DE19839711C1 - Solarsystem für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Solarsystem für ein Kraftfahrzeug

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DE19839711C1
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Thomas Ganz
Josef Winkler
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WEBASTO VEHICLE SYSTEMS INTERNATIONAL GMBH, 82131
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Audi AG
Webasto Karosseriesysteme GmbH
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    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/35—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering with light sensitive cells
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R16/00—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for
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    • B60R16/03—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for supply of electrical power to vehicle subsystems or for
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    • H02J2310/46—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle for ICE-powered road vehicles

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Solarsystem für ein Kraftfahrzeug, das einen Solargenerator (10) zum Laden der Fahrzeugbatterie (14) und Betreiben mindestens eines Verbrauchers (Gebläsemotor 16) sowie einen Impedanzwandler (12), der zwischen Solargenerator und Fahrzeugbatterie bzw. Verbraucher geschaltet ist, umfaßt. Der Impedanzwandler (12) ist mit einer Batterieladefunktion versehen, die bewirkt, daß ein fester Grundbetrag der von dem Solargenerator (10) erzeugten elektrischen Leistung der Fahrzeugbatterie (14) zugeführt wird und der diesen Grundbetrag übersteigende Betrag der von dem Solargenerator erzeugten elektrischen Leistung dem Verbraucher (Gebläsemotor 16) zugeführt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Solarsystem für ein Kraftfahrzeug, mit einem Solargenerator zum Laden der Fahrzeugbatterie und Betreiben mindestens eines Verbrauchers sowie einem Impedanzwandler, der zwischen Solargenerator und Fahrzeugbatterie bzw. Verbraucher geschaltet ist.
Eine solches gattungsgemäßes Solarsystem ist beispielsweise aus DE 43 36 223 C1 bekannt. Dabei ist ein manuell zu betätigender Schalter vorgesehen, um den Impedanzwandler wahlweise mit dem als Gebläse ausgebildeten Verbraucher oder der Fahrzeugbatterie zu verbinden.
Ähnliche gattungsgemäße Solarsysteme sind aus DE 44 19 177 C1 und Automobiltechnische Zeitschrift 95, Seite 595f., bekannt, worin ein automatisch temperaturabhängig betätigter Umschalter vorgesehen ist, um zwischen der Batterie und dem als Gebläse ausgebildeten Verbraucher umzuschalten.
Aus DE 195 27 740 C1 ist ein Solarsystem für ein Kraftfahrzeug mit einem Solargenerator zum Laden der Fahrzeugbatterie und Betreiben einer Lüfteranordnung bekannt, wobei ein in Abhängigkeit von dem Ladezustand der Batterie betätigbares Relais als Umschalter zwischen Batterie und Lüfter vorgesehen ist.
Nachteilig bei solchen Solarsystemen ist, daß keine bedarfsabhängige Aufteilung der erzeugten Solarleistung zwischen Batterie und Verbraucher möglich ist.
Aus der Firmenschrift "Steca - SOLARIX Überschußmanager" ist ein Solarsystem mit einem Solargenerator, einem Bleiakkumulator und einem Verbraucher, die über einen Laderegler an den Solargenerator angeschlossen sind, sowie mit einem direkt an den Solargenerator angeschlossenen, die Spannung des Akkumulators erfassenden Überschußmanager mit angeschlossenem Überschußverbraucher in Form einer Kühlbox bekannt. Sobald die Akkumulatorspannung der Ladeendspannung entspricht, schaltet der Überschußmanager den Überschußverbraucher zu, wobei die Energieabgabe an den Überschußverbraucher durch Pulsbreitenmodulation so gesteuert wird, daß der Akkumulator auf der Ladeendspannung gehalten wird.
Nachteilig bei einer solchen Anordnung ist der aufwendige Aufbau.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Solarsystem für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, das einfach aufgebaut ist und eine bedarfsgerechte Aufteilung der erzeugten Solarleistung zwischen Fahrzeugbatterie und Verbraucher ermöglicht.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Solarsystem der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Impedanzwandler mit einer Batterieladefunktion versehen ist, die bewirkt, daß bei abgestelltem Antriebsmotor ein Teilbetrag der von dem Solargenerator erzeugten elektrischen Leistung der Fahrzeugbatterie zugeführt wird und der diesen Teilbetrag übersteigende Betrag der von dem Solargenerator erzeugten elektrischen Leistung dem Verbraucher zugeführt wird.
Bei dieser erfindungsgemäßen Lösung ist vorteilhaft, daß ohne zusätzliche Komponenten auf einfache Weise eine bedarfsgerechte Aufteilung und damit verbesserte Ausnutzung der erzeugten Solarenergie möglich ist, wobei die Priorität der Ladefunktion der Fahrzeugbatterie und somit eine Erhöhung der Batterielebensdauer und Sicherstellung der Startfähigkeit des Fahrzeugs, z. B. nach längeren Standzeiten bei einer Verschiffung, in bequemer Weise gewährleistet ist.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Impedanzwandler so ausgebildet ist, daß die Batterie mit einem konstanten Strom beaufschlagt wird.
In bevorzugter Ausführung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß an die Fahrzeugbatterie mindestens ein Stillstandverbraucher angeschlossen ist und der Teilbetrag die Leistungsaufnahme des Stillstandverbrauchers bzw. aller Stillstandverbraucher abdeckt bzw. etwas übersteigt. Dies gewährleistet auch bei langen Standzeiten die Aufrechterhaltung eines guten Ladezustands der Batterie.
Vorzugsweise ist der Verbraucher ein Lüftungsgebläse. Dies ermöglicht ein aktive Kühlung durch Be- oder Entlüftung des Fahrzeuginnenraums während Standzeiten bei starker Sonneneinstrahlung, insbesondere im Sommer.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Im folgenden ist eine Ausführungsform der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert.
Die Figur zeigt ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Solarsystems.
Ein Solargenerator 10 ist über einen DC/DC-Wandler 12 mit der Batterie 14 eines Kraftfahrzeugs und dem Motor 16 eines Lüftergebläses des Kraftfahrzeugs verbunden. Die Batterie 14 und der Motor 16 sind jeweils über separate Anschlüsse 18 bzw. 20 an den DC/DC-Wandler 12 angeschlossen. An die Batterie 14 sind Stillstandsverbraucher 24 angeschlossen, z. B. eine Alarmanlage oder Kommunikationselektronik. Ein typischer Strombedarf solcher Verbraucher liegt im Bereich von 40 mA. Zwischen dem Motor 16 und dem Anschluß 20 liegt ein Umschalter 22 eines Relais 26, der bei betätigter Fahrzeugzündung geöffnet wird, so daß eine Standentlüftung des Fahrzeuginnenraums mittels Solarenergie realisiert wird, wobei der Gebläsemotor von dem Bordnetz getrennt ist. Im Fahrbetrieb wird der Gebläsemotor 16 in herkömmlicher Weise über den Gebläseregler von dem Bordnetz versorgt.
Der Solargenerator 10 kann beispielsweise als Solarmodul auf dem Deckel eines Schiebedaches oder Schiebe-Hebe-Daches, auf der festenDachhaut, auf Teilen der Fahrzeugscheiben und auch auf anderen Karosserieteilen, wie Motorhaube oder Kofferraum­ deckel, vorgesehen sein. Der DC/DC-Wandler 12 sorgt für eine Impedanzanpassung zwischen dem Solargenerator 10 und der Fahrzeugbatterie 14 bzw. dem Motor 16. Außerdem ist in den DC/DC-Wandler 12 eine Batterieladefunktion derart integriert, daß primär die Batterie 14 mit einem Teilbetrag der von dem Solargenerator 10 erzeugten elektrischen Leistung versorgt wird, indem ein konstanter Strom an dem Anschluß 18 ausgegeben wird, der den Strombedarf der Stillstandsverbraucher 24 leicht übersteigt, um sonstige Ladungsverluste der Batterie 14 auszugleichen, und z. B. 50 mA beträgt. Eine Überladungsschutzfunktion (Spannungsbegrenzung) in dem DC/DC-Wandler 12 sorgt dafür, daß die Batterie vor Überladen geschützt wird. Die den Teilbetrag übersteigende elektrische Leistung des Solargenerators 10 (bzw. bei aktivierter Überladungsschutzfunktion zusätzlich die von der Batterie 14 nicht mehr abgenommene Leistung) wird von dem DC/DC-Wandler 12 dem Gebläsemotor 16 zugeführt, um eine Standentlüftung des Fahrzeugs zu bewirken.
Der DC/DC-Wandler 12 kann so ausgebildet sein, daß die Batteriespannung erfaßt wird und bei unter einen Schwellwert abgefallener Batteriespannung der feste Grundbetrag, d. h. der an dem Anschluß 18 ausgegebene Konstantstrom entsprechend um einen bestimmten Betrag erhöht wird, bis der Schwellwert wieder überschritten wird.
Es können auch mehrere Schwellwerte und dazugehörige Ströme vorgesehen sein, sodaß beispielsweise bei einer völlig entladenen Batterie mit einer Spannung von weniger als 10 V ein maximaler Ladestrom zugelassen wird.
Bezugszeichenliste
10
Solargenerator
12
DC/DC-Wandler
14
Fahrzeugbatterie
16
Gebläsemotor
18
,
20
Anschlüsse an
12
22
Umschalter
24
Stillstandsverbraucher
26
Relais

Claims (7)

1. Solarsystem für ein Kraftfahrzeug, mit einem Solargenerator (10) zum Laden der Fahrzeugbatterie (14) und Betreiben mindestens eines Verbrauchers (16) sowie einem Impedanzwandler (12), der zwischen Solargenerator und Fahrzeugbatterie bzw. Verbraucher geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Impedanzwandler (12) mit einer Batterieladefunktion versehen ist, die bewirkt, daß bei abgestelltem Antriebsmotor ein Teilbetrag der von dem Solargenerator (10) erzeugten elektrischen Leistung der Fahrzeugbatterie (14) zugeführt wird und der diesen Teilbetrag übersteigende Betrag der von dem Solargenerator erzeugten elektrischen Leistung dem Verbraucher (16) zugeführt wird.
2. Solarsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Impedanzwandler (12) so ausgebildet ist, daß die Batterie (14) mit einem konstanten Strom beaufschlagt wird.
3. Solarsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Impedanzwandler (12) so ausgebildet ist, daß der der Fahrzeugbatterie zugeführte Teilbetrag in Abhängigkeit von einem Systemparameter gewählt wird.
4. Solarsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Systemparameter die Batteriespannung ist.
5. Solarsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an die Fahrzeugbatterie (14) mindestens ein Stillstandverbraucher (22) angeschlossen ist und der Teilbetrag die Leistungsaufnahme des Stillstandverbrauchers bzw. aller Stillstandverbraucher abdeckt bzw. übersteigt.
6. Solarsystem nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbraucher der Motor (16) eines Lüftungsgebläses ist.
7. Solarsystem einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Impedanzwandler (12) mit einer Überladungsschutzfunktion versehen ist.
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