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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Basismodul für ein mobiles Antriebsaggregat (MobilePowerPack, MMP), das einen Universalanschluss aufweist, und ein entsprechendes Erweiterungsmodul sowie ein mobiles Antriebsaggregat, das besagtes Basismodul und wenigstens ein Erweiterungsmodul aufweist.
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Zahlreiche mobile, elektrisch betriebene Geräte und Fortbewegungsmittel werden elektrisch angetrieben. So sind beispielsweise elektrisch betriebene Krafträder, Fahrräder mit elektrischem Hilfsantrieb, Segways, elektrisch betriebene Boote und Schiffe sowie mobile Arbeitsstationen beispielsweise für Handwerker bekannt. Jedes dieser unterschiedlichen mobilen, elektrisch betriebenen Geräte hat ein eigens dafür konzipiertes Antriebs- und Energieversorgungssystem.
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Die vorliegende Erfindung stellt ein Basismodul für ein mobiles Antriebsaggregat (MobilePowerPack, MMP) gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 sowie ein entsprechendes Erweiterungsmodul und ein entsprechendes Antriebsaggregat gemäß den weiteren unabhängigen Ansprüchen bereit. Weiterbildungen und Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der anhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es wird darauf hingewiesen, dass die Erfindung durch die gezeigten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung und/oder Figuren zu kombinieren. Insbesondere wird darauf hingewiesen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Gegenstände, so dass ggf. Erläuterungen aus anderen Figuren ergänzend herangezogen werden können.
- 1A zeigt eine isometrische Darstellung eines mobilen Antriebsaggregats (MobilePowerPack) mit Universalanschluss.
- 1B zeigt eine schematische Darstellung des eines mobilen Antriebsaggregats (MobilePowerPack) mit Universalanschluss.
- 2A-2B zeigen isometrische Darstellung von Ausgestaltungsformen eines Basisanschlusses des Universalanschlusses.
- 3A-3E zeigen isometrische Darstellungen verschiedener Erweiterungsmodule, die zusammen mit dem Basismodul mobile Antriebsaggregate bilden.
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Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung, und wie in 1A und 1B schematisch dargestellt, umfasst ein Basismodul 10 für ein mobiles Antriebsaggregat 1 einen Energiespeicher 11, wenigstens einen Elektromotor 12, eine Steuereinheit 13, ein Sensorsystem 14 und einen Universalanschluss 15.1, 15.2, 15.3, 15.4. Der Energiespeicher 11 ist an ein Ladegerät (nicht dargestellt) elektrisch anschließbar und ausgestaltet und eingerichtet für ein zwischenzeitliches Speichern elektrischer Energie, die von dem Ladegerät bereitgestellt wird. Der wenigstens eine Elektromotor 12 (hier zwei Elektromotoren) ist ausgestaltet und eingerichtet für ein Konvertieren elektrischer Energie von dem Energiespeicher 11 in mechanische Energie. Die Steuereinheit 13 ist ausgestaltet und eingerichtet für ein Steuern des Basismoduls 10. Das Sensorsystem 14 ist mit der Steuereinheit 13 kommunikativ verbunden. Die Steuereinheit 13 steuert das Basismodul 10 wenigstens teilweise basierend auf Sensordaten, die von dem Sensorsystem 14 bereitgestellt werden. Der Universalanschluss 15.1, 15.2, 15.3, 15.4 ist so ausgestaltet und eingerichtet, dass jedes einer Vielzahl an verschiedenen Erweiterungsmodulen austauschbar an das Basismodul 10 anschließbar ist.
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Der Energiespeicher 11 kann eine wiederaufladbare Batterie (Akkumulator) wie z.B. ein Lithium-Ionen-Akkumulator (Li-Akku) sein. Der Energiespeicher 11 kann über das Ladegerät aufgeladen werden. Dazu kann das Ladegerät an den Energiespeicher 11 angeschlossen werden und diesen mit elektrischer Energie aufladen, die beispielsweise von einem Energieversorgungsnetz stammt. Der Energiespeicher 11 ist bei Bedarf austauschbar.
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Der wenigstens eine Elektromotor 12 ist elektrisch mit dem Energiespeicher 12 verbunden. Die Steuereinheit 13 steuert die Abgabe von elektrischer Energie an den wenigstens einen Elektromotor 12. Die Anzahl, Art und Leistungsklasse der Elektromotoren 12 kann variabel gestaltbar sein. Es können auch mehrere Elektromotoren 12 über ein Summengetriebe oder ein vergleichbares Getriebe, das in dem Basismodul 10 integriert sein kann, zusammengeschaltet bzw. kaskadiert sein.
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Die Steuereinheit 13 ist ein zentrales Steuergerät (z. B. Computer, Mikroprozessor, FPGA, ASIC, usw.) wie z.B. ein Fahrzeugsteuergerät (vehicle control unit, VCU). Die Steuereinheit 13 steuert das Basismodul 10 beispielsweise hinsichtlich der Ansteuerung des wenigstens einen Elektromotors 12 (Energieabgabe von dem Energiespeicher 11 an den wenigstens einen Elektromotor 12). Die Steuerung des Basismoduls 10 basiert wenigstens teilweise auf den Sensordaten, die das Sensorsystem 14 der Steuereinheit 13 bereitstellt. Weiter kann die Steuerung des Basismoduls 10 durch die Steuereinheit 13 auch auf Steuerbefehlen basieren, die von einem Benutzer stammen. Die Steuerbefehle können von dem Benutzer über eine drahtlose oder kabelgebundene Kommunikationsverbindung (z.B. Fernsteuerung) direkt oder alternativ über eine Kommunikationsschnittstelle 15.4 von einem Erweiterungsmodul (z.B. Bedienfeld an dem Erweiterungsmodul) aus oder alternativ von einer Mensch-Maschine-Schnittstelle (human-machine-interface, HMI), wie Beispielsweise einem Lenkrad, Steuerknüppel, Gaspedal, usw., aus an die Steuereinheit 13 des Basismoduls 10 gesendet werden.
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Das Sensorsystem 14 kann mehrere verschiedene Sensorarten umfassen. Das Sensorsystem 14 ist kommunikativ mit der Steuereinheit 13 verbunden. Die Steuereinheit 13 verwendet die Sensordaten von dem Sensorsystem 14 wenigstens teilweise für die Steuerung des Basismoduls 10. Das Sensorsystem 14 kann Sensoren zum erfassen physikalischer Größen wie z. B. elektrischer Strom (z.B. von dem Energiespeicher 11 an den wenigstens einen Elektromotor 12), Spannung (z.B. des Energiespeichers 11), Beschleunigung (z. B. des Basismoduls 10), Temperatur, Luftdruck, Helligkeit, Luftfeuchte, usw. umfassen. Beispielsweise kann das Sensorsystem 14 Lagesensoren und Beschleunigungssensoren umfassen, die die Lage (Winkel) und die Beschleunigung des Basismoduls 10 erfassen. Basierend auf den Sensordaten der Lagesensoren und der Beschleunigungssensoren kann unter anderem eine Segway-Funktionalität realisiert werden. Dabei kann eine Gewichtsverlagerung eines Benutzers, der auf dem Basismodul 10 steht (Lageänderung), detektiert werden und durch die Steuereinheit 13 mittels des wenigstens einen Elektromotors 12 in eine Beschleunigung in die entsprechende Richtung der Gewichtsverlagerung des Benutzers umgesetzt werden.
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Der Universalanschluss 15.1, 15.2, 15.3, 15.4 dient zum Anschluss eines oder mehrere Erweiterungsmodule an das Basismodul 10. Die Erweiterungsmodule können eine Vielzahl von Funktionalitäten erfüllen, wobei jedes der Vielzahl an unterschiedlichen Erweiterungsmodulen an den einen Universalanschluss 15.1, 15.2, 15.3, 15.4 des Basismoduls 10 anschließbar und wieder trennbar ist. Der Universalanschluss 15.2, 15.3, 15.4 kann mit dem Energiespeicher 11 elektrisch und alternativ oder zusätzlich mit dem wenigstens einen Elektromotor 12 mechanisch und alternativ oder zusätzlich mit der Steuereinheit 13 kommunikativ verbunden sein. Der Universalanschluss 15.2, 15.3, 15,4 kann das Basismodul 10 mit wenigstens einem der Vielzahl an unterschiedlichen Erweiterungsmodulen mechanisch und/oder elektrisch und/oder kommunikativ verbinden.
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Das Basismodul 10 kann zusätzlich ein oder mehrere Getriebe (z. B. stufenloses Getriebe oder Summengetriebe oder ähnliche) umfassen, die eine Übersetzung des wenigstens einen Elektromotors 12 realisieren. Alternativ oder zusätzlich können auch ein oder mehrere Getriebe in einem Erweiterungsmodul enthalten sein.
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Gemäß einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung umfasst der Universalanschluss einen Befestigungsanschluss 15.1 sowie einen mechanischen Anschluss 15.2 und alternativ oder zusätzlich einen elektrischen Anschluss 15.3 und alternativ oder zusätzlich einen Kommunikationsanschluss 15.4. Der Befestigungsanschluss 15.1 ist ausgestaltet und eingerichtet für ein lösbares Befestigen jedes der Vielzahl an verschiedenen Erweiterungsmodulen an das Basismodul 10. Der mechanische Anschluss 15.2 ist ausgestaltet und eingerichtet für ein Übertragen mechanischer Energie von dem Basismodul 10 an jedes der Vielzahl an verschiedenen Erweiterungsmodulen. Der elektrische Anschluss 15.3 ist ausgestaltet und eingerichtet für ein Übertragen von elektrischer Energie von dem Basismodul 10 an jedes der Vielzahl an verschiedenen Erweiterungsmodulen. Der Kommunikationsanschluss 15.4 ist ausgestaltet und eingerichtet für ein Übertragen und Empfangen von Information zwischen dem Basismodul 10 und jedem der Vielzahl an verschiedenen Erweiterungsmodulen.
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Der Befestigungsanschluss 15.1 dient der Befestigung wenigstens eines Erweiterungsmoduls an dem Basismodul 10. Ein beliebiges der Vielzahl an möglichen Erweiterungsmodulen kann formschlüssig und alternativ oder zusätzlich kraftschlüssig mit dem Basismodul 10 verbunden werden, wobei die Verbindung wieder lösbar ist. Beispielsweise kann ein Erweiterungsmodul über eine Profilverbindung formschlüssig an dem Basismodul 10 angebracht werden, wobei das Erweiterungsmodul beispielsweise durch einrasten eines Schnapp-Mechanismus in einer endgültigen Befestigungsposition (wieder lösbar) gesichert werden kann. In den 2A-2B sind mögliche Profile als Befestigungsanschluss 15.1 dargestellt. die Profile weisen wenigstens eine Vertiefung oder Nut entlang wenigstens einer Fläche auf. Die Vertiefung hat eine vorbestimmte Form, beispielswiese eine T-Form. Über ein passendes Gegenstück, das in die Vertiefung formschlüssig eingeschoben werden kann, ist es möglich ein Erweiterungsmodul an dem Basismodul 10 mittels des Befestigungsanschlusses 15.1 lösbar zu befestigen. Alternativ kann der Befestigungsanschluss 15.1 eine Bajonett-Mechanismus oder einen Schraubmechanismus und dergleichen umfassen.
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Der mechanische Anschluss 15.2 dient der Übertragung mechanischer Energie (hier Rotationsenergie) von dem wenigstens einen Elektromotor 12 oder einem vorgeschalteten Getriebe des Basismoduls 10 an ein über den Befestigungsanschluss 15.1 angeschlossenes Erweiterungsmodul. Die mechanische Energieübertragung kann z. B. über eine Antriebswelle erfolgen. Diese kann direkt an dem wenigstens einen Elektromotor 12 oder über ein Getriebe angebunden werden. Eine Welle-Nabe-Verbindung des mechanischen Anschlusses 15.2 kann beispielsweise als Nutverbindung, Pressverbindung, Keilverbindung oder eine Kerbverzahnung ausgeführt sein. Es können auch unterschiedliche Antriebsvarianten wie Radantrieb, Kettenantrieb usw. mit gegebenenfalls unterschiedlichen zusätzlichen Getriebeübersetzungen an das Basismodul angeschlossen und über den mechanischen Anschluss 15.2 angetrieben werden.
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Der elektrische Anschluss 15.3 dient der Übertragung elektrischer Energie von dem Energiespeicher 11 an ein über den Befestigungsanschluss 15.1 angeschlossenes Erweiterungsmodul und alternativ oder zusätzlich der Übertragung elektrischer Energie von dem angeschlossen Erweiterungsmodul an den Energiespeicher 11. Die Übertragung von elektrischer Energie zwischen dem Basismodul 10 bzw. dem Energiespeicher 11 und dem angeschlossenen Erweiterungsmodul wird von der Steuereinheit 13 gesteuert (basierend auf Steuerbefehlen eines Benutzers und/oder basierend auf Sensordaten des Sensorsystems 14). Das Basismodul kann beispielsweise wenigstens einen Steck-/Schraubsockel für jeweils einen Pluspol und Minuspol aufweisen, an denen die elektrische Versorgung eines Erweiterungsmoduls befestigt werden kann. Der elektrische Anschluss 15.3 kann über ein steuerbares Schaltelement verfügen, welches je nach Systemzustand über die Steuereinheit 13 ein und ausgeschaltet wird. Die Systemspannung (Modulversorgung) ist bevorzugt eine Gleichspannung, die besonders bevorzug in einem Bereich von 12V [Volt] bis 60V liegen kann. Spannungen über 60V sollten vermieden werden (Berührschutzspannungsgrenze). Niedrige Spannungen wie z. B. 5V Gleichspannung für USB-Lademöglichkeiten oder hohe Spannungen wie z. B. 230V Wechselspannung können über zusätzliche Wandlermodule (z. B. in dem Ladegerät) auf die passende Spannung beispielsweise zum Aufladen des Energiespeichers 11 gewandelt werden.
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Der Kommunikationsanschluss 15.4 dient der kabellosen oder kabelgebundenen Übertragung von Informationen bzw. Daten zwischen dem Basismodul 10 und einem über den Befestigungsanschluss 15.1 angeschlossenem Erweiterungsmodul. Mögliche kabelgebundene Kommunikationsanschlüsse 15.4 können CAN, LIN, Powerline oder Ethernet sein. Beispiele für kabellose Kommunikationsanschlüsse 15.4 können Funk, W-LAN, GSM, LTE, Bluetooth oder optisch sein.
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Gemäß einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung umfasst das Basismodul 10 ferner umfassend ein Gehäuse 16. Das Gehäuse 16 ist ausgestaltet und eingerichtet, um den Energiespeicher 11, den wenigstens einen Elektromotor 12, die Steuereinheit 14, das Sensorsystem 14 und den Universalanschluss 15.1, 15.2, 15.3, 15.4 des Basismoduls 10 aufzunehmen. In dem Gehäuse 16 sind der Energiespeicher 11 (z. B. Li-Akku), der wenigstens eine Elektromotor 12, die Steuereinheit 13 und das Sensorsystem 14 vollständig aufgenommen (von dem Gehäuse 16 umschlossen). Der Universalanschluss 15.1, 15.2, 15.3, 15.4 ist derart in dem Gehäuse 16 aufgenommen, dass eine entsprechende elektrische, mechanische und/oder kommunikative Verbindung zwischen dem Energiespeicher 11, dem wenigstens einen Elektromotor 12, der Steuereinheit 13 und dem Sensorsystem 14 einerseits und einem angeschlossenen Erweiterungsmodul andererseits erfolgen kann. So können beispielsweise Teile des mechanischen Anschlusses 15.2, des elektrischen Anschlusses 15.3 und des Kommunikationsanschlusses 15.3 aus dem Gehäuse 16 hervorragen.
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Gemäß einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung umfasst das Gehäuse 16 einen Anschlussabschnitt. Der Anschlussabschnitt des Gehäuses 16 bildet wenigstens einen Teil des Universalanschlusses 15.1, 15.3, 15.4. Der Anschlussabschnitt des Gehäuses 16 kann beispielsweise eine oder mehrere Elektroden des elektrischen Anschlusses 15.3 und alternativ oder zusätzlich eine oder mehrere Elektroden des Kommunikationsanschlusses 15.4 umfassen.
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Gemäß einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung bildet der Anschlussabschnitt des Gehäuses 16 wenigstens einen Teil des Befestigungsanschlusses 15.1. Der Anschlussabschnitt des Gehäuses 16 kann beispielsweise an einer Fläche eines der Profile gemäß 2A-2B aufweisen. In die Vertiefung des Profils des Anschlussabschnitts des Gehäuses 16 kann ein passendes Gegenstück an einem Erweiterungsmodul formschlüssig eingeführt werden und so das Erweiterungsmodul an dem Basismodul 10 lösbar befestigt werden. Auch kann der Anschlussabschnitt des Gehäuses 16 einen Teil eines Bajonett-Verschlusses oder ein Gewinde eines Schraubverschlusses bilden.
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Die Realisierung des Universalanschlusses 15.1, 15.2, 15.3, 15.4 ist in mehreren Varianten möglich. Eine Variante umfasst ist ein Stecker, der den elektrischen Anschluss 15.3 (z. B. Pluspol und Minuspol) und den Kommunikationsanschluss enthält. Außerdem kann es einen separaten Befestigungsanschluss 15.1 zur Befestigung der Erweiterungsmodule an dem Basismodul 10 geben. Eine weitere Variante ist, dass die mechanische Verbindung zwischen den Modulen so ausgeführt ist, dass sie gleichzeitig die elektrische Versorgung (Pluspol und Minuspol) und die Kommunikationsleitungen enthält. Ein Beispiel für eine derartige Variante ist eine Schraubverbindung ähnlich einer Glühbirne, deren Verschraubung eine befestigende und gleichzeitige elektrische Verbindung herstellt.
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Der in den 1A-1B dargestellte Universalanschluss 15.1, 15.2, 15.3, 15.4 umfasst einen Befestigungsanschluss 15.1 in Form eines Teils eine Formschlussverbindung, die ein passendes Gegenstück an einem Erweiterungsmodul formschlüssig aufnehmen kann. Weiter umfasst der Universalanschluss 15.1, 15.2, 15.3, 15.4 einen mechanischen Anschluss 15.2 in Form von zwei Welle-Nabe Verbindungen, wobei jeweils eine Welle mit einem der Elektromotoren 12 verbunden ist, die beispielsweise über eine Keilverbindung mit einer passenden Nabe eines Erweiterungsmoduls drehfest verbunden werden kann. Ferner umfasst der Universalanschluss 15.1, 15.2, 15.3, 15.4 einen elektrischen Anschluss 15.3, der von zwei Elektroden gebildet wird, die elektrische Energie zwischen dem Energiespeicher 11 und einem Erweiterungsmodul übertragen können. Zudem umfasst der Universalanschluss 15.1, 15.2, 15.3, 15.4 einen Kommunikationsanschluss 15.4, der von zwei Elektroden gebildet wird, die Informationen zwischen der Steuereinheit 13 und einem Erweiterungsmodul übertragen können.
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Gemäß einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung umfasst das Basismodul 10 ferner ein drahtloses (kabelloses) Kommunikationsmodul 17 und alternativ oder zusätzlich eine Mensch-Maschine-Schnittstelle (human-machine-interface, HMI). Das drahtlose Kommunikationsmodul 17 und die HMI sind jeweils ausgestaltet und eingerichtet für ein Bereitstellen von Information für einen Benutzer und alternativ oder zusätzlich für ein Empfangen von Steuerbefehlen von dem Benutzer. Der Kommunikationsanschluss 15.4 kann von dem drahtlosen Kommunikationsmodul 17 umfasst sein. Das Kommunikationsmodul 17 kann eine Anbindung an mobile Endgeräte, Cloud-Anwendungen und ein öffentliches Netz (Internet) sowie eine Fernsteuerung des Basismoduls 10 ermöglichen. Die HMI kann einen aktuellen Betriebszustand und/oder Status des Basismoduls 10 und/oder eines angeschlossenen Erweiterungsmoduls für den Benutzer anzeigen. Über das HMI kann der Benutzer das Basismodul 10 und/oder ein angeschlossenes Erweiterungsmodul bedienen.
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Gemäß einer Weiterentwicklung der vorliegenden Erfindung umfasst das Basismodul 10 ferner einen elektrischen Generator. Der Elektrische Generator kann ein separater elektrischer Generator in dem Basismodul 10 sein oder von dem wenigstens einen Elektromotor 12 (Generatorbetrieb) gebildet werden. Es können beispielsweise regenerative Energiequellen von dem Generator zur Erzeugung von elektrischer Energie genutzt werden. So kann der elektrische Generator eine oder mehrere Solarzellen oder ein Windkraftrad umfassen. Die gewonnene Energie kann in dem Energiespeicher 11 zwischengespeichert und zum Antreiben des wenigstens einen Elektromotors 12 oder eines angeschlossenen Erweiterungsmoduls verwendet werden. Alternativ oder zusätzlich kann auch ein Erweiterungsmodul einen elektrischen Generator umfassen und über den Universalanschluss bzw. den elektrischen Anschluss 15.3 die gewonnene elektrische Energie (evtl. über das Ladegerät zur Spannungswandlung) an den Energiespeicher 11 abgeben. Es könnte auch beispielsweise über den Universalanschluss bzw. den mechanischen Anschluss 15.2 ein Rotor eines Erweiterungsmoduls an den wenigstens einen Elektromotor 12 angeschlossen werden, so dass dieser im Generatorbetrieb den Energiespeicher 11 auflädt.
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Gemäß einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung umfasst das Basismodul 10 ferner das Ladegerät. Der Energiespeicher 11 ist an das Ladegerät elektrisch angeschlossen. Alternativ zu der oben beschriebenen Konfiguration kann das Ladegerät ein integraler Bestandteil des Basismoduls 10 sein, wobei der Energiespeicher 10 elektrisch mit dem Ladegerät verbunden ist. Das Ladegerät kann auch elektrische Energie, die von dem elektrischen Generator (beispielsweise der wenigstens eine Elektromotor 12) stammt entsprechend wandeln und zum Aufladen des Energiespeichers 11 nutzen.
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Gemäß einer Weiterentwicklung der vorliegenden Erfindung ist der Universalanschluss 15.1, 15.2, 15.3, 15.4 so ausgestaltet und eingerichtet, dass gleichzeitig mehr als ein Erweiterungsmodul der Vielzahl an verschiedenen Erweiterungsmodulen austauschbar an das Basismodul 10 anschließbar ist. Es könnte beispielsweise ein Erweiterungsmodul mit einem zusätzlichen Energiespeicher und ein Erweiterungsmodul mit einer Solarzelle als elektrischer Generator und ein Erweiterungsmodul mit Rädern und einer HMI gleichzeitig an den Universalanschluss 15.1, 15.2, 15.3, 15.4 angeschlossen werden, um ein elektrisch betriebenes Fortbewegungsmittel (z. B. Roller oder Segway) basierend auf dem Basismodul 10 zu bilden.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung, und wie in 3A bis 3E schematisch dargestellt, umfasst ein Erweiterungsmodul 20 für ein mobiles Antriebsaggregat 1 ein Universalanschlussgegenstück und eine Lasteinheit. Das Universalanschlussgegenstück ist so ausgestaltet und eingerichtet, dass das Erweiterungsmodul 20 austauschbar an ein Basismodul 10 gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung über dessen Universalanschluss 15.1, 15.2, 15.3, 15.4 anschließbar ist. Die Lasteinheit ist ausgestaltet und eingerichtet für ein Konvertieren mechanischer Energie und/oder elektrischer Energie, die von dem Basismodul bereitgestellt wird.
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Das Universalanschlussgegenstück kann entsprechend dem Universalanschluss ein Befestigungsanschlussgegenstück für den Befestigungsanschluss 15.1 (Gegenstück zu Vertiefung oder Bajonett-Verschluss oder Verschraubung, usw.), ein mechanisches Anschlussgegenstück für den mechanischen Anschluss 15.2 (z. B. Welle mit Keilverzahnung die auf Nabe mit Keilen gesteckt werden kann oder ähnliches), ein elektrisches Anschlussgegenstück für den elektrischen Anschluss 15.3 (z. B. Buchsen in die Kontakte eingeschoben werden können) und ein Kommunikationsanschlussgegenstück für den Kommunikationsanschluss 15.4 (z. B. Buchsen in die Kontakte eingeschoben werden können) umfassen.
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Die Lasteinheit kann aus unterschiedlichen Untereinheiten aufgebaut sein. Es kann Beispielsweise ein Radantrieb, ein Kettenantrieb oder dergleichen direkt oder zusammen mit einem vorgeschalteten Getriebe über den mechanischen Anschluss 15.2 mit mechanischer Energie von dem Basismodul 10 angetrieben werden.
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Ein Erweiterungsmodul 20 kann beispielsweise ein Getriebe-Modul (3A) zur Anpassung der Übersetzung des wenigstens einen Elektromotors 12 oder des mechanischen Anschlusses 15.2 sein. Das Erweiterungsmodul 20 kann auch ein Antriebs-Modul (inklusive oder ohne passendes Getriebe) mit Radantrieb ( 3C), Kettenantrieb (3B) oder Räderpaketen (Dreifachräderantrieb, 3D) sein. Zudem können auch folgende Erweiterungsmodule 20 an das Basismodul 10 angeschlossen werden:
- - FollowMe-Modul (Erweiterungsmodul mit zusätzlicher Sensorik, das ein automatisches Verfolgen einer Person oder anderer Fahrzeuge ermöglicht)
- - AutonomesFahren-Modul (Erweiterungsmodul mit zusätzlicher Sensorik und Steuereinheit (Rechner) ermöglicht autonomes Fahren)
- - Energiespeicher-Modul (Erweiterung der Speicherkapazität, Mehrfachnutzung der Energiespeicher auch für andere Einsatzzwecke)
- - Photovoltaik-Modul (Energieerzeugung aus Sonnenenergie mit Hilfe von in mehreren Segmenten ausklappbaren Solarpanelen, Sonnenverfolgung kann automatisiert erfolgen)
- - Transport-Modul (Erweiterungsmodul mit einem oder mehreren Hilfsrädern und optional mit passendem Getriebe)
- - „Segway“-Modul (Nutzung des Basismoduls als Segway-Plattform)
- - Rollstuhl-Modul (Transport von Gehbehinderten Personen oder Tieren)
- - Freizeitfahrzeug-Modul (z. B. Liegesitz mit einem oder mehreren Hilfsrädern oder mit Schwimmkörpern und Schiffsschraube)
- - Kühlbox-Modul (zum mobilen Kühlen von Lebensmitteln oder andern verderblichen Waren)
- - Fahrradantriebsmodul (als Fahrradanhänger welcher über intelligente Regelung den Fahrradfahrer unterstützen kann oder als Antriebsbasis für Kinderanhänger)
- - Kinderwagen-Modul (ermöglicht das elektrifizieren von Kinderwägen)
- - Bootsantrieb-Modul (Anbaueinheit mit Unterwasserantriebsschraube/Schiffsschraube, 3E)
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Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung, und wie ebenfalls in 3B bis 3E schematisch dargestellt, umfasst ein mobiles Antriebsgerät 1 ein Basismodul 10 gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung und wenigstens ein Erweiterungsmodul 20 gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung. Das wenigstens eine Erweiterungsmodul 20 ist mit seinem Universalanschlussgegenstück über den Universalanschluss 15.1, 15.2, 15.3 ,15.4 des Basismoduls 10 austauschbar an dem Basismodul 10 angeschlossen. Aus dem Basismodul 10 und einem oder mehreren entsprechenden Erweiterungsmodulen kann beispielsweise ein Segway-Fahrzeug, ein Elektroboot, ein autonomes Fahrzeug und dergleichen aufgebaut werden.
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In 3B ist ein mobiles Antriebsgerät 1 in Form eines Kettenfahrzeugs schematisch dargestellt. An das Basismodul 10 sind zwei Kettenantriebsmodule 20 jeweils mit einem passenden Getriebe und einem Kettenantrieb angeschlossen.
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In 3C ist ein mobiles Antriebsgerät 1 in Form eines zweirädrigen Fahrzeugs schematisch dargestellt. An das Basismodul 10 sind zwei Radantriebsmodule 20 jeweils mit einem passenden Getriebe und einem Radantrieb angeschlossen.
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In 3D ist ein mobiles Antriebsgerät 1 in Form eines Dreifachradfahrzeugs schematisch dargestellt. An das Basismodul 10 sind zwei Dreifachradantriebsmodule 20 jeweils mit einem passenden Getriebe und einem Dreifachradantrieb angeschlossen.
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In 3E ist ein mobiles Antriebsgerät 1 in Form eines Elektroboots schematisch dargestellt. An das Basismodul 10 sind ist ein Bootsmodul 20 mit Schwimmkörpern, einer HMI, passendem Getriebe und einer Schiffsschraube angeschlossen.
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Obwohl hier spezifische Ausführungsformen illustriert und beschrieben wurden, ist für den Fachmann ersichtlich, dass es eine Vielzahl von Alternativen und/oder gleichwertigen Implementierungen gibt. Es ist zu würdigen, dass die exemplarischen Ausgestaltungen oder Ausführungsformen nur Beispiele sind und nicht dazu gedacht sind, den Umfang, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration in irgendeiner Weise einzuschränken. Vielmehr wird die vorstehende Zusammenfassung und detaillierte Beschreibung dem Fachmann hinreichende Anweisungen für die Umsetzung von mindestens einer bevorzugten Ausführungsform liefern, wobei es sich versteht, dass verschiedene Änderungen in der Funktion und Anordnung der Elemente, die in einer beispielhaften Ausgestaltung beschrieben werden, nicht von dem in den beigefügten Ansprüchen und ihren rechtlichen äquivalenten dargelegten Anwendungsbereich hinausführen. In der Regel ist diese Anmeldung dazu gedacht, alle Anpassungen oder Variationen der hier diskutierten spezifischen Ausführungsformen abzudecken.
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In der vorstehenden ausführlichen Beschreibung wurden verschiedene Merkmale in einem oder mehreren Beispielen zusammengefasst, um die Offenbarung knapp zu halten. Es versteht sich, dass die obige Beschreibung illustrativ und nicht restriktiv sein soll. Sie soll alle Alternativen, Änderungen und äquivalente abdecken, die im Rahmen der Erfindung enthalten sein können. Viele andere Beispiele werden einem Fachmann bei dem Studium der obigen Offenbarung offensichtlich werden.
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Um ein umfassendes Verständnis der Erfindung zu ermöglichen, wird eine spezifische Nomenklatur verwendet, die in der vorstehenden Offenbarung verwendet wurde. Es wird jedoch für einen Fachmann im Lichte der darin enthaltenen Spezifikation ersichtlich sein, dass die spezifischen Details nicht erforderlich sind, um die Erfindung zu anzuwenden. So werden die vorstehenden Beschreibungen spezieller Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu Illustrations-und Beschreibungszwecken dargestellt. Sie sind nicht dazu gedacht, erschöpfend zu sein oder die Erfindung auf die oben offenbarten genauen Ausführungsformen zu beschränken; offensichtlich sind viele Modifikationen und Variationen im Hinblick auf die oben genannten Lehren möglich. Die Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um die Grundsätze der Erfindung und ihre praktischen Anwendungen am besten zu erklären und um somit anderen Fachkräften die Möglichkeit zu geben, die Erfindung und verschiedene Ausführungsformen mit verschiedenen Modifikationen, sowie es für die jeweilige Verwendung geeignet erscheint, am besten anzuwenden. In der gesamten Spezifikation werden die Begriffe „einschließlich“ und „in welchem/welcher“ als Äquivalente der jeweiligen Begriffe „umfassend“ bzw. „worin“ verwendet. Darüber hinaus werden die Begriffe „erster/erste/erstes“, „zweiter/zweite/zweites“, „dritter, dritte, drittes“ usw. lediglich als Bezeichnung verwendet und sind nicht dazu gedacht, numerische Anforderungen an die Objekte zu stellen oder eine bestimmte Rangfolge vorzugeben. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Beschreibung und den Ansprüchen ist die Verbindung „oder“ als Aufnahme („und/oder“) zu verstehen und nicht exklusiv („entweder... oder“).
