DE10358589A1

DE10358589A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Betrieb eines Verbrauchers durch ein Solarmodul

Info

Publication number: DE10358589A1
Application number: DE10358589A
Authority: DE
Inventors: Carsten Dr. Rusteberg
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2003-12-12
Filing date: 2003-12-12
Publication date: 2005-07-07

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Betrieb eines Verbrauchers durch ein Solarmodul, umfassend ein Schaltmodul zum Zu- und/oder Abschalten des Verbrauchers, wobei das Schaltmodul in Abhängigkeit einer Spannung und/oder Leistungsabgabe des Solarmoduls schaltet, das Schaltmodul (5) mit einer Hysterese ausgebildet ist, durch das Schaltmodul (5) das Solarmodul (3) bei Überschreiten einer festlegbaren Spannung V¶AN¶ und/oder Leistungsabgabe P¶AN¶ auf den Verbraucher schaltbar ist und bei Unterschreiten einer festlegbaren Spannung V¶AUS¶ und/oder Leistungsabgabe P¶AUS¶ von dem Verbraucher trennbar ist und die Differenz der Spannungen DELTAV = V¶AN¶ - V¶AUS¶ und/oder Leistungsabgaben DELTAP = P¶AN¶ - P¶AUS¶ größer Null ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Betrieb eines Verbrauchers durch ein Solarmodul.
Es ist bekannt, Fahrzeuge mit einem Solarmodul zur Gewinnung von Energie auszubilden. Das Solarmodul ist typischerweise als Solardach ausgebildet. Hierfür werden in die Außenseite eines Schiebe- und/oder Ausstelldaches Solarzellen integriert. Die Solarzellen treiben, unabhängig von einer bordeigenen Stromversorgung des Fahrzeugs, einen Verbraucher an. Der Betrieb des Verbrauchers beispielsweise eines Innenraumlüfter ist so auch bei abgestelltem Fahrzeug möglich, ohne die Batterie zu belasten. Durch den solarenergiebetriebenen Innenraumlüfter kann auch bei geparktem Fahrzeug der Innenraum wirkungsvoll mit Frischluft versorgt und die Temperatur gesenkt werden.
Eine zu geringe Sonneneinstrahlung kann jedoch dazu führen, dass ein Motor des Verbrauchers nicht oder nur mit einer sehr geringen Drehzahl anläuft. Läuft der Motor aufgrund einer zu geringen Spannungsversorgung nicht an, so wird dadurch der Kommutator des Motors unnötig belastet. Läuft der Motor mit einer zu geringen Drehzahl an, so kann sich ein Schmierfilm im Sinterlager nicht optimal ausbilden. Eine mangelnde Ausbildung des Schmierfilms hat eine starke Laufgeräuschentwicklung als Folge und führt zu einer Lebenszeitreduzierung.
Daher ist es beispielsweise aus der DE 39 24 755 A1 bekannt, einen Innenraumlüfter in Abhängigkeit einer Leistungsabgabe des Solarmoduls zu schalten. Um ein ständiges Schalten zu vermeiden, werden Totzeiten eingeführt. Ein Umschalten erfolgt erst, wenn ein vorbestimmter Schwellwert für eine bestimmte Zeitdauer über- oder unterschritten wurde.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung das technische Problem zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, durch welche der Betrieb eines Verbrauchers durch ein Solarmodul verbessert wird.
Die Lösung des Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 6. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Hierfür wird ein Schaltmodul zum Zu- und/oder Abschalten eines Verbraucher an ein Solarmodul mit einer Hysterese ausgebildet. Das Solarmodul wird bei Überschreiten einer festlegbaren Spannung V_AN und/oder Leistungsabgabe P_AN auf den Verbraucher geschaltet und bei Unterschreiten einer festlegbaren Spannung V_AUS und/oder Leistungsabgabe P_AUS von dem Verbraucher getrennt, wobei die Differenz der Spannungen ΔV = V_AN– V_AUS und/oder Leistungsabgaben ΔP = P_AN – P_AUS größer Null ist. Die Grenzwerte sind geeignet festzulegen. Durch die Hysterese wird ein ständiges Umschalten vermieden, ohne dass notwendige Anpassungen an veränderte Umgebungsbedingungen davon beeinträchtigt werden. Die Hysterese wird durch eine Schaltlogik realisiert. Die Schaltlogik ist dabei sowohl als analoge Schaltlogik als auch durch digitale Elemente realisierbar. Der Betrieb des Verbrauchers ist unabhängig vom Fahrzustand. Es ist denkbar, den Verbraucher mindestens im Fahrbetrieb bei nicht ausreichender Versorgung durch Solarenergie aus der Fahrzeugbatterie zu speisen. Je nach Art des Verbrauchers ist ein Stillsetzen des Verbrauchers oder ein Betrieb durch die Fahrzeugbatterie zu bevorzugen.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Schaltmodul einen Spannungsmesser und einen Lastwiderstand, so dass eine Leistungsabgabe des Solarmoduls bei abgeschaltetem Verbraucher unter Last bestimmbar ist.
In einer weiteren Ausführungsform ist der Verbraucher über einen DC-DC Wandler mit dem Solarmodul verbunden. Der DC-DC Wandler transformiert die erzeugte Spannung des Solarmoduls auf eine gewünschte Spannung zum optimalen Betrieb des Verbrauchers. Je nach Ausbildung des Verbrauchers ist es auch denkbar, anstelle eines DC-DC Wandlers einen DC-AC Wandler vorzusehen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Verbraucher als Lüftermotor ausgebildet. Anstelle eines Lüftermotors ist auch der Betrieb andere elektrischer Einheiten durch das Solarmodul denkbar. Daneben ist es auch denkbar, eine Batterie durch Sonnenenergie zu speisen.
In einer weiteren Ausführungsform ist das Solarmodul als Solardach ausgebildet. Die Ausbildung als Solardach erlaubt eine gute Ausbeute der einfallenden Sonnenstrahlen. Daneben sind jedoch auch andere Anbringungsort beispielsweise am Heck und/oder auf einer Kühlerhaube denkbar.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die einzige Figur zeigt:
1 einen Stromkreis mit einem Schaltmodul zum Betrieb eines Lüftermotors durch ein Solarmodul.
1 zeigt einen Stromkreis 1 zum Betrieb eines Lüftermotors 2 durch ein Solarmodul 3. Das Solarmodul 3 erzeugt in Abhängigkeit einer Sonneneinstrahlung eine Spannung. Durch einen DC-DC Wandler 4 wird die vom Solarmodul 3 erzeugte Spannung auf eine zum Betrieb des Lüftermotors 2 optimale Spannung transformiert. Reicht die vom Solarmodul 3 erzeugte Spannung für einen Betrieb des Lüftermotors 2 nicht aus, so wird der Lüftermotor 2 von dem Solarmodul 3 abgeschaltet. Der Stromkreis umfasst zu diesem Zweck ein Schaltmodul 5. Das Schaltmodul 5 ist mit einem Schalter 51, einer Schaltlogik 52, einem Spannungsmesser 53 und einem Lastwiderstand 54 ausgebildet. Der Schalter 51 wird durch die Schaltlogik 52 betätigt. Eingangssignal der Schaltlogik 52 ist eine vom Spannungsmesser 53 erfasste Spannung. Unterschreitet die erfasste Spannung einen unteren Grenzwert V_AUS, so wird der Schalter 51 derart betätigt, dass ein Stromkreis über den Lastwiderstand 54 geschlossen wird und der DC-DC Wandler 4 und der Lüftermotor 2 von dem Solarmodul 3 abgeschaltet werden. Die Schaltlogik 52 ist mit einer Hysterese ausgebildet, d.h. die Spannung V_AN zum Schalten des Solarmoduls 3 auf den DC-DC Wandler 4 und den Lüftungsmotor 2 ist höher als die Spannung V_AUS zum Umschalten auf den Lastwiderstand 54. Durch die Hysterese wird ein ständiges Umschalten verhindert.

Claims

Vorrichtung zum Betrieb mindestens eines Verbrauchers durch ein Solarmodul umfassend ein Schaltmodul zum Zu- und/oder Abschalten des Verbrauchers, wobei das Schaltmodul in Abhängigkeit einer Spannung und/oder Leistungsabgabe des Solarmoduls schaltet, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltmodul (5) mit einer Schaltlogik (52) mit Hysterese ausgebildet ist, wobei das Solarmodul (3) bei Überschreiten einer festlegbaren Spannung V_AN und/oder Leistungsabgabe P_AN auf den Verbraucher schaltbar ist und bei Unterschreiten einer festlegbaren Spannung V_AUS und/oder Leistungsabgabe P_AUS von dem Verbraucher trennbar ist und die Differenz der Spannungen ΔV = V_AN– V_AUS und/oder Leistungsabgaben ΔP = P_AN– P_AUS größer Null ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltmodul (5) einen Spannungsmesser (53) und einen Lastwiderstand (54) umfasst und eine Leistungsabgabe des Solarmoduls (3) bei abgeschaltetem Verbraucher unter Last bestimmbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbraucher über einen DC-DC Wandler (4) mit dem Solarmodul (3) verbindbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Solarmodul (3) als Solardach ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbraucher als Lüftungsmotor (2) ausgebildet ist.
Verfahren zum Betrieb mindestens eines Verbrauchers durch ein Solarmodul mit einem Schaltmodul zum Zu- und/oder Abschalten des Verbrauchers, wobei das Schaltmodul in Abhängigkeit einer Spannung und/oder Leistungsabgabe des Solarmoduls geschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltmodul (5) mit einer Hysterese ausgebildet wird, wobei durch das Schaltmodul (5) das Solarmodul (3) bei Überschreiten einer festlegbaren Spannung V_AN und/oder Leistungsabgabe P_AN auf den Verbraucher geschaltet wird und bei Unterschreiten einer festlegbaren Spannung V_AUS und/oder Leistungsabgabe P_AUS von dem Verbraucher getrennt wird und die Differenz der Spannungen ΔV = V_AN– V_AUS und/oder Leistungsabgaben ΔP = P_AN– P_AUS größer Null gewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Schaltmodul (5) eine Leistungsabgabe des Solarmoduls (3) bei abgeschaltetem Verbraucher unter Last bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbraucher über einen DC-DC Wandler (4) mit dem Solarmodul (2) verbunden wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Solarmodul (3) als Solardach ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbraucher als Lüftungsmotor (2) ausgebildet wird.