DE102007020815B4 - Vorrichtung zum Abtauen einer Solarzellen aufweisenden Dachfläche eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Vorrichtung zum Abtauen einer Solarzellen aufweisenden Dachfläche eines Kraftfahrzeugs Download PDF

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Abstract

Vorrichtung zum Abtauen einer Solarzellen (3) aufweisenden Dachfläche (2) eines Kraftfahrzeugs (1), die eine Steuerungseinrichtung aufweist, die anhand der Ausgangssignale eines Temperatursensors, eines Feuchtesensors (5) und eines Zeitgebers einen Stromfluss aus einer Fahrzeugbatterie durch mindestens ein Heizelement (4) in der Dachfläche auslöst,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Einrichtung zur Ermittlung des Ladezustands der Fahrzeugbatterie vorgesehen ist,
dass der Zeitgeber ein der momentanen Uhrzeit entsprechendes Ausgangssignal ausgibt,
und dass die Steuerungseinrichtung einen Stromfluss durch das Heizelement (4) in Intervallen dann auslöst, wenn ein Ausgangssignal des Temperatursensors und/oder des Feuchtesensors (5) und/oder des Zeitgebers als Abtausignal vorliegt, wenn ein Istwert des Ausgangsstroms aus den Solarzellen (3) kleiner als ein Schwellwert ist und wenn der Istwert des Ladezustands der Fahrzeugbatterie größer als ein Schwellwert ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abtauen einer Solarzellen aufweisenden Dachfläche eines Kraftfahrzeugs, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE 101 27 847 A1 bekannt.
  • Aus der DE 36 17 439 C2 ist ein Verfahren und eine Anordnung zum Abtauen eines Solarzellenpaneels an einem Kraftfahrzeug bekannt, bei dem ein Stromfluss aus der Batterie in die Solarzellenfelder geleitet wird, der größer ist, als der momentan generierte Solarstrom, und somit ein Rückstrom erzeugt wird, der das Solarzellenpaneel erwärmt. Dabei wird das Entriegeln des Zündschlosses und/oder das Einschalten des Batteriehauptschalters als Auslöser des Abtauvorgangs verwendet, was gleichzeitig auch eine Zeitautomatik in Betrieb setzt, die die Zeitspanne des Abtauvorgangs begrenzt. Nachteilig ist, dass die Solarzellen entweder dem Strom, den sie selbst produzieren oder dem für den Abtauvorgang benötigten Rückstrom ausgesetzt sind und dadurch einem erhöhten Verschleiß und einhergehender Lebensdauerverkürzung unterliegen. Des Weiteren ist der Abtauvorgang so ausgelegt, dass er nur manuell in Gang gesetzt werden kann. Das bedingt, dass das Fahrzeug ständig überwacht wird und das Bedienpersonal in eigener Verantwortung entscheiden muss, ob die Anordnung zum Abtauen in Betrieb genommen werden soll. Eine Beendigung des Abtauvorgangs erfolgt nicht nach Bedarf, sondern nach einer vorgegebenen Zeitspanne, unabhängig davon, ob ein zufrieden stellendes Ergebnis erreicht wurde oder nicht.
  • Aus der DE 10 2004 001 469 A1 ist ein Fahrzeugdach bekannt, das eine Einrichtung aufweist, durch die eine im Fahrzeug enthaltene Energiequelle mit Sonnen energie gespeist werden kann. Die gewonnene Energie wird nachfolgend in einer Wärme/Heizvorrichtung, die zwischen der Fahrzeugdachhaut und dem Fahrzeughimmel angeordnet ist, in Wärme umgewandelt. Vorzugsweise wird die erzeugte Wärme mit einem Flüssigkeitskreislauf über die Dachfläche verteilt, wodurch sich der Innenraum des Kraftfahrzeugs erwärmt.
  • Nachteilig ist jedoch, dass die beschriebene Vorrichtung bei Schneefall, also dann wenn der Bedarf am größten ist, nicht mehr funktioniert, da sich die Schneedecke auf dem Fahrzeugdach über die beschriebene Vorrichtung legt und den Einfall von Sonnenstrahlen verhindert. Dadurch kann die Sonnenergie auf längere Zeit nicht mehr aufgenommen werden und folglich auch keine Wärmeenergie in der Wärme/Heizvorrichtung generiert werden, wodurch dieser Zustand im Umkehrschluss nicht behoben werden kann. Weiterhin ist die Verteilung der Wärmeenergie über den Flüssigkeitskreislauf als unvorteilhaft zu betrachten, da die relativ große Masse der Flüssigkeit am höchsten Punkt im Fahrzeug konzentriert wird. Der dadurch spürbar erhöhte Schwerpunkt des Fahrzeugs wirkt sich bekanntlich negativ auf die Fahreigenschaften, insbesondere das Kurvenverhalten, aus. Ein weiterer Nachteil des beschriebenen Flüssigkeitskreislaufs ist die Anfälligkeit gegenüber Leckagen, insbesondere bei Unfällen. Die Fahrgäste können in diesem Fall durch die austretende, erhitzte Flüssigkeit ernsthaft verletzt werden.
  • Die DE 199 23 496 A1 zeigt eine Scheibenheizung für ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einem in einer beheizbaren Scheibe angeordneten Heizelement, dessen Einschaltdauer über eine Heizungssteuerung gesteuert wird. Die Heizungssteuerung weist dabei eine Antaufunktion mit einer, im Vergleich zur Einschaltdauer für das Abtauen einer Scheibe, kürzeren Einschaltdauer auf. Ferner ist ein Verfahren beschrieben, das die Einschaltdauer in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur, der Scheibentemperatur, des Ladezustands der Starterbatterie und der bereits verstrichenen Einschaltdauer, steuert.
  • Ein wesentlicher Nachteil der beschriebenen Scheibenheizung besteht darin, dass die für das Heizelement benötigte Energie ohne den Betrieb des Fahrzeugmotors nicht regenerierbar ist. So kann es vorkommen, dass eine vermehrte Nutzung der Scheibenheizung ohne intermittierenden Betrieb des Fahrzeugmotors zu einem Ausfall des Systems oder gar zu einem beeinträchtigten Startver halten des Fahrzeugmotors führen kann, da die Starterbatterie übermäßig entladen wird. Weiterhin ist keine Einrichtung vorgesehen, die es ermöglicht den Fahrzeuginnenraum vor Fahrtantritt zu temperieren, um so für den Fahrgast ein angenehmes Klima zu schaffen.
  • In der gattungsbildenden DE 101 27 847 A1 ist eine transparente Scheibe für ein Fahrzeugdach mit wenigstens einem Dachelement beschrieben. Dieser Anmeldung liegt die Aufgabe zu Grunde, durch eine metallische Schicht hervorgerufene, unerwünschte Reflexionen auf einer Scheibe durch Abtauen zu vermeiden. Dies wird dadurch erreicht, dass die metallische Schicht mit elektrischen Anschlüssen oder Heizleitern versehen ist, so dass sie durch eine Batterie oder durch Solarzellen erwärmt werden kann. Ob ein Abtauvorgang notwendig ist, wird durch einen Temperatur- und Feuchtesensor ermittelt. Die Erwärmung wird durch einen Zeitgeber limitiert.
  • Ein Nachteil an dieser Lösung ist, dass die Batterie unnötig stark belastet wird, wenn zu Zeiten abgetaut wird, zu denen keine Lichtenergie zur Regeneration bereit steht. Dies kann dazu führen, dass die Batterie bei einer langen Standzeit des Fahrzeugs und häufig auftretenden Abtauvorgängen derart entladen ist, dass der Start der Brennkraftmaschine nicht mehr möglich ist oder andere wichtige Komponenten versagen. Weiterhin nachteilig ist, dass die Abtauvorrichtung nicht dazu ausgebildet ist, um die durch Feuchtigkeit gleichermaßen beeinträchtigten Solarzellen schnell abzutauen, so dass die regenerative Stromproduktion erst stark verzögert wieder beginnen kann.
  • Aufgabe der nachfolgenden Erfindung ist es daher eine Vorrichtung zum Abtauen einer Solarzellen aufweisenden Dachfläche eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen, die selbstständig erkennt, ob ein Abtauvorgang notwendig und auch sinnvoll ist, den Abtauvorgang erst dann beendet, wenn ein zufrieden stellendes Ergebnis erreicht wurde und gleichzeitig die Fahrzeugbatterie schont.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Bestandteil der weiteren Patentansprüche.
  • Erfindungsgemäß hat eine Vorrichtung zum Abtauen einer Solarzellen aufweisenden Dachfläche eines Kraftfahrzeugs eine Steuerungseinrichtung, die anhand der Ausgangssignale eines Temperatursensors, eines Feuchtesensors und eines Zeitgebers einen Stromfluss aus einer Fahrzeugbatterie durch mindestens ein Heizelement in der Dachfläche in Intervallen auslöst, wobei zusätzlich noch eine Einrichtung zur Ermittlung des Ladezustands der Fahrzeugbatterie vorgesehen ist und der Zeitgeber ein der momentanen Uhrzeit entsprechendes Ausgangssignal ausgibt und die Steuerungseinrichtung einen Stromfluss durch das Heizelement dann auslöst, wenn ein Ausgangssignal des Temperatursensors und/oder des Feuchtesensors und/oder des Zeitgebers als Abtausignal vorliegt, sowie wenn ein Istwert des Ausgangsstroms aus den Solarzellen kleiner als ein Schwellwert ist und wenn der Istwert des Ladezustands der Fahrzeugbatterie größer als ein Schwellwert ist. Dadurch wird das Potential der Solarzellen, regenerative und daher umweltfreundliche Energie zu generieren, auch dann genutzt, wenn mit bisherigen Systemen keine Energie mehr generiert werden konnte, da sich eine Flüssigkeitsschicht auf der Dachfläche befindet, die den Lichteinfall behindert. Diese wird mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei Bedarf abgetaut. Durch die Auslösung des Stromflusses durch das Heizelement in Intervallen wird die Fahrzeugbatterie in besonderem Maße geschont, da sie bei einem besonders hohem Flüssigkeitsaufkommen auf der Dachfläche nicht mehrere Stunden unentwegt Strom bereitstellen muss, um diese abzutauen.
  • In einer bevorzugten Ausführung fragt die Steuerungseinrichtung vor dem Auslösen und/oder während des Leitens des Stromflusses durch das Heizelement zunächst das Ausgangssignal des Zeitgebers ab, danach wird der Istwert des Stromflusses aus den Solarzellen mit dem Schwellwert verglichen, danach wird der Istwert des Ladezustands der Fahrzeugbatterie mit dem Schwellwert verglichen, danach das Ausgangssignal des Temperatursensors und/oder das Ausgangssignal des Feuchtesensors abgefragt. In dieser Reihenfolge kann besonders effizient festgestellt werden, ob ein Abtauvorgang nötig und sinnvoll ist. An erster Stelle steht dabei die Frage, ob es nach der momentanen Tageszeit wahrscheinlich ist, dass Lichteinfall durch Solarstrahlung vorhanden ist. Ist dies der Fall, so wird geprüft, ob der Istwert des Stromflusses aus den Solarzellen höher ist als der Schwellwert. Ist der Istwert größer als der Schwellwert, so sind mit Sicherheit keine den Lichteinfall behindernden Flüssigkeiten auf der Dachfläche. Ist der Stromfluss jedoch geringer, so wird als nächstes der Istwert des Ladezustands der Fahrzeugbatterie mit einem Schwellwert verglichen, um festzustellen, ob ein Abtauvorgang gestartet werden kann. Ist der Istwert kleiner als der Schwellwert, so stoppt die Steuerungseinrichtung alle weiteren Vorgänge und prüft den Ladezustand der Fahrzeugbatterie in einer besonders vorteilhaften Ausführung erst wieder, wenn dieser mittlerweile durch den Betrieb der Brennkraftmaschine wieder erhöht sein könnte. Ist der Ladezustand der Fahrzeugbatterie jedoch ausreichend, so wird das Ausgangssignal des Feuchtesensors und/oder des Temperatursensor abgefragt, um sicher zu gehen, dass sich die Flüssigkeit in einem Aggregatszustand befindet, bei dem der Lichteinfall behindert ist.
  • In einer bevorzugten Ausführung weist ein von der Steuerungseinrichtung ausgelöstes Intervall abwechselnd 10 bis 45 Minuten Heizphase und 10 bis 60 Minuten Ruhephase auf.
  • In einer bevorzugten Ausführung unterbricht die Steuerungseinrichtung den Stromfluss durch das Heizelement, wenn der Istwert des Stromflusses aus den Solarzellen größer ist als der Schwellwert und/oder der Istwert des Ladezustands der Fahrzeugbatterie kleiner ist als der Schwellwert und/oder das Ausgangssignal des Zeitgebers und/oder das Ausgangssignal des Temperatursensors und/oder das Ausgangssignal des Feuchtesensors kein Abtausignal mehr aufweist. Dies stellt sicher, dass der Abtauvorgang erst wieder beendet wird, wenn ein zufrieden stellendes Ergebnis erreicht wird. Besonders vorteilhaft ist es, wenn diese Abfrageroutine zum Ende eines jeden Heizintervalls ausgeführt wird.
  • In einer bevorzugten Ausführung liefert der Zeitgeber in einem Zeitintervall, zu dem Lichtenergie zu erwarten ist, insbesondere zwischen 6 und 20 Uhr, ein Abtausignal als Ausgangssignal. Dadurch wird sichergestellt, dass die entsprechende Dachfläche nur abgetaut wird, wenn die Möglichkeit besteht, den zum Abtauen benötigten Strom durch die Solarzellen wieder zu generieren. Auch ein eventuell bereits vorhandener Sonnenstandssensor kann zusätzlich das Vorhandensein von Sonnenlicht verifizieren. Das hat zur Folge, dass die Fahrzeugbatterie in besonders vorteilhafter Weise geschont wird, da sie im Anschluss an den Abtauvorgang mit hoher Wahrscheinlichkeit wieder aufgeladen werden kann.
  • In einer bevorzugten Ausführung ist der Zeitgeber eine Borduhr. Dadurch lässt sich eine solche Vorrichtung besonders kostengünstig implementieren, da in nahezu allen Kraftfahrzeugen Borduhren serienmäßig verbaut werden, die ein digitales Signal liefern. Eine Benutzung dieses Signals zu vorher genanntem Zweck ist in den meisten Fällen ohne großen Aufwand möglich.
  • In einer bevorzugten Ausführung liefert der Temperatursensor ein Abtausignal als Ausgangssignal, wenn die Außentemperatur unter einem Schwellwert von 4° Celsius liegt. Dadurch wird sichergestellt, dass es sich bei der vom Feuchtesensor erkannten Flüssigkeit mit hoher Wahrscheinlichkeit um Wasser handelt, welches sich in einem Aggregatszustand befindet, der den Lichteinfall auf die Solarzellen behindert. Ansonsten würde die Vorrichtung beispielsweise einen Abtauvorgang einleiten, wenn sich das Fahrzeug im Sommer in einer Waschanlage oder etwas ähnlichem befindet, was aus ökonomischer Sicht kontraproduktiv wäre. Ein solcher Temperatursensor ist in einer besonders vorteilhaften Ausführung ein bereits serienmäßig verbauter Außentemperatursensor.
  • In einer bevorzugten Ausführung ist die Steuerungseinrichtung als Mikroprozessor ausgebildet. Dies spart durch die kleine Bauform sowohl Gewicht als auch Platz im Fahrzeug.
  • In einer bevorzugten Ausführung besteht der Feuchtesensor aus mindestens zwei voneinander beabstandeten und gegenseitig isolierten Leitern, deren Enden mit der Umgebung in Kontakt stehen. Dadurch lässt sich ein Feuchtesensor besonders kostengünstig in die Dachfläche implementieren.
  • In einer bevorzugten Ausführung sind die Enden der mindestens zwei Leiter des Feuchtesensors auf der Dachfläche flächig ausgebildet.
  • In einer alternativen Ausführung sind die Enden der mindestens zwei Leiter des Feuchtesensors auf der Dachfläche linienförmig ausgebildet.
  • In einer bevorzugten Ausführung liegt an mindestens einem Leiter des Feuchtesensors zumindest zeitweise ein Strom von der Fahrzeugbatterie an.
  • In einer bevorzugten Ausführung liefert der Feuchtesensor ein Abtausignal als Ausgangssignal, wenn eine Flüssigkeit den Stromkreis zwischen einem stromführenden und einem nicht-stromführenden Leiter schließt. Eine derartige Flüssigkeit ist in der Regel Schnee, Eis, Reif, Tau, oder ähnliches.
  • In einer bevorzugten Ausführung wird an den Feuchtesensor erst ein Strom angelegt, wenn der Istwert des Stromflusses aus den Solarzellen kleiner ist als der Schwellwert und der Istwert des Ladezustands der Fahrzeugbatterie größer ist als der Schwellwert und alle abzufragenden Ausgangssignale, bis auf das Ausgangssignal des Feuchtesensors, bereits Abtausignale aufweisen. Dadurch wird sichergestellt, dass der Feuchtesensor nur mit Strom aus der Fahrzeugbatterie beaufschlagt wird, wenn es bereits sehr wahrscheinlich ist, dass sich Flüssigkeit auf der Dachfläche befindet, die den Lichteinfall behindert. Hiermit werden Fehlströme bei einer ungewollten Kontaktierung und somit ein unnötiges Entladen der Fahrzeugbatterie verhindert.
  • In einer bevorzugten Ausführung ist die Solarzellen aufweisende Dachfläche als Schiebedach ausgebildet.
  • In einer bevorzugten Ausführung ist zusätzlich mindestens eine elektrisch arbeitende Einrichtung zum Erwärmen des Fahrzeug-Innenraums vorgesehen. Diese kann als Heizleiter ausgebildet sein, der mit dem Strom aus den Solarzellen beaufschlagt wird. Dadurch lässt sich die von den Solarzellen generierte Energie bei kühler Witterung dazu nutzen, um den Innenraum des Fahrzeugs im Stand zu beheizen und so für den Fahrer eine angenehme Temperatur schon beim Betreten des Fahrzeugs bereitstellen.
  • In einer bevorzugten Ausführung ist zusätzlich mindestens eine elektrisch arbeitende Einrichtung zum Belüften des Fahrzeug-Innenraums vorgesehen.
  • In einer bevorzugten Ausführung ist die Einrichtung zum Erwärmen des Innenraums mit der Belüftung kombiniert. Dadurch kann die von der Einrichtung zum Erwärmen des Fahrzeug-Innenraums erwärmte Luft besonders vorteilhaft durch den gesamten Innenraum des Fahrzeugs zirkuliert werden.
  • In einer bevorzugten Ausführung lädt die Steuerungseinrichtung nach abgeschlossenem Erwärmen der Dachfläche mittels des Stromflusses aus den Solarzellen die Fahrzeugbatterie auf und/oder betreibt die Einrichtungen zum Erwärmen und/oder Belüften des Innenraums. Dies trägt positiv zu einer Verbesserung der Umweltbilanz des Gesamtfahrzeugs bei, da im Fahrbetrieb weniger Kraft dazu verwendet werden muss, um die besonders bei kühler Witterung stark beanspruchte Fahrzeugbatterie wieder zu beladen. Weiterhin lässt sich vermeiden, dass Kraftstoff dazu verwendet wird, um eine herkömmliche Standheizung zu betreiben, die bekanntlich ebenfalls die Aufgabe hat, einen Fahrzeug-Innenraum zu beheizen.
  • Im Zusammenhang mit der Zeichnung soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert werden.
  • Hierbei zeigt:
  • 1 die schematische Ansicht eines Kraftfahrzeugs mit Vorrichtung zum Abtauen einer Solarzellen aufweisenden Dachfläche.
  • 2 ein Blockdiagramm der Abfrageroutine der Steuerungseinrichtung.
  • Gemäß der 1 weist das Kraftfahrzeug 1 ein Schiebedach 2 auf, welches mit Solarzellen 3 versehen ist und aus Glas gefertigt ist, die vorzugsweise teiltransparent ausgeführt sind. Über die Fläche des Schiebedachs 2 erstrecken sich die Heizelemente 4 derart, dass die Fläche möglichst homogen erwärmt werden kann. Am zweckmäßigsten ist es die Heizelemente als Widerstandsheizelemente und insbesondere als hochohmige Leiter auszulegen. Die Kontaktfahnen der Heizelemente 4 befinden sich in einem Bereich, in dem auch der Feuchtesensor 5 platziert ist, so dass eine möglichst effiziente Ausnutzung des vorhandenen Bauraums gewährleistet ist. Dieser Bereich wird von den Heizelementen 4 in vergleichbar starker Weise beheizt, wie die restliche Fläche des Schiebedachs 2, so dass der Feuchtesensor 5 ein für das gesamte Schiebedach 2 repräsentatives Ausgangssignal liefern kann. Weiterhin werden die beiden Enden der Leiter 6 des Feuchtesensors 5 gezeigt, die so auf der Oberfläche des Schiebedachs 2 liegen, dass sie mit der Umgebung in Kontakt stehen. Aus Kosten- und optischen Gründen wurden lediglich zwei Leiterenden 6 verwendet, die erfindungsgemäß möglichst nahe beieinander liegen, so dass eine einfache Überbrückung durch Feuchtigkeit hergestellt werden kann. Die gegenseitige Isolierung der Leiterenden 6 übernimmt das Glas des Schiebedachs 2. An einem Leiterende 6 liegt zumindest zeitweise ein Strom an, der von der Fahrzeugbatterie bereitgestellt wird. Dieser sollte so hoch gewählt werden, dass zwischen den Leiterenden eine sichere Verbindung über die Flüssigkeit hergestellt werden kann, ohne dass eine versehentliche Kontaktierung durch Lebewesen Gefahr für diese auslösen kann. Die Höchstgrenze der anliegenden Spannung wird zweckmäßig auf die Batteriespannung von 12 V begrenzt, vorzugsweise ist aber eine geringere Spannung im Bereich von 9 V zu wählen.
  • Gemäß der 2 ermittelt die Steuereinrichtung den Bedarf an Stromfluss durch die Heizelemente anhand des gezeigten Ablaufplans. Im ersten Schritt wird das Ausgangssignal des Zeitgebers abgefragt. Liegt der momentane Wert der Uhrzeit zwischen 20:01 und 5:59 Uhr so endet die Abfrageroutine. Befindet sich der momentane Wert der Uhrzeit zwischen 6 und 20 Uhr, so geht die Abfrageroutine weiter bei Schritt zwei. In Schritt zwei wird der Istwert des Stromflusses aus den Solarzellen mit einem festgelegten Schwellwert verglichen, der beispielsweise bei ca. einem Viertel der Höchstleistung der Solarzellen liegt. Ist der Istwert größer als der Schwellwert, so ist kein Abtauvorgang notwendig und die Abfrageroutine endet. Ist der Istwert jedoch kleiner als der Schwellwert, so wird der dritte Schritt ausgeführt und der Istwert des Ladezustands der Fahrzeugbatterie mit dem festgelegten Schwellwert verglichen, der vorzugsweise in einem Bereich liegt, bei dem beispielsweise noch fünf Startzyklen der Brennkraftmaschine durchgeführt werden können. Ist der Istwert kleiner als der Schwellwert, so endet die Abfrageroutine. Ist der Istwert jedoch größer als der Schwellwert, geht die Abfrageroutine zu Schritt vier. In Schritt vier wird das Ausgangssignal des Temperatursensors überprüft. Liegt dieser über 4° Celsius, so endet die Abfrageroutine. Liegt dieser unter 4° Celsius, so geht die Abfrageroutine weiter zu Schritt fünf. In diesem Schritt wird der Feuchtesensor aktiviert und überprüft, ob ein Abtausignal als Ausgangssignal vorliegt. Dies ist der Fall, wenn der Stromkreis des Feuchtesensors durch eine Flüssigkeit geschlossen wurde. Liegt kein Abtausignal vor, so wird die Abfrageroutine beendet. Liegt jedoch ein Abtausignal vor, löst die Steuereinrichtung einen Stromfluss durch die Heizelemente in Intervallen, vorzugsweise mit abwechselnd 10 bis 45 Minuten Heizphase und 10 bis 60 Minuten Ruhephase, insbesondere 30 Minuten Heizphase und 30 Minuten Ruhephase, aus.
  • Die Dimensionierung der Systemgrößen wird beispielhaft wie nachstehend erläutert vorgenommen, insbesondere unter der Randbedingung, dass die auf der Erde auftreffende Solarstrahlung in Deutschland im Maximum ungefähr 1 kW/m2, pro Tag je nach Jahreszeit zwischen 0,5 kWh/m2 und 5,2 kWh/m2 und im gesamten Jahr ca. 1000 kWh/m2 beträgt.
  • Da die vorliegende Erfindung hauptsächlich in den Wintermonaten zum Einsatz kommt, wird mit einer täglichen Solarstrahlung von 1 kWh/m2 gerechnet.
  • Bei einer Fläche des Schiebedachs 2 des Kraftfahrzeugs 1 von ca. 1 m2 und einem Wirkungsgrad der Solarzellen 3 von bsp. 10% wird eine Tagesleistung von ca. 0,1 kWh erreicht.

Claims (19)

  1. Vorrichtung zum Abtauen einer Solarzellen (3) aufweisenden Dachfläche (2) eines Kraftfahrzeugs (1), die eine Steuerungseinrichtung aufweist, die anhand der Ausgangssignale eines Temperatursensors, eines Feuchtesensors (5) und eines Zeitgebers einen Stromfluss aus einer Fahrzeugbatterie durch mindestens ein Heizelement (4) in der Dachfläche auslöst, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung zur Ermittlung des Ladezustands der Fahrzeugbatterie vorgesehen ist, dass der Zeitgeber ein der momentanen Uhrzeit entsprechendes Ausgangssignal ausgibt, und dass die Steuerungseinrichtung einen Stromfluss durch das Heizelement (4) in Intervallen dann auslöst, wenn ein Ausgangssignal des Temperatursensors und/oder des Feuchtesensors (5) und/oder des Zeitgebers als Abtausignal vorliegt, wenn ein Istwert des Ausgangsstroms aus den Solarzellen (3) kleiner als ein Schwellwert ist und wenn der Istwert des Ladezustands der Fahrzeugbatterie größer als ein Schwellwert ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung vor dem Auslösen und/oder während des Leitens des Stromflusses durch das Heizelement (4) zunächst das Ausgangssignal des Zeitgebers abfragt, danach den Istwert des Stromflusses aus den Solarzellen (3) mit dem Schwellwert vergleicht, danach den Istwert des Ladezustands der Fahrzeugbatterie mit dem Schwellwert vergleicht und danach das Ausgangssignal des Temperatursensors und/oder das Ausgangssignal des Feuchtesensors (5) abfragt.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein von der Steuerungseinrichtung ausgelöstes Intervall abwechselnd 10 bis 45 Minuten Heizphase (4) und 10 bis 60 Minuten Ruhephase aufweist.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung den Stromfluss durch das Heizelement (4) unterbricht, wenn der Istwert des Stromflusses aus den Solarzellen (3) größer ist als der Schwellwert und/oder der Istwert des Ladezustands der Fahrzeugbatterie kleiner ist als der Schwellwert und/oder das Ausgangssignal des Zeitgebers und/oder das Ausgangssignal des Temperatursensors und/oder das Ausgangssignal des Feuchtesensors (5) kein Abtausignal mehr aufweist.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitgeber in einem Zeitintervall, zu dem Lichtenergie zu erwarten ist, insbesondere zwischen 6 und 20 Uhr, ein Abtausignal als Ausgangssignal liefert.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitgeber eine Borduhr ist.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor ein Abtausignal als Ausgangssignal liefert, wenn die Außentemperatur unter einem Schwellwert von 4° Celsius liegt.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung als Mikroprozessor ausgebildet ist.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Feuchtesensor (5) mindestens zwei voneinander beabstandete und gegenseitig isolierte Leiter (6) aufweist, deren Enden mit der Umgebung in Kontakt stehen.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden der mindestens zwei Leiter (6) des Feuchtesensors (5) auf der Dachfläche (2) flächig ausgebildet sind.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden der mindestens zwei Leiter (6) des Feuchtesensors (5) auf der Dachfläche (2) linienförmig ausgebildet sind.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass an mindestens einem Leiter (6) des Feuchtesensors (5) zumindest zeitweise ein Strom von der Fahrzeugbatterie anliegt.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Feuchtesensor (5) ein Abtausignal als Ausgangssignal liefert, wenn eine Flüssigkeit den Stromkreis zwischen einem stromführenden und einem nicht-stromführenden Leiter schließt.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass an den Feuchtesensor (5) erst ein Strom angelegt wird, wenn der Istwert des Stromflusses aus den Solarzellen (3) kleiner ist als der Schwellwert und der Istwert des Ladezustands der Fahrzeugbatterie größer ist als der Schwellwert und alle abzufragenden Ausgangssignale, bis auf das Ausgangssignal des Feuchtesensors (5), bereits Abtausignale aufweisen.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Solarzellen (3) aufweisende Dachfläche (2) als Schiebedach ausgebildet ist.
  16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich mindestens eine elektrisch arbeitende Einrichtung zum Erwärmen des Fahrzeug-Innenraums vorgesehen ist.
  17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich mindestens eine elektrisch arbeitende Einrichtung zum Belüften des Fahrzeug-Innenraums vorgesehen ist.
  18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Erwärmen des Innenraums mit der Belüftung kombiniert ist.
  19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass nach abgeschlossenem Erwärmen der Dachfläche (2) die Steuerungseinrichtung mittels des Stromflusses aus den Solarzellen (3) die Fahrzeugbatterie auflädt und/oder die Einrichtungen zum Erwärmen und/oder Belüften des Innenraums betreibt.
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