DE102010016743B4

DE102010016743B4 - Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102010016743B4
Application number: DE102010016743A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-05-03
Filing date: 2010-05-03
Publication date: 2013-06-06
Anticipated expiration: 2030-05-04
Also published as: DE102010016743A1

Abstract

Kraftfahrzeug mit elektromotorischem Antrieb und einer zweiachsigen Fahrgastzelle (40), die durch eine vertikale oder annähernd vertikale Heckklappe (20) abgeschlossen ist und am Heck Kupplungsmittel (32) zum Andocken eines zusätzlichen Zellenmoduls (30) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrgastzelle (40) für ihren Radantrieb mit einem Elektromotor (14) sowie einem damit verbundenen Energiespeicher (16) und das zusätzliche Zellenmodul (30) mit einer eigenen elektromotorischen Antriebseinheit (28) ausgerüstet sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit elektromotorischem Antrieb und einer zweiachsigen Fahrgastzelle nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Der durch das Bedürfnis nach Mobilität notwenig gewordene und immer stärker wachsende Individualverkehr ist heute einer der größten Faktoren beim Ausstoß von klimaschädlichen Abgasen, insbesondere CO₂. Das vielfach als Lösung dieses Problems angepriesene Elektroauto verbrennt zwar keine fossilen Kraftstoffe, für einige ganz wesentliche Punkte gibt es in der Entwicklung dieser Fahrzeuge aber noch keine befriedigende Lösung. Ein entscheidendes und noch nicht gelöstes Problem ist der Energiespeicher (Batterie oder Brennstoffzelle), der entweder sehr schwer ist, wenn er viel Leistung bzw. Energie zur Verfügung stellen soll oder, bei geringerem Gewicht, die Reichweite des Fahrzeuges limitiert.
Eine Lösung dieses Problems wäre, das Gewicht des Fahrzeuges zu reduzieren, so dass bei gleicher Batteriekapazität eine größere Reichweite erzielt werden kann. Hierzu muss angemerkt werden, dass im heutigen Berufs- und Nahverkehr oft nur jeweils eine Person pro Fahrzeug transportiert wird, das allerdings für fünf oder gar sieben Personen ausgelegt ist. Ein Argument gegen ein kleineres Auto ist häufig, dass gelegentlich auch mehr Fahrgäste oder auch größere Objekte wie Möbel oder ähnliches transportiert werden müssen. Dafür scheint ein großes Fahrzeug unverzichtbar.
Ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 ist aus DE 40 28 937 A1 bekannt. Dieses besteht aus einer Zugeinheit und einer ankoppelbaren Anhängeeinheit, beispielsweise in Form eines Wohnaufliegers. Beide Einheiten haben zwar einen eigenen Energiespeicher, aber nur einen gemeinsamen Elektromotor, der in der Zugeinheit untergebracht ist. Daraus folgt, dass die gemeinsame Antriebseinheit hinsichtlich der Motorleistung auf das gesamte Gespann ausgelegt werden muss.
In DE 43 10 493 A1 ist ein modulares Konzept für ein zweiachsiges Fahrzeug mit einem Standard-Antriebsmodul beschrieben und dargestellt, das entweder mit dem Fahrermodul oder mit dem Anhängermodul gekoppelt ist und damit auch für die maximal erforderliche Leistung des Gesamtgespanns dimensioniert werden muss.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektromotorisch angetriebenes Kraftfahrzeug zur Verfügung zu stellen, dessen Motorleistung auf die im jeweiligen Fall vorliegenden Anforderungen abgestimmt und begrenzt ist und das dennoch flexibel an darüber hinausgehende Leistungserfordernisse angepasst werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Mit der Erfindung steht ein elektrisch betriebenes Fahrzeug zur Verfügung, an das je nach Bedarf weitere, jeweils mit eigenen elektromotorischen Antriebseinheiten ausgestattete Zellenmodule angekoppelt werden können, die in der Regel einachsig sind. Das Fahrermodul ist dabei zweiachsig ausgebildet und bietet im einfachsten Fall Platz für den Fahrer und einen Fahrgast sowie eine kleine Menge Gepäck. Wenn weitere Personen oder zusätzliche Lasten transportiert werden sollen, werden zusätzliche ein- oder auch mehrachsige Zellenmodule angekoppelt, die jeweils entweder Sitzmöglichkeiten für zwei oder mehr Personen oder aber zusätzlichen Gepäck- und Frachtraum bieten.
Das zusätzliche Zellenmodul wird dabei im Falle des Transports weiterer Personen vorzugsweise so angeschlossen, dass der Innenraum mit dem des ersten Moduls verschmilzt, sich also eine geschlossene Kabine für vier oder mehr Personen bildet. Dieser Zusammenschluss des Innenraums ist im Falle eines angekoppelten Frachtmoduls nicht notwendig.
Entscheidend ist dabei, dass jedes Modul über eine eigene elektromotorische Antriebseinheit mit Elektromotor verfügt, so dass die Gesamtmotorleistung immer nur auf das zu transportierende Gewicht abgestimmt ist und z. B. das Fahrermodul nicht eine Antriebseinheit aufnehmen muss, die dazu ausgelegt ist, weitere Module zu bewegen; eine solche Antriebseinheit mit Motor und dazugehörigem Energiespeicher müsste wesentlich größer und schwerer ausfallen. Diese Gewichtssteigerung ist jedoch unnötig, da eine wesentlich kleinere und leichtere Antriebseinheit (im allgemeinen ein Motor mit Batterie oder Brennstoffzellen) ausreicht, um dieses einzelne Modul zu bewegen.
Die Antriebseinheiten der angekoppelten Zellenmodule sind mit wenigstens einem Elektromotor ausgestattet, der in aller Regel von einem eigenen Energiespeicher versorgt wird, der als Teil der Antriebseinheit in dem Zellenmodul untergebracht ist. Alternativ besteht aber auch die Möglichkeit, den Elektromotor von der Batterie oder Brennstoffzelle des Fahrermoduls oder eines weiteren Zellenmoduls energetisch zu versorgen.
Da nach der Ankoppelung ein drei- oder mehrachsiges Fahrzeug entsteht, ist es notwendig, dass die zusätzlichen Zellen sowohl den Lenk- als auch den Bremsvorgang unterstützen. Dies kann in idealer Weise elektronisch durch Steer-by-wire/Brake-by-wire gewährleistet werden. Derartige Systeme müssen beim Andockvorgang schnell und einfach in Einsatz gebracht werden können, so dass der Benutzer eine elektrische Verbindung schnell und sicher herstellen kann.
Der Erfolg dieses variablen Kraftfahrzeugs wird maßgeblich von einer schnell und einfach durchführbaren Ankoppelung abhängen. Deshalb muss Wert darauf gelegt werden, dass dieser Vorgang in kürzester Zeit und im Idealfall von nur einer Person zu bewerkstelligen ist.
Um die Module über die Kupplungsmittel miteinander verbinden zu können, ist es erforderlich, dass jedes Modul über eine Heckklappe verfügt, damit der Innenraum auch dann geschlossen bleibt, wenn das betreffende Modul das Heck des Fahrzeuges bildet. Diese Heckklappe kann, wenn ein weiteres Modul angekoppelt wird, entweder komplett entfernt oder im Falle einer nach oben öffnenden Klappe in das Dach bzw. im Fall von zwei sich nach den Seiten öffnenden Klappen in die Seitenwände des nachfolgenden Moduls integriert werden. Eine weitere Möglichkeit wäre, die Heckklappe des der Schnittstelle vorgesetzten Moduls vollständig in dieses einzuführen.
Die Erfindung ist nachstehend an Ausführungsbeispielen erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigen:
1 die schematische Seitenansicht eines Basisfahrzeugs (Fahrermodul) gemäß der Erfindung,
2 eine Draufsicht auf das Fahrermodul gemäß 1 beim Andocken eines zusätzlichen Zellenmoduls,
3 eine der 2 entsprechende Darstellung der beiden Module nach erfolgter Kopplung,
4 die Seitenansicht eines modifizierten Fahrermoduls mit angedocktem Lastenmodul und
5 die Seitenansicht eines variierten Zellenmoduls (Personenmodul).
1 zeigt in schematischer Seitenansicht ein als Basis- oder Fahrermodul 10 ausgebildetes Kraftfahrzeug gemäß der Erfindung mit zwei Achsen 12. Für den Antrieb einer der beiden Achsen 12 dient ein Elektromotor 14, der mit einem Energiespeicher 16 (Batterie oder Brennstoffzelle) verbunden ist. Darüber hinaus besteht auch die Möglichkeit, jeder Achse 12 oder auch jedem Rad einen eigenen Elektromotor 14 zuzuordnen.
Dieses Basis- oder Fahrermodul 10 hat, wie in 2 angedeutet, im einfachsten Fall nur zwei Sitze 38, die im vorderen Bereich nebeneinander angeordnet sind und Platz für zwei Personen bieten, welche über eine Seitentür 18 in die Fahrgastzelle 40 zusteigen können. Die Rückwand dieser Fahrgastzelle 40 ist durch eine im wesentlichen vertikale Heckklappe 20 abgeschlossen, die im Ausführungsbeispiel über eine obere Scharnierachse 22 nach oben schwenkbar ist. Im geöffneten Zustand der Heckklappe 20 ist ein hinterer Stauraum 24 in dem Modul 10 zugänglich, um Gepäck unterzubringen.
2 zeigt die Draufsicht auf ein der 1 ähnliches Fahrermodul 10, dessen beide Achsen 12 schematisch dargestellt sind. Unter der vorderen Haube 26 ist die aus Motor 14 und Energiespeicher 16 (vgl. 1) bestehende elektromotorische Antriebseinheit 28, die mit einem nicht dargestellten Getriebe gekoppelt ist, schematisch eingezeichnet. Diese Antriebseinheit 28 ist hinsichtlich ihrer verfügbaren Leistung so ausgelegt, dass sie das Basismodul 10 im beladenen Zustand fortbewegen kann.
An das Basismodul 10 kann, wie in 2 schematisch weiter angedeutet ist, ein zusätzliches Zellenmodul 30 über schematisch eingezeichnete Kupplungsmittel 32 angedockt werden. Dieses ist hier ebenfalls einachsig ausgebildet, wobei auch mehrachsige Zellenmodule 30 in Frage kommen. Zum Andocken wird die in 1 gezeigte Heckklappe 20 nach oben geschwenkt, so dass die beiden Module – Basismodul 10 und Zellenmodul 30 – im Inneren einen einheitlichen, zusammenhängenden Fahrgastraum bilden. Das angedockte Zellenmodul 30 verfügt über eine eigene Antriebseinheit 28 mit Elektromotor und in der Regel eigenem Energiespeicher für den Antrieb der eigenen Achse 12', so dass auch für die Fortbewegung dieses Kombinationsfahrzeugs die notwendige Leistung zur Verfügung gestellt werden kann. Wie zum Basis- oder Fahrermodul 10 oben erwähnt, besteht selbstverständlich auch hier die Möglichkeit, jedem Rad oder bei mehrachsiger Ausführung jeder Achse 12' eine eigene Antriebseinheit 28 oder einen eigenen Elektromotor 14 zuzuordnen.
3 zeigt die beiden angedockten Module 10 und 30, wobei im Übergangsbereich ein flexibler Durchgang 34 ähnlich wie bei mehrgliedrigen Bussen vorgesehen ist. Ferner ist in 3 angedeutet, dass sich im angedockten Zustand die nach oben geschwenkte Heckklappe 20 auf dem Dach des angehängten Zellenmoduls 30 befindet. Das angehängte Zellenmodul 30 verfügt über eine eigene Heckklappe 20', um ein weiteres Zellenmodul 30 andocken zu können.
Die in 4 schematisch dargestellte Variante setzt sich ebenfalls aus einem Fahrermodul 10 als Basismodul und einem angedockten Zellenmodul 30 zusammen, das hier als Lastenmodul mit einer Ladefläche 36 ausgebildet ist. Das Basismodul 10 hat zwei Achsen 12, während auch hier das angehängte Zellenmodul 30 nur eine Achse 12 hat, ohne dass mehrachsige Zellenmodule 30 ausgeschlossen sind. Sowohl das Fahrermodul 10 als auch das angehängte Zellenmodul 30 haben eigene Antriebseinheiten 28, die wie beim Beispiel der 1 jeweils aus wenigstens einem Elektromotor 14 bestehen, dem im allgemeinen ein eigener Energiespeicher 16 zugeordnet ist. Die Heckklappe 20 des Basismoduls 10 kann in dieser Kombination geschlossen bleiben.
5 zeigt ein Zellenmodul 30 für den Transport von Personen, das anstelle des Lastenmoduls der 4 an das Basismodul 10 angedockt werden kann. Die hierfür erforderlichen Kupplungsmittel 32 sind schematisch angedeutet. Das angehängte Zellenmodul 30 ist hier mit einem geschlossenen Heck ausgebildet.

Claims

Kraftfahrzeug mit elektromotorischem Antrieb und einer zweiachsigen Fahrgastzelle (40), die durch eine vertikale oder annähernd vertikale Heckklappe (20) abgeschlossen ist und am Heck Kupplungsmittel (32) zum Andocken eines zusätzlichen Zellenmoduls (30) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrgastzelle (40) für ihren Radantrieb mit einem Elektromotor (14) sowie einem damit verbundenen Energiespeicher (16) und das zusätzliche Zellenmodul (30) mit einer eigenen elektromotorischen Antriebseinheit (28) ausgerüstet sind.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrgastzelle (40) im vorderen Bereich nebeneinander angeordnete Sitzplätze (38) für zwei Personen aufweist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzliche Zellenmodul (30) Sitzplätze für wenigstens zwei weitere Personen hat.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzliche Zellenmodul (30) eine Ladefläche (36) für die Aufnahme von Lasten hat.
Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzliche Zellenmodul (30) einachsig ist.
Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzliche Zellenmodul (30) seinerseits Kupplungsmittel (32) zum Andocken weiterer Zellenmodule (30) aufweist.
Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromotorische Antriebseinheit (28) der zusätzlichen bzw. weiteren Zellenmodule (30) aus wenigstens einem Elektromotor (14) mit Energiespeicher (16) besteht.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Achse der Fahrgastzelle (40) und der Zellenmodule (30) ein eigener Elektromotor (14) zugeordnet ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Rad der Fahrgastzelle (40) und der Zellenmodule (30) ein eigener Elektromotor (14) zugeordnet ist.
Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heckklappe (20) im angedockten Zustand des zusätzlichen Zellenmoduls (30) abnehmbar oder aus einer Schließstellung in eine geöffnete Stellung schwenkbar ist.