DE3540353C2

DE3540353C2 -

Info

Publication number: DE3540353C2
Application number: DE3540353A
Authority: DE
Inventors: Volker 8011 Brunnthal De Schirm; Gerhard Prof. Dipl.-Phys. Dr. 7031 Magstadt De Winterling
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: TOTAL ENERGIE DEVELOPPEMENT + MESSERSCHMITT-BOELKO
Priority date: 1985-11-14
Filing date: 1985-11-14
Publication date: 1987-12-10
Also published as: DE3540353A1; JPS6282858U

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 zur Nutzung solarer Energie für Kraftfahrzeuge.The invention relates to a method according to the preamble of claim 1 for the use of solar energy for motor vehicles.

Die Nutzung solarer Energie für Kraftfahrzeuge ist derzeit ein Gegenstand allgemeinen Interesses und beschäftigt naturgemäß die Köpfe zahlreicher Erfinder. Viele der daraus resultierenden Vorschläge gehen jedoch an den physikalischen und technischen Möglichkeiten bzw. an marktwirtschaftlichen Erfordernissen weit vorbei. So muß man sich beispielsweise stets vor Augen halten, daß insbesondere bei Personenkraftwagen die für die Anordnung von Solarzellen zur Verfügung stehende Fläche sehr begrenzt ist. Zwar existiert ein Versuchsfahrzeug der Volkswagenwerke (vgl. VDI-Nachrichten Nr. 46/ 13. November 1981, S. 40), welches nach Art eines Dachgepäckträgers angeordnete Solarzellen mit einer Fläche von immerhin 2 m² aufweist, eine derartige Lösung ist aber alleine schon aus aerodynamischen und ästhetischen Gründen nicht praktikabel. Herkömmliche Solarzellen aus kristallinem Silizium lassen sich kaum biegen, so daß stärker gekrümmte Karosserieflächen als Träger entfallen. Solarzellen lassen sich beispielsweise auf einem Kofferraumdeckel oder unter einem Glasschiebedach anordnen. Die abgegebene elektrische (Gleichstrom-) Leistung liegt bei voller Sonneneinstrahlung in Mitteleuropa in der Größenordnung von etwa 30 W. Sie kann beispielsweise für den Antrieb eines Lüfters verwendet werden, der den Innenraum des geparkten Fahrzeuges im Sommer mit Frischluft versorgt. Dieses Anwendungsbeispiel ist im Saab-Versuchsfahrzeug EV-1 verwirklicht (vgl. mot 19/85, S. 132). Die DE-OS 29 52 080 schlägt über den Gebläseantrieb hinaus vor, die Pumpe einer Absorptions- Kälteanlage für ein Fahrzeug mit Solarstrom zu betreiben, wobei der Kocher der Kälteanlage unmittelbar durch die Sonne erhitzt wird.The use of solar energy for motor vehicles is currently an object of general interest and preoccupation naturally the heads of numerous inventors. Lots however, the resulting proposals are addressed the physical and technical possibilities or far from market economy requirements. So one must always keep in mind, for example, that especially for passenger cars for the arrangement area available from solar cells very much is limited. A test vehicle does exist Volkswagenwerke (see VDI News No. 46 / November 13, 1981, p. 40), which is in the manner of a roof rack arranged solar cells with a surface of at least 2 m², is such a solution but from aerodynamic and aesthetic alone Reasons not practical. Conventional solar cells Crystalline silicon can hardly be bent, so that more curved body surfaces as carriers are eliminated. For example, solar cells can be placed on one Place the trunk lid or under a glass sliding roof. The electrical (direct current) output Performance is with full sun exposure in Central Europe on the order of about 30 W. You can used for example to drive a fan be in the interior of the parked vehicle Summer supplied with fresh air. This application example is implemented in the Saab test vehicle EV-1 (see mot 19/85, p. 132). DE-OS 29 52 080 suggests beyond the fan drive, the pump of an absorption Refrigeration system for a vehicle with solar power to operate, the stove of the refrigeration system immediately is heated by the sun.

Die US-PS 39 43 726 schlägt bei einem Pkw vor, mit Solarstrom eine Speicherbatterie zu laden und bei Bedarf aus dieser Batterie Strom für den Antrieb zweier Lüfterräder bzw. für die Versorgung einer Klimaanlage zu entnehmen, wobei außer Kühlen auch noch Heizen möglich sein soll. Der damit verbundene, hohe Leistungsbedarf führt zu einer schnellen Battterieentladung, welche - aufgrund der kleinen Solarleistung - nur mit unwirtschaftlichen langen Ladezeiten ausgeglichen werden kann. Der Batteriewirkungsgrad führt beim Be- und Entladen zu deutlichen Leistungsverlusten auf dem Weg von den Solarzellen zum Verbraucher, weiterhin wirkt sich das ständige Be- und Entladen negativ auf die Batterielebensdauer aus.The US-PS 39 43 726 proposes with a car Solar power to charge a storage battery and when needed from this battery electricity for driving two Fan wheels or for the supply of air conditioning can be removed, whereby besides cooling also heating is possible should be. The associated high power requirement leads to a rapid battery discharge, which - due to the small solar power - only with uneconomical long loading times can be compensated. The battery efficiency leads to when loading and unloading significant power losses on the way from the solar cells to the consumer, it continues to have an effect constant loading and unloading negatively on battery life out.

Die DE-OS 29 52 080 schlägt zwar u. a. die direkte Versorgung eines serienmäßig installierten Gebläses mit Solarstrom vor, sie gibt aber keine praktikable Lösung an, wie der hohe Gebläseleistungsbedarf an die kleine Solarleistung anzupassen ist.DE-OS 29 52 080 beats u. a. the direct supply of a fan installed as standard Solar power before, but there is no practical solution how the high fan power requirement for the small one Adjust solar power.

Üblicherweise steht einem Gebläseleistungsbedarf von ca. 120 W eine Solarleistung von etwa 30 W gegenüber. Somit bleibt als sinnvolle, bekannte Möglichkeit nur der Einbau eines zusätzlichen Spezialgebläses, welches einen Kosten- und Gewichtsfaktor darstellt.Usually there is a fan power requirement of about 120 W compared to a solar power of about 30 W. This leaves only the sensible, known option Installation of an additional special fan, which represents a cost and weight factor.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, welches unter Einbeziehung der Bordbatterie(n) und des serienmäßig vorhandenen Lüfters eine möglichst effektive Nutzung der von den am Kraftfahrzeug installierten Solarzellen erzeugten elektrischen Energie ermöglicht.The invention is based on the object to specify a procedure which includes the On-board battery (s) and the fan provided as standard the most effective use possible of those on the motor vehicle installed solar cells generated electrical Energy enables.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs gelöst.This object is achieved by the characterizing features of the patent claim solved.

Das Solarzellenpaneel ist elektrisch so ausgelegt, daß es bei mittlerer Sonneneinstrahlung bereits eine ausreichend hohe Spannung zum Laden der Batterie erzeugt. Die wirkungsgradmäßig weit überlegene, direkte Versorgung des Lüfters mit Solarstrom wird dadurch möglich, daß dieser im Solarbetrieb nur mit halber Spannung, demzufolge mit halber Stromstärke und somit nur mit etwa einem Viertel seiner Nennleistung betrieben wird, welche etwa der Solarleistung entspricht. Diese Spannungshalbierung wird durch eine Aufteilung des Solarzellenpaneels in zwei leistungsgleiche Felder realisiert, welche elektrisch in Reihe oder parallel geschaltet werden können.The solar cell panel is designed electrically so that it is already sufficient in medium sunlight generates high voltage to charge the battery. The direct supply, which is far superior in terms of efficiency of the fan with solar power is possible that this only has half the voltage in solar operation, therefore with half the current and thus only with about a quarter of its nominal power is operated, which corresponds approximately to the solar power. This halving of tension is achieved by dividing the solar cell panel realized in two fields of equal performance, which are electrically connected in series or in parallel can be.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung noch näher erläutert.An embodiment of the invention is described below with reference to the Drawing yet explained in more detail.

Dabei zeigt die Figur in schematischer Darstellung alle wesenlichten Elemente der erfindungsgemäßen Anordnung am Beispiel eines Pkw. The figure shows all in a schematic representation essential elements of the arrangement according to the invention using the example of a car.

Im oberen Bereich der Figur sind die beiden Solarzellenfelder 2 und 3 zu erkennen, welche jeweils aus einer gleich großen Anzahl von Solarzellen 4 aufgebaut sind und zusammen das Solarzellenpaneel bilden. Im unteren Bereich der Figur sind die elektrischen Symbole für den Motor des Lüfters 5 und die wiederaufladbare Batterie 6 dargestellt. Der angegebene Spannungswert von 6 V für den Lüfter 5 bezieht sich auf Solarbetrieb bei abgestelltem Fahrzeug. Im Fahrbetrieb wird der Lüfter 5 von der Batterie 6 gespeist, und zwar über den rechts oben in der Figur dargestellten Stufenschalter 8, wobei am Stufenschalter 8 die volle Batteriespannung von 12 V anliegt, welche mit den dargestellten drei Festwiderständen stufenweise reduziert werden kann, um die Lüfterdrehzahl zu variieren. Das rechts der drei Widerstände abgebildete, freie Leitungsende führt also auch zum Lüfter 5. Unterhalb des Stufenschalters 8 ist die Zündung 7 als geöffneter Schalter dargestellt und darunter wiederum ein weiterer, geschlossener Schalter, welcher in Abhängigkeit von der Innentemperatur 9 _I in der Fahrgastzelle des Pkw vom Temperaturfühler 9 geöffnet oder geschlossen wird. Der den Schaltvorgang auslösende Wert der Innentemperatur 9 _I liegt bei 30 bis 35°C.In the upper area of the figure, the two solar cell fields 2 and 3 can be seen, which are each made up of an equal number of solar cells 4 and together form the solar cell panel. The electrical symbols for the motor of the fan 5 and the rechargeable battery 6 are shown in the lower area of the figure. The specified voltage value of 6 V for fan 5 relates to solar operation when the vehicle is parked. When driving, the fan 5 is fed by the battery 6 , specifically via the step switch 8 shown at the top right of the figure, the full battery voltage of 12 V being present at the step switch 8 , which can be reduced in stages by the three fixed resistors shown by the Vary the fan speed. The free cable end shown on the right of the three resistors also leads to fan 5 . Below the tap changer 8 , the ignition 7 is shown as an open switch and below it, in turn, a further closed switch, which is opened or closed as a function of the internal temperature 9 _I in the passenger compartment of the car by the temperature sensor 9 . The value of the internal temperature 9 _I triggering the switching process is 30 to 35 ° C.

Sozusagen das "Gehirn" der Anordnung bildet die Schalt- und Regeleinrichtung 11, welche als großes Rechteck dargestellt ist. Diese läßt sich aufteilen in die gestrichelt dargestellte Logik 12 und die durchgezogen dargestellten Schaltelemente 15, wobei vorzugsweise die Logik 12 weitgehend elektronisch ausgeführt ist. The "brain" of the arrangement, so to speak, forms the switching and regulating device 11 , which is shown as a large rectangle. This can be divided into the logic 12 shown in dashed lines and the switching elements 15 shown in solid lines, wherein the logic 12 is preferably largely electronic.

Die Logik 12 besteht zum einen aus einem Teil 13, welcher für den Wechsel Lüftung/Ladung, Parallel-/Reihenschaltung zuständig ist und über die Zündung 7 und den Schalter des Temperaturfühlers 9 mit der Batterie 6 verbunden ist, wobei diese Verbindung einfach als freies Leitungsende dargestellt ist. Zum anderen besteht die Logik 12 aus der Laderegelung 14, welche insbesondere ein Überladen der Batterie 6 verhindern soll. Zu diesem Zweck ist die Laderegelung mit dem Temperaturfühler 10 verbunden, welcher die Außentemperatur 9 _A registriert. In Abhängigkeit von dieser gibt die Laderegelung 14 eine maximal zulässige Batteriespannung vor, bei deren Überschreiten der solare Ladestrom abgeschaltet wird. Erst nach Leistungsentnahme aus der Batterie und Unterschreiten der zulässigen Spannung setzt der Ladevorgang wieder ein.The logic 12 consists on the one hand of a part 13 which is responsible for the change ventilation / charging, parallel / series connection and is connected to the battery 6 via the ignition 7 and the switch of the temperature sensor 9 , this connection simply as a free line end is shown. On the other hand, the logic 12 consists of the charge control 14 , which is intended in particular to prevent the battery 6 from being overcharged. For this purpose, the charge control is connected to the temperature sensor 10 , which registers the outside temperature 9 _A. Depending on this, the charge control 14 specifies a maximum permissible battery voltage, when the solar charge current is exceeded. The charging process only starts again after the power has been removed from the battery and the voltage has fallen below the permissible level.

Claims

Method for using solar energy for motor vehicles, in particular for passenger cars, with the aid of solar cells arranged on, in or under the surface of the body or the body under the influence of light, an electrical direct current for charging at least one battery or for driving a fan for the fresh air supply the passenger cell or the loading space is produced, characterized in that the solar cells ( 4 ) form a solar cell panel ( 1 ) from two adjoining solar cell fields ( 2, 3 ) of the same photovoltaic power, that each of the two solar cell fields ( 2, 3 ) has a medium solar radiation Generates DC voltage, which is about half as large as the voltage supplied by the battery ( 6 ), that the solar power can either be supplied directly to the battery ( 6 ) or a fan ( 5 ) designed for the battery voltage, and that Solar cell fields ( 2, 3 ) for charging the B aterie ( 6 ) electrically in series (full voltage), to drive the fan ( 5 ) electrically in parallel (half voltage).