DE4003513A1 - Energiepaket fuer solarmobil - Google Patents

Description

Wegen der besonders guten Umweltverträglichkeit aber nur ge­ ringer Möglichkeit der Energiespeicherung eignen sich Solar- Mobile besonders für den Kurzstreckenbetrieb, insbesondere in dichter besiedelten Räumen.

Die Struktur des Fahrbetriebs führt dabei zu kurzen Be­ triebszeiten bei vergleichsweise langen zwischenzeitlichen Parkzeiten. Aufgabe dieser Erfindung ist es, die Parkzeiten möglichst intensiv zur Wiederaufladung der Batterien zu nutzen. Da zur optimalen Nutzung des Fahrzeugs jeder belie­ bige Parkplatz nutzbar sein muß und nicht erwartet werden kann, daß überall eine stationäre solare Tankstelle zur Ver­ fügung steht, muß also das Fahrzeug eine möglichst ausrei­ chend große Solarzellenfläche mit sich mitführen. Bereits praktisch ausgeführte Fahrzeuge, wie sie auf verschiedenen Solar-Ralleys bereits auftauchen, sind mit starren, fest montierten bzw. nur beschränkt ausrichtbaren Solarzellen-Mo­ dulen ausgestattet. Der Versuch große Solarzellen-Flächen auf einem Fahrzeug unterzubringen, führt dabei entweder zu unpraktischen (flachen flunderförmigen) Fahrzeugformen oder zu hohen Luftwiderständen.

Andere Vorschläge wie OS DE 33 28 942 A1, die in das Fahrzeug integrierte, ausschiebbare Module vorsehen, haben den Nach­ teil, daß sie bei schräger Sonneneinstrahlung die vorhandene Modulfläche nicht optimal nutzen können und daß auch sie keine besonders großen Modulflächen erreichen können.

Zur Beseitigung all dieser Nachteile wird ein Energiepaket vorgeschlagen, bei dem die Module sich mehrfach zu einer großen Fläche ausfalten lassen und diese Fläche nach vier Richtungen zur Sonne ausrichtbar ist.

Auf diese Art und Weise wird ein völlig autarker Solarbe­ trieb möglich der für jede Stunde "sonnen" mindestens 10 km "fahren" möglich macht. Bei weniger sonnigen Zeiten muß allerdings sinnvollerweise auf eine stationäre Energiere­ serve zurückgegriffen werden. Ein weiterer Vorteil des vor­ geschlagenen Energiepakets ist es, daß es wenn die Betriebs­ weise des Fahrzeugs es erfordert, vom Dach des Fahrzeugs ab­ montiert werden kann. Dieses kann der Fall sein, wenn das Fahrzeug vorübergehend von einem stationären Standort aus betrieben werden soll, mit kurzen auswärtigen Parkzeiten. Dann kann das Energiepaket vorteilhaft stationär auf einen Zwischenpuffer laden, von dem aus das Fahrzeug dann betrankt werden kann.

Fig. 1 zeigt ein mit einem erfindungsgemäßen Energiepaket 10 ausgestattetes Solar-Mobil 1 im parkenden Zustand. Das Energiepaket 10 ist ausgefaltet und in zwei verschiedenen Kippstellungen gezeigt und zwar in Fig. 1a nach links ge­ kippt und in Fig. 1b nach vorne gekippt. Die hier gezeigte Version des Energiepakets 10 besteht aus 7 klappbaren Mo­ dulen 2-8. Das zentrale Modul 7 ist ein Vollmodul, während die restlichen Module jeweils Hälften sind. Die Module sind jeweils an der zur Sonne gerichteten Seite mit Solarzellen 9 ausgestattet. Die Solarzellen 9 sind in geeigneter Weise elektrisch verschaltet, sodaß der gelieferte Strom Batterien im Inneren des Fahrzeugs 1 aufladen kann. Fig. 1c zeigt das Falten des hier beschriebenen Energiepaketes. Zuerst werden die Module 4 und 8 eingeklappt. Darüber werden dann die Mo­ dule 2 und 3 bzw. die Module 5 und 6 in der gezeigten Weise derart gefaltet, daß die Oberfläche der Module 2 und 6 der Sonne zugekehrt bleibt. Die Module 2 und 3 bzw. 5 und 6 ha­ ben jeweils einen Haltemechanismus für die aus- und einge­ faltete Position auf den später eingegangen wird.

Fig. 2 zeigt das Energiepaket 10 auf dem Fahrzeug 1 im zu­ sammengefalteten Zustand. Hierbei zeigt Fig. 2a das Energie­ paket 10 im fahrbereiten Zustand angeordnet. Es sind die Mo­ dule 2 und 6 erkennbar, die Handgriffe 11 zum aus- und ein­ falten der Module 2 und 6 sowie einer der beiden Arretier­ knöpfe 12, auf deren Funktion später eingegangen wird. Fig. 2b zeigt das Energiepaket 10 im nach rechts gekippten Zustand. Es stützt sich über zwei Stützen 14 auf dem Grund­ rahmen 13 ab. Die nach rückwärts gekippte Position ist in Fig. 2c zu sehen. Auch hier stützt es sich über zwei gleich­ artige Stützen 14 auf dem Grundrahmen 13 ab. Die genauen Konturen sind hier etwas deutlicher gezeigt. Hierauf wird in Fig. 3 näher eingegangen.

Fig. 3 gibt im wesentlichen Aufschluß über den Kippmechanis­ mus des Energiepakets. Fig. 3a zeigt den Grundrahmen 13 be­ stehend aus zwei seitlichen Rohren 15, zwei verbindenden Winkelprofilen 16 und vier Füßen 17. In die seitlichen Rohre 15 sind zwei drehbare Gelenkrohre 18 eingelegt, die durch die Anschlagstifte 19 axial justiert sind. An den Enden der drehbaren Gelenkrohre 18 sind insgesamt vier Kipplager 20 angeordnet, sodaß jede Ecke des Grundrahmens 13 mit einem Kipplager 20 ausgestattet ist. In diese Kipplager 20 kann eine Halterung 21 eingreifen, deren Funktion aus Fig. 3b hervorgeht. Sie besteht aus einem Bolzen 22, der in drei Führungslaschen 24 geführt ist. Der Bolzen 22 ist mittels eines Schiebegriffes 23 in Achsrichtung verschiebbar, sodaß er das Kipplager 20 freigeben kann. Die beiden Splinte 26 begrenzen die Bewegungsfreiheit des Bolzens 22 derart, daß er in den Führungslaschen 24 immer ausreichend geführt ist. Die Feder 25 bringt den Bolzen 22 nach Betätigung immer wieder in die voll eingeschobene Position.

Zum Halten des Kipplagers wird der Bolzen 22 wieder zurück­ gezogen, das Kipplager 20 in die Halterung eingeführt und der Bolzen 22 wieder durch das Kipplager 20 hindurchgescho­ ben. Die Feder 25 sorgt dafür, daß der Bolzen 22 drinnen­ bleibt. Das zentrale Vollmodul 7 ist an allen vier Ecken sinngemäß mit je einer Halterung 21 ausgestattet. Die Lage der Halterungen 21 ist in Fig. 3a durch die Lage der Mittel­ linie 21 des Bolzens 22 gekennzeichnet, da sie vom Rahmen 50 des zentralen Moduls 7 bzw. vom verbindenden Winkelprofil 16 verdeckt wird. Lediglich an einer Ecke ist durch Weglassen eines Teils von Winkelprofil 16 der Blick auf eine Halterung 21 freigemacht. Zum Kippen des Energiepakets 10 kommen immer die beiden Halterungen 21 zum Eingriff, die in der gewün­ schten Kippachse liegen. So ist beim Rückwärtskippen wie in Fig. 3a gezeigt und auch beim Vorwärtskippen die notwendige Beweglichkeit durch das Kipplager 20 selbst gewährleistet, während beim seitlichen Kippen die Beweglichkeit durch das drehbare Gelenkrohr 18 gewährleistet ist. Diese Kippweise ist beispielsweise in Fig. 2b gezeigt. Fig. 3a zeigt außer­ dem die Anordnung der einzelnen Bauteile im eingefalteten Zustand. So ist die Lage der Module 2-8 zu sehen, die Lage der großen Klapplager 30, die zur Gewährleistung der not­ wendigen Verdrehstufigkeit des Energiepakets 10 als stabile Rohre ausgebildet sind und die Verkleidungen 51, die zur Verringerung des Luftwiderstandes an den Modulen 3 und 5 angebracht sind. Auch an Modul 7 sind sinngemäß entsprechen­ de Verkleidungen angebracht, die aber wegen der besseren Übersichtlichkeit hier nicht gezeigt sind. Besonders hinge­ wiesen werden soll auf das Gelenkband 28, welches das Modul 8 mit Modul 7 verbindet. Auf gleiche Weise ist auch das Modul 4 befestigt.

Fig. 4 zeigt das Energiepaket in der Seitenansicht im ausge­ falteten Zustand.

Fig. 4a zeigt die Gesamtansicht und die Befestigungsschrau­ ben 31, mit denen es auf dem Fahrzeug 1 befestigt ist.

Fig. 4b zeigt einen vergrößerten Ausschnitt. Die äußeren Module 2 und 6 sind je über ein Gelenkband 28 mit ihren Nachbarmodulen 3 bzw. 5 verbunden. Sie werden über je zwei Federpaare 27 und zwei Bockpaare 29 in der ausgeklappten Position gehalten. Das Einklappen zeigt Fig. 4b. Nach Über­ winden des Totpunktes, der hier in etwa gestrichelt ange­ deutet ist, zieht das Federpaar 27 das Modul 6 in die einge­ klappte Position und hält es dort fest. In gleicher Weise wird mit Modul 2 verfahren. Der Handgriff 11 erleichtert die Klappvorgänge. Die Module 3 und 5 werden über zwei gleich­ artige Klapplager 30 geklappt.

Fig. 5 zeigt die Klapplager 30 in der Seitenansicht (Fig. 5a) und im Schnitt mit Draufsicht auf die angrenzenden Mo­ dule (Fig. 5b). Fig. 5b zeigt das äußere Klapprohr 32, welches über zwei Festwangen 35 mit dem zentralen Modul 7 verbunden ist. Darinnenliegend ist das innere Klapprohr 33 erkennbar, welches über zwei Klappwangen 34 mit Modul 5 ver­ bunden ist. Das äußere Klapprohr 32 ist mit zwei Rastlöchern 36 ausgestattet, in die der Arretierknopf 12 einrasten kann. Der Arretierknopf 12 ist über eine Hülse 38 verschiebbar im inneren Klapprohr 33 befestigt. Er kann gegen die Kraft der Druckfeder 37 eingedrückt werden, sodaß er das äußere Klapp­ rohr 32 freigibt und sich mit dem inneren Klapprohr 33 drehen läßt, bis er am gegenüberliegenden Rastloch 36 wieder einrastet. Damit sind die zwei Rastpositionen für den einge­ falteten und den ausgefalteten Zustand festgelegt.

Zur Erleichterung des Klappvorganges sind die Drehfedern 39 und 40 angeordnet. Sie sind jeweils an einem Ende mit einer Festwange 35 und am anderen Ende mit einer Klappwange 34 verbunden. Die untere Drehfeder 39 ist unter der Hülse 38 hindurchgeführt, während die obere (nicht durchgehend ge­ zeigte) Drehfeder 40 über der Hülse 38 hindurchgeführt ist. Die Federn sind so geformt, daß sie auf halber Klapposition ihren Neutralpunkt haben, sodaß sie sowohl bei voll ausge­ klappter Stellung als auch bei voll eingeklappter Stellung einen Großteil des Gewichts der klappbaren Module also Mo­ dule 5+6 bzw. Module 2+3 aufnehmen. Auf ähnliche Weise sind auch Entlastungsfedern denkbar, die die Kippvorgänge erleichtern.

Fig. 6 zeigt eine größere Version des Energiepakets 10, welches vorzugsweise in Leichtbauversion gebaut werden sollte. Dabei zeigt Fig. 6a das Fahrzeug 1 mit dem ausge­ falteten nach vorne gekipptem Energiepaket 10. Fig. 6b zeigt die verwendeten Module und ein Beispiel der Faltbarkeit. Es besteht aus drei Vollmodulen 41, 42 und 43 und sechs Halb­ modulen 44 bis 49. Es werden hier zunächst Modul 45 und 48 eingeklappt, dann Modul 46 und 47, dann das so entstandene Teilpaket 43, 46 und 47 und zum Schluß das aus den Modulen 41+44+49 bestehende Teilpaket. Modul 44 und 49 kommen oben zu liegen. Zur praktischen Ausführung eines solchen größeren Energiepakets können sinngemäß die gleichen Ele­ mente zur Anwendung kommen wie sie vorgehend beschrieben wurden. Desgleichen sind auch elektrische oder hydraulische Antriebe denkbar, die an den einzelnen Gelenken zum Eingriff kommen.

Claims (8)

1. Die Erfindung betrifft ein Energiepaket zum Aufladen der Batterie eines Solar-Mobils, bestehend aus Solarzellen- Modulen, derartig ausgebildet, daß es auf einem Solar- Mobil montiert werden kann und, daß es beim parkenden Fahrzeug mehrfach ausfaltbar und zur Sonne nach vier Richtungen ausrichtbar ist und, das es sich zum Fahrbe­ trieb derart einfalten läßt, daß eine Restmodulfläche der Sonne zugekehrt bleibt und daß es vom Fahrzeug abgebaut werden kann, sodaß Energiepaket und Fahrzeug getrennt operieren können.

2. Erfindung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß es im Fahrbetrieb stromlinienförmig ausgebildet ist.

3. Erfindung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß es in Leichtbauversion aufgebaut ist.

4. Erfindung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß es mit Entlastungsfedern zur Erleichterung des Falt- bzw. Klappvorganges ausgestattet ist.

5. Erfindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es mit Entlastungsfedern zur Erleichterung des Kippvorganges ausgestattet ist.

6. Erfindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kipp- und Faltbewegungen durch in den Gelenken ange­ ordnete elektrische oder hydraulische Antriebe erzeugt werden.

7. Erfindung nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kipposition über eine Nachführsteuerung konti­ nuierlich gesteuert wird.

8. Erfindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei reduziertem Spannungsangebot des Energiepaketes die aufzuladenden Batterien derartig geschaltet sind, daß sie blockweise in geringeren Spannungsstufen aufgeladen werden können.