DE102009048573A1

DE102009048573A1 - Kraftfahrzeug, insbesondere Dreirad

Info

Publication number: DE102009048573A1
Application number: DE200910048573
Authority: DE
Inventors: Sebastian Schelper; Jürgen Greil; Erwin Weigl; Markus Amsz
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2009-10-07
Filing date: 2009-10-07
Publication date: 2011-04-14

Abstract

Nach der Erfindung ist ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Dreirad, in Modulbauweise, mit einem Chassisrahmen, der wenigstens ein Zentralmodul bildet, über dem ein Kabinenmodul platziert ist, dadurch gekennzeichnet, dass alle Systeme mit Leistungsbedarf ab einem bestimmten Grenzwert im Zentralmodul untergebracht sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug in Modulbauweise nach dem Oberbegriff des ersten Anspruchs. Ein derartiges Kraftfahrzeug ist beispielsweise aus der EP 0 868 338 B1 bekannt. Der Fahrzeugaufbau wird hier separat vom Chassisrahmen hergestellt und im nachfolgenden Montageablauf mit dem Chassisrahmen verbunden.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein solches Kraftfahrzeug so weiterzubilden, dass die Energie verbrauchenden Systeme wie Antrieb, Heizung bzw. Klimatisierung möglichst energieeffizient betrieben werden. Besonderes Augenmerk ist dabei auf mindestens teilweise elektrisch betriebene Kraftfahrzeuge gerichtet, weil deren Energiespeicherkapazität derzeit noch geringer ist als die bei verbrennungsmotorisch angetriebenen.
Diese Aufgabe wird durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung beschreiben die abhängigen Ansprüche.
Nach der Erfindung ist ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Dreirad, in Modulbauweise, mit einem Chassisrahmen, der wenigstens ein Zentralmodul bildet, über dem ein Kabinenmodul platziert ist, dadurch gekennzeichnet, dass alle Systeme mit Leistungsbedarf ab einem bestimmten Grenzwert im Zentralmodul untergebracht sind.
So kann vorteilhaft, falls erforderlich, die Kühlung und/oder die Beheizung von einzelnen Systemen im Zentralmodul durch Wärmeaustausch mit kurzen Wegen des Wärmetauschermittels durch andere Systeme im Zentralmodul erfolgen. Mit einer geringen Menge an Isolierstoffen kann vorteilhaft die Wärme gehalten und durch Belüftung bzw. über Wärmetauscher kann Wärme einfach abgeführt und direkt in nächster Nähe ohne große Verluste zur Beheizung anderer Komponenten wiederverwendet werden.
Während das Bordnetz konventioneller Kraftfahrzeuge als Niedervoltnetz ausgelegt ist, arbeiten Kraftfahrzeuge mit einem Elektromotor als Antriebsaggregat in der Regel mit einer höheren Betriebsspannung. In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist der Grenzwert so gewählt, dass das Hochspannung führende Leitungsnetz auf das Zentralmodul beschränkt ist, so dass im Insassen-/Kabinenmodul keine Hochspannung führenden Leitungen erforderlich sind und dort daher nur elektrische Systeme im Niedervoltbereich verbaut sind.
Weitere Ausführungen der Erfindung sehen vor, dass am Zentralmodul ein Frontmodul, das mindestens ein Vorderrad trägt und/oder ein Heckmodul, das mindestens ein Hinterrad trägt, angebracht ist. Dabei erstreckt sich das Kabinenmodul über dem Front- und/oder Heckmodul.
So liegt dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug eine äußerst variable Fahrzeugarchitektur zugrunde, mit der ein breites Spektrum unterschiedlicher Arten von Kraftfahrzeugen realisiert werden kann, einschließlich verschiedener Antriebskonzepte für diese Kraftfahrzeuge. Die unterschiedlichen Arten von Kraftfahrzeugen und Antriebskonzepten können auf der Grundlage des modular aufgebauten Chassisrahmens, der aus den drei Baugruppen Frontmodul, Zentralmodul und Heckmodul besteht, mit geringem Aufwand dargestellt werden. Vornehmlich wird hierbei die Breite von Front- und Heckmodul, sowie die Breite und Länge des Zentralmoduls verändert. Somit kann aus einer gemeinsamen zugrundeliegenden Fahrzeugarchitektur dank des variablen Chassisrahmens eine Gruppe unterschiedlicher Fahrzeugarten, gegebenenfalls mit unterschiedlichen Antriebskonzepten, generiert werden, mit geringem konstruktivem und fertigungstechnischem Aufwand und damit mit niedrigen Herstellkosten.
Im Zentralmodul, das bevorzugt einen geschlossenen Querschnitt aufweist, um eine biege- und torsionssteife Verbindung von Frontmodul und Heckmodul zu gewährleisten, ist auch das bzw. die Antriebsaggregate untergebracht. Darunter ist im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung jede Art von Aggregat zu verstehen, das dem Antrieb des Kraftfahrzeugs dient, wie beispielsweise Verbrennungsmotoren, Elektromotoren, Brennstoffzellen etc. Die Verbrennungsmotoren können für unterschiedliche fossile, biologische und synthetische Kohlenwasserstoff-Kraftstoffe, sowie für Wasserstoff-Kraftstoff ausgelegt sein.
Eine vorteilhafte Ausführung der Erfindung sieht vor, dass der Grenzwert so gewählt ist, dass alle elektrischen Systeme im Hochvoltbereich und/oder alle thermischen Systeme und/oder alle verbrennungsmotorischen Systeme im Zentralmodul untergebracht sind. Ein Wärmeaustausch zwischen diesen Systemen kann dann vorteilhaft dadurch erfolgen, dass mindestens ein Heiz- und/oder Kühlsystem im Zentralmodul vorgesehen ist, das wenigstens zwei Systeme mit Heizungs- und/oder Kühlungsbedarf verbindet. Wenn dann wenigstens ein thermisches System einen Ausgang ins Kabinenmodul besitzt, ist dieses auf einfache Weise durch Abwärme zu beheizen, was sich auf die Energiebilanz positiv auswirkt.
Dem Zentralmodul kommt also in besonders vorteilhafter Weise auch die Aufgabe der Speicherung der Betriebsmittel zur Versorgung der Antriebsaggregate zu. Das Zentralmodul kann hierzu in sehr variabler Weise ausgelegt werden und beispielsweise einen verhältnismäßig kleinen Tank für Benzin- oder Dieselkraftstoff, einen größeren Tank für Erdgas oder einen sehr voluminösen Tank für Wasserstoff aufnehmen. Auch alle elektrischen Speicher und Batterien werden in kleinerer oder größerer Anzahl im Zentralmodul angeordnet, ebenso wie ein Hochvoltleistungsmoduliersystem, eine Leistungselektronik zur Ansteuerung des Elektromotors, ein Ladegerät, einen DC/DC-Wandler, eine Verteilerbox oder dergleichen.
Des Weiteren befinden sich im Zentralmodul die Elektronik zur Fahrwerkssteuerung bzw. -regelung und die Heiz- und Klimaanlagen. Im Zentralmodul sind auch ein oder mehrere Wärmetauscher angeordnet, beispielsweise für das Heiz- und/oder Klimagerät für den Fahrzeuginnenraum, ein Kühlkreislauf für wenigstens ein Antriebsaggregat und/oder für eine Leistungselektronik und/oder für eine andere elektrische Baueinheit und/oder für eine elektrische Batterie. Insbesondere leistungsfähige Batterien, wie zum Beispiel Lithium-Polymer-Akkumulatoren, müssen ausreichend gekühlt werden.
Bei der Konfiguration des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs mit wenigstens einem Elektromotor kann in Schubphasen und/oder beim Bremsen des Kraftfahrzeugs Energie rückgewonnen werden, indem der wenigstens eine Elektromotor als Generator geschaltet wird. Die Rekuperation bei Einsatz des Elektromotors für Betriebsbremsungen liefert besonders hohe Ladeströme in die elektrische Batterie und mindert den Verschleiß der Komponenten der Reibungsbremse des Kraftfahrzeugs. Die Nutzung des Elektromotors als Betriebsbremse wirkt sich durch die erzielte Rekuperationsleistung vorteilhaft auf die Energiebilanz aus.
Chassisrahmen und Fahrzeugaufbau, das heißt Zentralmodul und Kabinenmodul, sind bevorzugt an wenigen definierten Stellen miteinander verbunden, beispielsweise durch eine Schraubverbindung. Selbstverständlich ist auch eine Schweißverbindung zwischen Chassisrahmen und Fahrzeugaufbau möglich.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden nachfolgend näher erläutert. Es zeigen:
1: ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs in perspektivischer Explosionsdarstellung und
2: ein zweites Ausführungsbeispiel eines Zentralmoduleinbaus für ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug in perspektivischer Darstellung.
Ein erfindungsgemäßes Dreirad in Modulbauweise, nach den 1 und 2, besteht aus einem Chassisrahmen, der ein Zentralmodul 1 enthält, und aus einem über dem Zentralmodul 1 platzierten und an diesem befestigten Kabinenmodul 2. Im Zentralmodul 1 sind alle Systeme mit Leistungsbedarf ab einem bestimmten Grenzwert untergebracht. Dieser ist so gewählt, dass im Kabinenmodul 2 nur elektrische Systeme im Niedervoltbereich verbaut sind. Im Zentralmodul 1 dagegen sind ein Fahrwerksregelsystem 6, alle elektrischen Systeme im Hochvoltbereich, ein elektrischer Antrieb durch einen Elektromotor 3 mit Untersetzungsgetriebe 3a, leistungsmodulierenden Systemen 3b wie DC-DC-Wandler und Hochvoltsteller, außerdem ein Ladegerät für die elektrischen Batteriespeicher 4. Des Weiteren befinden sich im Zentralmodul 1 alle thermischen Systeme, eine Heizung und eine Klimatisierung 13 für das Kabinenmodul 2, außerdem ein Fluidkreislauf zum Wärmetransport für die Kühlung bzw. Heizung der einzelnen Systeme im Zentalmodul 1 untereinander. Dieses Heiz- und Kühlsystem versorgt unter anderem den Batteriespeicher 4 mit Wärme und kühlt den Elektromotor 3, indem es die beiden Systeme mit Heizungs- bzw. Kühlungsbedarf verbindet. Im Einzelnen handelt es sich hierbei um Kühlwasserschläuche 5 (2), die die Antriebsaggregate 3, 3a mit den leistungsmodulierenden Systemen 3b, mit einem Aufnahmeraum für die Batteriespeicher 4 und mit der Heizung und Klimatisierung 13 verbinden. Ein Kühlmittelvorratsbehälter 14 ist ebenfalls integriert.
Der Chassisrahmen besteht aus den drei Baugruppen Frontmodul 7, Zentralmodul 1 und Heckmodul 8. Das Zentralmodul 1 verbindet das Frontmodul 7 mit dem Heckmodul 8. Das Frontmodul 7 trägt ein gefedertes Vorderrad 9 und für dieses eine nicht gezeichnete Lenkeinrichtung, die ins Kabinenmodul 2 hinein geführt ist. Das Heckmodul 8 trägt eine Pendelachse, deren linke und rechte Schwinge 9, 10, mit jeweils daran an einem Ende angebrachtem Rad 11, 12, um eine an deren anderem Ende liegende Querachse gefedert und gedämpft, schwenkbar an einem Rahmen, befestigt sind. Dieser ist am Zentralmodul 1 angebracht. Das Kabinenmodul 2 erstreckt sich auch über das Heckmodul 8, das Frontmodul 7 wird von einer nicht gezeichneten Verkleidung abgedeckt. Im Zentralmodul 1 sind der Elektromotor 3 mit dem Untersetzungsgetriebe 3a, die Leistungselektronik 3b mit Ladegerät und DC/DC-Wandler angeordnet. Außerdem sind in der Heizung und Klimatisierung 13 Wärmetauscher vorgesehen, die über einen Ausgang zum Kabinenmodul 2 dieses auch aufheizen können. Der Elektromotor 3 treibt über das Untersetzungsgetriebe 3a die Hinterräder 11, 12 an.
Die Darstellung der im Zentralmodul 1 untergebrachten Systeme in 2 unterscheidet sich von der Darstellung in 1 dadurch, dass unterschiedliche Batteriespeicher 4 dargestellt sind, die als Lithium-Polymer-Batterien ausgebildet sein können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0868338 B1 [0001]

Claims

Kraftfahrzeug, insbesondere Dreirad, in Modulbauweise, mit einem Chassisrahmen, der wenigstens ein Zentralmodul (1) bildet, über dem ein Kabinenmodul (2) platziert ist, dadurch gekennzeichnet, dass alle Systeme mit Leistungsbedarf ab einem bestimmten Grenzwert im Zentralmodul (1) untergebracht sind.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Zentralmodul (1) ein Frontmodul (7), das mindestens ein Vorderrad (9) trägt und/oder ein Heckmodul (8), das mindestens ein Hinterrad (11, 12) trägt, angebracht ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Kabinenmodul (2) über dem Front- (7) und/oder Heckmodul (8) erstreckt.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Grenzwert so gewählt ist, dass im Kabinenmodul (2) nur elektrische Systeme im Niedervoltbereich verbaut sind.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Grenzwert so gewählt ist, dass wenigstens alle elektrischen Systeme im Hochvoltbereich und/oder alle thermischen Systeme und/oder alle verbrennungsmotorischen Systeme im Zentralmodul (1) untergebracht sind.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Heiz- und/oder Kühlsystem im Zentralmodul (1) vorgesehen ist, das wenigstens zwei Systeme mit Heizungs- und/oder Kühlungsbedarf verbindet.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein thermisches System einen Ausgang ins Kabinenmodul (2) besitzt.