 104 aufweist, die eingerichtet sind, in Reaktion auf Sonneneinstrahlung Strom, insbesondere einen Gleichstrom, zu erzeugen. Der von den ein oder mehreren Photovoltaik-Zellen 104 erzeugte Strom kann in einem elektrischen Energiespeicher 102 des Fahrzeugs 100 gespeichert werden. Alternativ oder ergänzend kann der erzeugte Strom für den Betrieb eines elektrischen Antriebsmotors 103 des Fahrzeugs 100 verwendet werden.As explained at the beginning, this document deals with the efficient increase in the service life of one or more components of a photovoltaic system for a vehicle. In this context shows 1 an exemplary vehicle 100, which has, for example, one or more photovoltaic cells 104 on the roof of the vehicle 100, which are set up to generate electricity, in particular a direct current, in response to solar radiation. The electricity generated by the one or more photovoltaic cells 104 can be stored in an electrical energy storage device 102 of the vehicle 100. Alternatively or additionally, the electricity generated can be used to operate an electric drive motor 103 of the vehicle 100.

2 zeigt beispielhafte Komponenten einer Photovoltaik-Anlage 200 für ein Fahrzeug 100. Die Anlage 200 umfasst die ein oder mehreren Photovoltaik-Zellen 104. Die Spannung des von den ein oder mehreren Photovoltaik-Zellen 104 generierten Stroms kann anhand eines Gleichspannungswandlers 205 verändert werden, insbesondere derart, dass der Strom zum Laden des Energiespeichers 102 verwendet werden kann. Die ein oder mehreren Photovoltaik-Zellen 104 können z.B. Strom mit einer ersten Spannung (etwa bei 50V oder weniger) generieren. Andererseits kann der Energiespeicher 102 ausgebildet sein, elektrische Energie mit einer zweiten Spannung (etwa bei 400V oder höher) zu speichern. Der Gleichspannungswandler 205 kann ausgebildet sein, elektrische Energie mit der ersten Spannung in elektrische Energie mit der zweiten Spannung zu wandeln. 2 shows exemplary components of a photovoltaic system 200 for a vehicle 100. The system 200 includes the one or more photovoltaic cells 104. The voltage of the current generated by the one or more photovoltaic cells 104 can be changed using a DC-DC converter 205, in particular in this way that the electricity can be used to charge the energy storage 102. The one or more photovoltaic cells 104 can, for example, generate electricity at a first voltage (such as 50V or less). On the other hand, the energy storage 102 can be designed to store electrical energy with a second voltage (for example at 400V or higher). The DC-DC converter 205 can be designed to convert electrical energy with the first voltage into electrical energy with the second voltage.

Der Gleichspannungswandler 205 ist ein Beispiel für eine Komponente der Photovoltaik-Anlage 200, die für den Eigenbetrieb elektrische Energie benötigt. Die für den Eigenbetrieb der ein oder mehreren Komponenten der Photovoltaik-Anlage 200 benötige elektrische Leistung kann als Betriebs-Leistung der Photovoltaik-Anlage 200 bezeichnet werden. Die Betriebs-Leistung kann z.B. zwischen 10W und 20W liegen. Die Betriebs-Leistung kann im Vorfeld zu dem Betrieb der Photovoltaik-Anlage 200 ermittelt werden.The DC-DC converter 205 is an example of a component of the photovoltaic system 200 that requires electrical energy for its own operation. The electrical power required for the internal operation of one or more components of the photovoltaic system 200 can be referred to as the operating power of the photovoltaic system 200. The operating power can be between 10W and 20W, for example. The operating performance can be determined in advance of the operation of the photovoltaic system 200.

Wenn die ein oder mehreren Photovoltaik-Zellen 104 der Anlage 200 weniger elektrische Leistung generieren als die zum Betrieb der ein oder mehreren Komponenten 205 erforderliche Betriebs-Leistung, so ist der Betrieb der Anlage 200 energetisch nicht sinnvoll. Die Anlage 200 kann daher derart ausgebildet sein, dass die ein oder mehreren Komponenten 205 der Anlage 200 deaktiviert werden, wenn die von den ein oder mehreren Photovoltaik-Zellen 104 generierte elektrische Leistung kleiner als die Betriebs-Leistung ist. Als Folge daraus kann auch die effektive Betriebsdauer der ein oder mehreren Komponenten 205 reduziert werden, wodurch in effizienter Weise die Lebensdauer der ein oder mehreren Komponenten 205 erhöht werden kann (ohne die technischen Anforderungen an die ein oder mehreren Komponenten 205 zu erhöhen).If the one or more photovoltaic cells 104 of the system 200 generate less electrical power than the operating power required to operate the one or more components 205, the operation of the system 200 does not make energetic sense. The system 200 can therefore be designed such that the one or more components 205 of the system 200 are deactivated when the electrical power generated by the one or more photovoltaic cells 104 is less than the operating power. As a result, the effective operating life of the one or more components 205 can also be reduced, whereby the service life of the one or more components 205 can be increased in an efficient manner (without increasing the technical requirements for the one or more components 205).

Die in 2 dargestellte Anlage 200 umfasst eine Messeinheit 201, die eingerichtet ist, Messwerte in Bezug auf die elektrische Leistung zu erfassen, die von den ein oder mehreren Photovoltaik-Zellen 104 generiert wird. Die Messeinheit 201 kann über ein Mess-Schaltelement 204 parallel zu den beiden Anschlüssen der ein oder mehreren Photovoltaik-Zellen 104 angeordnet werden, insbesondere derart, dass von der Messeinheit 201 die Spannung zwischen den beiden Anschlüssen gemessen werden kann. Die Messeinheit 201 und das Mess-Schaltelement 204 können ggf. miteinander kombiniert werden.In the 2 The system 200 shown includes a measuring unit 201 which is set up to record measured values in relation to the electrical power generated by the one or more photovoltaic cells 104. The measuring unit 201 can be connected in parallel to the two via a measuring switching element 204 Connections of the one or more photovoltaic cells 104 are arranged, in particular in such a way that the voltage between the two connections can be measured by the measuring unit 201. The measuring unit 201 and the measuring switching element 204 can, if necessary, be combined with one another.

Die Anlage 200 umfasst ferner zumindest ein Trenn-Schaltelement 203, das ausgebildet ist, die ein oder mehreren Photovoltaik-Zellen 104 mit dem Gleichspannungswandler 205 zu koppeln oder von dem Gleichspannungswandler 205 zu trennen. Das Trenn-Schaltelement 203 kann insbesondere eingerichtet sein, einen Anschluss der ein oder mehreren Photovoltaik-Zellen 104 mit einem entsprechenden Anschluss des Gleichspannungswandlers 205 zu koppeln oder davon zu entkoppeln.The system 200 further comprises at least one isolating switching element 203, which is designed to couple the one or more photovoltaic cells 104 to the DC-DC converter 205 or to isolate them from the DC-DC converter 205. The isolating switching element 203 can in particular be set up to couple or decouple a connection of the one or more photovoltaic cells 104 with a corresponding connection of the DC-DC converter 205.

Die Photovoltaik-Anlage 200 umfasst eine (Steuer-) Vorrichtung 202, die eingerichtet ist, wiederholt, z.B. periodisch, zu veranlassen, dass von der Messeinheit 201 Messwerte in Bezug auf die von den ein oder mehreren Photovoltaik-Zellen 104 generierte elektrische Leistung erfasst werden. Zu diesem Zweck kann die Messeinheit 201 selektiv für die jeweilige Messung parallel zu den Anschlüssen der ein oder mehreren Photovoltaik-Zellen 104 angeordnet werden. Ferner kann das Trenn-Schaltelement 203 veranlasst werden, für die jeweilige Messung die ein oder mehreren Photovoltaik-Zellen 104 selektiv von dem Gleichspannungswandler 205 zu entkoppeln.The photovoltaic system 200 includes a (control) device 202, which is set up to repeatedly, e.g. periodically, cause the measuring unit 201 to record measured values in relation to the electrical power generated by the one or more photovoltaic cells 104 . For this purpose, the measuring unit 201 can be selectively arranged parallel to the connections of the one or more photovoltaic cells 104 for the respective measurement. Furthermore, the isolating switching element 203 can be caused to selectively decouple the one or more photovoltaic cells 104 from the DC-DC converter 205 for the respective measurement.

Ggf. können die (Steuer-) Vorrichtung 202 und/oder die Messeinheit 201 direkt mit dem Trenn-Schaltelement 203 integriert sein, sodass die Überprüfung der elektrischen Leistung und/oder das Öffnen bzw. Schließen des Trenn-Schaltelements 203 direkt autark durch das Trenn-Schaltelement 203 durchgeführt werden können.If necessary, the (control) device 202 and/or the measuring unit 201 can be integrated directly with the isolating switching element 203, so that the checking of the electrical power and/or the opening or closing of the isolating switching element 203 can be carried out directly independently by the isolating -Switching element 203 can be carried out.

Die Vorrichtung 202 kann die durch den jeweiligen Messwert angezeigte elektrische Leistung mit der erforderlichen Betriebs-Leistung vergleichen. Ferner kann das Trenn-Schaltelement 203 in Abhängigkeit von dem Vergleich betrieben werden. Des Weiteren können die ein oder mehrere Komponenten 205, insbesondere der Gleichspannungswandler, der Anlage 200 in Abhängigkeit von dem Vergleich deaktiviert oder aktiviert werden.The device 202 can compare the electrical power indicated by the respective measured value with the required operating power. Furthermore, the isolation switching element 203 can be operated depending on the comparison. Furthermore, the one or more components 205, in particular the DC-DC converter, of the system 200 can be deactivated or activated depending on the comparison.

Die Vorrichtung 202 kann insbesondere eingerichtet sein, zu bewirken, dass das Trenn-Schaltelement 203 geschlossen wird oder geschlossen gehalten wird, um die ein oder mehreren Photovoltaik-Zellen 104 mit dem Gleichspannungswandler 205 zu koppeln, wenn die von den ein oder mehreren Photovoltaik-Zellen 104 bereitgestellte Leistung größer als die Betriebs-Leistung ist. In diesem Fall kann auch der Gleichspannungswandler 205 betrieben werden. Andererseits (wenn die bereitgestellte Leistung kleiner als die Betriebs-Leistung ist) kann das Trenn-Schaltelement 203 geöffnet werden oder offen gehalten werden, und/oder es kann der Gleichspannungswandler 205 deaktiviert werden oder inaktiv gehalten werden.The device 202 can in particular be set up to cause the isolating switching element 203 to be closed or kept closed in order to couple the one or more photovoltaic cells 104 to the DC-DC converter 205 when the one or more photovoltaic cells 104 provided power is greater than the operating power. In this case, the DC-DC converter 205 can also be operated. On the other hand (if the power provided is less than the operating power), the isolating switching element 203 can be opened or kept open and/or the DC-DC converter 205 can be deactivated or kept inactive.

Es wird somit ein Fahrzeug 100 beschrieben, das ein verbautes Solarelement 104, z.B. ein Solardach, aufweist, das die Aufgabe hat, Solarenergie einzufangen und in einem (Nieder- und/oder Hochvolt) Speicher 102 im Fahrzeug 100 zu speichern. Damit soll der Speicher 102 aufgeladen und zusätzliche Reichweite für das Fahrzeug 100 zur Verfügung gestellt werden. Das Solarelement 104 erzeugt eine variable Leistung, die sich aus der Multiplikation aus einer variablen Spannung und einen variablen Strom ergibt, und die von dem Einstrahlungswinkel der Sonne und/oder von der Tageszeit abhängt.A vehicle 100 is thus described which has a built-in solar element 104, for example a solar roof, which has the task of capturing solar energy and storing it in a (low and/or high voltage) storage device 102 in the vehicle 100. This is intended to charge the memory 102 and provide additional range for the vehicle 100. The solar element 104 generates variable power, which results from the multiplication of a variable voltage and a variable current, and which depends on the angle of irradiation of the sun and/or the time of day.

Das Solarelement 104 ist über eine Leitung an einem DC/DC-Wandler 205 angeschlossen. Dieser DC/DC-Wandler 205 sorgt dafür, dass die variable Spannung geglättet und konstant auf einem definierten Wert, z.B. 12 Volt oder 400 Volt, für den Speicher 102 ausgegeben wird. Der DC/DC-Wandler 205 kann ein integraler Bestandteil des Solardaches, eine eigenständige Komponente oder in eine weitere Komponente integriert sein.The solar element 104 is connected to a DC/DC converter 205 via a line. This DC/DC converter 205 ensures that the variable voltage is smoothed and constantly output to the memory 102 at a defined value, for example 12 volts or 400 volts. The DC/DC converter 205 can be an integral part of the solar roof, a stand-alone component or integrated into another component.

Nach der Glättung der Spannung kann die vom Solardach erzeugte variable Leistung in den (Nieder- und/oder Hochvolt) Speicher 102 eingespeist werden. Der Speicher 102 wird während des Ladevorgangs typischerweise durch eine in dem Speicher 102 integrierte Überwachungseinheit überwacht, um z.B. eine Überladung einzelner Speicherzellen des Speichers 102 zu verhindern.After the voltage has been smoothed, the variable power generated by the solar roof can be fed into the (low and/or high voltage) storage 102. The memory 102 is typically monitored during the charging process by a monitoring unit integrated in the memory 102, for example to prevent individual memory cells of the memory 102 from being overloaded.

Zusammengefasst gibt es mehrere Komponenten, die für einen Ladevorgang durch Solarelemente 104 aktiv betrieben werden. Dazu gehören das Solarelement 104, ein DC/DC-Wandler 205 und ein (Nieder- und/oder Hochvolt) Speicher 102 inkl. Überwachungseinheit, die über Leitungen miteinander verbunden sind. Diese Komponenten benötigen selbst Energie, um ihre Teilfunktionen für die (Gesamt-) Funktion des Ladens ausführen zu können. In der Summe kann das z.B. eine Leistung von 17 Watt sein, die in diesem Dokument auch als mindestens zu erzeugende Leistung oder als Betriebs-Leistung bezeichnet wird.In summary, there are several components that are actively operated by solar elements 104 for a charging process. These include the solar element 104, a DC/DC converter 205 and a (low and/or high voltage) memory 102 including a monitoring unit, which are connected to one another via lines. These components themselves require energy in order to be able to carry out their partial functions for the (overall) function of the charging. In total, this can be, for example, a power of 17 watts, which is also referred to in this document as the minimum power to be generated or as the operating power.

Es kommt vor, dass insbesondere bei zu geringer Sonnenstrahlung, z.B. in den Morgen- und Abendstunden oder bei relativ starker Bewölkung, die mindestens zu erzeugende Leistung durch das Solarelement 104 nicht erreicht wird. Aus diesem Grund kann bewirkt werden, dass das Solarelement 104 nur dann Sonnenenergie in den Speicher 102 einspeisen kann, wenn die mindestens zu erzielende Leistungsschwelle überschritten wird. Zu diesem Zweck kann auf der Leitungsstrecke zwischen dem Solarelement 104 und dem Speicher 102 ein Halbleiter-Trennelement 203 angeordnet werden, das den Fluss der Sonnenenergie unterbrechen kann. Es kann (ggf. kontinuierlich) die über das Trennelement 203 anliegende bzw. fließende Leistung (= Strom * Spannung) gemessen werden. Die Messung der fließenden Leistung kann durch das Trennelement 203 selbst erfolgen (d.h. diese Funktion kann in dem Trennelement 203 integriert sein). Alternativ oder ergänzend kann die Messung in Kombination mit einer zusätzlichen Softwareeinheit, Hardwareeinheit oder einer kombinierten Software- und Hardwareeinheit, z.B. in einem weiteren Steuergerät, erfolgen.It happens that, particularly when there is too little solar radiation, for example in the morning and evening hours or when there is relatively heavy cloud cover, the minimum power to be generated by the solar element 104 is not achieved. For this reason, the solar element can be caused 104 can only feed solar energy into the memory 102 if the minimum power threshold to be achieved is exceeded. For this purpose, a semiconductor separating element 203, which can interrupt the flow of solar energy, can be arranged on the line between the solar element 104 and the memory 102. The power applied or flowing via the separating element 203 (= current * voltage) can be measured (if necessary continuously). The measurement of the flowing power can be carried out by the separating element 203 itself (ie this function can be integrated in the separating element 203). Alternatively or additionally, the measurement can be carried out in combination with an additional software unit, hardware unit or a combined software and hardware unit, for example in another control device.

Wenn die mindestens zu erzeugende Leistungsschwelle überschritten wird, schließt das Trennelement 203 den Energiefluss und die Solarenergie kann im Speicher 102 gespeichert werden. Um z.B. Schwankungen in der Leistungserzeugung durch das Solarelement 104 auszugleichen, kann eine Mittelung der anliegenden bzw. fließenden Leistung über einen Beobachtungszeitrum, z.B. 5 Minuten, erfolgen. Auf diese Weise wird der Speicher 102 nur dann durch das Solarelement 104 aufgeladen, wenn die mindestens zu erzeugende Leistungsschwelle (im zeitlichen Mittel) überschritten wird. Dadurch können die effektiven Betriebsstunden der am Solarladeprozess beteiligten Komponenten 205 signifikant reduziert werden.If the minimum power threshold to be generated is exceeded, the separating element 203 closes the energy flow and the solar energy can be stored in the memory 102. In order, for example, to compensate for fluctuations in the power generation by the solar element 104, the applied or flowing power can be averaged over an observation period, for example 5 minutes. In this way, the memory 102 is only charged by the solar element 104 when the minimum power threshold to be generated is exceeded (on average over time). This allows the effective operating hours of the components 205 involved in the solar charging process to be significantly reduced.

In einem Beispiel kann ein in einem Fahrzeug 100 verbauter Hochvoltspeicher 102 mit elektrischer Energie, das von einem Solardach 104 erzeugt wird, geladen werden. Das Solardach 104 kann in das Dach des Fahrzeugs 100 integriert sein und kann je nach Einstrahlungswinkel eine variable Leistung erzeugen. Das Solardach 104 ist z.B. über eine Kupferleitung mit einem weiteren Steuergerät, das sich z.B. im Dach befindet, verbunden. In diesem Steuergerät können ein oder mehrere Halbleiter integriert sein, die kontinuierlich und/oder wiederholt, z.B. alle 5 Sekunden, die anliegende Leistung messen. Dadurch fallen in diesem Steuergerät z.B. 2 Watt für diese Messung an. Dieses Steuergerät, das sich z.B. im Dach befindet, ist z.B. über eine Kupferleitung mit dem DC/DC-Wandler 205 verbunden, der sich an einer anderen Stelle im Fahrzeug 100 befindet. Dieser DC/DC-Wandler 205 glättet die variable Eingangsspannung und sorgt für eine konstante ausgehende Spannung, mit welcher der Hochvoltspeicher 102 geladen werden kann. Der DC/DC-Wandler 205 benötigt für seinen eigenen Betrieb z.B. 5 Watt.In one example, a high-voltage storage device 102 installed in a vehicle 100 can be charged with electrical energy generated by a solar roof 104. The solar roof 104 can be integrated into the roof of the vehicle 100 and can generate variable power depending on the angle of irradiation. The solar roof 104 is connected, for example, via a copper line to another control device, which is located in the roof, for example. One or more semiconductors can be integrated into this control unit, which measure the applied power continuously and/or repeatedly, for example every 5 seconds. This means, for example, that this control unit uses 2 watts for this measurement. This control unit, which is located, for example, in the roof, is connected, for example, via a copper line to the DC/DC converter 205, which is located at another location in the vehicle 100. This DC/DC converter 205 smoothes the variable input voltage and ensures a constant outgoing voltage with which the high-voltage storage device 102 can be charged. The DC/DC converter 205 requires, for example, 5 watts for its own operation.

Der DC/DC-Wandler 205 ist über eine weitere Kupferleitung mit dem Hochvoltspeicher 102 im Fahrzeug 100 verbunden. Der Hochvoltspeicher 102 wird ggf. während des Ladevorgangs ständig durch eine in dem Speicher 102 integrierte Überwachungseinheit überwacht, um z.B. ein Überladen einzelner Speicherzellen zu verhindern. Die Überwachungseinheit benötigt während des Ladevorgangs z.B. 10 Watt. Folglich werden in dem beschriebenen Beispiel während des Ladevorgangs konstant 17 Watt verbraucht. Diese 17 Watt stellen die mindestens zu erzeugende Leistung bzw. die Betriebs-Leistung dar.The DC/DC converter 205 is connected to the high-voltage storage 102 in the vehicle 100 via another copper line. The high-voltage memory 102 may be constantly monitored during the charging process by a monitoring unit integrated in the memory 102, for example to prevent individual memory cells from being overcharged. The monitoring unit requires, for example, 10 watts during the charging process. Consequently, in the example described, a constant 17 watts are consumed during the charging process. These 17 watts represent the minimum power to be generated or the operating power.

Am Morgen kann der Einstrahlungswinkel der Sonne auf das Solardach 104 ggf. derart flach sein, dass gemittelt während des Beobachtungszeitraums nur 5 Watt Leistung gemessen werden. Die Mittelung über den Beobachtungszeitraum kann erfolgen, um Schwankungen in der vom Solardach 104 erzeugten Leistung, z.B. aufgrund von Wolken, auszugleichen. Diese 5 Watt sind kleiner als die mindestens zu erzeugende Leistung von 17 Watt. Daher befindet sich das Trennelement 203 im Zustand „Offen“ und es wird keine Leistung in den Hochvoltspeicher 102 geladen.In the morning, the angle of incidence of the sun on the solar roof 104 may be so flat that only 5 watts of power are measured on average during the observation period. Averaging over the observation period can be done to compensate for fluctuations in the power generated by the solar roof 104, for example due to clouds. These 5 watts are smaller than the minimum power to be generated of 17 watts. Therefore, the separating element 203 is in the “open” state and no power is charged into the high-voltage storage 102.

Wenn die Sonne weiter aufgeht, und damit der Einstrahlwinkel auf das Solardach 104 steiler wird, kann die gemittelte Leistung innerhalb des Beobachtungszeitraums die erforderliche Betriebs-Leistung übersteigen. Das Trennelement 203 geht dann in den Zustand „Geschlossen“ und der Hochvoltspeicher 102 des Fahrzeugs 100 wird geladen.If the sun continues to rise and the angle of incidence on the solar roof 104 becomes steeper, the average power within the observation period may exceed the required operating power. The separating element 203 then goes into the “closed” state and the high-voltage battery 102 of the vehicle 100 is charged.

Durch das zeitlich selektive Laden des Hochvoltspeichers 102 über das Solardach 104 kann die Betriebszeit der beteiligten Komponenten 205 erheblich reduziert werden. Wodurch in effizienter Weise die Lebensdauer der Komponenten 205 erhöht werden kann.By selectively charging the high-voltage storage device 102 via the solar roof 104, the operating time of the components 205 involved can be significantly reduced. Whereby the service life of the components 205 can be increased in an efficient manner.

3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines (ggf. Computer- und/oder Steuergeräteimplementierten) Verfahrens 300 zum Betrieb einer Photovoltaik-Anlage 200 eines Kraftfahrzeugs 100. Die Photovoltaik-Anlage 200 umfasst zumindest eine Photovoltaik-Zelle 104, die eingerichtet ist, Strom mit einer variablen elektrischen Leistung zu erzeugen. Die zumindest eine Photovoltaik-Zelle 104 kann an einem Dach des Fahrzeugs 100 angeordnet sein. Die Photovoltaik-Anlage 200 kann insbesondere eine Vielzahl von Photovoltaik-Zellen 104 aufweisen, die z.B. an dem Dach des Fahrzeugs 100 angeordnet ist. 3 shows a flowchart of a method 300 (possibly implemented by computer and/or control device) for operating a photovoltaic system 200 of a motor vehicle 100. The photovoltaic system 200 includes at least one photovoltaic cell 104, which is set up to generate electricity with a variable electrical output to create. The at least one photovoltaic cell 104 can be arranged on a roof of the vehicle 100. The photovoltaic system 200 can in particular have a large number of photovoltaic cells 104, which are arranged, for example, on the roof of the vehicle 100.

Die Photovoltaik-Anlage 200 umfasst ferner ein oder mehrere Komponenten 205 (insbesondere einen Gleichspannungswandler und/oder eine Lade-Überwachungseinheit des Energiespeichers 102), die eine bestimmte Betriebs-Leistung aufweisen, um mit der von der Photovoltaik-Zelle 104 erzeugten elektrischen Leistung den Energiespeicher 102 des Fahrzeugs 100 zu laden. Der Wert der Betriebs-Leistung kann im Vorfeld ermittelt und ggf. auf einem Datenspeicher des Fahrzeugs 100 gespeichert worden sein.The photovoltaic system 200 further includes one or more components 205 (in particular a DC-DC converter and/or a charging monitoring unit of the energy storage 102) that have a specific operating performance sen to charge the energy storage 102 of the vehicle 100 with the electrical power generated by the photovoltaic cell 104. The value of the operating performance can be determined in advance and, if necessary, stored in a data memory of the vehicle 100.

Das Verfahren 300 umfasst das Bestimmen 301, ob die von der Photovoltaik-Zelle 104 erzeugte elektrische Leistung größer oder kleiner als die (mindestens erforderliche) Betriebs-Leistung ist. Zu diesem Zweck kann (z.B. wiederholt, etwa periodisch) ein (ggf. zeitlich gemittelter) Messwert in Bezug auf die erzeugte elektrische Leistung ermittelt werden (anhand einer Messeinheit 201). Der Messwert kann dann mit der Betriebs-Leistung verglichen werden.The method 300 includes determining 301 whether the electrical power generated by the photovoltaic cell 104 is greater or less than the (minimum required) operating power. For this purpose, a (possibly time-averaged) measured value can be determined (e.g. repeatedly, for example periodically) in relation to the generated electrical power (using a measuring unit 201). The measured value can then be compared with the operating performance.

Des Weiteren umfasst das Verfahren 300 das Abkoppeln 302 der Photovoltaik-Zelle 104 von den ein oder mehreren Komponenten 205 der Photovoltaik-Anlage 200 (z.B. durch Öffnen eines Trenn-Schaltelements 203), wenn bestimmt wurde, dass die von der Photovoltaik-Zelle 104 erzeugte elektrische Leistung kleiner als die Betriebs-Leistung ist.Furthermore, the method 300 includes decoupling 302 the photovoltaic cell 104 from the one or more components 205 of the photovoltaic system 200 (e.g. by opening a disconnecting switching element 203) if it has been determined that the photovoltaic cell 104 generated electrical power is smaller than the operating power.

Alternativ oder ergänzend kann das Verfahren 300 umfassen, das Koppeln der Photovoltaik-Zelle 104 mit den ein oder mehreren Komponenten 205 der Photovoltaik-Anlage 200 (z.B. durch Schließen des Trenn-Schaltelements 203), wenn bestimmt wurde, dass die von der Photovoltaik-Zelle 104 erzeugte elektrische Leistung größer als die Betriebs-Leistung ist.Alternatively or additionally, the method 300 may include coupling the photovoltaic cell 104 to the one or more components 205 of the photovoltaic system 200 (e.g. by closing the isolating switching element 203) if it has been determined that the photovoltaic cell 104 generated electrical power is greater than the operating power.

Es kann insbesondere bewirkt werden, dass die ein oder mehreren Komponenten 205 der Photovoltaik-Anlage 200 nur dann betrieben werden, wenn bestimmt wurde, dass die von der Photovoltaik-Zelle 104 erzeugte elektrische Leistung größer als die Betriebs-Leistung ist. So kann die effektive Betriebsdauer der ein oder mehreren Komponenten 205 reduziert, und als Folge daraus die Lebensdauer erhöht werden (ohne die ein oder mehreren Komponenten 205 technisch anpassen zu müssen).In particular, it can be caused that the one or more components 205 of the photovoltaic system 200 are only operated when it has been determined that the electrical power generated by the photovoltaic cell 104 is greater than the operating power. In this way, the effective operating time of the one or more components 205 can be reduced and, as a result, the service life can be increased (without having to technically adapt the one or more components 205).

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur beispielhaft das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.The present invention is not limited to the exemplary embodiments shown. In particular, it should be noted that the description and the figures are only intended to illustrate the principle of the proposed methods, devices and systems by way of example.

Claims (10)

Vorrichtung (202) zum Betrieb einer Photovoltaik-Anlage (200) eines Kraftfahrzeugs (100); wobei die Photovoltaik-Anlage (200) zumindest eine Photovoltaik-Zelle (104) umfasst, die eingerichtet ist, Strom mit einer variablen elektrischen Leistung zu erzeugen; wobei die Photovoltaik-Anlage (200) ein oder mehrere Komponenten (205) umfasst, die eine bestimmte Betriebs-Leistung aufweisen, um mit der von der Photovoltaik-Zelle (104) erzeugten elektrischen Leistung einen Energiespeicher (102) des Fahrzeugs (100) zu laden; wobei die Vorrichtung (202) eingerichtet ist, - zu bestimmen, ob die von der Photovoltaik-Zelle (104) erzeugte elektrische Leistung größer oder kleiner als die Betriebs-Leistung ist; und - die Photovoltaik-Zelle (104) von den ein oder mehreren Komponenten (205) der Photovoltaik-Anlage (200) abzukoppeln, wenn bestimmt wurde, dass die von der Photovoltaik-Zelle (104) erzeugte elektrische Leistung kleiner als die Betriebs-Leistung ist.Device (202) for operating a photovoltaic system (200) of a motor vehicle (100); wherein the photovoltaic system (200) comprises at least one photovoltaic cell (104) which is set up to generate electricity with a variable electrical output; wherein the photovoltaic system (200) comprises one or more components (205) which have a certain operating power in order to use the electrical power generated by the photovoltaic cell (104) to provide an energy storage device (102) of the vehicle (100). load; wherein the device (202) is set up, - to determine whether the electrical power generated by the photovoltaic cell (104) is greater or less than the operating power; and - to decouple the photovoltaic cell (104) from the one or more components (205) of the photovoltaic system (200) if it has been determined that the electrical power generated by the photovoltaic cell (104) is less than the operating power . Vorrichtung (202) gemäß Anspruch 1, wobei die Vorrichtung (202) eingerichtet ist, - anhand einer Messeinheit (201) einen Spannungs-Messwert in Bezug auf eine Spannung an Anschlüssen der Photovoltaik-Zelle (104) zu erfassen; - anhand der Messeinheit (201) einen Strom-Messwert in Bezug auf den Strom an einem Anschluss der Photovoltaik-Zelle (104) zu erfassen; und - auf Basis des Spannungs-Messwerts und des Strom-Messwerts zu bestimmen, ob die von der Photovoltaik-Zelle (104) erzeugte elektrische Leistung größer oder kleiner als die Betriebs-Leistung ist.Device (202) according to Claim 1 , wherein the device (202) is set up to - use a measuring unit (201) to record a voltage measurement value in relation to a voltage at connections of the photovoltaic cell (104); - using the measuring unit (201) to record a current measurement value in relation to the current at a connection of the photovoltaic cell (104); and - based on the voltage measurement value and the current measurement value, to determine whether the electrical power generated by the photovoltaic cell (104) is greater or less than the operating power. Vorrichtung (202) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (202) eingerichtet ist, wiederholt, insbesondere periodisch, - zu überprüfen, ob die von der Photovoltaik-Zelle (104) erzeugte elektrischen Leistung größer oder kleiner als die Betriebs-Leistung ist; und - basierend auf dem jeweiligen Überprüfen, die Photovoltaik-Zelle (104) von den ein oder mehreren Komponenten (205) der Photovoltaik-Anlage (200) abzukoppeln oder mit den ein oder mehreren Komponenten (205) der Photovoltaik-Anlage (200) zu koppeln.Device (202) according to one of the preceding claims, wherein the device (202) is set up repeatedly, in particular periodically, - to check whether the electrical power generated by the photovoltaic cell (104) is greater or less than the operating power; and - Based on the respective checking, the photovoltaic cell (104) is decoupled from the one or more components (205) of the photovoltaic system (200) or coupled to the one or more components (205) of the photovoltaic system (200). . Vorrichtung (202) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (202) eingerichtet ist, die Photovoltaik-Zelle (104) mit den ein oder mehreren Komponenten (205) der Photovoltaik-Anlage (200) zu koppeln, um mit der von der Photovoltaik-Zelle (104) erzeugten elektrischen Leistung den Energiespeicher (102) des Fahrzeugs (100) zu laden, wenn, insbesondere nur dann, wenn, bestimmt wurde, dass die von der Photovoltaik-Zelle (104) erzeugte elektrische Leistung größer als die Betriebs-Leistung ist.Device (202) according to one of the preceding claims, wherein the device (202) is set up to couple the photovoltaic cell (104) with the one or more components (205) of the photovoltaic system (200) in order to be connected to the Photovoltaic cell (104) generated electrical power to charge the energy storage (102) of the vehicle (100) if, in particular only if, it was determined that the electrical power generated by the photovoltaic cell (104) is greater than the operating -Performance is. Vorrichtung (202) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (202) eingerichtet ist, die ein oder mehreren Komponenten (205) der Photovoltaik-Anlage (200) zu deaktivieren, wenn bestimmt wurde, dass die von der Photovoltaik-Zelle (104) erzeugte elektrische Leistung kleiner als die Betriebs-Leistung ist.Device (202) according to one of the preceding claims, wherein the device (202) is set up to deactivate the one or more components (205) of the photovoltaic system (200). four if it was determined that the electrical power generated by the photovoltaic cell (104) is less than the operating power. Vorrichtung (202) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ein oder mehreren Komponenten (205) der Photovoltaik-Anlage (200) umfassen, - einen Gleichspannungswandler (205), der eingerichtet ist, von der Photovoltaik-Zelle (104) erzeugte elektrische Leistung auf eine Ladespannung zum Laden des Energiespeichers (102) zu wandeln; und/oder - eine Überwachungseinheit des Energiespeichers (102) zur Überwachung eines Ladevorgangs des Energiespeichers (102).Device (202) according to one of the preceding claims, wherein the one or more components (205) of the photovoltaic system (200) comprise, - a DC-DC converter (205), which is set up to convert electrical power generated by the photovoltaic cell (104) to a charging voltage for charging the energy storage device (102); and or - A monitoring unit of the energy storage (102) for monitoring a charging process of the energy storage (102). Vorrichtung (202) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - die Photovoltaik-Anlage (200) zumindest ein Trenn-Schaltelement (203) umfasst; und - die Vorrichtung (202) eingerichtet ist, das Trenn-Schaltelement (203) zu veranlassen, die Photovoltaik-Zelle (104) in selektiver Weise von den ein oder mehreren Komponenten (205) der Photovoltaik-Anlage (200) abzukoppeln oder mit den ein oder mehreren Komponenten (205) der Photovoltaik-Anlage (200) zu koppeln.Device (202) according to one of the preceding claims, wherein - the photovoltaic system (200) comprises at least one isolating switching element (203); and - The device (202) is set up to cause the isolating switching element (203) to selectively decouple the photovoltaic cell (104) from the one or more components (205) of the photovoltaic system (200) or to the one or several components (205) of the photovoltaic system (200). Vorrichtung (202) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - die Photovoltaik-Anlage (200) zumindest eine Messeinheit (201) zur Ermittlung eines Messwertes in Bezug auf die von der Photovoltaik-Zelle (104) erzeugte elektrische Leistung umfasst; und - die Vorrichtung (202) eingerichtet ist, die Messeinheit (201) zeitlich begrenzt für einen Beobachtungszeitraum zu betreiben, um zu bestimmen, ob die von der Photovoltaik-Zelle (104) erzeugte elektrische Leistung größer oder kleiner als die Betriebs-Leistung ist.Device (202) according to one of the preceding claims, wherein - the photovoltaic system (200) comprises at least one measuring unit (201) for determining a measured value in relation to the electrical power generated by the photovoltaic cell (104); and - the device (202) is set up to operate the measuring unit (201) for a limited time for an observation period in order to determine whether the electrical power generated by the photovoltaic cell (104) is greater or smaller than the operating power. Vorrichtung (202) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (202) eingerichtet ist, - innerhalb eines Beobachtungszeitraums eine Sequenz von Messwerten in Bezug auf die von der Photovoltaik-Zelle (104) an dem jeweiligen Zeitpunkt erzeugte elektrische Leistung zu ermitteln; - auf Basis der Sequenz von Messwerten eine gemittelte elektrische Leistung in dem Beobachtungszeitraum zu ermitteln; und - auf Basis der gemittelten elektrischen Leistung zu bestimmen, ob die von der Photovoltaik-Zelle (104) erzeugte elektrische Leistung größer oder kleiner als die Betriebs-Leistung ist.Device (202) according to one of the preceding claims, wherein the device (202) is set up - within an observation period, to determine a sequence of measured values in relation to the electrical power generated by the photovoltaic cell (104) at the respective point in time; - to determine an average electrical power in the observation period based on the sequence of measured values; and - based on the averaged electrical power, determine whether the electrical power generated by the photovoltaic cell (104) is greater or smaller than the operating power. Verfahren (300) zum Betrieb einer Photovoltaik-Anlage (200) eines Kraftfahrzeugs (100); wobei die Photovoltaik-Anlage (200) zumindest eine Photovoltaik-Zelle (104) umfasst, die eingerichtet ist, Strom mit einer variablen elektrischen Leistung zu erzeugen; wobei die Photovoltaik-Anlage (200) ein oder mehrere Komponenten (205) umfasst, die eine bestimmte Betriebs-Leistung aufweisen, um mit der von der Photovoltaik-Zelle (104) erzeugten elektrischen Leistung einen Energiespeicher (102) des Fahrzeugs (100) zu laden; wobei das Verfahren (300) umfasst, - Bestimmen (301), ob die von der Photovoltaik-Zelle (104) erzeugte elektrische Leistung größer oder kleiner als die Betriebs-Leistung ist; und - Abkoppeln (302) der Photovoltaik-Zelle (104) von den ein oder mehreren Komponenten (205) der Photovoltaik-Anlage (200), wenn bestimmt wurde, dass die von der Photovoltaik-Zelle (104) erzeugte elektrische Leistung kleiner als die Betriebs-Leistung ist.Method (300) for operating a photovoltaic system (200) of a motor vehicle (100); wherein the photovoltaic system (200) comprises at least one photovoltaic cell (104) which is set up to generate electricity with a variable electrical output; wherein the photovoltaic system (200) comprises one or more components (205) which have a certain operating power in order to use the electrical power generated by the photovoltaic cell (104) to provide an energy storage device (102) of the vehicle (100). load; wherein the method (300) comprises, - Determine (301) whether the electrical power generated by the photovoltaic cell (104) is greater or less than the operating power; and - Decoupling (302) the photovoltaic cell (104) from the one or more components (205) of the photovoltaic system (200) if it has been determined that the electrical power generated by the photovoltaic cell (104) is less than the operating -Performance is.
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