DE4011565A1 - Fahrzeug mit elektrischem antrieb und mit zusaetzlicher energiegewinnung mittels solarzellen an den radseitenflaechen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Entwicklung eines Fahrzeuges mit Elektroantrieb und der zusätzlichen Gewinnung von Antriebsenergie aus Solarzellen. Bekannt ist der Einsatz von Solarzellen an Fahrzeugen aus zahlreichen Entwicklungen. Hierbei zeigte sich als ein großes Problem, daß die für eine ausreichende Energiegewinnung aus Solarzellen benötigte bestrahlte Fläche an Fahrzeugen in der Regel nicht bereitgestellt werden kann. Insbesondere bei Zweiradfahrzeugen hat man versucht, die für eine Solarzellenbelegung erforderliche Fläche durch An- und Aufbauten über Kopf des Fahrers oder auf mitgeführten Anhängern bereitzustellen. Die dadurch auftretende Erhöhung des Fahrwiderstandes läßt den Nutzen einer solchen Energiegewinnung nicht verständlich erscheinen. Bekannt ist die Offenlegung DE 35 25 059 A1 vom 22. 1. 1987, welche die Belegungsfläche für Solarflächen senkrecht als Anbau unter dem Sattel ausführt. Obwohl der Grundgedanke richtig ist, daß in nördlichen Breiten der häufigste Sonnenstand ebensogut senkrechte wie horizontale Solarflächen als angemessene Ausrichtung erlaubt, ist für die beschriebene Anordnung doch zu berücksichtigen, daß die Energieausbeute aus Solarenergie bei den bisher üblichen Wirkungsgraden aufgrund der vergleichsweisen geringen Kollektorfläche und der zu erwartenden Verschattung im Fahrbetrieb nur gering sein wird. Überschlägige Berechnungen ergeben eine Ladezeit bei voller Sonneneinstrahlung von über 40 Stunden für eine Stunde Fahrzeit im normalen Radfahrtempo.

Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die Gewinnung von Solarenergie an Fahrzeugen und hier vorrangig an Zweirädern zu verwirklichen, ohne durch die konstruktive Erhöhung der Fahrzeugflächen den Wind- und Fahrwiderstand negativ zu erhöhen. Hierfür sind die Radseitenflächen dann nutzbar, wenn man die speziellen Erfordernisse der Energiegewinnung mittels Solarzellen angemessen berücksichtigt. Solarzellen haben ihren höchsten Wirkungsgrad bei rechtwinkliger Sonneneinstrahlung, sie liefern aber auch bei Streulicht geringere Energiemengen. Vermieden werden muß die totale Verschattung auch einzelner Solarzellen in einer zusammengefaßten Anordnung, da in einem solchen Fall die Energieausbeute insgesamt zusammenbricht.

Die vorliegende Erfindung löst dieses Problem dadurch, daß die Zusammenschaltung von Solarzellen auf den Radseitenflächen so vorgenommen wird, daß bei einer Teilverschattung nur der kleinere Teil der Solarzellen keine nennenswerte Energielieferung zur gesamten Energielieferung beisteuert. Von der Zusammenfassung der Solarzellengruppen ist die Anzahl der benötigten Drehübertrager abhängig, welche in dem Fahrbetrieb bei einer Energiegewinnung im Eingriff sein müssen.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anbringung der Solarzellen an einem Fahrzeug, beispielsweise an einem Zweirad anhand einer Zeichnung näher beschrieben:

Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht des vorgestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Es bedeuten:

1 mit Solarzellen bestückte Radseitenfläche
2 Schleifring
3 Bürste
4 Reifen
5 Elektromotor
6 Batteriekasten mit eingebauter Ansteuerung des Elektromotors

Fig. 1 zeigt als eine Ausführung der erfindungsgemäßen Lösung die Seitenansicht eines handelsüblichen Fahrrades als ein Beispiel. Die Radseitenflächen sind mit einer Trägerschicht verkleidet, auf welcher soviele Solarzellen einer handelsüblicher Größe wie möglich befestigt sind (1). Vorzugsweise wird für die vorgestellte erfindungsgemäße Lösung die Solarzellenträgerschicht zwischen den Speichen eines Rades angebracht, weil hierdurch ein natürlicher Schutz für die angebrachten Solarzellen gegen flächige Belastungen, beispielsweise durch Umfallen des Zweirades gegeben ist.

Bei Lichteinfall produzieren die so angebrachten Solarzellen elektrische Energie. Im vorgestellten Beispiel der erfindungsgemäßen Lösung sind die Solarzellen auf beiden Seitenflächen eines Rades angebracht und elektrisch unter der Verwendung bekannter elektronischer Bauteile so verschaltet, daß für die Abfuhr der elektrischen Energie von den Solarzellen beider Radseitenflächen nur ein Schleifring (2) je Rad benötigt wird, weil der Fahrradrahmen als Massekontakt dienen kann. Über die Bürste (3) wird die durch Licht mittels Solarzellen erzeugte Energie den Speicherelementen zum Beispiel in Form von Batterien zugeführt. Diese sind zusammen mit den Elementen der Regelung des Elektroantriebes im Batteriekasten (6) zusammengefaßt.

Im vorgestellten Beispiel der erfindungsgemäßen Lösung übernimmt die Motorregelung eine mikroprozessorgesteuerte Pulsbreitenregelung. Das Programm wird in einem Eprom gespeichert. Die Leistungsschaltung erfolgt mit Mosfet-Transistoren. Der Prozessor ist so geschaltet, daß die im wesentlichen softwaremäßig ablaufenden Regelungsvorgänge bei Fehlfunktionen durch Ausfall von Hard- und Software automatisch ausgeschaltet werden.

Der Elektroantrieb ist in dem vorgestellten Beispiel mit einem Reibrad versehen (5), welches über den Reifen (4) das Vorderrad antreibt. Im normalen Fahrbetrieb wird das geforderte Antriebsmotormoment als Spannung von einem Potentiometer am Lenker vorgegeben, welches durch eine Zugfeder solange spannungslos gehalten wird, wie kein Fahrbetrieb eingestellt wird.

Claims (4)

1. Fahrzeug mit elektrischem Antrieb und der zusätzlichen Energiegewinnung mittels Solarzellen, dadurch gekennzeichnet, daß die Solarzellen auf der Seite eines Rades des Fahrzeuges montiert sind und beim Rollen des Rades daher mitdrehen, so daß die mittels Solarzellen gewonnene Energie mittels geeignetem und bekanntem Drehübertrager dem nicht mitdrehenden Energiespeicher vorzugsweise in Form einer Batterie oder direkt dem Verbraucher vorzugsweise in Form eines Elektromotors zugeführt werden kann.

2. Fahrzeug mit elektrischem Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Solarzellen auf beiden Radseiten befestigt werden.

3. Fahrzeug mit elektrischem Antrieb nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehr als ein Drehübertrager zur Weiterleitung der Solarenergie von den Solarzellen zu einem Energiespeicher oder einem Verbraucher verwendet wird.

4. Fahrzeug mit elektrischem Antrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß statt eines Drehübertragers zur Weiterleitung der gewonnenen Solarenergie eine berührungslose Energieübertragung vorzugsweise in Form einer Sender-Empfänger-Einrichtung eingesetzt wird.