DE102011086254A1 - Motor vehicle for use with device for using solar energy, has solar module for generating electric power for charging main power supply battery, where device has energy accounting module - Google Patents

Motor vehicle for use with device for using solar energy, has solar module for generating electric power for charging main power supply battery, where device has energy accounting module Download PDF

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Abstract

The motor vehicle (1) has a solar module (2) for generating electric power for charging a main power supply battery (3). The device has an energy accounting module (4). The solar module and the main power supply battery are connected such that the amount of electric energy (E1) is detected. The comfort function modules and the main power supply battery are connected such that the quantity of electric energy (E2) is detected by the comfort function during the standstill of the motor vehicle, when a drive motor is removed. An independent claim is included for a method for using solar energy in a motor vehicle by a solar module.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kraftfahrzeug mit einer Vorrichtung zur Nutzung von Solarenergie nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a motor vehicle with a device for using solar energy according to the preamble of patent claim 1.

Es sind bereits hinreichend Ideen für Kraftfahrzeuge mit einem Solarmodul, insbesondere einem Solardach, zur Erzeugung von elektrischer Energie zur Ladung einer Bordnetzbatterie und/oder zum Betreiben einer Stand-Klimaanlage oder Stand-Lüftung bekannt.There are already sufficiently known ideas for motor vehicles with a solar module, in particular a solar roof, for generating electrical energy for charging a vehicle electrical system battery and / or for operating a stand-alone air conditioning or standing ventilation.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein derartiges Kraftfahrzeug gesamtheitlich hinsichtlich Emissionsreduzierung einerseits und Komforterhöhung andererseits zu optimieren.It is an object of the invention to optimally optimize such a motor vehicle with regard to emission reduction on the one hand and comfort increase on the other hand.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der beiden Hauptansprüche vorrichtungsmäßig und verfahrensmäßig gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind die Gegenstände der abhängigen Ansprüche.This object is achieved by the features of the two main claims device and procedural. Advantageous developments of the invention are the subject matters of the dependent claims.

Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug weist eine Vorrichtung zur Nutzung von Solarenergie auf, die mindestens ein Solarmodul zur Erzeugung von elektrischer Energie zur Ladung einer Bordnetzbatterie und insbesondere ein Energiebilanzierungsmodul umfasst. Das Energiebilanzierungsmodul ist mit dem Solarmodul und/oder mit der Bordnetzbatterie in der Weise verbunden, dass es die Menge der elektrischen Energie erfassen kann, die durch das mindestens eine Solarmodul erzeugt wird und die in der Bordnetzbatterie gespeichert wird. Weiterhin ist das Energiebilanzierungsmodul mit definierten Komfortfunktionsmodulen und/oder mit der Bordnetzbatterie in der Weise verbunden, dass es die durch diese Komfortfunktionsmodule während des Stillstands des Kraftfahrzeugs bei abgestelltem Antriebsmotor entnommene Menge der elektrischen Energie erfassen kann. Schließlich steuert das Energiebilanzierungsmodul das Abschalten zumindest eines Teils der Komfortfunktionsmodule, wenn diese eine vorgegebene Menge der elektrischen Energie während des Stillstands des Kraftfahrzeugs bei abgestelltem Antriebsmotor entnommen haben.The motor vehicle according to the invention has a device for using solar energy, which comprises at least one solar module for generating electrical energy for charging a vehicle electrical system battery and in particular an energy balancing module. The energy balancing module is connected to the solar module and / or to the vehicle electrical system battery in such a way that it can detect the amount of electrical energy that is generated by the at least one solar module and that is stored in the vehicle electrical system battery. Furthermore, the energy balancing module is connected to defined comfort function modules and / or to the vehicle electrical system battery in such a way that it can detect the amount of electrical energy removed by these comfort function modules during standstill of the motor vehicle when the drive motor is switched off. Finally, the energy balancing module controls the switching off of at least part of the comfort function modules, if they have taken a predetermined amount of electrical energy during standstill of the motor vehicle with the drive motor off.

Durch die Erfindung sollen bestimmte Komfortfunktionen, also Funktionen, die im Unterschied zu anderen Funktionen – wie beispielsweise die Diebstahlwarnanlage oder sicherheitsrelevante Funktionen – nicht zwingend im Stillstand des Fahrzeuges in Betrieb sein müssen, emissionsneutral betrieben werden. Durch die erfindungsgemäße Energiebilanzierung und gegebenenfalls manuell vorgebbare und veränderbare Abschaltstrategien sollen Umweltverträglichkeit und Komfort in Einklang gebracht werden.The invention is intended to operate certain comfort functions, ie functions which, unlike other functions - such as the anti-theft alarm or safety-related functions - do not necessarily have to be in operation when the vehicle is at a standstill, in an emission-neutral manner. The energy balancing according to the invention and, if appropriate, manually specifiable and modifiable switch-off strategies should bring environmental compatibility and comfort into harmony.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Sie zeigt mögliche Komponenten und eine bevorzugte Funktionsweise des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs.In the drawing, an embodiment of the invention is shown. It shows possible components and a preferred mode of operation of the motor vehicle according to the invention.

Die einzige Figur zeigt schematisch ein Kraftfahrzeug 1 mit einer Bordnetzbatterie 3 und mit einem Solarmodul 2, beispielsweise einem Solardach, zur Erzeugung von elektrischer Energie aus Sonnenenergie. Das Solarmodul 2 kann sowohl während der Fahrt als auch im Stillstand elektrische Energie zur Ladung der Bordnetzbatterie 3 erzeugen. Im Kraftfahrzeug 1 ist weiterhin ein Energiebilanzierungsmodul 4 vorhanden, das mit dem Solarmodul 2 und/oder mit der Bordnetzbatterie 3 verbunden ist. Das Solarmodul 2 und das Energiebilanzierungsmodul 4 können in einer Baueinheit zusammengefasst sein. Das Energiebilanzierungsmodul 4 enthält im Wesentlichen ein Softwareprogramm. Diese Verbindung (hier durch den gestrichelten dünnen Pfeil zwischen dem Solarmodul 2 und dem Energiebilanzierungsmodul 4 angedeutet) ist derart, dass im Energiebilanzierungsmodul 4 die Menge der elektrischen Energie E1 erfassbar ist, die durch das Solarmodul 2 erzeugt und in der Bordnetzbatterie 3 gespeichert wird.The single figure shows schematically a motor vehicle 1 with a wiring system battery 3 and with a solar module 2 , For example, a solar roof, for generating electrical energy from solar energy. The solar module 2 can both during driving and at a standstill electrical energy to charge the electrical system battery 3 produce. In the motor vehicle 1 is still an energy balancing module 4 available, with the solar panel 2 and / or with the vehicle electrical system battery 3 connected is. The solar module 2 and the energy balancing module 4 can be combined in one unit. The energy balancing module 4 essentially contains a software program. This connection (here by the dotted thin arrow between the solar module 2 and the energy balancing module 4 indicated) is such that in the energy balancing module 4 the amount of electrical energy E1 is detectable by the solar panel 2 generated and in the electrical system battery 3 is stored.

Grundsätzlich sind in der Figur Sensor- und/oder Steuersignale durch dünne gestrichelte Pfeile dargestellt. Energieflüsse (Entnahme von Energiemengen) sind durch dicke gestrichelte Pfeile dargestellt.Basically, sensor and / or control signals are represented by thin dashed arrows in the figure. Energy flows (removal of energy) are represented by thick dashed arrows.

Im Kraftfahrzeug 1 sind definierte Komfortfunktionsmodule 5a, 5b und 5c, beispielsweise eine Sitzheizung, eine Klimaanlage und eine Kühlbox, vorgesehen, die im Stillstand des Kraftfahrzeugs bei ausgeschaltetem Antriebsmotor und damit bei ausgeschaltetem Generator maximal nur die Menge an elektrischer Energie – also E1 – aus der Bornetzbatterie 3 entnehmen sollen, die zuvor mit dem Solarmodul 2 (und gegebenenfalls weiteren Solarmodulen, falls vorhanden) erzeugt und für die Ladung der Bordnetzbatterie 3 verwendet wurde.In the motor vehicle 1 are defined comfort function modules 5a . 5b and 5c , For example, a seat heating, air conditioning and a cool box, provided at a standstill of the motor vehicle with the drive motor and thus with the generator off only the maximum amount of electrical energy - ie E1 - from the Bornetzbatterie 3 to remove the previously with the solar module 2 (and possibly other solar modules, if any) generated and for the charge of the electrical system battery 3 has been used.

Über weitere Verbindungen zu den Komfortfunktionsmodulen 5a, 5b und 5c erfasst das Energiebilanzierungsmodul 4 die von den Komfortfunktionsmodulen 5a, 5b und 5c während des Stillstands des Kraftfahrzeugs 1 bei abgestelltem Antriebsmotor bzw. Generator entnommene Menge der elektrischen Energie E2.Via further connections to the comfort function modules 5a . 5b and 5c captures the energy accounting module 4 those from the comfort function modules 5a . 5b and 5c during the stoppage of the motor vehicle 1 with the drive motor or generator removed amount of electrical energy E2.

Das Energiebilanzierungsmodul 4 schaltet zumindest einen Teil der Komfortfunktionsmodule ab, wenn diese eine vorgegebene Menge der elektrischen Energie während des Stillstands des Kraftfahrzeugs 1 bei abgestelltem Antriebsmotor entnommen haben. Hierbei kann das Energiebilanzierungsmodul 4 entweder im einfachsten Fall alle Komfortfunktionsmodule 5a, 5b und 5c abschalten, wenn die entnommene Menge der elektrischen Energie E2 gleich der Menge der elektrischen Energie E1 ist, die durch das mindestens eine Solarmodul 2 erzeugt und in der Bordnetzbatterie 3 gespeichert wurde, oder entsprechend automatischer energiemengenabhängiger Priorisierungsstrategien vorgehen:
Im Energiebilanzierungsmodul 4 ist beispielsweise abgespeichert oder wird beispielsweise gemessen, welches Komfortfunktionsmodul wie viel Energie entnimmt.The energy balancing module 4 switches off at least a part of the comfort function modules, if this a predetermined amount of electrical energy during standstill of the motor vehicle 1 removed with the drive motor off. Here, the energy balancing module 4 either in the simplest case all comfort function modules 5a . 5b and 5c shut off when the amount of electrical energy E2 taken is equal to the amount of electrical energy E1 passing through the at least one solar module 2 generated and in the electrical system battery 3 or according to automatic energy-based prioritization strategies:
In the energy balancing module 4 is stored, for example, or is measured, for example, which comfort function module takes as much energy.

In einem ersten Beispiel wird von folgender automatischer energiemengenabhängigen Priorisierungsstrategie ausgegangen:

  • 1. Modul 5a entnimmt am meisten Energie
  • 2. Modul 5b entnimmt weniger als Modul 5a und
  • 3. Modul 5c entnimmt am wenigsten Energie.
In a first example, the following automatic energy-quantity-dependent prioritization strategy is assumed:
  • 1st module 5a takes the most energy
  • 2nd module 5b takes less than module 5a and
  • 3rd module 5c takes the least energy.

Daraus folgt, dass das (noch eingeschaltete) Komfortfunktionsmodul 5a als erstes abgeschaltet wird, wenn eine erste Menge elektrischer Energie E3 entnommen wurde, die jedenfalls kleiner als E1 ist. Wird die nächste Entladungsstufe durch Unterschreiten der Energiemenge E4 erreicht, die zwischen E3 und E1 definiert ist, wird Modul 5b abgeschaltet. Im letzten Schritt wird auch Modul 5c abgeschaltet, wenn die entnommene Energiemengke E2 gleich der geladenen Energiemenge E1 ist.It follows that the (still switched on) comfort function module 5a is first turned off when a first amount of electrical energy E3 has been taken, which is in any case less than E1. If the next discharge stage is reached by falling below the amount of energy E4, which is defined between E3 and E1, Modul 5b off. The last step will be module 5c switched off when the extracted energy resources E2 is equal to the charged amount of energy E1.

In einem zweiten Beispiel wird von folgender manuell vorgegebener energiemengenabhängigen Priorisierungs- bzw. Abschaltstrategie ausgegangen:

  • 1. Modul 5a entnimmt am meisten Energie
  • 2. Module 5b und 5c entnehmen weniger als Modul 5a, werden in einem zweiten Schritt jedoch gleichzeitig abgeschaltete (siehe Beispiel in der Figur am Bedienmodul 6 dargestellt)
In a second example, the following manually specified energy-quantity-dependent prioritization or shutdown strategy is assumed:
  • 1st module 5a takes the most energy
  • 2. modules 5b and 5c remove less than module 5a However, in a second step, simultaneously switched off (see example in the figure on the control module 6 shown)

Die Priorisierungs- bzw. Abschaltstrategie ebenso wie die Entladungsgrenzen können werksseitig programmiert aber vorzugsweise auch manuell durch ein Bedienmodul 6 vom Fahrer verändert bzw. vorgegeben werden.The Priorisierungs- or shutdown strategy as well as the discharge limits can be factory programmed but preferably also manually by an operating module 6 changed or specified by the driver.

Das Bedienmodul 6 kann hierbei eine ohnehin in Kraftfahrzeugen heute üblicherweise vorgesehene zentrale Anzeige- und Eingabeeinheit (wie beispielsweise das iDrive von BMW) und/oder ein mobiles Endgerät (z. B. iPhone mit entsprechender „App”) sein oder in diese/dieses integriert werden. Das Bedienmodul 6 und das Energiebilanzierungsmodul 4 kommunizieren hierzu miteinander ebenfalls über eine geeignete Verbindung. Elektrische Verbindungen werden derzeit insbesondere über Daten-Busse oder auch mittels Funkübertragung realisiert. Das Energiebilanzierungsmodul 4 bietet somit also alternativ oder zusätzlich zur automatischen energiemengenabhängigen Priorisierungsstrategie dem Fahrer eine selbst programmierbare Abschaltstrategie zur Auswahl an, durch die eine auch nicht energiemengenabhängige Abschaltreihenfolge durch eine Bedienmoduls 6 manuell vorgebbar ist.The operating module 6 In this case, a central display and input unit (such as, for example, the BMW iDrive), which is usually provided today in motor vehicles, and / or a mobile terminal (eg, iPhone with a corresponding "app") can be or integrated into this. The operating module 6 and the energy balancing module 4 communicate with each other also via a suitable connection. Electrical connections are currently realized in particular via data buses or by radio transmission. The energy balancing module 4 Thus, as an alternative or in addition to the automatic energy-quantity-dependent prioritization strategy, the driver is offered a self-programmable shutdown strategy for selection, by means of which a shutdown sequence, which is not energy-dependent, is provided by an operating module 6 manually specifiable.

Claims (7)

Kraftfahrzeug (1) mit einer Vorrichtung zur Nutzung von Solarenergie, die mindestens ein Solarmodul (2) zur Erzeugung von elektrischer Energie zur Ladung einer Bordnetzbatterie (3) aufweist, wobei die Vorrichtung ein Energiebilanzierungsmodul (4) umfasst, – das mit dem Solarmodul (2) und/oder mit der Bordnetzbatterie (3) in der Weise verbunden ist, dass die Menge der elektrischen Energie (E1) erfassbar ist, die durch das mindestens eine Solarmodul (2) erzeugt wird und in der Bordnetzbatterie (3) gespeichert wird, – das mit definierten Komfortfunktionsmodulen (5a, 5b, 5c...) und/oder mit der Bordnetzbatterie (3) in der Weise verbunden ist, dass die durch diese Komfortfunktionsmodule (5a, 5b, 5c...) während des Stillstands des Kraftfahrzeugs (1) bei abgestelltem Antriebsmotor entnommene Menge der elektrischen Energie (E2) erfassbar ist, und – das das Abschalten zumindest eines Teils (5a; 5b, 5c) der Komfortfunktionsmodule (5a, 5b, 5c...) steuert, wenn diese eine vorgegebene Menge der elektrischen Energie (E3; E4) während des Stillstands des Kraftfahrzeugs (1) bei abgestelltem Antriebsmotor entnommen haben.Motor vehicle ( 1 ) with a device for using solar energy, the at least one solar module ( 2 ) for generating electrical energy for charging a vehicle electrical system battery ( 3 ), the device having an energy balancing module ( 4 ), - that with the solar module ( 2 ) and / or with the vehicle electrical system battery ( 3 ) in such a way that the amount of electrical energy (E1) that can be detected by the at least one solar module (E1) is detectable. 2 ) is generated and in the electrical system battery ( 3 ) - with defined comfort function modules ( 5a . 5b . 5c ...) and / or with the vehicle electrical system battery ( 3 ) is connected in such a way that by these comfort function modules ( 5a . 5b . 5c ...) during the stoppage of the motor vehicle ( 1 ) amount of electrical energy (E2) removed when the drive motor is stopped, and - that the switching off of at least one part ( 5a ; 5b . 5c ) of the comfort function modules ( 5a . 5b . 5c ...) controls, when this a predetermined amount of electrical energy (E3, E4) during the stoppage of the motor vehicle ( 1 ) have taken with the drive motor off. Kraftfahrzeuge nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Energiebilanzierungsmodul (4) eine automatische energiemengenabhängige Priorisierungsstrategie beim Abschalten zumindest eines Teils der Komfortfunktionsmodule (5a, 5b, 5c...) in der Weise aufweist, dass das jeweils am meisten Energie entnehmende noch eingeschaltete Komfortfunktionsmodul (5a) als erstes abgeschaltet wird.Motor vehicles according to claim 1, characterized in that the energy balancing module ( 4 ) an automatic energy quantity-dependent prioritization strategy when switching off at least part of the comfort function modules ( 5a . 5b . 5c ...) in such a way that the most powerful still remaining comfort function module ( 5a ) is turned off first. Kraftfahrzeug nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Energiebilanzierungsmodul (4) alternativ oder zusätzlich zur automatischen energiemengenabhängigen Priorisierungsstrategie dem Fahrer eine selbst programmierbare Abschaltstrategie zur Auswahl bietet, durch die eine auch nicht energiemengenabhängige Abschaltreihenfolge mittels eines Bedienmoduls (6) manuell vorgebbar ist.Motor vehicle according to one of the preceding claims, characterized in that the energy balancing module ( 4 ) alternatively or additionally to the automatic energy-quantity-dependent prioritization strategy offers the driver a self-programmable switch-off strategy for selection, by means of which a switch-off sequence, which is not energy-dependent, can be effected by means of an operating module ( 6 ) can be specified manually. Verfahren zur Nutzung von Solarenergie in einem Kraftfahrzeug (1) mittels mindestens eines Solarmoduls (2) zur Erzeugung von elektrischer Energie zur Ladung einer Bordnetzbatterie (3) und mittels eines Energiebilanzierungsmoduls (4), – mittels dem die Menge der elektrischen Energie (E1) erfasst wird, die durch das mindestens eine Solarmodul (2) erzeugt wird und in der Bordnetzbatterie (3) gespeichert wird, – mittels dem die durch Komfortfunktionsmodule (5a, 5b, 5c...) während des Stillstands des Kraftfahrzeugs (1) bei abgestelltem Antriebsmotor entnommene Menge der elektrischen Energie (E2) erfasst wird, und – mittels dem zumindest ein Teil (5a; 5b, 5c) der Komfortfunktionsmodule (5a, 5b, 5c...) abgeschaltet wird, wenn diese eine vorgegebene Menge der elektrischen Energie (E3; E4) während des Stillstands des Kraftfahrzeugs (1) bei abgestelltem Antriebsmotor entnommen haben.Method for using solar energy in a motor vehicle ( 1 ) by means of at least one solar module ( 2 ) for generating electrical energy for charging a vehicle electrical system battery ( 3 ) and by means of an energy balancing module ( 4 ), - by means of which the amount of electrical energy (E1) is detected by the at least one Solar module ( 2 ) is generated and in the electrical system battery ( 3 ), by means of which by means of comfort function modules ( 5a . 5b . 5c ...) during the stoppage of the motor vehicle ( 1 ) the quantity of electrical energy (E2) removed when the drive motor is stopped, and - by means of which at least one part ( 5a ; 5b . 5c ) of the comfort function modules ( 5a . 5b . 5c ...) is switched off, if this a predetermined amount of electrical energy (E3, E4) during standstill of the motor vehicle ( 1 ) have taken with the drive motor off. Verfahren nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Energiebilanzierungsmoduls (4) durch eine automatische energiemengenabhängige Priorisierungsstrategie zumindest ein Teil der Komfortfunktionsmodule (5a, 5b, 5c...) in der Weise abgeschaltet werden, dass das jeweils am meisten Energie entnehmende noch eingeschaltete Komfortfunktionsmodul (5a) als erstes abgeschaltet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that by means of the energy balancing module ( 4 ) by means of an automatic energy quantity-dependent prioritization strategy at least a part of the comfort function modules ( 5a . 5b . 5c ...) are switched off in such a way that the most powerful still remaining comfort function module ( 5a ) is turned off first. Verfahren nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Energiebilanzierungsmoduls (4) alternativ oder zusätzlich zur automatischen energiemengenabhängigen Priorisierungsstrategie dem Fahrer eine selbst programmierbare Abschaltstrategie zur Auswahl angeboten wird, durch die eine auch nicht energiemengenabhängige Abschaltreihenfolge durch ein Bedienmodul (6) manuell vorgebbar ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that by means of the energy balancing module ( 4 ) alternatively or in addition to the automatic energy-quantity-dependent prioritization strategy, the driver is offered a self-programmable switch-off strategy for selection, by means of which a switch-off sequence, which is not energy-dependent, can be selected by an operating module ( 6 ) can be specified manually. Verfahren nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Energiebilanzierungsmoduls (4) alle Komfortfunktionsmodule (5a, 5b, 5c...) abgeschaltet werden, wenn die entnommene Menge der elektrischen Energie (E2) gleich der Menge der elektrischen Energie (E1) ist, die durch das mindestens eine Solarmodul (2) erzeugt und in der Bordnetzbatterie (3) gespeichert wurde.Method according to one of the preceding claims, characterized in that by means of the energy balancing module ( 4 ) all comfort function modules ( 5a . 5b . 5c ...) are switched off when the amount of electrical energy extracted (E2) is equal to the amount of electrical energy (E1) generated by the at least one solar module (E1). 2 ) and in the electrical system battery ( 3 ) was saved.
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