DE102009006121A1 - Upgrading kit for upgrading motor vehicle to hybrid vehicle, has control circuit adjusting electrical power for supply to electric machine, where power is stored in energy storage, drawn through conversion and provided at energy connection - Google Patents

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Traugott Funk
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Abstract

The kit (10) has an electric machine (16) i.e. wheel hub machine, for driving a wheel (36) of a motor vehicle (14). An integrated energy storage and control module (18) includes an energy storage (20) to store electrical energy. A transducer (22) converts the stored energy into a form that is suitable for supply to the machine. The module is coupled to the machine via an energy connection (26). A control circuit (24) adjusts electrical power for supply to the machine, where the power is stored in the energy storage, drawn through conversion by the transducer and provided at the connection. An independent claim is also included for a method for upgrading motor vehicle provided with an electric drive and operated by an internal combustion motor vehicle.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Aufrüstung eines mit einem Verbrennungsmotor betriebenen Kraftfahrzeuges mit einem Elektroantrieb, wie zum Beispiel im Rahmen einer Aufrüstung eines Verbrennungsmotor-betriebenen Fahrzeugs zu einem Hybridfahrzeug.The The present invention relates to the upgrade of a operated with an internal combustion engine motor vehicle with a Electric drive, such as in the context of an upgrade of a Internal combustion engine-powered vehicle to a hybrid vehicle.

Die Ergänzung eines Verbrennungsmotors um eine elektrische Antriebseinheit – auch Hybridisierung genannt – bietet in Kraftfahrzeugen erhebliche Potentiale zur Verbrauchsreduzierung und zur Erhöhung der Fahrdynamik. Elektrische Maschinen gehören zu den wenigen bekannten Wandlern, die Energie – hier mechanische bzw. elektrische Energie – in beide Richtungen mit hohem Wirkungsgrad wandeln können. Dies macht es möglich, Bremsenergie wieder in elektrische Energie zurückzuwandeln, was als Rekuperation bezeichnet wird, um diese dann bei nachfolgenden Beschleunigungsvorgängen wieder nutzen zu können, welcher Vorgang auch als Boosten bezeichnet wird.The Addition of an internal combustion engine to an electric Drive unit - also called hybridization - offers in motor vehicles considerable potential for consumption reduction and to increase the driving dynamics. Electric machines belong to the few known converters, the energy - here mechanical or electrical energy - in both directions with high Efficiency can change. This makes it possible To transform braking energy back into electrical energy what is called recuperation, then this at subsequent To be able to use acceleration processes again, which process is also called boosting.

Eine Vielzahl unterschiedlicher Hybridisierungslösungen sind bekannt. Die meisten erfordern jedoch erhebliche Eingriffe in den Antriebsstrang der Fahrzeuge und sind daher nur für eine Aus- bzw. Aufrüstung ”ab Werk” geeignet. In der DE 10 2005 041 634 A1 wird ein Nachrüstsatz beschrieben, bei dem die elektrische Maschine ihre mechanische Energie aus der den Fahrzeuggenerator bzw. die Lichtmaschine antreibenden Welle, d. h. der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors, bezieht bzw. im motorischen Betrieb mechanische Energie in diese Welle einspeist. Der Nachrüstsatz besteht aus verschiedenen Einzelsystemen, wie z. B. dem Elektromotor, dem Energiespeicher und einer Steuereinheit, um nur einige zu nennen. Diese Einzelsysteme sind an verschiedenen Orten im Fahrzeug untergebracht. Insgesamt entsteht dadurch ein erheblicher Verkabelungs- und Einbauaufwand.A variety of different hybridization solutions are known. However, most require significant intervention in the powertrain of the vehicles and are therefore only suitable for upgrading or upgrading "ex works". In the DE 10 2005 041 634 A1 a retrofit kit is described in which the electrical machine from its mechanical energy from the vehicle generator or the alternator driving shaft, ie the crankshaft of the internal combustion engine, or receives in mechanical operation, mechanical energy in this wave. The retrofit kit consists of various individual systems, such. As the electric motor, the energy storage and a control unit, just to name a few. These individual systems are housed in different locations in the vehicle. Overall, this creates a significant cabling and installation costs.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Aufüstsatz und ein Verfahren zum Aufrüsten eines mit einem Verbrennungsmotor betriebenen Kraftfahrzeuges mit einem Elektroantrieb zu schaffen, so dass eine solche Aufrüstung, wie z. B. zum Zweck der Verbrauchsreduktion und/oder der Erhöhung des Fahrspaßes und der Fahrsicherheit, unaufwendiger ist, d. h. kostengünstiger und/oder unaufwendiger im Hinblick auf den Einbau, und/oder sicherer ist gegenüber Fehleinbauten.The The object of the present invention is to provide an upgrade kit and a method of upgrading one with an internal combustion engine operated motor vehicle to create an electric drive, so that such an upgrade, such. B. for the purpose of Consumption reduction and / or increasing the driving pleasure and the driving safety, is less expensive, d. H. cost-effective and / or less expensive in terms of installation, and / or safer is against misconstructions.

Diese Aufgabe wird durch einen Aufrüstsatz gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 12 gelöst.These Task is achieved by an upgrade kit according to claim 1 and a method according to claim 12 solved.

Ein Kerngedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass ein Aufrüsten eines mit einem Verbrennungsmotor betriebenen Kraftfahrzeuges mit einem Elektroantrieb unaufwendiger und/oder sicherer gegen Fehleinbau gestaltet werden kann, wenn Energiespeicher und Wandler in einem Gehäuse untergebracht und damit zu einem integrierten Energiespeichermodul zusammengefasst werden. Durch die Zusammenfassung wird der Verkabelungsaufwand innerhalb des aufzurüstenden Kraftfahrzeuges enorm reduziert. Das betrifft insbesondere alle Verkabelungswege, die hohe elektrische Leistung transportieren müssen und damit hohe Kosten pro laufendem Meter verursachen. Lediglich noch die Strecke zwischen der elektrischen Maschine und dem integrierten Energiespeichermodul ist zu überbrücken. Der geringe Verkabelungsaufwand schlägt sich natürlich auch in einer geringeren Aufrüstarbeitszeit nieder, wodurch Umrüst- und Verkabelungsaufwand verringert werden.One The core idea of the present invention is that an upgrade a powered by an internal combustion engine motor vehicle with an electric drive less expensive and / or safer against incorrect installation can be designed when energy storage and converter in one Housed housing and thus to an integrated energy storage module be summarized. The summary will reduce the cabling effort enormously reduced within the vehicle to be upgraded. This applies in particular to all cabling routes, the high electrical Have to transport power and thus high costs per cause running meter. Only the distance between the electric machine and the integrated energy storage module is to be bridged. The low cabling effort suggests of course also in a lower upgrade time down, thereby reducing conversion and cabling become.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird auch die Steuerschaltung in dem Gehäuse untergebracht, so dass sich ein Energiespeicher- und Steuermodul ergibt. Dies ermöglicht zusätzliche Vorteile. Beispielsweise kann auf eine Daten schnittstelle zwischen Gehäuse und Steuerschaltung verzichtet werden, was den Verkabelungs- und Einbauaufwand weiter reduziert.According to one Embodiment will also be the control circuit in the Housed housing, so that an energy storage and control module yields. This allows additional Advantages. For example, on a data interface between Housing and control circuit are omitted, which the Cabling and installation costs further reduced.

Die Integration von Energiespeicher und Wandler in einem Modul ermöglicht zusätzlich eine nachträgliche Aufrüstung, d. h. Nachrüstung, Verbrennungsmotor-betriebener Kraftfahrzeuge mit einem Hybridantrieb nach einem einfachen Baukastenprinzip, was wiederum die Aufrüstkosten reduziert. Prinzipiell ist die Nachrüstung auf kein bestimmtes Fahrzeug beschränkt. Vielmehr ist der Kunde in der Wahl des Basismodells des umzurüstenden Kraftfahrzeuges frei.The Integration of energy storage and converter in a module allows in addition a subsequent upgrade, d. H. Retrofitting, internal combustion engine-powered motor vehicles with a hybrid drive on a simple modular principle, what in turn reduces the upgrade costs. In principle, that is Retrofit is not limited to any specific vehicle. Rather, the customer is in the choice of the base model of the retrofit Motor vehicle free.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung befindet sich das durch die elektrische Maschine anzutreibende Rad an einer nicht durch den Verbrennungsmotor des aufzurüstenden Kraftfahrzeuges getriebenen Achse. Dadurch sind keine mechanischen Eingriffe in den Basisantrieb, der den Verbrennungsmotor und den Antriebsstrang umfasst, erforderlich.According to one Embodiment of the present invention is located the wheel to be driven by the electric machine at a not by the internal combustion engine of the motor vehicle to be upgraded driven axis. As a result, no mechanical interference in the basic drive, which comprises the internal combustion engine and the drive train, required.

Zusätzlich ist es möglich, durch die Integration von Energiespeicher und Wandler in einem Modul den Aufrüstsatz bezüglich Einbau- und Montagefehlern zu optimieren, da weniger Komponenten miteinander kombiniert werden müssen. Zusätzlich kann das Gehäuse so ausgebildet werden, dass es passgenau in den Kofferraumboden eines bestimmten Kraftfahrzeuges eingepasst werden kann, für den der Aufrüstsatz vorgesehen ist. In andere Kraftfahrzeuge mit einem anderen Kofferraumboden ist der Aufrüstsatz nicht passgenau einbaubar und somit ist sichergestellt, dass die Steuerschaltung auch auf den Fahrzeugtyp abgestimmt ist.In addition, it is possible to optimize the upgrade kit for installation and assembly errors through the integration of energy storage and converter in a module, since fewer components must be combined. In addition, the housing can be formed so that it can be fitted precisely into the trunk floor of a particular motor vehicle, for which the upgrade kit is provided. In other vehicles with a different boot floor of the upgrade kit is not fit precisely installed and thus it is ensured that the control circuit on the drive tool type is matched.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, bei dem das Modul zusätzlich die Steuerschaltung umfasst, ist das Modul allerdings an verschiedene Kraftfahrzeuge anpassbar. Damit jedoch eine Fehlanpassung beim Aufrüsten eines Kraftfahrzeuges nahezu ausgeschlossen werden kann, kann es vorgese hen sein, dass für das Gehäuse des integrierten Energiespeicher- und Steuermoduls ein Satz von Kraftfahrzeug-spezifischen Einpassgehäusen vorgesehen ist, die sich in ihrem Außenumfang so unterscheiden, so dass kein Kraftfahrzeug-spezifisches Einpassgehäuse außenumfangsmäßig in eines der anderen einschreibbar ist, und in denen das Gehäuse des Aufrüstsatzes passgenau einpassbar ist, wobei die Steuerschaltung das Einpassgehäuse, in das das Gehäuse des Energiespeicher- und Steuermoduls eingepasst ist, abfragt und sich dementsprechend umstellt.According to one Another embodiment in which the module additionally however, if the control circuit comprises the module, the module is different Motor vehicles customizable. This, however, a mismatch when upgrading a motor vehicle can be almost excluded, it can hen vorgese be that for the housing of the integrated energy storage and control module a set of motor vehicle-specific Einpassgehäusen provided is so different in their outer circumference, so that no motor vehicle-specific Einpassgehäuse Außenumfangsmäßig in one of the other is inscribed, and in which the case the upgrade kit is accurately fit, the control circuit the fitting housing into which the housing of the energy storage and control module is fitted, interrogates and accordingly surrounded.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:preferred Embodiments of the present invention will be with reference to the accompanying drawings explained. Show it:

1 ein Blockschaltbild eines Aufrüstsatzes gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel; 1 a block diagram of an upgrade kit according to a first embodiment;

2 ein Blockschaltbild eines Aufrüstsatzes gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel; 2 a block diagram of an upgrade kit according to another embodiment;

3 ein schematisches Raumbild eines integrierten Energiespeicher- und Steuermoduls und eines Einpassgehäuses gemäß einem Ausführungsbeispiel; und 3 a schematic space image of an integrated energy storage and control module and a fitting housing according to an embodiment; and

4 ein Flussdiagramm eines Aufrüstverfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel. 4 a flowchart of an upgrade method according to an embodiment.

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Aufrüstsatzes 10 für ein mit einem Verbrennungsmotor 12 betriebenes Kraftfahrzeug 14 mit einem Elektroantrieb zu einem Hybridfahrzeug. Der Aufrüstsatz umfasst mindestens eine elektrische Maschine 16 sowie ein integriertes Energiespeicher- und Steuermodul 18. Das integrierte Energiespeicher- und Steuermodul 18 umfasst ein Gehäuse (in 1 nicht extra gezeigt), in welchem ein Energiespeicher 20, ein Wandler 22 und eine Steuerschaltung 24 untergebracht sind. Das integrierte Energiespeicher- und Steuermodul 18 umfasst einen Energieanschluss 26, über den das integrierte Energiespeicher- und Steuermodul 18 über ein entsprechendes Kabel 28 mit der bzw. den elektrischen Maschine(n) 16 koppelbar ist. Intern ist der Energiespeicher 20 über den Wandler 22 mit dem Energieanschluss 26 gekoppelt, so dass an dem Energieanschluss 26 eine aus der in dem Energiespeicher 20 gespeicherten und durch Wandlung durch den Wandler 22 bezogenen Energie bereitgestellte elektrische Leistung abgreifbar ist. Die Steuerschaltung 24 ist mit dem Wandler 22 gekoppelt, um über eine Steuerung des Wandlers 22 die an dem Energieanschluss 26 zur Verfügung gestellte Leistung einzustellen, wie z. B. ein- und auszuschalten oder quantitativ im Hinblick auf die Höhe der bereitgestellten Leistung. 1 shows an embodiment of an upgrade kit 10 for one with an internal combustion engine 12 operated motor vehicle 14 with an electric drive to a hybrid vehicle. The upgrade kit includes at least one electric machine 16 as well as an integrated energy storage and control module 18 , The integrated energy storage and control module 18 includes a housing (in 1 not shown), in which an energy storage 20 , a converter 22 and a control circuit 24 are housed. The integrated energy storage and control module 18 includes an energy connection 26 , via which the integrated energy storage and control module 18 via a suitable cable 28 with the electric machine (s) 16 can be coupled. Internal is the energy storage 20 over the converter 22 with the power connection 26 coupled, so that at the power connector 26 one from the in the energy storage 20 stored and by conversion by the converter 22 referenced energy provided electrical power can be tapped. The control circuit 24 is with the converter 22 coupled to a controller of the converter 22 the at the power connection 26 set the power provided, such. B. on and off or quantitatively in terms of the amount of power provided.

Das integrierte Energiespeicher- und Steuermodul 18 umfasst ferner eine Schnittstelle 30 für eingehende Signale von dem Kraftfahrzeug 14, die Aufschluss über Fahrmanöverwünsche eines Fahrers des Kraftfahrzeuges 14 geben. Die Steuerschaltung 24 ist mit der Schnittstelle 30 gekoppelt, um die Einstellung der an dem Energieanschluss zur Verfügung gestellten Leistung abhängig von den Signalen vorzunehmen, die an der Schnittstelle 30 eingehen. Die Schnittstelle 30 kann beispielsweise eine passive Eingangsschnittstelle sein, wie z. B. eine Schnittstelle mit einem Eingangswiderstand größer 10 kΩ, so dass die Schnittstelle 30 mit einem internen Steuerbus des Kraftfahrzeuges 14 koppelbar ist, ohne die auf dem Bus übertragenen Signale signifikant zu beeinflussen. Dieser interne Bus des Kraftfahrzeuges 14 kann beispielsweise ein Datenbus, wie z. B. ein CAN-Bus, sein.The integrated energy storage and control module 18 also includes an interface 30 for incoming signals from the motor vehicle 14 , the information about driving maneuver wishes of a driver of the motor vehicle 14 give. The control circuit 24 is with the interface 30 coupled to make the adjustment of the power provided to the power connector dependent on the signals present at the interface 30 received. the interface 30 may for example be a passive input interface, such. B. an interface with an input resistance greater than 10 kΩ, so that the interface 30 with an internal control bus of the motor vehicle 14 can be coupled without significantly affecting the signals transmitted on the bus. This internal bus of the motor vehicle 14 For example, a data bus, such. As a CAN bus.

Wie später noch erörtert werden wird, kann der Aufrüstsatz 10 ggf. auch einen bzw. mehrere Geber 32 aufweisen, der bzw. die eine Stellung des Gas-Pedals 342 und/oder Brems-Pedals 341 des Kraftfahrzeuges 14 in ein Signal umsetzt/en und an die Schnittstelle 30 weiterleitet/en.As will be discussed later, the upgrade kit 10 possibly also one or more donors 32 have, the or a position of the gas pedal 34 2 and / or brake pedals 34 1 of the motor vehicle 14 into a signal and to the interface 30 forwards / s.

Der Aufrüstsatz 10 entspricht somit einer Art Hybridbaukasten zum Hybridisieren des Kraftfahrzeuges 14. Obwohl im Vorhergehenden erwähnt worden ist, dass der Aufrüstsatz 10 lediglich eine elektrische Maschine 16 aufweist, kann dieselbe natürlich auch zwei oder mehr elektrische Maschinen aufweisen, wobei in 1 exemplarisch zwei angedeutet sind. Die elektrische Maschine 16 kann als elektrischer Radnabenmotor zur Anbringung an einer Radnabe 35 des Kraftfahrzeuges 14 ausgeführt sein. Die Ausführung als Radnabenmotor ermöglicht dabei eine besonders einfache Aufrüstung des Kraftfahrzeuges 14, da die Radnabe 35 leicht zugänglich ist.The upgrade kit 10 thus corresponds to a kind of hybrid kit for hybridizing the motor vehicle 14 , Although it has been mentioned above that the upgrade kit 10 only an electric machine 16 of course, it may of course also comprise two or more electrical machines, wherein 1 two are indicated by way of example. The electric machine 16 can be used as an electric wheel hub motor for attachment to a wheel hub 35 of the motor vehicle 14 be executed. The version as a hub motor allows a particularly simple upgrade of the motor vehicle 14 because the wheel hub 35 is easily accessible.

Ebenfalls von Vorteil ist es, wenn die Radnabe 35 zu einem Rad 36 des Kraftfahrzeuges 14 gehört, das nicht von dem Verbrennungsmotor 12 angetrieben wird, sondern mit letzterem lediglich über die Straße 38 mechanisch gekoppelt ist. In 1 wird dabei lediglich exemplarisch davon ausgegangen, dass es sich bei dem Kraftfahrzeug 14 um ein frontbetriebenes Kraftfahrzeug handelt, so dass sich das Rad 36 an der Hinterradachse befindet. Ein Kraftfahrzeug 14 mit Hinterradantrieb ist natürlich ebenfalls möglich. Zusätzlich wäre es möglich, dass die elektrische Maschine 16 in den durch den Verbrennungsmotor 12 getriebenen Antriebsstrang einzubauen ist.It is also beneficial if the wheel hub 35 to a wheel 36 of the motor vehicle 14 that does not belong to the internal combustion engine 12 is driven, but with the latter just across the street 38 is mechanically coupled. In 1 it is merely assumed by way of example that it is the motor vehicle 14 is a front-wheel drive vehicle, so that the wheel 36 located at the rear axle. A motor vehicle 14 with rear-wheel drive is of course also possible. Additionally, it would be possible for the electric machine 16 in the combustion engine 12 driven powertrain is to be installed.

Die elektrische Maschine 16 kann ein Gleichstrommotor oder ein asynchroner oder synchroner Wechselstrommotor sein. Der Wandler 22 passt die in dem Energiespeicher 20 bereitgestellte Energieform entsprechend an die elektrische Energieform an, die zum Betrieb der elektrischen Maschine 16 benötigt wird. Der Wandler 22 kann also insbesondere als Umrichter für den Betrieb der elektrischen Maschine 16 fungieren, wie z. B. als Frequenzumrichter. Die elektrische Maschine 16 kann zudem so ausgebildet sein, dass sie nicht nur in einem motorischen Betrieb dazu in der Lage ist, durch die an dem Energieanschluss 26 zur Verfügung gestellte elektrische Leistung ein Drehmoment auf das Rad 36 aus zuüben und damit beispielsweise eine Lastpunktabsenkung für den Verbrennungsmotor 12 zu erreichen, sondern ferner in einem Generatorbetriebsmodus, in welchem die elektrische Maschine 16 mechanische Energie aus der Rotation des Rades 36 in elektrische Energie umsetzt, die dann über den Umrichter 22 zur Aufladung des Energiespeichers 20 verwendet werden kann, wobei letzterer in diesem Fall wiederaufladbar ausgestaltet ist.The electric machine 16 may be a DC motor or an asynchronous or synchronous AC motor. The converter 22 fits in the energy store 20 provided form of energy according to the electrical energy form, the operation of the electric machine 16 is needed. The converter 22 can therefore in particular as a converter for the operation of the electrical machine 16 act, such. B. as a frequency converter. The electric machine 16 can also be designed so that it is not only able to do so in a motorized operation, by the at the power connection 26 provided electric power a torque on the wheel 36 off and thus, for example, a load point reduction for the internal combustion engine 12 but also in a generator operating mode in which the electric machine 16 mechanical energy from the rotation of the wheel 36 converted into electrical energy, which then passes through the inverter 22 for charging the energy storage 20 can be used, the latter being designed rechargeable in this case.

Der Energiespeicher 20 kann jedweder elektrischer Energiespeicher sein. Vorzugsweise ist er wieder aufladbar. Beispielsweise handelt es sich um einen Lithium-Ionen-Akkumulator. Die Steuerschaltung 24 entscheidet beispielsweise abhängig von den Signalen an der Schnittstelle 30 darüber, ob die elektrische Maschine 16 in den motorischen Betrieb oder den Generatorbetrieb zu versetzen ist, wobei im letztgenannten Betriebsfall auch eine Lastpunktanhebung für den Verbrennungsmotor 12 resultierbar ist.The energy storage 20 can be any electrical energy storage. Preferably, it is rechargeable. For example, it is a lithium-ion battery. The control circuit 24 For example, it decides depending on the signals at the interface 30 about whether the electric machine 16 in the engine operation or to put the generator operation, wherein in the latter operating case, a load point increase for the internal combustion engine 12 can be resulted.

Das integrierte Energiespeicher- und Steuermodul 18 ist vorzugsweise geometrisch so gestaltet, dass es in einem Kofferraumboden 40 oder unterhalb einer Rücksitzbank 41 oder in einer Hohlraumgrippe bzw. einem Hohlraumboden (nicht gezeigt) des umzurüstenden Kraftfahrzeuges 14 untergebracht werden kann. Insbesondere kann dazu das Gehäuse des Moduls 18 selbst formschlüssig mit dem Freivolumen des Kofferraumbodens 40 gebildet sein oder aber es kann, wie es in 3 gezeigt ist, der Aufrüstsatz 10 ein Kraftfahrzeug-spezifisches Einpassgehäuse 42 aufweisen, dessen Außenumfang in den Kofferraumboden 40 des Kraftfahrzeuges 14 einpassbar ist und das eine Ausnehmung 44 aufweist, in die wiederum das Gehäuse 46 des integrierten Energiespeicher- und Steuermoduls 18 einpassbar ist.The integrated energy storage and control module 18 is preferably geometrically designed so that it is in a trunk floor 40 or below a rear seat 41 or in a cavity flu or a cavity floor (not shown) of the convertible motor vehicle 14 can be accommodated. In particular, to the housing of the module 18 even form-fitting with the free volume of the boot floor 40 be formed or else it can, as it is in 3 shown is the upgrade kit 10 a motor vehicle-specific fitting housing 42 have, the outer periphery in the trunk floor 40 of the motor vehicle 14 is customizable and that a recess 44 in which in turn the housing 46 of the integrated energy storage and control module 18 is customizable.

Insbesondere kann also bei frontangetriebenen Basisfahrzeugen, wie z. B. dem in 1 gezeigten Fahrzeug 14, jeweils eine elektrische Maschine 16 in Form eines Radnabenmotors an den Hinterrädern 36 montiert sein, während beispielswei se das integrierte Energiespeicher- und Steuermodul 18 ganz in der Nähe dazu im Heck, nämlich beispielsweise im Kofferraumboden 40, untergebracht ist, so dass insbesondere die zum Transport hoher elektrischer Leistung vorgesehenen Kabel 28 zwischen elektrischer Maschine 16 und Modul 18 sehr kurz gehalten werden können.In particular, so in front-powered base vehicles such. B. the in 1 shown vehicle 14 , one electric machine each 16 in the form of a hub motor on the rear wheels 36 be mounted while beispielswei se the integrated energy storage and control module 18 very close to it in the rear, namely, for example, in the trunk floor 40 , is housed, so that in particular provided for the transport of high electrical power cable 28 between electric machine 16 and module 18 can be kept very short.

Wie bereits erwähnt worden ist, erfolgt im eingebauten Zustand über die Straße 38 eine mechanische Kopplung zwischen dem verbrennungsmotorisch angetriebenen Rädern 48 und den elektrisch angetriebenen Rädern 36. Mit dieser Anordnung ist sowohl eine Bremsenergierückgewinnung als auch eine Beschleunigungsunterstützung (Boost-Betrieb) mittels der elektrischen Maschine 16 möglich oder eine Lastpunktanhebung und/oder -Absenkung der Verbrennungskraftmaschine 12 zur Optimierung von deren Betrieb oder ein temporärer Allradantrieb – zumindest solange der Energievorrat in dem Energiespeicher 20 verfügbar ist – oder eine Berghalte- und Anfahrunterstützung vermittels der elektrischen Maschine 16 oder aber sogar eine Fahrstabilisierung durch Radindividuelle Steuerung der Drehmomente an den links und rechts befindlichen elektrischen Maschinen 16.As already mentioned, takes place in the installed state on the road 38 a mechanical coupling between the internal combustion engine driven wheels 48 and the electrically driven wheels 36 , With this arrangement, both a brake energy recovery and an acceleration assistance (boost operation) by means of the electric machine 16 possible or a load point increase and / or decrease of the internal combustion engine 12 to optimize their operation or a temporary four-wheel drive - at least as long as the energy supply in the energy storage 20 is available - or a Berghalte- and Anfahrunterstützung by means of the electric machine 16 or even a driving stabilization by wheel-individual control of the torques on the left and right located electrical machines 16 ,

Die Entscheidung darüber, ob die elektrische Maschine 16 ein Drehmoment an das jeweilige Rad 36 anlegt, Drehmoment invariant verbleibt oder sogar aus der Rotationsenergie elektrische Energie zur Speisung des elektrischen Energiespeichers 20 entnimmt, entscheidet die Steuerschaltung 24. Beispielsweise verwendet die Steuerschaltung 24 dazu die Signale am Eingang 30. Zusätzlich oder alternativ kann die Steuerschaltung 24 Drehrateninformationen verwenden, die sie von der elektrischen Maschine 16 erhält, die diese wiederum zur Kommutierung verwendet. Die Drehrateninformationen geben Aufschluss über die Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeuges 14. Das gilt auch, wenn die elektrische Maschine 16 im Antriebsstrang des Verbrennungsmotors 12 untergebracht ist, solange die elektrische Maschine zwischen angetriebenem Rad und Getriebe (nicht gezeigt) des Kraftfahrzeuges 14 ange fahrzeuges 14 angeordnet wird. Die Steuerschaltung 24 kann beispielsweise aufgrund eines Beschleunigungswunsches, den der Fahrer über das Gaspedal 342 anzeigt und den die Steuerschaltung 24 über die Signale an der Schnittstelle 30 erfährt, und der Geschwindigkeitsinformation von der elektrischen Maschine 16 entscheiden, ob ein Anfahrmanöver vorliegt, das einen Boost-Betrieb nahelegt, ein Fahrzustand vorliegt, in dem der Verbrennungsmotor 12 in einem ungünstig niedrigen Lastpunkt betrieben wird, was eine Lastpunktanhebung bzw. einen Generatorbetrieb der elektrischen Maschine 16 nahelegt, und je nach Speicherzustand des Energiespeichers 20, die nahegelegten Modi veranlassen oder nicht. Umgekehrt kann die Steuerschaltung 24 aus den Bremswunschinformationen an der Schnittstelle 30, die der Fahrer über das Bremspedal 341 eingibt, ggf. unter Hinzunahme der Geschwindigkeitsinformation von der elektrischen Maschine 16 über die Durchführung von Bremsenergierückgewinnung, Berghalte- und Anfahrunterstützung entscheiden.The decision on whether the electric machine 16 a torque to the respective wheel 36 applies, torque remains invariant or even from the rotational energy of electrical energy to power the electrical energy storage 20 removes, decides the control circuit 24 , For example, the control circuit uses 24 to the signals at the entrance 30 , Additionally or alternatively, the control circuit 24 Use gyroscope information from the electrical machine 16 receives, which in turn uses this for commutation. The rotation rate information provides information about the driving speed of the motor vehicle 14 , This is true even if the electric machine 16 in the drive train of the internal combustion engine 12 is accommodated, as long as the electric machine between the driven wheel and transmission (not shown) of the motor vehicle 14 attached vehicle 14 is arranged. The control circuit 24 For example, due to an acceleration request, the driver via the accelerator pedal 34 2 indicating and the the control circuit 24 via the signals at the interface 30 learns and the speed information from the electric machine 16 decide whether there is a starting maneuver that suggests a boost operation, there is a driving state in which the internal combustion engine 12 is operated in an unfavorably low load point, which is a load point increase or a generator operation of the electric machine 16 suggests, and depending on the memory state of the energy storage 20 that cause suggested modes or not. Conversely, the control circuit 24 from the brake request information at the interface 30 the driver over the brake pedal 34 1 enters, possibly with the addition of speed information from the electric machine 16 decide on the implementation of brake energy recovery, hill hold and starting assistance.

Der Verkabelungsaufwand reduziert sich somit gemäß 1 auf die Leitung 28 zwischen elektrischer Maschine 16 und Modul 18 sowie gegebenenfalls Kommunikationsverbindungen zwischen Schnittstelle 30 und beispielsweise einer fahrzeuginternen Fahrzeugsteuerung (nicht gezeigt) oder einem zuvor erwähnten Geber 32 zur eigenständigen Erfassung der Pedalstellung. Eine weitere, in 1 nicht dargestellte Verbindung kann beispielsweise zwischen elektrischer Maschine 16 und dem Modul 18 vorgesehen sein, um die zuvor erwähnte Drehrateninformation von der elektrischen Maschine 16 an das Modul 18 und dort beispielsweise den Umrichter 22 und die Steuerschaltung 24 weiterzugeben. Allerdings wäre ebenfalls denkbar, dass keine der soeben genannten zusätzlichen Kommunikationsverbindungen vorliegt, sondern die Steuerung 24 Drehraten- bzw. Geschwindigkeitsinformationen aus den elektrischen Zuständen an der Hochleistungsverbindung 28 zu der elektrischen Maschine 16 ermittelt, in welchem Fall beispielsweise auch der Wandler die Kommutierungsaufgaben übernimmt.The wiring effort is thus reduced accordingly 1 on the line 28 between electric machine 16 and module 18 and optionally communication links between the interface 30 and for example, an in-vehicle control (not shown) or a previously mentioned encoder 32 for independent recording of the pedal position. Another, in 1 not shown connection, for example, between electric machine 16 and the module 18 be provided to the aforementioned rotation rate information from the electric machine 16 to the module 18 and there, for example, the inverter 22 and the control circuit 24 pass. However, it would also be conceivable that none of the above-mentioned additional communication links is present, but the controller 24 Rate of rotation or velocity information from the electrical conditions at the high performance link 28 to the electric machine 16 determined, in which case, for example, the converter takes over the commutation tasks.

Die soeben beschriebene Integration des Wandlers 22, wie z. B. eines oder mehrere Umrichter, des elektrischen Energiespeichers 20 und der Steuerschaltung 24 in eine Einheit bzw. ein Modul 18 ermöglicht eine drastische Kostensenkung durch den Wegfall von teueren Hochspannungskabeln und Steckverbindern zwischen Energiespeicher 20 und Umrichter 22, von EMV-Filterkomponenten zwischen denselben und Einzelgehäusen für diese Komponenten. Beim Aufrüsten können diese Komponenten in dem Modul gemeinsam gehandhabt werden.The just described integration of the converter 22 , such as B. one or more inverters, the electrical energy storage 20 and the control circuit 24 into a unit or a module 18 allows a drastic cost reduction by eliminating expensive high-voltage cables and connectors between energy storage 20 and converters 22 , EMC filter components between the same and single housings for these components. During upgrade, these components can be handled together in the module.

2 zeigt einen Aufrüstsatz gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Bei diesem Ausführungsbeispiel umfasst das Modul 18 zusätzlich einen AC/DC-Wandler 50, der ein Laden des elektrischen Energiespeichers 20 über eine entsprechende Schnittstelle 52 des Moduls 18 an einem öffentlichen Stromversorgungsnetz 55, in Deutschland beispielsweise an einem 230 V-Wechselspannungsnetz, ermöglicht. Zusätzlich oder alternativ kann das Modul 18 einen DC/DC-Wandler 54 aufweisen, der in der Lage ist, das 12 V-Bordnetz 56 des Kraftfahrzeuges 14 zu versorgen bzw. zu unterstützen. 2 shows an upgrade kit according to another embodiment. In this embodiment, the module comprises 18 additionally an AC / DC converter 50 holding a store of electrical energy storage 20 via an appropriate interface 52 of the module 18 on a public power grid 55 , in Germany, for example, on a 230 V AC mains, enabled. Additionally or alternatively, the module 18 a DC / DC converter 54 which is capable of the 12 V electrical system 56 of the motor vehicle 14 to provide or support.

Es wird darauf hingewiesen, dass das Modul 18 entweder luftgekühlt oder flüssigkeitgekühlt sein kann. Luftkühlung ist für einen reinen Hybridantrieb des Kraftfahrzeuges 14 zu bevorzugen, während bei Aufrüstsatzvarianten mit höherer Kapazität des elektrischen Energiespeichers 20 und damit der Möglichkeit begrenzte Strecken von beispielsweise 10 bis 50 km auch rein elektrisch fahren zu können, wie z. B. in dem Fall eines Plug-in-Hybrides, die Flüssigkeitskühlung beispielsweise bevorzugt sein kann.It should be noted that the module 18 either air-cooled or liquid-cooled. Air cooling is for a pure hybrid drive of the motor vehicle 14 to prefer, while upgrading kit variants with higher capacity of the electric energy storage 20 and thus the ability to drive limited distances of, for example, 10 to 50 km also purely electric, such. In the case of a plug-in hybrid, for example, liquid cooling may be preferred.

Bezug nehmend auf 3 wird noch einmal auf die Möglichkeit hingewiesen, dass das Gehäuse 46 des Moduls 18 dazu vorgesehen ist, in ein Anpassgehäuse 42 eingepasst zu werden, das wiederum Kfz-spezifisch in seiner Außenform ausgestaltet ist, um genau in den Kofferraumboden 40 des gewünschten Kraftfahrzeuges zu passen, für den die Steuer schaltung 24 in dem Modul 18 gerade ausgerichtet worden ist. Das Modul 18 könnte dann auch mit einem oder mehreren anderen Einpassgehäuse(n) 42' kombinierbar sein. Jedes Einpassgehäuse 42 und 42' hätte die Ausnehmung 44, in die das Gehäuse 46 einpassbar ist. Allerdings wäre durch die Außenumfangsform der Einpassgehäuse 42' und 42 sichergestellt, dass kein Einpassgehäuse in den Kofferraumboden eines anderen Kraftfahrzeuges passt, für die eines der anderen Kfz-spezifischen Einpassgehäuse ausgelegt ist. Die Steuerschaltung könnte über elektrische Kontakte in der Ausnehmung 44 oder mechanisch hervorragende Stifte abfragen, in welches Einpassgehäuse das Modul 18 eingepasst ist, so dass die Steuerschaltung 24 die Steuerung Kfz-spezifisch ausführen kann. Die Abfrage des Vorhandenseins oder Fehlens von vorbestimmten Stiften in dem Einpassgehäuse wäre natürlich ebenfalls möglich.Referring to 3 is again pointed out the possibility that the housing 46 of the module 18 intended to be in a fitting housing 42 to be fitted, which in turn is designed vehicle-specific in its outer shape to exactly in the trunk floor 40 to fit the desired motor vehicle, for the control circuit 24 in the module 18 has just been aligned. The module 18 could then also with one or more other fitting housing (s) 42 ' be combined. Each fitting housing 42 and 42 ' would have the recess 44 into the case 46 is customizable. However, due to the outer peripheral shape of the fitting housing 42 ' and 42 ensures that no passport fits into the boot floor of another motor vehicle, for which one of the other car-specific Einpassgehäuse is designed. The control circuit could have electrical contacts in the recess 44 or interrogate mechanically outstanding pins, in which fitting housing the module 18 is fitted, so that the control circuit 24 the controller can perform car-specific. Of course, the query of the presence or absence of predetermined pins in the fitting housing would also be possible.

Die obigen Ausführungsbeispiele ermöglichen somit eine Aufrüstung eines Kraftfahrzeuges mit einem Verbrennungsmotor durch einen Elektroantrieb dergestalt, dass vorzugsweise die nicht direkt vom Verbrennungsmotor angetriebenen Räder eines Basisfahrzeuges mit einer und/oder wahlweise mehreren elektrischen Maschinen individuell elektrisch angetrieben werden, wobei der elektrische Antrieb wahlweise parallel zum Basisantrieb oder separat wirken kann und dabei außer über die Straße nicht mechanisch mit dem Verbrennungsmotor gekoppelt ist sondern mittels einer Logikschaltung gesteuert und mit dem Basisantrieb synchronisiert wird, wobei der Energiespeicher und Umrichter in einer Einheit bzw. einem Modul oder einer Zentraleinheit zusammengefasst sind. Der Umbau kann dann ohne einen Eingriff in die Fahrzeugstruktur durchgeführt werden. Die Zentraleinheit kann luftgekühlt oder flüssigkeitsgekühlt sein.The The above embodiments thus allow an upgrade of a motor vehicle with an internal combustion engine by an electric drive such that preferably not directly driven by the internal combustion engine wheels of a base vehicle with one and / or optionally several electric machines individually electrically driven, the electric drive optionally parallel to the base drive or can act separately and besides over the road is not mechanically coupled to the combustion engine but controlled by a logic circuit and the base drive is synchronized, the energy storage and inverter in a unit or a module or a central unit summarized are. The conversion can then without an intervention in the vehicle structure be performed. The central unit can be air-cooled or be liquid cooled.

Es wird darauf hingewiesen, dass der elektrische Energiespeicher beispielsweise aufladbare Batteriezellen und/oder Kondensatorzellen beinhalten kann. Zudem können die oben beschriebenen Aufrüstsätze separat erhältliche Bausätze bzw. Aufrüstkits sein oder aber die Bausätze, wie sie in 1 und 2 gezeigt sind, können als Erstausrüstungssatz zur Verwendung beim Fahrzeughersteller verwendet werden.It should be noted that the electrical energy store may include, for example, rechargeable battery cells and / or capacitor cells. In addition, the upgrade kits described above may be separately available kits or upgrade kits or the kits as described in 1 and 2 can be shown as original equipment set used for use by the vehicle manufacturer.

Erwähnenswert ist, dass durch das Vorsehen der Steuerschaltung 24 in dem Modul 18 die Hybridfunktionalitäten nicht von einem proprietären Fahrzeugsteuergerät in dem Kraftfahrzeug 14 übernommen werden müssen, sondern von dem Steuergerät 24 bereitgestellt werden, so dass ein Nachrüsten deutlich vereinfacht wird.It is worth noting that by providing the control circuit 24 in the module 18 the hybrid functionalities not from a proprietary vehicle control device in the motor vehicle 14 must be taken, but from the controller 24 be provided so that retrofitting is significantly simplified.

Die obigen Ausführungsbeispiele ermöglichen ein Aufrüsten insbesondere derart, dass ein Bremsenergierückgewinnung bzw. Rekuperation möglich ist und/oder dass mittels einer Regelung der Elektromotoren eine Erhöhung der Fahrstabilität erzielbar ist. Wie beschrieben ist auch das Vorsehen einer Aufladbarkeit an einem öffentlichen Stromversorgungsnetz möglich. Die Steuerschaltung kann dafür sorgen, dass zur Optimierung des Wirkungsgrades der Verbrennungskraftmaschine 12 die elektrische Maschine 16 im Generatorbetrieb läuft und dabei wahlweise eine Bremswirkung erzeugt bzw. eine Lastpunktanhebung für die Verbrennungskraftmaschine 12 erzeugt, ohne Antriebseinfluss mitläuft oder im motorischen Betrieb ein zusätzliches Antriebsmoment bereitstellt und damit für eine Lastpunktabsenkung für die Verbrennungskraftmaschine sorgt.The above embodiments allow an upgrade in particular such that a brake energy recuperation or recuperation is possible and / or that by means of a control of the electric motors, an increase in driving stability can be achieved. As described, the provision of chargeability on a public power grid is also possible. The control circuit can ensure that to optimize the efficiency of the internal combustion engine 12 the electric machine 16 running in generator mode and thereby optionally generates a braking effect or a load point increase for the internal combustion engine 12 generates, runs without drive influence or provides an additional drive torque in engine operation and thus ensures a load point reduction for the internal combustion engine.

Schließlich zeigt 4 noch ein mögliches Aufrüstverfahren. Das Verfahren umfasst einen Schritt 100 des Anbringens einer elektrischen Maschine an dem aufzurüstenden Kraftfahrzeug. Wie es Bezug nehmend aus den 1 und 2 beschrieben worden ist, kann die Anbringung an eine Radnabe erfolgen, wie z. B. der Radnabe eines nicht von dem Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeuges angetriebenen Rades. Andere Anbringungsorte sind dabei ebenfalls möglich, wie es weiter oben auch erwähnt worden ist.Finally shows 4 another possible upgrade process. The method comprises a step 100 the attachment of an electrical machine to the vehicle to be upgraded. As it is referring to the 1 and 2 has been described, the attachment can be made to a hub, such. B. the wheel hub of a non-driven by the internal combustion engine of the motor vehicle wheel. Other locations are also possible, as has also been mentioned above.

In einem Schritt 102 wird das integrierte Energiespeicher- und Steuermodul 18 in dem Kraftfahrzeug untergebracht. Die Unterbringung kann, wie es im Vorherigen erwähnt worden ist, in dem Kofferraumboden erfolgen. Andere Orte sind dabei ebenfalls möglich. Erfolgt die Unterbringung im Kofferraumboden, wo üblicherweise ein Ersatzrad untergebracht ist, so kann die Unterbringung beispielsweise ohne Kofferraumeinbußen oder sonstige Platzeinbußen im Inneren des Kraftfahrzeuges durchgeführt werden. Das Ersatzrad könnte durch einen entsprechenden Reifenreparatursatz ersetzt werden.In one step 102 becomes the integrated energy storage and control module 18 housed in the motor vehicle. The accommodation can, as mentioned above, take place in the boot floor. Other places are also possible. If the accommodation in the trunk floor, where usually a spare wheel is housed, so the accommodation can be carried out, for example without loss of luggage or other space losses inside the vehicle. The spare wheel could be replaced by a corresponding tire repair kit.

Schließlich ist auch in einem Schritt 104 ein Verbinden des Energieanschlusses des Moduls 18 mit der elektrischen Maschine vorgesehen. Der Schritt 104 kann auch das Verlegen der oben erwähnten Kommunikationsverbindungen umfassen, wie z. B. zu der Schnittstelle 30. Zusätzlich oder alternativ kann der Schritt 104 auch das Montieren von zusätzlichen Gebern 32 umfassen, wie es im Vorhergehenden erwähnt worden ist.Finally, also in one step 104 a connection of the power connector of the module 18 provided with the electric machine. The step 104 may also include the laying of the above-mentioned communication links, such. To the interface 30 , Additionally or alternatively, the step 104 also the mounting of additional donors 32 include as mentioned above.

Die oben genannten Ausführungsbeispiele beschreiben somit eine Lösung für das Problem, auch bereits existierende Fahrzeuge kostengünstig und mit geringem Einbauaufwand zu hybridisieren, um damit den Verbrauch des Fahrzeugs deutlich zu reduzieren bzw. den Fahrspaß und die Fahrsicherheit zu erhöhen. Dabei können die Ausführungsbeispiele aber selbstverständlich auch werkseitig, d. h. bei erstmaligem Zusammenbau eines Kraftfahrzeuges, vorteilhaft zur Reduzierung des Herstellungsaufwandes verwendet werden.The The above embodiments thus describe a Solution to the problem, even existing ones Vehicles cost-effective and with low installation costs to hybridize, thereby significantly reducing the consumption of the vehicle to reduce or the driving pleasure and driving safety to increase. In this case, the embodiments but of course also at the factory, d. H. at first time Assembly of a motor vehicle, advantageous for reducing the Manufacturing costs are used.

Die obigen Ausführungsbeispiele ermöglichen die Hybridisierung mittels eines modularen Hybridbaukastens, und zwar so, dass beispielsweise Kfz-Werkstätten oder Umrüstbetriebe bereits im Einsatz befindliche Fahrzeuge nachträglich aufrüsten können, ohne dass dazu substanzielle Eingriffe in die Struktur des Fahrzeuges bzw. des konventionellen Antriebsstranges erforderlich wären. Um den Verkabelungs- und Ein bauaufwand zu minimieren, bestanden obige Ausführungsbeispiele nur aus wenigen Komponenten, wie z. B. dem integrierten Modul bzw. der Zentraleinheit und mindestens einer elektrischen Maschine. Die Zentraleinheit umfasst dabei alle erforderlichen Teilsysteme, wie z. B. den oder die Antriebsumrichter, den Energiespeicher, Sicherheitseinrichtungen und vorteilhafterweise auch die Steuerelektronik.The The above embodiments enable the hybridization by means of a modular hybrid kit, in such a way that, for example, motor vehicle repair shops or conversion companies already in use can upgrade later, without that Substantial interventions in the structure of the vehicle or the conventional drive train would be required. To minimize the wiring and installation costs, passed above embodiments only of a few components, such as B. the integrated module or the central unit and at least an electric machine. The central unit includes all required subsystems, such. B. the drive or the drive, the energy storage, safety devices and advantageously also the control electronics.

Im Unterschied zu den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen kann, wie es durch eine Strichpunktlinie 110 in 1 und 2 angedeutet ist, die Steuerschaltung auch als separates Bauteil ausgeführt sein, d. h. nicht in dem Gehäuses untergebracht bzw. nicht in das Modul 18 integriert sein, in welchem Fall der Einbau bzw. die Unterbringung derselben in dem Kraftfahrzeug bei der Aufrüstung nach 4 in einem extra Schritt 130 erfolgen würde. Allerdings ermöglicht die oben beschriebene Alternative eines Energiespeicher- und Steuermoduls 18 inklusive der Steuerschaltung 24 zusätzliche Vorteile. Beispielsweise kann auf eine Datenschnittstelle zwischen Gehäuse und Steuerschaltung verzichtet werden, was den Verkabelungs- und Einbauaufwand (siehe Schritt 130) weiter reduziert. Zudem kann die Steuerschaltung auf die gesamten Informationen zurückgreifen, die den Zustand des Energiespeichers beschreiben, wie z. B. den Ladezustand, ohne dass ein Kompromiss zwischen Datenübermittlungsaufwand in Bezug auf beispielsweise Datenmenge oder Datenrate zwischen Steuerschaltung und Energiespeicher getroffen werden müsste. Die Steuerschaltung 24 kann letztere Informationen beispielsweise dazu verwenden die Ansteuerung der elektrischen Maschine noch genauer auf den Ladezustand des Energiespeichers abzustimmen, wie z. B. unter Berücksichtigung des Ladezustands einzelner Akkuzellen des Energiespeichers oder unter Berücksichtigung der Ladehistorie des Energiespeichers in dem Fall eines Akkus mit ”Memoryeffekt”. In anderen Worten ausgedrückt ermöglicht eine Integration auch des Steuergeräts in das Energiespeichermodul, dass das integrierte Steuergerät auf diese Weise leichter Zugang zu allen internen Informationen über die Batterie, alle Sensoren und die Elektromotoren erhält. Verglichen dazu erfordert ein ”ausgelagertes” Steuergerät für die Übertragung all dieser Informationen beispielsweise einen zusätzlichen Prozessor und eine sehr schnelle Datenverbindung zwischen Energiespeicher und ausgelagertem Steuergerät. Eine in das Energiespeichermodul integrierte Steuerung vermeidet ferner die Unterbringung eines zusätzlichen Gehäuses im Fahrzeug, reduziert wie bereits erwähnt den Verkabelungsaufwand, erhöht aufgrund beispielsweise einer reduzierten Verwechslungsgefahr in Bezug auf die Auswahl des mit dem Energiespeichermodul zu verwendenden Steuergeräts die Einbausicherheit und verringert die Teileanzahl im ”Aufrüstbausatz”, was wiederum geringere Logistik- und Lagerkosten bzw. reduzierte Einbaukosten bedeutet.In contrast to the embodiments described so far, as can be seen by a dashed and dotted line 110 in 1 and 2 is indicated, the control circuit to be designed as a separate component, ie not housed in the housing or not in the module 18 be integrated, in which case the installation or the housing of the same in the motor vehicle during the upgrade after 4 in an extra step 130 would be done. However, the alternative described above allows an energy storage and control module 18 including the control circuit 24 additional benefits. For example, it is possible to dispense with a data interface between housing and control circuit, which reduces the cabling and installation costs (see step 130 ) further reduced. In addition, the control circuit can access all the information describing the state of the energy storage, such. B. the state of charge, without a compromise between data transmission costs in terms of, for example, amount of data or data rate between control circuit and energy storage would have to be made. The control circuit 24 can use the latter information, for example, to control the electrical Machine even more accurate vote on the state of charge of the energy storage, such. B. taking into account the state of charge of individual battery cells of the energy storage or taking into account the charging history of the energy storage in the case of a battery with "memory effect". In other words, integration of the controller into the energy storage module also allows the integrated controller to gain easier access to all internal information about the battery, all sensors and the electric motors. Compared to this, an "outsourced" control unit for the transmission of all this information requires, for example, an additional processor and a very fast data connection between the energy store and the externalized controller. A controller integrated in the energy storage module also avoids the housing of an additional housing in the vehicle, reduces the cabling effort as already mentioned, increases installation safety due to, for example, a reduced likelihood of confusion with respect to the selection of the control unit to be used with the energy storage module and reduces the number of parts in the "Aufrüstbausatz ", Which in turn means lower logistics and storage costs and reduced installation costs.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Claims (17)

Aufrüstsatz für die Aufrüstung eines mit einem Verbrennungsmotor betriebenen Kraftfahrzeuges (14) mit einem Elektroantrieb, umfassend eine elektrische Maschine (16) zum elektromotorischen Antreiben eines Rades (36) des Kraftfahrzeuges (14); und ein integriertes Energiespeichermodul (18) mit einem Energiespeicher (20) zum Speichern elektrischer Energie; einem Wandler (22) zum Wandeln der von dem Energiespeicher (20) gespeicherten Energie in eine für eine Speisung der elektrischen Maschine (18) geeignete Form; und einen Energieanschluss (26), über den das integrierte Energiespeichermodul (18) mit der elektrischen Maschine (16) koppelbar ist; und eine Steuerschaltung (24) zum Einstellen einer in dem Energiespeicher (20) gespeicherten und durch Wandlung durch den Wandler (22) bezogenen, an dem Energieanschluss (26) bereitgestellten elektrischen Leistung für die Speisung der elektrischen Maschine (16).Upgrade kit for the upgrade of a vehicle powered by an internal combustion engine ( 14 ) with an electric drive, comprising an electric machine ( 16 ) for the electromotive driving of a wheel ( 36 ) of the motor vehicle ( 14 ); and an integrated energy storage module ( 18 ) with an energy store ( 20 ) for storing electrical energy; a converter ( 22 ) for converting the energy storage ( 20 ) stored energy in one for a power supply of the electric machine ( 18 ) suitable form; and an energy connection ( 26 ) through which the integrated energy storage module ( 18 ) with the electric machine ( 16 ) can be coupled; and a control circuit ( 24 ) for setting a in the energy storage ( 20 ) and by conversion by the converter ( 22 ), at the power connection ( 26 ) provided electrical power for feeding the electric machine ( 16 ). Aufrüstsatz gemäß Anspruch 1, bei dem die Steuerschaltung (24) ebenfalls in das Energiespeichermodul (18) integriert ist.Upgrade kit according to claim 1, in which the control circuit ( 24 ) also into the energy storage module ( 18 ) is integrated. Aufrüstsatz gemäß Anspruch 2, wobei das integrierte Energiespeichermodul (18) ferner eine erste Schnittstelle (30) für Signale von dem Kraftfahrzeug (14) aufweist, die Aufschluss über Fahrmanöverwünsche eines Fahrers des Kraftfahrzeuges (14) geben, und die Steuerschaltung (24) ausgebildet ist, um die Einstellung abhängig von den Signalen vorzunehmen.Upgrade kit according to claim 2, wherein the integrated energy storage module ( 18 ) a first interface ( 30 ) for signals from the motor vehicle ( 14 ), the information about driving maneuver wishes of a driver of the motor vehicle ( 14 ), and the control circuit ( 24 ) is adapted to make the adjustment depending on the signals. Aufrüstsatz gemäß Anspruch 3, wobei die Schnittstelle (30) eine passive Eingangsschnittstelle ist.Upgrade kit according to claim 3, wherein the interface ( 30 ) is a passive input interface. Aufrüstsatz gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei das integrierte Energiespeichermodul (18) ausgebildet ist, um ein Messsignal von der elektrischen Maschine (16), das eine Drehrate der elektrischen Maschine (16) anzeigt, zu verwenden, um die Einstellung abhängig von dem Messsignal vorzunehmen.Upgrade kit according to one of claims 2 to 4, wherein the integrated energy storage module ( 18 ) is configured to receive a measurement signal from the electrical machine ( 16 ), which has a rotation rate of the electric machine ( 16 ) to make the adjustment depending on the measurement signal. Aufrüstsatz gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, der ferner einen Satz von Kraftfahrzeug-spezifischen Einpassgehäusen (42, 42') aufweist, die sich in ihrem Außenumfang so unterscheiden, dass kein Kraftfahrzeug-spezifisches Einpassgehäuse außenumfangsmäßig in ein anderes einschreibbar ist, und in denen das Gehäuse (46) des Aufrüstsatzes passgenau einpassbar ist, wobei die Steuerschaltung (24) ausgebildet ist, um die Einstellung abhängig davon vorzunehmen, in welches Kraftfahrzeug-spezifisches Einpassgehäuse das Gehäuse (46) des integrierten Energiespeichermoduls eingepasst ist.Upgrade kit according to one of claims 2 to 5, further comprising a set of motor vehicle-specific fitting housings ( 42 . 42 ' ), which differ in their outer circumference in such a way that no motor vehicle-specific passport housing can be inscribed externally in another circumference, and in which the housing ( 46 ) of the upgrade kit can be fitted accurately, the control circuit ( 24 ) is adapted to make the adjustment depending on which motor vehicle-specific Einpassgehäuse the housing ( 46 ) of the integrated energy storage module is fitted. Aufrüstsatz gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Gehäuse (46) ausgebildet ist, um passgenau in einen Kofferraumboden (40), unter eine Rücksitzbank (41) oder einen Hohlraumboden des Kraftfahrzeuges (14) einpassbar zu sein.Upgrade kit according to one of claims 1 to 5, wherein the housing ( 46 ) is designed to fit into a trunk floor ( 40 ), under a rear seat ( 41 ) or a cavity floor of the motor vehicle ( 14 ) to be customizable. Aufrüstsatz gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die elektrische Maschine (16) als Radnabenmaschine ausgebildet ist.Upgrade kit according to one of claims 1 to 7, wherein the electric machine ( 16 ) is designed as a wheel hub machine. Aufrüstsatz gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Steuerschaltung (24) ausgebildet ist, die Einstellung so vorzunehmen, dass zur Optimierung des Wirkungsgrades des Verbrennungsmotors (12) die elektrische Maschine (16) in einem Generatorbetrieb läuft und dabei wahlweise eine Bremswirkung erzeugt oder ohne Antriebseinfluss mitläuft, oder in einem motorischen Betrieb ein zusätzliches Antriebsmoment bereitstellt.Upgrade kit according to one of the preceding claims, in which the control circuit ( 24 ) is adapted to make the adjustment so that for optimizing the efficiency of the internal combustion engine ( 12 ) the electric machine ( 16 ) runs in a generator mode and thereby either generates a braking effect or runs along with no drive influence, or provides an additional drive torque in a motor operation. Aufrüstsatz gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das integrierte Energiespeichermodul eine Netzschnittstelle (52) aufweist, über die der Energiespeicher (20) über ein öffentliches Stromversorgungsnetz aufladbar ist.Upgrade kit according to one of the preceding claims, wherein the integrated energy storage module comprises a network interface ( 52 ), via which the energy store ( 20 ) is rechargeable via a public power grid. Aufrüstsatz gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die elektrische Maschine (16) ausgebildet ist, um in einem motorischen Betrieb betreibbar zu sein, um das Rad des Kraftfahrzeuges (14) zu treiben, und in einem Generatorbetrieb, um eine Rotationsenergie des Rades in elektrische Energie umzuwandeln, und wobei die Steuerschaltung (24) ausgebildet ist, um die elektrische Maschine (16) zwischen dem motorischen Betrieb und dem Generatorbetrieb hin- und herzuschalten, und der Wandler (23) ausgebildet ist, um mit der aus der Rotationsenergie gewonnenen elektrischen Energie den Energiespeicher (20) aufzuladen.Upgrade kit according to one of the preceding claims, wherein the electric machine ( 16 ) is adapted to be operable in a motor operation to the wheel of the motor vehicle ( 14 ) and in a generator mode to convert a rotational energy of the wheel into electrical energy, and wherein the control circuit ( 24 ) is adapted to the electric machine ( 16 ) between the engine operation and the generator operation, and the converter ( 23 ) is formed in order to use the energy obtained from the rotational energy of the energy storage ( 20 ) to charge. Verfahren zum Aufrüsten eines mit einem Verbrennungsmotor betriebenen Kraftfahrzeuges mit einem Elektroantrieb, mit folgenden Schritten: Anbringen einer elektrischen Maschine (16) an das Kraftfahrzeug, so dass die elektrische Maschine (16) antriebsmäßig mit einem Rad (36) des Kraftfahrzeuges (14) gekoppelt ist; Unterbringen eines integrierten Energiespeichermoduls (18) mit einem Energiespeicher (20) zum Speichern e lektrischer Energie, einem Wandler (22) zum Wandeln der von dem Energiespeicher (20) gespeicherten Energie in eine für eine Speisung der elektrischen Maschine (16) geeignete Form, und einem Energieanschluss (26), über den das integrierte Energiespeichermodul (18) mit der elektrischen Maschine (16) koppelbar ist, in dem Kraftfahrzeuges (14); Unterbringen einer Steuerschaltung (24) zum Einstellen einer in dem Energiespeicher (20) gespeicherten und durch Wandlung durch den Wandler (22) bezogenen, an dem Eingangsanschluss (26) bereitgestellten elektrischen Leistung für die Speisung der elektrischen Maschine (16) in dem Kraftfahrzeuges (14); und Verbinden des Energieanschlusses (26) mit der elektrischen Maschine (16).Method for upgrading a motor vehicle powered by an internal combustion engine with an electric drive, comprising the following steps: mounting an electric machine ( 16 ) to the motor vehicle so that the electric machine ( 16 ) drivingly with a wheel ( 36 ) of the motor vehicle ( 14 ) is coupled; Housing an integrated energy storage module ( 18 ) with an energy store ( 20 ) for storing electrical energy to a transducer ( 22 ) for converting the energy storage ( 20 ) stored energy in one for a power supply of the electric machine ( 16 ) suitable form, and an energy connection ( 26 ) through which the integrated energy storage module ( 18 ) with the electric machine ( 16 ) is coupled, in the motor vehicle ( 14 ); Housing a control circuit ( 24 ) to my put one in the energy store ( 20 ) and by conversion by the converter ( 22 ), at the input terminal ( 26 ) provided electrical power for feeding the electric machine ( 16 ) in the motor vehicle ( 14 ); and connecting the power connector ( 26 ) with the electric machine ( 16 ). Verfahren gemäß Anspruch 12, wobei die Steuerschaltung (24) ebenfalls in das Energiespeichermodul (18) integriert ist, so dass der Schritt des Unterbringens des integrierten Energiespeichermoduls (18) und der Schritt des Unterbringens der Steuerschaltung (24) gleichzeitig in einem Durchgang durchgeführt werden.Method according to claim 12, wherein the control circuit ( 24 ) also into the energy storage module ( 18 ), so that the step of housing the integrated energy storage module ( 18 ) and the step of housing the control circuit ( 24 ) are carried out simultaneously in one go. Verfahren gemäß Anspruch 12 oder 13, wobei der Schritt des Anbringens so durchgeführt wird, dass das Rad, das durch die elektrische Maschine (16) antreibbar ist, nicht an den Verbrennungsmotor angeschlossen ist, sondern nur über eine Straße (38), auf der das Kraftfahrzeug (14) fährt, mit dem Verbrennungsmotor (12) mechanisch koppelbar ist.A method according to claim 12 or 13, wherein the attaching step is performed so that the wheel driven by the electric machine ( 16 ) is not connected to the internal combustion engine, but only over a road ( 38 ) on which the motor vehicle ( 14 ), with the combustion engine ( 12 ) is mechanically coupled. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 14, bei dem der Schritt des Anbringens so durchgeführt wird, dass das Rad, das durch die elektrische Maschine (16) antreibbar ist, an einer Hinterachse des Kraftfahrzeuges angeordnet ist.A method according to any one of claims 12 to 14, wherein the step of attaching is performed so that the wheel passing through the electric machine ( 16 ) is drivable, is arranged on a rear axle of the motor vehicle. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 15, bei dem die Steuerschaltung (24) ebenfalls in das Energiespeichermodul (18) integriert ist und das integrierte Energiespeichermodul (18) ferner eine erste Schnittstelle für Signale von dem Kraftfahrzeug (14) aufweist, die Aufschluss über Fahrmanöverwünsche eines Fahrers des Kraftfahrzeuges (14) geben, und die Steuerschaltung (24) ausgebildet ist, um die Einstellung abhängig von den Signalen vorzunehmen, und wobei das Verfahren ferner folgenden Schritt aufweist: Anschließen der ersten Schnittstelle an einen Datenbus des Kraftfahrzeuges (14); oder Einbauen eines Geber (32) zum Messen der Stellung eines Gas- und/oder Bremspedals (341,2 ) des Kraftfahrzeuges (14) und Anschließen der ersten Schnittstelle an dem Geber.Method according to one of Claims 12 to 15, in which the control circuit ( 24 ) also into the energy storage module ( 18 ) and the integrated energy storage module ( 18 ) further comprises a first interface for signals from the motor vehicle ( 14 ), the information about driving maneuver wishes of a driver of the motor vehicle ( 14 ), and the control circuit ( 24 ) is adapted to make the adjustment in dependence on the signals, and wherein the method further comprises the following step: connecting the first interface to a data bus of the motor vehicle ( 14 ); or installing a sensor ( 32 ) for measuring the position of a gas and / or brake pedal ( 34 1.2 ) of the motor vehicle ( 14 ) and connecting the first interface to the encoder. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 16, das in einem Werk durchgeführt wird, in dem das Kraftfahrzeug erstmalig zusammengebaut wird, oder im Rahmen einer Nachrüstung eines bereits fertiggestellten Kraftfahrzeuges.Method according to one of the claims 12 to 16, which is performed in a factory where the Motor vehicle is assembled for the first time, or as part of a Retrofitting of an already completed motor vehicle.
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