Photovoltaikvorrichtung für ein Laufrad eines Fahrrads und Fahrrad

Die Erfindung betrifft eine Photovoltaikvorrichtung für ein Laufrad eines Fahrrads, insbesondere eines sogenannten Elektrofahrrads . Die Erfindung betrifft weiterhin ein Fahrrad mit mindestens einer solchen Photovoltaikvorrichtung.

Fahrräder mit elektrischem Hilfsmotor werden beispielsweise als E-Bike, Elektrofahrrad oder auch Pedelec bezeichnet. Der Elektromotor dient beispielsweise zur Unterstützung der Antriebskraft während des Tretens.

Es ist wünschenswert, eine Photovoltaikvorrichtung für ein Laufrad eines Fahrrads anzugeben, die einen verlässlichen Betrieb ermöglicht. Es ist zudem wünschenswert, ein Fahrrad mit einer Photovoltaikvorrichtung anzugeben, das verlässlich betreibbar ist.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist eine Photovoltaikvorrichtung für ein Laufrad eines Fahrrads einen Strang mit einer Mehrzahl von Photovoltaikzellen auf. Die Photovoltaikzellen sind miteinander elektrisch in Reihe geschaltet. Der Strang ist mit dem Laufrad mechanisch koppelbar. Eine erste Photovoltaikzelle der

Photovoltaikzellen des Strangs weist eine erste äußere Form auf. Eine zweite Photovoltaikzelle der Photovoltaikzellen weist eine zweite äußere Form auf. Die erste äußere Form und die zweite äußere Form sind zueinander unterschiedlich. Eine erste photoaktive Fläche der ersten Photovoltaikzelle ist gleich groß wie eine zweite photoaktive Fläche der zweiten Photovoltaikzelle .

Im Betrieb dient die Photovoltaikvorrichtung beispielsweise dazu, einen Energiespeicher zum Speichern von elektrischer Energie zu laden. Mittels der Photovoltaikzellen kann der Energiespeicher während der Fahrt oder beim Parken des Fahrrads automatisch aufgeladen werden. Somit wird die Reichweite erhöht. Die Photovoltaikzellen sind jeweils dazu ausgebildet, Strahlungsenergie in elektrische Energie umzuwandeln. Die Photovoltaikzellen sind beispielsweise organische oder anorganische Photovoltaikzellen. Sie können als Dünnschicht-Photovoltaikzellen oder als kristalline Photovoltaikzellen ausgebildet sein. Beispielsweise sind die Photovoltaikzellen jeweils auf Basis eines Halbleiters ausgebildet, beispielsweise Silizium oder ein anderer geeigneter Halbleiter. Geeignete Materialien sind zum Beispiel CIGS, CdTe, Perowskit, GaAs und/oder organische Materialen. Auch andere Materialen können verwendet werden.

Die zueinander unterschiedliche Form der Photovoltaikzellen ermöglicht eine gute Flächenausnutzung sowie eine vergleichsweise geringe Verschattung einzelner Photovoltaikzellen. Die gleiche Größe der photoaktiven Flächen der Photovoltaikzellen ermöglicht, dass die Photovoltaikzellen jeweils den gleichen Strom generieren. Somit wird ein Stromverlust in der Reihenschaltung vermieden.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist eine Photovoltaikvorrichtung für ein Laufrad eines Fahrrads einen Strang mit einer Mehrzahl von Photovoltaikzellen auf. Die Photovoltaikzellen sind miteinander elektrisch in Reihe geschaltet. Der Strang ist mit dem Laufrad mechanisch koppelbar. Die Photovoltaikvorrichtung weist einen Laderegler auf. Der Laderegler ist eingangsseitig mit dem Strang elektrisch gekoppelt. Der Laderegler ist ausgangsseitig mit einer Energiespeichervorrichtung, beispielsweise einem Akku, elektrisch koppelbar. Der Laderegler ist eingerichtet, eine erste elektrische Spannung von den Photovoltaikzellen in eine zweite elektrische Spannung zu transformieren, wobei die zweite Spannung zum Laden der Energiespeichervorrichtung dient. Beispielsweise hat die zweite Spannung einen höheren Wert als die erste Spannung. Alternativ oder zusätzlich hat die zweite Spannung beispielsweise einen niedrigeren Wert als die erste Spannung. Dies ist beispielsweise bei Dünnschichtphotovoltaikzellen nutzbringend. Der Laderegler ist alternativ oder zusätzlich eingerichtet, den MPP-Punkt der Photovoltaikzellen einzustellen. Es ist auch möglich, dass der Laderegler ohne die Spannungen zu transformieren den MPP-Punkt der Photovoltaikzellen einstellt. Als MPP-Punkt (MPP: Maximum Power Point; Maximal-Leistungspunkt) wird der Betriebspunkt der Photovoltaikzellen bezeichnet, an dem der Photovoltaikzelle die größte mögliche Leistung entnommen werden kann. Dazu wird beispielsweise die elektrische Belastung einer Photovoltaikzellen und/oder des Strangs und/oder des Sterns angepasst.

Der Laderegler ist dazu eingerichtet, die erste elektrische Spannung, insbesondere eine Gleichspannung, in die größere zweite elektrische Spannung, insbesondere eine Gleichspannung, zu transformieren. Somit ist es möglich, die zweite Spannung zum Laden der Energiespeichervorrichtung mit einem ausreichend hohen Wert bereitzustellen. Somit ist die Gesamtleistung der Photovoltaikvorrichtung zum Laden der Energiespeichervorrichtung ausreichend groß und die Energiespeichervorrichtung ausreichend schnell aufladbar. Beispielsweise beträgt der erste Wert der ersten elektrischen Spannung 6 V. Der zweite Wert der zweiten Spannung beträgt beispielsweise über 40 V, beispielsweise 41 bis 42 V, um eine Energiespeichervorrichtung mit 36 V zu laden. Somit ist es möglich, an einem sonnigen Tag eine

Energiespeichervorrichtung zu 100 % wieder aufzuladen. Auch andere Werte für die erste elektrische Spannung und/oder andere Werte für die zweite elektrische Spannung sind möglich.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird eine Kombination der beiden zuvor genannten Ausführungsformen offenbart. Eine derartige Photovoltaikvorrichtung gemäß einer Ausführungsform weist sowohl Photovoltaikzellen mit zueinander unterschiedlicher äußerer Form, aber gleich großer photoaktiver Fläche auf, als auch den Laderegler, der die erste Spannung von den Photovoltaikzellen in die zweite Spannung transformiert.

Die photoaktive Fläche der Photovoltaikzelle ist insbesondere die Fläche, auf die im Betrieb Strahlung eintrifft und nachfolgend in elektrische Energie umgewandelt wird. Zusätzlich kann eine Photovoltaikzelle beispielsweise einen Rahmen, Halterungen oder elektrische Zu- und Ableitungen aufweisen. Gleich groß bedeutet im Zusammenhang dieser Offenbarung eine Abweichung der Größe innerhalb vorgegebener Toleranzen. Die Toleranzen können beispielsweise so vorgegeben sein, dass die Photovoltaikzellen im Wesentlichen den gleichen Strom liefern, um den Stromverlust in der Reihenschaltung möglichst gering zu halten. Beispielsweise ist die Toleranz so vorgegeben, dass die Photovoltaikflächen der einzelnen Photovoltaikzellen zueinander um höchstens 30 % abweichen. Gemäß weiterer Ausführungsformen ist die Toleranz so vorgegeben, dass die Flächen zueinander höchstens 25 %, höchstens 20 %, höchstens 15 % oder zwischen 0 und 15 % voneinander abweichen.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen die erste Photovoltaikzelle und die zweite Photovoltaikzelle die gleiche Nennleistung auf. Die Nennleistung der ersten Photovoltaikzelle weist höchstens eine vorgegebene Abweichung von der Nennleistung der zweiten Photovoltaikzelle auf. Beispielsweise weist die Nennleistung die oben für die Toleranz der Flächen genannten Werte auf. Beispielsweise weicht die Nennleistung der ersten Photovoltaikzelle zwischen 0 % und 30 % von der Nennleistung der zweiten Photovoltaikzelle ab.

Gemäß zumindest einem Ausführungsbeispiel sind die Photovoltaikzellen des Strangs radial entlang eines Kreissektors angeordnet. Somit sind der Strang und die äußere Form des Strangs gut auf den Einsatz an dem Laufrad des Fahrrads abgestimmt.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Strang in dem Kreissektor in zwei Reihen mit jeweils einer Mehrzahl von Photovoltaikzellen angeordnet. Die zwei Reihen sind miteinander elektrisch in Reihe geschalten. Somit lässt sich die Spannung des Strangs erhöhen, insbesondere verdoppeln.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform nimmt eine jeweilige Breite der Photovoltaikzellen bezüglich einer jeweils benachbarten Photovoltaikzelle radial nach außen entlang dem Strang jeweils zu. Somit wird die äußere Form der Photovoltaikzellen jeweils abhängig von einer Anordnung im Betrieb an dem Laufrad des Fahrrads vorgegeben. Von innen nach außen nimmt die Breite zu, um die Fläche des Laufrads möglichst gut auszunutzen. Eine Höhe der jeweiligen Photovoltaikzellen nimmt entsprechend ab, um die gleich große photoaktive Fläche zu gewährleisten.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Photovoltaikvorrichtung eine Mehrzahl von gleichartigen Strängen mit jeweils einer Mehrzahl von Photovoltaikzellen auf. Die Stränge sind miteinander elektrisch parallel geschaltet. Die Stränge sind jeweils mit dem Laderegler elektrisch gekoppelt. Beispielsweise sind acht oder neun gleichartiger Stränge miteinander parallel geschaltet. Auch eine andere Anzahl von gleichartigen Strängen ist möglich, insbesondere mehr als zwei gleichartiger Stränge bis zu 15 gleichartiger Stränge oder mehr. Dies ermöglicht eine ausreichend große Leistung zum Laden der EnergieSpeichervorrichtung .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Photovoltaikvorrichtung die Energiespeichervorrichtung zum Speichern von elektrischer Energie auf. Der Laderegler ist ausgangsseitig mit der Energiespeichervorrichtung elektrisch gekoppelt, um mittels elektrischer Energie aus den Photovoltaikzellen die Energiespeichervorrichtung zu laden. Somit ist es möglich, mittels Strahlungsenergie beispielsweise der Sonne und mit Hilfe der Photovoltaikzellen und des Ladereglers die Energiespeichervorrichtung der Photovoltaikvorrichtung zu laden.

Ein Fahrrad weist gemäß einer Ausführungsform ein Laufrad auf. Das Fahrrad weist eine Photovoltaikvorrichtung gemäß zumindest einer hier beschriebenen Ausführungsform oder eines hier beschriebenen Ausführungsbeispiels auf. Die Photovoltaikvorrichtung ist an dem Laufrad mechanisch befestigt, beispielsweise mittels Clips, Schrauben, Haken oder anderer Befestigungsmittel. Beispielsweise sind an dem Laufrad zwei Photovoltaikvorrichtungen angeordnet, eine pro axialer Seite. Die beiden Photovoltaikvorrichtungen sind wiederum miteinander parallel elektrisch gekoppelt.

Das Fahrrad weist beispielsweise ein zweites Laufrad auf.

Auch das zweite Laufrad weist beispielsweise eine Photovoltaikvorrichtung oder zwei Photovoltaikvorrichtungen auf. Somit ist es möglich, an dem Fahrrad entweder eine einzige, zwei, drei oder vier Photovoltaikvorrichtungen vorzusehen, die jeweils parallel zueinander geschaltet sind. Bei Fahrrädern wie Lastenrädern können mehr als zwei Laufräder vorgesehen sein und entsprechend auch mehr als vier Photovoltaikvorrichtungen vorgesehen sein.

Es ist möglich, dass jede der Photovoltaikvorrichtungen einen eigenen Laderegler aufweist. Es ist auch möglich, pro Laufrad einen gemeinsamen Laderegler vorzusehen oder lediglich einen einzigen Laderegler für das Fahrrad, der eingangsseitig mit allen Photovoltaikzellen elektrisch gekoppelt ist. Die Photovoltaikzellen der Mehrzahl von Photovoltaikvorrichtungen dienen beispielsweise dazu, eine Energiespeichervorrichtung des Fahrrads zu laden.

Weitere Vorteile, Merkmale und Weiterbildungen ergeben sich aus den nachfolgenden, in Verbindung mit den Figuren erläuterten Ausführungsbeispielen.

Gleiche, gleichartige und gleich wirkende Elemente können figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein. Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung eines Fahrrads mit einer Photovoltaikvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel,

Figur 2 eine schematische Darstellung einer

Photovoltaikvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel, und

Figur 3 eine schematische Darstellung einer Photovoltaikvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel.

Figur 1 zeigt schematisch ein Fahrrad 1. Das Fahrrad 1 ist ein sogenanntes Elektrofahrrad. Das Fahrrad 1 weist einen Rahmen sowie ein Vorderrad 2 und ein Hinterrad 3 auf. Das Hinterrad 3 ist beispielsweise mittels Treten antreibbar. Das Fahrrad 1 weist zudem mindestens einen Elektromotor auf, um Antriebsenergie auf das Vorderrad 2 und/oder das Hinterrad 3 zu übertragen und so das Treten zu unterstützen. Der Elektromotor wird mit elektrischer Energie aus einer Energiespeichervorrichtung 4 versorgt.

An dem Vorderrad 2 und dem Hinterrad 3 sind jeweils Photovoltaikzellen 8 angeordnet. Die Photovoltaikzellen 8 sind entlang mehrerer Stränge 6 radial an den Rädern 2, 3 angeordnet. Pro Rad 2, 3 sind eine Mehrzahl von Strängen vorgesehen, die jeweils einen sogenannten Stern 5 bilden. Beispielsweise ist an dem Vorderrad 2 ein Stern 5 vorgesehen und an dem Hinterrad 3 ebenfalls ein Stern 5. Es ist auch möglich, dass am Vorderrad zwei Sterne 5 vorgesehen sind, jeweils an der axialen Außenseite. Es ist auch möglich, dass an dem Hinterrad 3 zwei Sterne 5 vorgesehen sind, ebenfalls jeweils an der axialen Außenseite. Das Rad 1 kann entweder einen einzigen Stern 5, zwei Sterne 5, drei Sterne 5 oder vier Sterne 5 aufweisen.

Die Photovoltaikzellen 8 sind elektrisch mit einem Laderegler 7 verbunden. Der Laderegler 7 ist zudem mit der Energiespeichervorrichtung 4 elektrisch verbunden. Der Laderegler 7 dient dazu, eine erste Spannung der Photovoltaikzellen 8 in eine zweite Spannung zum Laden der Energiespeichervorrichtung 4 zu transformieren. Der Wert der zweiten Spannung ist insbesondere größer als der Wert der ersten Spannung. Somit wird ein effizientes Laden der Energiespeichervorrichtung 4 ermöglicht.

Figur 2 zeigt schematisch eine Detailansicht eines Teils einer Photovoltaikvorrichtung 100.

Der Stern 5 ist insbesondere Teil der Photovoltaikvorrichtung 100. Die Photovoltaikzellen 8 sind radial beginnend an der Radnabe 10 nach außen entlang eines Kreissektors 105 in dem Strang 6 angeordnet. An der Radnabe 10 oder in der Nähe der Radnabe 10 sind Schleifringe 9 vorgesehen. Mittels elektrischer Kontakte ist der Strang 6 elektrisch mit den Schleifringen 9 verbunden, beispielsweise ein Pluspol mit einem ersten Schleifring 9 und ein Minuspol mit einem zweiten Schleifring 9. Die Schleifringe 9 sind wiederum elektrisch mit dem Laderegler 7 gekoppelt. Die Photovoltaikzellen 8 des Strangs 6 sind elektrisch miteinander in Reihe verbunden. Die einzelnen Stränge 6 des Sterns 5 sind wiederum parallel zueinander mit den Schleifringen 9 elektrisch verbunden.

Die Photovoltaikzellen 8 des Strangs 6 weisen zueinander unterschiedliche äußere Formen auf. Beispielsweise sind zumindest zwei der Photovoltaikzellen 8 mit zueinander unterschiedlichen äußeren Formen ausgebildet. Es ist auch möglich, dass jede Photovoltaikzelle 8 des Strangs 6 eine eigene äußere Form hat, die zu den äußeren Formen der übrigen Photovoltaikzellen 8 des Strangs 6 unterschiedlich ist. Beispielsweise weist die Photovoltaikzelle 8a eine andere äußere Form auf, als die radial nach außen unmittelbar benachbarte weitere Photovoltaikzelle 8b. Insbesondere unterscheiden sich sowohl eine Breite 106 der ersten Photovoltaikzelle 8a als auch eine Höhe 108 der ersten Photovoltaikzelle 8a von einer Breite 107 und einer Höhe 109 der zweiten Photovoltaikzelle 8b. Die Höhe 109 ist insbesondere geringer als die Höhe 108 und die Breite 107 größer als die Breite 106. Somit ist eine erste Form 101 der ersten Photovoltaikzelle 8a und eine zweite Form 102 der zweiten Photovoltaikzelle 8b an die radiale Lage in den Strang angepasst. Je weiter radial außen am Strang 6 die Photovoltaikzelle 8 angeordnet ist, desto breiter ist sie. Entsprechend nimmt die jeweilige Höhe 108, 109 ab.

Aufgrund der zueinander unterschiedlichen Formen 101, 102 der

Photovoltaikzellen 8 des Strangs 6 ist es möglich, die jeweilige photoaktive Fläche der Photovoltaikzellen 8 innerhalb vorgegebener Grenzen gleich groß vorzusehen. Beispielsweise entspricht eine erste photoaktive Fläche 103 der ersten Photovoltaikzelle 8a im Wesentlichen einer photoaktiven Fläche 104 der zweiten Photovoltaikzelle 8b.

Dies ermöglicht, dass die einzelnen Photovoltaikzellen zwar zueinander unterschiedliche Formen aufweisen und so gut an ihre jeweilige Lage innerhalb des Strangs 6 angepasst sind und dabei dennoch ein gleich großer elektrischer Strom von den einzelnen Photovoltaikzellen 8 generiert wird. Somit wird vermieden, dass eine einzelne Zelle, die lediglich einen kleinen Strom generiert, den Gesamtstrom des Strangs 6 reduziert. Die unterschiedlichen Formen 101, 102 und die gleich großen photoaktiven Flächen 103, 104 ermöglichen sowohl eine gute Flächenausnutzung der axialen Fläche des Laufrads 2, 3 als auch eine effiziente Umwandlung der zur Verfügung stehenden Strahlungsenergie in elektrische Energie.

Die Photovoltaikzellen 8 können beliebige geometrische Formen aufweisen. Die Photovoltaikzellen 8 sind gemäß Ausführungsbeispielen rechteckig, rechtwinklig und/oder mehreckig. Die Photovoltaikzellen 8 weisen gemäß Ausführungsbeispielen andere Formen auf, beispielsweise eine Trapez-Form. Dies ist beispielsweise für eine gute Flächenausnutzung nutzbringend.

Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Details der Photovoltaikvorrichtung 100 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Im Wesentlichen entspricht die Photovoltaikvorrichtung 100 dem bisher erläuterten. Nachfolgend wird vorrangig auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen der Figuren 2 und 3 eingegangen. Im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 sind je Strang 6 zwei Reihen 6a, 6b mit jeweiligen Photovoltaikzellen 8 vorgesehen. Die Photovoltaikzellen 8 der jeweiligen Reihen 6a, 6b sind miteinander in elektrische Reihe geschaltet. Die Reihen 6a und 6b sind wiederum elektrisch in Reihe geschaltet. Somit kann die Anzahl der Photovoltaikzellen 8 innerhalb des Strangs 6 im Vergleich zum Ausführungsbeispiel der Figur 2 beispielsweise verdoppelt werden. Somit ist es beispielsweise möglich, die Spannung des Strangs 6 zu verdoppeln. Mittels Leitungsbändchen 12 sind die einzelnen Photovoltaikzellen 8 miteinander in Reihe geschaltet und dann mit den Schleifringen 9 elektrisch gekoppelt. Die Photovoltaikzellen 8 eines Sterns 5 sind beispielsweise auf eine gemeinsame Grundplatte laminiert. Diese Grundplatte wird dann beispielsweise an Speichen des Laufrads 2, 3 befestigt. Es ist auch möglich, dass die Grundplatte die Speichen ersetzt und die Grundplatte gleichzeitig zum Tragen der Photovoltaikzellen 8 als auch als Speichen des Laufrads 2, 3 dient. Es ist möglich, dass lediglich auf eine axiale Seite der Grundplatte Photovoltaikzellen 8 aufgebracht sind, sodass der Stern 5 lediglich von einer axialen Richtung photoempfindlich ist. Es ist auch möglich, dass an beiden axialen Seiten der Grundplatte Photovoltaikzellen 8 angebracht sind, sodass beide axiale Richtungen des Sterns 5 photoempfindlich sind. Somit ist es möglich, lediglich auf einer axialen Seite des Laufrads 2, 3 einen Stern zu befestigen, und dennoch von beiden axialen Richtungen eine Photoempfindlichkeit und die Möglichkeit zum Umwandeln von Strahlungsenergie in elektrische Energie bereitzustellen.

Die Photovoltaikvorrichtung 100 ermöglicht ein Aufladen der Energiespeichervorrichtung 4 auch während des Betriebs des Fahrrads 1. Somit kann ein Nachteil der begrenzten Kapazität der Energiespeichervorrichtung 4 ausgeglichen oder verringert werden. Somit wird vermieden, dass die

Energiespeichervorrichtung 4 bei herkömmlichen Fahrrädern 1 ohne Photovoltaikvorrichtung 100 während des Betriebs entleert ist und mit reiner Muskelkraft das Fahrrad 1 weiter betrieben werden muss. Die Photovoltaikvorrichtung 100 ermöglicht auch den Einsatz einer fest integrierten Energiespeichervorrichtung 4, die sich nicht von dem Rahmen des Fahrrad 1 entfernen lässt. Die Photovoltaikvorrichtung 100 ermöglicht auch den Einsatz einer abnehmbaren Energiespeichervorrichtung 4. Ein Laden der Energiespeichervorrichtung mittels Kabel an einer Steckdose ist mittels der Photovoltaikvorrichtung 100 vermeidbar beziehungsweise wird die Häufigkeit einer solchen Ladung stark reduziert. Ein Großteil der elektrischen Energie zum Laden der Energiespeichervorrichtung 4 wird mittels der Photovoltaikzellen 8 bereitgestellt. Die

Energiespeichervorrichtung 4 ist somit während der Fahrt oder beim Parken des Fahrrads 1 automatisch aufladbar. Somit wird insgesamt die Reichweite des elektrischen Antriebs des Fahrrads 1 erhöht.

Die einzelnen Photovoltaikzellen 8 jedes Strangs 6 der Sterne 5 sind elektrisch aufeinander angepasst, insbesondere im Hinblick auf Flächenausnutzung als auch elektrische Charakteristik. Zudem lässt sich die Anzahl der Photovoltaikzellen 8 in den Strängen 6 reduzieren, indem ausreichend große Photovoltaikzellen 8 verwendet werden. Dies verringert auch den Verschaltungsaufwand.

Der Laderegler 7 ermöglicht ein Betreiben der Photovoltaikvorrichtung am sogenannten MPP-Punkt (englisch: Maximum Power Point). Somit ist die Leistung der Photovoltaikzellen 8 möglichst effizient ausnutzbar und dabei die Spannung der Photovoltaikzellen 8 hochtransformierbar, um die Energiespeichervorrichtung 4 effizient eingespeist werden zu können.

Beispielsweise sind im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 324 Photovoltaikzellen 8 je Strang 6 vorgesehen. Die 24 Photovoltaikzellen erzeugen beispielsweise eine elektrische Spannung von 12 V. Diese Spannung liegt eingangsseitig am Laderegler 7 an. Der Laderegler transformiert dies zu einer Ausgangsspannung von etwa 40 bis 45 V zum Laden einer 36 V Energiespeichervorrichtung 4. Die elektrischen Ströme liegen dabei in etwa bei 2 bis 2,5 A je Stern 5 (bei voller solarer Einstrahlung), also beispielsweise bei 10 A beim Fahrrad 1, wenn vier Sterne 5 vorgesehen sind. Somit lässt sich eine Gesamtleistung der Photovoltaikvorrichtung 100 am Fahrrad 1 von 120 bis 130 W realisieren.

Je Stern 5 sind beispielsweise neun Stränge 6 vorgesehen.

Auch eine andere Anzahl ist möglich, insbesondere weniger als neun Stränge 6 oder mehr als neun Stränge 6 je Stern 5. Die Stränge 6 sind beispielsweise über Klemmen und/oder Lötverbindungen mit den Schleifringen 9 elektrisch verbunden. Die elektrische Energie wird dann beispielsweise mittels Kohlebürsten von den sich drehenden Schleifringen 9 abgenommen und zum Laderegler 7 und

Energiespeichervorrichtung 4 geleitet. Die Einstellung des MPP-Punkts zum Laden erfolgt mittels des Ladereglers 7, der sowohl mit den Photovoltaikzellen 8 als auch mit der Energiespeichervorrichtung 4 elektrisch verbunden ist.

Der Laderegler 7 betreibt die Photovoltaikzellen 8 somit an dem MPP-Punkt, um die maximale Effizienz aus den Photovoltaikzellen 8 zu erreichen. Der Laderegler 7 ist insbesondere ein sogenannter DC/DC-Laderegler mit einer Eingangsspannung von 4,0 bis 24,0 V und beispielsweise einem guten Wirkungsgrad bei zirka 10 V. Der Eingangsstrom beträgt beispielsweise maximal 6 A oder maximal 10 A. Die Ausgangsspannung beträgt beispielsweise 12 bis 56 V und die Ausgangsleistung beispielsweise 80 W. Der Wirkungsgrad des Ladereglers 7 beträgt beispielsweise 97 %.

Durch die axiale Anordnung ist im praktischen Betrieb stets eine axiale Seite und die dieser Seite zugeordneten Photovoltaikzellen 8 verschattet. Der reale Strom dieser Photovoltaikzellen 8 ist niedriger als der maximal mögliche Strom. Dies ermöglicht den Einsatz des angepassten Ladereglers 7 mit kleinerem Eingangsstrom als der maximal mögliche Strom. Ein derartiger Laderegler ist insbesondere kostengünstiger als ein Laderegler mit einem höheren Eingangsström.

Eine Verschattung durch beispielsweise Bauteile des Fahrrads

1 kann zu einer Absenkung des elektrischen Stroms des verschatteten Strangs 6 führen. Der MPP-Punkt ändert sich durch das Verschatten insbesondere nicht. Daher ist ein einziger Laderegler 7 gemäß Ausführungsbeispielen ausreichend .

Je Strang 6 ist gemäß Ausführungsbeispielen eine Bypass-Diode (nicht explizit dargestellt) verschaltet. Dies reduziert das Risiko, dass Rückwärtsströme in verschattete Stränge 6 fließen. Insbesondere können so Rückwärtsströme ausgeschlossen werden. Es ist auch möglich, dass jede Photovoltaikzelle 8 mit einer eigenen Bypass-Diode überbrückt ist. Somit wird eine hohe Toleranz gegenüber einzelnen verschatteten Photovoltaikzellen 8 ermöglich. Dies ermöglicht eine Steigerung der Effizienz.

Wenn ein einziger Laderegler für alle Sterne 5 des Fahrrads 1 verwendet wird, ist die Photovoltaikvorrichtung 100 kosteneffizient realisierbar. Wenn beispielsweise für das Vorderrad 2 ein eigener Laderegler 7 vorgesehen ist und für das Hinterrad 3 ein zweiter eigener Laderegler 7 vorgesehen ist, lassen sich für die Photovoltaikzellen 8 des Vorderrads

2 und für die Photovoltaikzellen 8 des Hinterrads 3 unterschiedliche MPP-Punkte von den jeweiligen Ladereglern 7 einstellen, was eine höhere elektrische Effizienz ermöglicht.

Die photoaktive Fläche 103, 104 der Photovoltaikzellen 8 ist beispielsweise in einem Bereich von 5 cm^ bis 15 cm^, insbesondere in einem Bereich von 6 cm2 bis 8 cm2, insbesondere in einem Bereich von 6,2 cm^ bis 6,7 cm^.

Die einzelnen Photovoltaikzellen 8 eines Strangs 6 sind beispielsweise voneinander beabstandet. Die einzelnen Photovoltaikzellen 8 der Stränge 6 sind jeweils beispielsweise zueinander beabstandet. Die Stränge 6 sind beispielsweise voneinander durch offene Lücken im Stern 5 getrennt. Somit ist eine effiziente Flächenausnutzung der axialen Flächen der Laufräder 2, 3 möglich und dabei beispielsweise eine Windanfälligkeit reduzierbar. Die Abstände liegen beispielsweise im Bereich von wenigen Millimetern zwischen den Zellen und wenigen Zentimetern im äußeren Umfang des Rades. Die Abstände ermöglichen beispielsweise eine effiziente elektrische Verschaltung.

Die Breiten 106, 107 der Photovoltaikzellen 8 liegen beispielsweise in einem Bereich zwischen 10 mm und 80 mm, beispielsweise zwischen 15 mm und 35 mm. Die Höhen 108, 109 der Photovoltaikzellen 8 liegen beispielsweise in einem Bereich von 8 mm bis 35 mm.

Die Photovoltaikvorrichtung 100 kann sowohl bei Fahrrädern 1 wie beschrieben als auch bei anderen Fahrzeugen mit Rädern eingesetzt werden. Die Photovoltaikvorrichtung 100 ermöglicht die Erhöhung der Reichweite von Elektrofahrrädern im täglichen Gebrauch und auf Radtouren und ermöglicht einen verlässlichen Betrieb und ein verlässliches Laden der

Energiespeichervorrichtung 4 mittels Strahlungsenergie.

BezugsZeichen

1 Fahrrad

2 Vorderrad 3 Hinterrad

4 Energiespeichervorrichtung

5 Stern

6 Strang

6a, 6b Reihe 7 Laderegler

8 Photovoltiakzelle

9 Schleifring

10 Radnabe

11 Kontakt 12 Leitungsbändchen

100 Photovoltaikvorrichtung

101 erste Form

102 zweite Form 103, 104 photoaktive Fläche

105 Kreissektor 106, 107 Breite 108, 109 Höhe