DE4017670A1

DE4017670A1 - Verfahren zur direkten leistungsoptimalen anpassung zwischen einem solargenerator und dem motor eines serienfahrzeugluefters

Info

Publication number: DE4017670A1
Application number: DE4017670A
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl Ing Seidler
Original assignee: Telefunken Systemtechnik AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1990-06-01
Filing date: 1990-06-01
Publication date: 1991-12-05

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und einen Gleichspannungs-Gleichspannungs- Abwärtswandler zur Durchführung des Verfahrens.

Aus der US-PS 39 43 726 ist es vorbekannt, die Speicher batterie eines PKW mit Solarstrom zu laden und bei Bedarf aus dieser Batterie Strom für den Antrieb zweier Lüfter räder bzw. für die Versorgung einer Klimaanlage zu ent nehmen, wobei außer Kühlen auch noch Heizen möglich sein soll. Der damit verbundene, hohe Leistungsbedarf führt zu einer schnellen Batterieentladung, welche - aufgrund der kleinen Solarleistung - nur mit unwirtschaftlichen langen Ladezeiten ausgeglichen werden kann. Der Batteriewirkungs grad führt beim Be- und Entladen zu deutlichen Leistungs verlusten auf dem Weg von den Solarzellen zum Verbraucher, weiterhin wirkt sich das ständige Be- und Entladen negativ auf die Batterielebensdauer aus.

Einer direkten Versorgung eines serienmäßig installierten Gebläses mit Solarstrom steht bisher die erforderliche An passung der Spitzenleistungen eines Solargenerators von ca. 60 Watt und eines Serienfahrzeuglüfters von ca. 150 Watt und größer entgegen. Zur Lösung dieses Anpassungsproblems bleibt als bekannte Möglichkeit nur der Einbau eines an den Solargenerator angepaßten speziellen Fahrzeuglüfters.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem eine direkte leistungsoptimale Anpassung ohne die Verwendung von spezi ellen Fahrzeuglüftern und zusätzlichen Hilfsbatterien, ins besondere einer Fahrzeugbatterie ermöglicht wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß durch die pulsbreitenmodulierte Entladung eines zum Solargenerator parallel geschalteten Kondensators der Solargenerator im Arbeitspunkt bzw. im Bereich des Arbeitspunktes seiner maxi malen Leistung betrieben wird, daß zur Einstellung des Stromes im Motor des Fahrzeuglüfters und danach zur Übertragung der mit dem Wirkungsgrad multiplizierten Lei stung des Solargenerators 1 an den Motor die von dem Solargenerator erzeugte Energie in einer dem Motor des Fahrzeuglüfters vorgeschalteten Induktivität zwischenge speichert wird, und daß die an dem Motor des Fahrzeuglüfters anliegende Spannung gegenüber der Solargeneratorspannung verkleinert und der Motorstrom gegenüber dem Solargenerator strom vergrößert wird, derart, daß die Anpassung an die Kennlinie des Motors des Fahrzeuglüfters durchgeführt wird.

Vorteile der Erfindung sind in der leistungsoptimierten An passung über einen breiten Einstrahlungsbereich und in der Reduzierung der stromabhängigen Verluste durch Verwendung eines Generators mit höherer Nennspannung und kleinerem Nennstrom sowie aufgrund eines in der Nähe des Serienfahr zeuglüfters untergebrachten Abwärtswandlers zu sehen.

Erfindungsgemäß ist das Verfahren auch anwendbar auf Ver braucher allgemeiner Art mit höherer Leistungsaufnahme als von einem Solargenerator bereitgestellter Leistung.

Ein DC-DC-Abwärtswandler zur Durchführung des erfindungs gemäßen Verfahrens ist im Unteranspruch 3 beansprucht, während im Anspruch 4 eine Weiterbildung des Abwärtswand lers beschrieben ist.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel nach der Er findung dargestellt, und zwar zeigen

Fig. 1 ein Schaltbild eines Solargenerators, Abwärts wandlers und des Motors eines Fahrzeuglüfters sowie

Fig. 2 eine graphische Darstellung eines Solargenera torkennlinienfeldes, in das die Kennlinie eines Serienfahrzeuglüfters eingetragen ist.

In Fig. 1 ist zwischen einem Solargenerator 1, der vorzugs weise in das zeichnerisch nicht dargestellte Schiebedach eines Kraftfahrzeuges integriert ist, und dem Motor M eines Serienfahrzeuglüfters ein DC-DC-Abwärtswandler 4 geschaltet.

Der Abwärtswandler 4 weist einen dem Solargenerator 1 paral lel geschalteten Kondensator C, einen Halbleiterschalter 2, eine Induktivität L und eine Freilaufdiode 3 auf. Die Emit ter-Kollektor-Strecke des pulsbreitenmoduliert angesteuerten Halbleiterschalters 2 liegt zusammen mit der Induktivität L in Serie mit dem Solargenerator 1 und dem Motor M. Zeichne risch nicht dargestellt ist eine Temperaturnachführungsein richtung zum Ausgleich einer temperaturabhängigen Verschie bung der in Fig. 2 dargestellten Solargeneratorkennlinien.

Der Abwärtswandler regelt die Spannung U_C an dem Kondensa tor C durch pulsbreitenmodulierte Entladung derart, daß der Solargenerator 1 im oder im Bereich des Arbeitspunktes sei ner maximalen Leistung betrieben wird (vgl. Pkte 1a in Fig. 2). Durch Energiezwischenspeicherung in der im Aus gangskreis liegenden Induktivität L stellt sich im Ausgangs kreis und damit im Motor M des Fahrzeuglüfters ein Strom I_A ein, der der Gleichung

I_A · U_A = I_E · U_E · η

genügt, wobei

I_A = Ausgangsstrom des Abwärtswandlers
U_A = Ausgangsspannung des Abwärtswandlers
I_E = Eingangsspannung des Abwärtswandlers
U_E = Eingangsstrom des Abwärtswandlers und
η = Wirkungsgrad des Abwärtswandlers

bedeuten. Es wird damit die mit dem Wirkungsgrad multipli zierte maximale einstrahlungsabhängige Leistung des Solar generators 1 an den Motor M des Serienfahrzeuglüfters über tragen.

Das Prinzip des Abwärtswandlers 4 besteht darin, daß die Ausgangsspannung U_A gegenüber der Eingangsspannung U_E verkleinert und der Ausgangsstrom I_A gegenüber dem Eingangsstrom I_E vergrößert wird und hierdurch eine Anpas sung an die Kennlinie des Serienfahrzeuglüfters erfolgt, wobei berücksichtigt ist, daß keine Ausgangsleistungsbe grenzung erforderlich ist (vgl. Pfeil von Pkt. 1a nach Pkt. 5 in Fig. 2).

Claims

1. Verfahren zur direkten leistungsoptimalen Anpassung zwischen einem vorzugsweise in ein Schiebedach eines Kraftfahrzeuges integrierten Solargenerator und dem Mo tor eines Serienfahrzeuglüfters, dadurch gekennzeichnet, daß durch pulsbreitenmodulierte Entladung eines zum Solar generator (1) parallel geschalteten Kondensators (C) der Solargenerator (1) im Arbeitspunkt bzw. im Bereich des Arbeitspunktes seiner maximalen Leistung betrieben wird, daß zur Einstellung des Stromes (I_A) im Motor (M) des Fahrzeuglüfters und damit zur Übertragung der mit dem Wir kungsgrad (η) multiplizierten Leistung des Solargenera tors (1) an den Motor (M) die von dem Solargenerator (1) erzeugte Energie in einer dem Motor (M) des Fahrzeuglüfters vorgeschalteten Induktivität (L) zwischengespeichert wird, und daß die an dem Motor (M) des Fahrzeuglüfters anliegende Spannung (U_A) gegenüber der Solargeneratorspannung (U_E) verkleinert und der Motorstrom (I_A) gegenüber dem Solar generatorstrom (I_E) vergrößert wird, derart, daß die An passung an die Kennlinie des Motors (M) des Fahrzeuglüf ters durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch seine Anwendung auf Verbraucher allgemeiner Art mit höherer Lei stungsaufnahme als von einem Solargenerator (1) bereitge stellter Leistung.

3. Zwischen Solargenerator und Fahrzeuglüfter geschalteter Gleichspannungs-Gleichspannungs-Abwärtswandler zur Durch führung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß ein dem Solargenerator (1) parallelge schalteter Kondensator (C), ein Halbleiterschalter (2), dessen Emitter-Kollektor-Strecke zusammen mit einer Induk tivität (L) im Serienkreis von Solargenerator (1) und dem Motor (M) des Fahrzeuglüfters angeordnet sind, und eine Freilaufdiode (3) vorgesehen sind.

4. Abwärtswandler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ausgleich einer temperaturabhängigen Verschiebung der Solargeneratorkennlinien eine Temperaturnachführungs einrichtung vorgesehen ist.