DE102021118950A1

DE102021118950A1 - Systeme und verfahren für ein elektrifiziertes schweres nutzfahrzeug

Info

Publication number: DE102021118950A1
Application number: DE102021118950.0A
Authority: DE
Inventors: Yan Hebert; Marc Daigneault; Sylvain Castonguay; Francois Dube; Guillaume DESOURDY; Philippe Louisseize; Louis-Andre Calve; Jason Soares; Marc-Antoine Beaudoin
Original assignee: Les Moteurs Nordresa Inc
Current assignee: DANA HEAVY VEHICLE SYSTEMS GROUP, LLC, MAUMEE, US
Priority date: 2020-07-30
Filing date: 2021-07-22
Publication date: 2022-02-03
Also published as: CN114056075A; US20220032787A1; US11498435B2; US20220379740A1

Abstract

Es werden Verfahren und Systeme für ein elektrifiziertes schweres Nutzfahrzeug bereitgestellt. In einem Beispiel umfasst das Fahrzeug einen Batteriesatz, um Strom an einen Elektromotor des Fahrzeugs bereitzustellen, wobei der Batteriesatz in einem Fahrgestell des Fahrzeugs angeordnet und dafür ausgelegt ist, Bestandteil eines Bodens des Fahrzeugs zu sein. Das Fahrzeug umfasst zudem einen Motor, der mit Vorderrädern des Fahrzeugs gekoppelt ist, wobei die Vorderräder Nabenbaugruppen aufweisen, in denen Antriebswellen-Adapter sitzen, die dafür ausgelegt sind, die Nabenbaugruppen dauerhaft mit Antriebswellen der Vorderräder zu koppeln, und einen Träger, der für den Einbau mit elektrischen Teilsystemen des Fahrzeugs ausgelegt ist.

Description

GEBIET DER TECHNIK
Die vorliegende Beschreibung betrifft allgemein Verfahren und Systeme für ein elektrifiziertes schweres Nutzfahrzeug.
HINTERGRUND UND ABRISS
Ein schweres Nutzfahrzeug mit Verbrennungsmotor kann mit einem Hinterradantrieb ausgelegt sein, um die Beschleunigung beim Anfahren zu verbessern und die Traktion zu erhöhen. Das wachsende Interesse daran, die Verbrennung fossiler Brennstoffe zu verringern, hat dazu geführt, dass die Entwicklung elektrischer schwerer Nutzfahrzeuge vorangetrieben wird. Für den elektrischen Antrieb derartiger Fahrzeuge ist unter Umständen ein großer Batteriesatz erforderlich. Der Batteriesatz kann an tiefer Position im Fahrzeug sitzen, etwa entlang einem Fahrgestell des Fahrzeugs, und einen hohen Platzbedarf (Footprint) aufweisen, was an einer Unterseite des Fahrzeugs gewisse Zwänge im Hinblick auf das Packaging mit sich bringen kann. In einigen Beispielen sind Änderungen der Fahrzeugkonfiguration erforderlich, um den Batteriesatz integrieren zu können. Zum Beispiel kann das Fahrzeug, um die Traktion und das Drehmoment an den Fahrzeugrädern aufrechtzuerhalten und auch um den Batteriesatz unterzubringen, mit einem Vorderradantrieb ausgerüstet werden (z. B. da der Batteriesatz unter Umständen keinen Platz für eine Antriebsachse lässt, die sich entlang einer Länge des Fahrgestells erstreckt), wenn die Bereitstellung elektrischer regenerativer Kapazitäten an Vorderrädern des Fahrzeugs ggf. erstrebenswert ist. Eine Neukonfiguration verschiedener elektrischer Fahrzeug-Teilsysteme, etwa einer Hydraulikpumpe, eines Druckluftkompressors, eines Klimakompressors, Kabelstränge des Fahrzeugs, Bremsleitungen usw., kann aufgrund des Einbaus des Batteriesatzes eventuell ebenso erforderlich sein. Darüber hinaus kann die Integration des großen Batteriesatzes in das Fahrzeug in der Art, dass er einfach entnehmbar ist, ohne die strukturelle Integrität des Fahrgestells des Fahrzeugs zu gefährden, den Ausschlag für weitere Veränderungen geben.
In einem Beispiel kann eine Lösung für die vorstehend genannten Aspekte in einem Elektrofahrzeug bestehen, das einen Batteriesatz aufweist, um Strom an einen Elektromotor des Fahrzeugs bereitzustellen, wobei der Batteriesatz in einem Fahrgestell des Fahrzeugs angeordnet und dafür ausgelegt ist, einen Teil eines Bodens des Fahrzeugs zu bilden, einen Motor, der benachbart zum Fahrgestell angeordnet und mit Vorderrädern des Fahrzeugs gekoppelt ist, wobei die Vorderräder Nabenbaugruppen aufweisen, in denen Antriebswellen-Adapter sitzen, wobei die Antriebswellen-Adapter dafür ausgelegt sind, die Nabenbaugruppen dauerhaft mit Antriebswellen der Vorderräder zu koppeln, und einen Träger, der benachbart zum Fahrgestell entlang einem Rahmen des Fahrzeugs positioniert ist, wobei der Träger für den Einbau mit elektrischen Teilsystemen des Fahrzeugs ausgelegt ist. Auf diese Weise kann das Elektrofahrzeug mit einem Vorderradantrieb ausgerüstet werden, damit Platz für den Einbau eines großen Batteriesatzes vorhanden und ein effizientes Packaging der Teilsystem-Leistungselektronik möglich ist.
Zum Beispiel können die Nabenbaugruppen der Vorderräder Nabenbaugruppen für Allradantrieb sein, die so verändert sind, dass sie mit Antriebswellen der Vorderräder dauerhaft gekoppelt sind, und zwar indem in die Nabenbaugruppen die Antriebswellen-Adapter eingebaut werden. Die Antriebswellen-Adapter können regeneratives Bremsen an den Vorderrädern ermöglichen, wodurch sich die Leistungseffizienz des Fahrzeugs erhöht. Zusätzlich lässt sich ein Gesamtplatzbedarf der elektrischen Teilsysteme reduzieren, indem die Teilsysteme im Träger zusammengefasst werden. Der Träger kann vor dem Einbau ins Fahrzeug vormontiert werden, wodurch sich die Zusammenbauzeit reduziert und die Kopplung der Teilsysteme mit dem Fahrzeug vereinfacht wird.
Es versteht sich, dass der vorstehende Abriss den Zweck hat, in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, die in der detaillierten Beschreibung näher beschrieben sind. Er ist nicht dazu bestimmt, zentrale oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands des Patents zu benennen, dessen Schutzumfang ausschließlich durch die Ansprüche festgelegt ist, die auf die detaillierte Beschreibung folgen. Ferner ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Ausführungen beschränkt, die die vorstehend oder in einem beliebigen Abschnitt dieser Offenbarung genannten Nachteile beheben.
Figurenliste

1 zeigt ein Beispiel eines Fahrzeugs, in das ein Batteriesatz integriert ist, der sich entlang einem Fahrgestell des Fahrzeugs erstreckt, in einer Ansicht von unten.
2 zeigt das Fahrzeug mit dem Batteriesatz in einer Profilansicht.
3 zeigt die perspektivische Ansicht eines Beispiels eines Batteriesatzes, der in einem schweren Nutzfahrzeug integriert sein kann.
4 zeigt den Batteriesatz von 3 ohne die Außenabdeckung.
5 zeigt eine detaillierte Ansicht interner Komponenten des Batteriesatzes.
6 zeigt ein Schnittbild eines Beispiels einer Antriebswelle mit einem Antriebswellen-Adapter, die im schweren Nutzfahrzeug eingesetzt werden kann, das den Batteriesatz umfasst.
7 zeigt eine perspektivische Ansicht des Antriebswellen-Adapters von 6.
8 zeigt eine Profilansicht des Antriebswellen-Adapters von 6.
9 zeigt eine Schnittansicht des Antriebswellen-Adapters von 6.
10 zeigt eine perspektivische Ansicht eines ersten Beispiels eines Trägers für Teilsysteme, der im schweren Nutzfahrzeug montiert sein kann, das den Batteriesatz umfasst.
11A und 11B zeigen perspektivische Ansichten eines zweiten Beispiels des Trägers für Teilsysteme, der im schweren Nutzfahrzeug montiert sein kann, das den Batteriesatz umfasst.
12A und 12B zeigt Explosionsansichten des Trägers für Teilsysteme von 11A und 11B.
13 und 14 zeigen eine beispielhafte Anordnung des Trägers für Teilsysteme im schweren Nutzfahrzeug, das den Batteriesatz umfasst.

1-14 sind in etwa maßstabsgetreu.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung betrifft Verfahren und Systeme für ein elektrifiziertes schweres Nutzfahrzeug. Für den elektrischen Antrieb kann ein elektrisches System des Fahrzeugs mit einem Batteriesatz ausgerüstet sein, der entlang einem Fahrgestell des Fahrzeugs angeordnet ist, wie in 1 gezeigt. In einem Beispiel kann das Fahrzeug mit einem Skateboard-Fahrgestell ausgeführt sein, bei dem die Batterie in das Skateboard-Fahrgestell integriert ist, wie in 2 veranschaulicht. Ein Beispiel des Batteriesatzes ist in 3 aus perspektivischer Ansicht gezeigt und in 4 ohne die Außenabdeckung abgebildet. Eine detailliertere Ansicht einer internen Struktur des Batteriesatzes ist in 5 veranschaulicht. Das elektrifizierte Fahrzeug kann mit einem Vorderradantrieb ausgerüstet sein, um den Batteriesatz im Fahrzeug räumlich unterzubringen, während gleichzeitig an den Fahrzeugrädern eine gewünschte Traktion und Beschleunigung bereitgestellt wird. Das Fahrzeug kann ferner für ein regeneratives Bremsen ausgelegt sein, um den Batteriesatz wieder aufzuladen. Dafür können die Vorderräder Antriebswellen-Adapter umfassen, die regeneratives Bremsen an den Vorderrädern ermöglichen. Ein Beispiel eines Antriebswellen-Adapters, der in einer Radnabe angeordnet ist, ist in 6 in einem Schnittbild veranschaulicht. Der Antriebswellen-Adapter ist im Detail in den 7-9 abgebildet. Um weiteren Raum für die Anordnung des Batteriesatzes im Fahrzeug zu schaffen, kann das Fahrzeug einen Träger für Teilsysteme umfassen, wie in den Beispielen der 10-12B gezeigt, wobei der Träger für Teilsysteme dafür ausgelegt ist, den Einbau elektrischer Teilsysteme in einer einzigen Struktur zusammenzufassen, wodurch sich der Zusammenbau vereinfacht und sich ein Gesamtplatzbedarf der Teilsysteme verringert. Eine beispielhafte Anordnung des Trägers für Teilsysteme im Fahrzeug ist in 13 und 14 näher abgebildet.
1-14 zeigen Beispielkonfigurationen mit einer relativen Positionierung der verschiedenen Komponenten zueinander. Wenn gezeigt ist, dass diese Elemente einander direkt berühren oder direkt gekoppelt sind, können sie zumindest in einem Beispiel als einander direkt berührend bzw. als direkt gekoppelt bezeichnet werden. In ähnlicher Weise können Elemente, die als angrenzend oder benachbart zueinander abgebildet sind, in mindestens einem Beispiel angrenzend oder benachbart zueinander sein. Als ein Beispiel können Komponenten, die miteinander an einer Grenzfläche in Kontakt sind, als miteinander in Flächenkontakt stehend bezeichnet werden. Als weiteres Beispiel können Elemente, die voneinander getrennt mit nur einem Abstand dazwischen und keinen anderen Komponenten positioniert sind, in mindestens einem Beispiel als solche bezeichnet werden. Als noch weiteres Beispiel können Elemente, die über-/untereinander, sich gegenüberliegend oder links/rechts voneinander abgebildet sind, relativ zueinander derart bezeichnet werden. Ferner kann, wie in den Figuren gezeigt, ein oberstes Element oder eine Spitze eines Elements als „oben“, „Oberseite“ der Komponente und ein unterstes Element oder eine unterste Stelle eines Elements als „unten“, „Unterseite“ der Komponente in mindestens einem Beispiel bezeichnet werden. Wie sie hier verwendet werden, können die Begriffe oben/unten, obere/untere, ober-/unterhalb relativ zu einer Vertikalachse der Figuren zu verstehen sein und dazu verwendet werden, die Positionierung von Elementen der Figuren in Relation zueinander zu beschreiben. Entsprechend sind Elemente, die über/oberhalb von anderen Elementen abgebildet sind, in einem Beispiel vertikal über/oberhalb der anderen Elemente positioniert. Als noch weiteres Beispiel können die Formen der Elemente, die in den Figuren abgebildet sind, als diese Formen aufweisend bezeichnet sein (z. B. als kreisförmig, gerade, plan, gekrümmt, abgerundet, abgeschrägt, abgewinkelt und dergleichen). Ferner können Elemente, die als sich überschneidend abgebildet sind, als sich überschneidende Elemente in mindestens einem Beispiel bezeichnet sein. Weiterhin kann ein Element, das in einem anderen Element abgebildet ist oder außerhalb eines anderen Elements gezeigt ist, in einem Beispiel als solches bezeichnet werden.
Bezugnehmend auf 1 kann ein schweres Nutzfahrzeug 100 ein elektrisches System aufweisen, das mit einem Batteriesatz 102 als Hauptkraftmaschine ausgelegt ist und elektrische Energie für den Antrieb bereitstellt. Ein Satz Bezugsachsen 101 ist zum Vergleich zwischen den abgebildeten Ansichten dargestellt, in Form einer y-Achse, x-Achse und z-Achse. In einem Beispiel kann die y-Achse parallel zu einer Richtung der Schwerkraft und einer vertikalen Richtung sein, die x-Achse parallel zu einer horizontalen Richtung und die z-Achse parallel zu einer Querrichtung und einer Längsachse des Fahrzeugs 100, z. B. parallel zu einer Länge des Fahrzeugs 100. Beim schweren Nutzfahrzeug 100 kann es sich um verschiedene Fahrzeugtypen handeln, darunter leichte Nutzfahrzeuge, Busse verschiedener Größe, mittlere oder schwere Lkw, Arbeitsfahrzeuge usw. Der Batteriesatz 102 kann eine Energiespeichervorrichtung sein, die dafür ausgelegt ist, elektrischen Strom an verschiedene Komponenten des elektrischen Systems des Fahrzeugs 100 bereitzustellen, einschließlich Strom an Motoren, die mit Vorderrädern 104 und/oder Hinterrädern 106 des Fahrzeugs 100 gekoppelt sind. Der Batteriesatz 102 kann sich entlang einem Fahrgestell 108 des Fahrzeugs 100, zwischen den Vorderrädern 104 und den Hinterrädern 106 entlang einem Abschnitt einer Länge 110 des Fahrzeugs 100, erstrecken. Eine Breite 112 des Batteriesatzes 102 kann ähnlich einem Abstand zwischen den am weitesten innenliegenden Rädern der Hinterräder 106 liegen.
In einem Beispiel kann das Fahrgestell 108 des Fahrzeugs 100 ein Skateboard-Fahrgestell 108 sein, in das der Batteriesatz 102 integriert ist, z. B. indem er eine durchgehende Einheit mit dem Skateboard-Fahrgestell 108 bildet. Das Skateboard-Fahrgestell 108 kann sich über einen größeren Abschnitt der Länge 110 des Fahrzeugs 100 als der Batteriesatz 102, ausgehend von einem Punkt hinter den Vorderrädern 104 bis zu einem hinteren Ende 116 des Fahrzeugs, erstrecken. In anderen Beispielen kann das Skateboard-Fahrgestell 108 jedoch in der Länge variieren, z. B. kann das Skateboard-Fahrgestell 108 kürzer sein als in 1 abgebildet. In einem Beispiel, kann, wie in einer Profilansicht 200 des Fahrzeugs 100 in 2 abgebildet, das Skateboard-Fahrgestell 108 eine Plattform sein, die einen Boden des Fahrzeugs 100 bildet. Das Skateboard-Fahrgestell 108 kann aus stabilem, beständigem, festem Material geformt sein, etwa aus Aluminium, Stahl, faserverstärktem Material und/oder anderen Kompositmaterialien, die in der Lage sind, hohe Lasten auszuhalten und zu tragen (z. B. eine Höchstlast, für die das Fahrzeug 100 im Rahmen vorab bestimmter Nutzungsfälle und -bedingungen ausgelegt ist).
Der Batteriesatz 102 kann im Skateboard-Fahrgestell 108 eingebettet sein, z. B. umschlossen in einer Vertiefung im Skateboard-Fahrgestell 108, sodass eine einzige integrierte Struktur gebildet wird, und kann somit auch in den Boden des Fahrzeugs 100 integriert werden. Eine Unterseite 202 des Batteriesatzes 102 kann einen Abschnitt einer Bodenfläche 204 des Skateboard-Fahrgestells 108 bilden. Der Batteriesatz 102 kann daher im Skateboard-Fahrgestell 108 in eine untere Region, in Bezug auf die y-Achse, des Skateboard-Fahrgestells 108 verschoben sein. In anderen Beispielen jedoch kann der Batteriesatz 102 stattdessen in eine obere Region des Skateboard-Fahrgestells 108 verschoben sein, wobei eine Oberseite 206 des Batteriesatzes 102 einen Abschnitt einer oberen Fläche 208 des Skateboard-Fahrgestells 108 bildet. In wiederum anderen Beispielen kann der Batteriesatz 102 sich entlang einem Großteil einer Höhe 210 des Skateboard-Fahrgestells 108 erstreken.
Das Skateboard-Fahrgestell 108 kann verschiedene Vorteile in Bezug auf einen effizienten Zusammenbau und das Packaging des Fahrzeugs 100 bieten. Zum Beispiel kann das Skateboard-Fahrgestell 108 einfach skalierbar sein, sodass verschiedene Arten von Fahrzeugaufbauten daran befestigt werden können. Je nach Höhe einer Zuladung des Fahrzeugs 100 kann eine niedrige vertikale (z. B. in Bezug auf die y-Achse) Positionierung des Batteriesatzes 102 im Fahrzeug 100 eine gleichmäßige und ausgewogene Gewichtsverteilung bewirken, ohne dass das Gleichgewicht des Fahrzeugs 100 hierdurch negativ oder auch positiv beeinflusst wird. Des Weiteren kann durch die Anordnung des Batteriesatzes 102 im Fahrzeugboden der Platz in der Kabine vergrößert werden, während der Batteriesatz 102 in einer beständigen, robusten Struktur untergebracht ist, die den Batteriesatz 102 stützt und vor dem Kontakt mit Steinschlag, beweglichen Fahrzeugkomponenten usw. schützt.
Erneut bezugnehmend auf 1 kann ein Einbau des Batteriesatzes 102 im Fahrzeug 100 dazu führen, dass elektrische Komponenten wie Elektromotoren in einer Region zwischen einer Front 114 des Fahrzeugs 100 und einer Vorderkante 109 des Skateboard-Fahrgestells 108 angeordnet werden. So steht zwischen den Vorderrädern 104 Packaging-Raum zur Verfügung, was den Einbau eines Leistungs- und Antriebsstrangs an den Vorderrädern 104 ermöglicht, jedoch nicht an den Hinterrädern 106, wenn das Fahrzeug 100 mit dem Skateboard-Fahrgestell 108 ausgerüstet ist.
Darüber hinaus kann der Batteriesatz 102 selbst eine feste, robuste Struktur sein und die Integration des Batteriesatzes 102 in das Skateboard-Fahrgestell 108 kann eine Gesamtsteifheit, Torsionsfestigkeit und Biegefestigkeit des Skateboard-Fahrgestells 108 erhöhen. Indem der Batteriesatz 102 in der Bodenregion des Skateboard-Fahrgestells 108 positioniert wird, ist der Batteriesatz einfach für Wartung und/oder Austausch zugänglich. Dabei kann der Batteriesatz 102 entnehmbar mit dem Skateboard-Fahrgestell 108 gekoppelt und als eine in den Rahmen integrierte, selbständige Teilstruktur im Skateboard-Fahrgestell 108 ausgelegt sein. Mit anderen Worten hat der Batteriesatz 102 eine eigenständige Struktur, die in das Skateboard-Fahrgestell 108 eingebettet, aber einfach zugänglich und bei Bedarf entnehmbar ist.
Eine perspektivische Ansicht 300 des Batteriesatzes 102 ist in 3 abgebildet. Der Batteriesatz hat eine obere Abdeckung (in 3 nicht abgebildet) und eine untere Abdeckung 302, wobei die untere Abdeckung 302 die Unterseite 202 des Batteriesatzes 102 bilden kann und in der Bodenfläche 204 des Skateboard-Fahrgestells 108 integriert sein kann, wie in 2 gezeigt. Entsprechend kann die untere Abdeckung 302 aus robustem, beständigem Material bestehen, etwa Stahl, Aluminium, einem Kompositmaterial usw., geformt sein. Die obere Abdeckung kann gegenüber der unteren Abdeckung 302 entlang der y-Achse angeordnet sein. Die obere Abdeckung kann aus weniger robustem Material als die untere Abdeckung bestehen, etwa aus geformtem Kunststoff oder sonstigem Polymer, da die obere Abdeckung nicht der Au-ßenumgebung des Fahrzeugs 100 ausgesetzt ist. In anderen Beispielen kann die obere Abdeckung aus demselben Material bestehen wie die untere Abdeckung 302.
Es können sich Stützschienen 304 entlang einer Länge 306 des Batteriesatzes 102 erstrecken, wobei sich Streben 308 zwischen jeder der Stützschienen 304 und seitlichen Kanten 310 der unteren Abdeckung 302 in einem Winkel relativ zu den Stützschienen 304 erstrecken. Die untere Abdeckung 302 kann ferner Öffnungen 312 zur Aufnahme von Befestigungselementen umfassen, um die untere Abdeckung 302 am Skateboard-Fahrgestell, z. B. dem Skateboard-Fahrgestell 108 der 1 und 2, zu befestigen. Es wird deutlich, dass das die untere Abdeckung 302, die in 3 veranschaulicht ist, ein nicht einschränkendes Beispiel ist. Andere Beispiele können Varianten in Bezug auf Mechanismen und Strukturen aufweisen, um die untere Abdeckung 302 mit dem Skateboard-Fahrgestell zu koppeln, wie auch Änderungen hinsichtlich der Geometrie und den relativen Abmessungen der unteren Abdeckung 302, ohne damit vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
Die untere Abdeckung 302 kann eine Barriere zwischen einer internen Struktur des Batteriesatzes 102 und externen Objekten bilden. Die interne Struktur des Batteriesatzes 102 kann eine Vielzahl von Modulen 402 umfassen, wie in einer Ansicht von unten 400 des Batteriesatzes 102 ohne die obere Abdeckung und in einer Detailansicht in 5, die den gestrichelten Bereich 500 darstellt, gezeigt. Die Vielzahl von Modulen 402 können in Reihen entlang der z-Achse angeordnet sein, mit Abstand zu benachbarten Reihen. Jedes Modul der Vielzahl von Modulen 402 umfasst mehrere Zellen 404, die im Modul 402 in Reihe oder parallel geschaltet sind. Die Vielzahl von Modulen 402 können parallel geschaltet und an elektrische Klemmen 406 des Batteriesatzes angeschlossen sein.
Der Batteriesatz 102 kann andere interne Komponenten umfassen, etwa elektrische Verbindungsstücke, mindestens einen Schütz 408, mindestens einen Vorladewiderstand 410, Halbleiterrelais (SSRs) 412 und mindestens einen Stromsensor 414, zusätzlich zu mindestens einem Temperatursensor, mindestens einem Spannungssensor, mindestens einem Stromsensor, einem Batteriemanagement-System, Schützen, Vorladewiderständen, Hoch- und Niedervolt-Sicherungen, einem Widerstandsheizungssystem, Sammelschienen, einem Kühlsystem, einem Steckverbinder und 12V-Bus zur Versorgung der verschiedenen Elektronik mit Leistung usw. Der Batteriesatz 102 kann mit einem Slave-Master-Batteriemanagement-System mit manueller Trennung (Manual Service Disconnect, MSD) (z. B. an den elektrischen Klemmen 406), integrierten Hitze-Pads und Vorladefähigkeit ausgelegt sein. Die Zellen 404 können verschiedene Kapazitäten und Chemie aufweisen und können in einer beliebigen Anzahl von in Reihe oder parallel geschalteten Modul-Konfigurationen ausgelegt sein.
Wie vorstehend beschrieben können, indem das Fahrzeug mit Skateboard-Fahrgestell und integriertem Batteriesatz ausgerüstet wird, zusätzliche Komponenten des elektrischen Systems des Fahrzeugs, etwa Elektromotoren, um das Skateboard-Fahrgestell herum, entlang einer ähnlichen horizontalen Ebene wie das Skateboard-Fahrgestell, positioniert werden. Zum Beispiel können ein Elektromotor und ein Antriebsstrang vor dem Skateboard-Fahrgestell angeordnet werden, z. B. zwischen der Front 114 des Fahrzeugs 100 und einer Vorderkante 109 des Skateboard-Fahrgestells 108 in 1, und zwischen den Vorderrädern 104. Auf diese Weise kann das Fahrzeug mit Vorderradantrieb ausgeführt sein, wie in 1 gezeigt. Das Fahrzeug 100 umfasst einen Motor 118, der in der Nähe der Front 114 des Fahrzeugs 100 zwischen den Vorderrädern 104 angeordnet ist, wobei der Motor 118 dafür ausgelegt ist, elektrische Leistung vom Batteriesatz 102 zu erhalten. In einem Beispiel kann der Motor 118 ein Motor/Generator sein, der in der Lage ist, mechanische Energie in elektrische Energie umzuwandeln, um den Batteriesatz 102 wieder aufzuladen. Der Motor 118 kann mit einem Antriebsstrang 120 gekoppelt sein, der wiederum mit Antriebswellen 122 der Vorderräder 104 gekoppelt ist. Der Antriebsstrang 120 kann Komponenten wie ein Getriebe und ein Differenzial umfassen. Ein Drehmomentwandler kann sich zwischen dem Motor 118 und dem Getriebe befinden, wenn das Getriebe ein Automatikgetriebe ist, oder es kann eine Kupplung zwischen dem Motor 118 und dem Getriebe angeordnet sein, wenn das Getriebe eine Handschaltung oder ein Direktantrieb mit nur einem Gang ist. Auf diese Weise kann elektrische Leistung, die der Motor 118 vom Batteriesatz 102 bezieht, in Drehmoment umgewandelt werden, um über den Antriebsstrang 120 die Drehung der Vorderräder 104 anzutreiben. Die Hinterräder 106 können Anhängerräder sein, die gemeinsam über eine einzige Achse 152 gedreht werden.
Indem regeneratives Bremsen im Fahrzeug 100 vorgesehen wird, erhöhen sich gegebenenfalls die Effizienz und Attraktivität des Fahrzeugs 100, wenn ermöglicht wird, dass Energie, die anderenfalls als Abwärme verloren ginge, mindestens zum Teil rekuperiert wird. Die zurückgewonnene Energie kann genutzt werden, um die Batterie wieder aufzuladen, wobei der Motor 118 in diesen Fällen als Generator funktioniert. Jedoch kann es sein, dass herkömmliche Vorderrad-Nabenbaugruppen 124, die mit motorisierten Vorderrädern 104 kompatibel sind, etwa Vorderrad-Nabenbaugruppen in schweren Nutzfahrzeugen mit Allradantrieb, nicht für regeneratives Bremsen geeignet sind, aufgrund eines automatischen Sperrmechanismus der herkömmlichen Vorderrad-Nabenbaugruppen. Die Verwendung von Vorderrad-Nabenbaugruppen mit automatischen Sperrmechanismen kann das regenerative Bremsen stören. Zum Beispiel kann der automatische Sperrmechanismus einer gegebenen Vorderrad-Nabenbaugruppe einem Sperrklinken-Mechanismus entsprechen. Insbesondere kann der automatische Sperrmechanismus zulassen, dass ein zugehöriges Vorderrad 104 frei um seine Antriebswelle 122 dreht, wenn kein Drehmoment anliegt, wodurch regeneratives Bremsen verhindert wird, weil das Vorderrad 104 bei nicht anliegendem Beschleunigungsmoment frei dreht (was wiederum das Fahrzeug 100 nicht abbremst). Stattdessen wird regeneratives Bremsen in der Regel über eine starre Verbindung zwischen den Antriebswellen und den Rädern ermöglicht, sodass bei Anliegen eines Verzögerungsmoments (Bremsmoments) die Räder nicht frei drehen und kinetische Energie des Fahrzeugs 100 wieder in elektrische Energie umgewandelt werden kann. Alternativ können spezielle Vorderrad-Nabenbaugruppen angefertigt werden, die für regeneratives Bremsen geeignet sind. Jedoch sind derartige speziell gefertigte Vorderrad-Nabenbaugruppen unter Umständen aufgrund hoher Produktionskosten nicht erwünscht.
Ein Ansatz zur Lösung des vorstehend genannten Problems besteht darin, den automatischen Sperrmechanismus der herkömmlichen Vorderrad-Nabenbaugruppen 124 durch einen Antriebswellen-Adapter 126 zu ersetzen, wie in 1 gezeigt, der regeneratives Bremsen an Vorderrädern 104 des Fahrzeugs zulässt. So können herkömmliche Vorderrad-Nabenbaugruppen eingesetzt werden, wie sie zum Beispiel in Allradantrieb-Anwendungen zum Einsatz kommen, wodurch Zusatzkosten für die Entwicklung von Sonderkomponenten vermieden werden, und die geeignet sind, zur Umwandlung kinetischer Energie des Fahrzeugs in Energie beizutragen, die im Batteriesatz 102 gespeichert wird. Der Antriebswellen-Adapter 126 kann direkt mit jeder der Vorderrad-Nabenbaugruppen 124 gekoppelt werden, im Kontakt mit den Antriebswellen 122 der Vorderräder 104. Ein Beispiel eines der Antriebswellen-Adapter 126 ist in 6 in einem Schnittbild 600, umschlossen in einer der Vorderrad-Nabenbaugruppen 124, veranschaulicht.
Die Vorderrad-Nabenbaugruppe 124 kann sich durch eine mittige Region eines der Vorderräder 104 erstrecken, sodass mindestens ein Abschnitt der Vorderrad-Nabenbaugruppe 124 vom Vorderrad 104 umlaufend umgeben ist. Die Vorderrad-Nabenbaugruppe 124 kann aus einem beständigen, robusten Material geformt sein, etwa Stahl oder Aluminium, und kann eine Radabdeckung 602, ein Radlager 604, neben anderen Komponenten, umfassen. Die Vorderrad-Nabenbaugruppe 124 kann eine mittige Öffnung 606 aufweisen, in der sich das Radlager 604 befindet. Das Radlager 604 kann in ähnlicher Weise eine mittige Öffnung 608 aufweisen, durch die der Antriebswellen-Adapter 126 geführt wird.
Der Antriebswellen-Adapter 126 kann vom Radlager 604 umlaufend umgeben und in direktem Kontakt mit dem Radlager 604 sein. Der Antriebswellen-Adapter 126 kann sich entlang der x-Achse, in Bezug auf eine Mittelachse 610 der Vorderrad-Nabenbaugruppe 124 zentriert, erstrecken. Eine Länge 612, entlang der x-Achse definiert, des Antriebswellen-Adapters 126 kann ähnlich einer Breite, ebenfalls entlang der x-Achse definiert, der Vorderrad-Nabenbaugruppe 124 sein. Der Antriebswellen-Adapter 126 kann eine hohle, röhrenförmige Struktur mit einem innenliegenden Durchgang 614 sein, der dafür ausgelegt ist, eine Antriebswelle aufzunehmen, etwa eine der Antriebswellen 122 in 1. Der Antriebswellen-Adapter 126 kann mit der Antriebswelle und dem Radlager 604 auf die Weise gekoppelt sein, dass die Drehung der Antriebswelle die Drehung des Antriebswellen-Adapters des Radlagers 604 im Einklang mit der Antriebswelle erzwingt. Die Drehung des Radlagers 604 treibt so die Drehung der übrigen Komponenten der Vorderrad-Nabenbaugruppe 124 und des Vorderrads 104, ebenfalls im Einklang mit der Antriebswelle, an.
Der Antriebswellen-Adapter 126 ist, ohne die Vorderrad-Nabenbaugruppe 124, in 7-9 jeweils in einer perspektivischen Ansicht 700, in einer Profilansicht 800 bzw. in einem Schnittbild 900 gezeigt. Der Antriebswellen-Adapter 126 kann einen ersten Abschnitt 702 aufweisen, der in einen zweiten Abschnitt 704 übergeht. Der erste Abschnitt 702 kann einen größeren Teil der Länge 612 des Antriebswellen-Adapters 126 bilden als der zweite Abschnitt 704. Ein Außendurchmesser des ersten Abschnitts 702 des Antriebswellen-Adapters 126 kann über eine Länge des ersten Abschnitts 702 variieren. Zum Beispiel kann der erste Abschnitt 702 einen ersten Teil 802 umfassen, der benachbart und angrenzend zum zweiten Abschnitt 704 des Antriebswellen-Adapters 126 ist, wobei der erste Teil 802 einen gleichförmigen Außendurchmesser 801 hat, wie in 8 gezeigt. Der erste Abschnitt 702 kann zudem einen zweiten Teil 804 mit einem sich verjüngenden Außendurchmesser aufweisen, z. B. verringert sich der Außendurchmesser des zweiten Teils 804 vom ersten Teil 802 zu einem dritten Teil 806 des ersten Abschnitts 702 des Antriebswellen-Adapters 126. Der erste Abschnitt 702 kann ferner den dritten Teil 806 mit gleichförmigem Außendurchmesser 803 umfassen, der enger als der erste Teil 802 ist. Zwar ist der Außendurchmesser des ersten Abschnitts 702 des Antriebswellen-Adapters 126 nicht gleichförmig, jedoch ist die Gesamtveränderung im Außendurchmesser geringer als eine Gesamtveränderung in einem Außendurchmesser des zweiten Abschnitts 704 des Antriebswellen-Adapters 126, wie nachstehend näher beschrieben.
Ein Innendurchmesser 902, wie in 9 abgebildet, des ersten Abschnitts 702 (und des innenliegenden Durchgangs 614 des Antriebswellen-Adapters 126) kann über den Großteil der Länge des ersten Abschnitts 702 gleichförmig sein, mit Ausnahme eines aufgeweiteten Endes 904 des ersten Abschnitts 702, das im dritten Teil 806 des ersten Abschnitts 702 umschlossen angeordnet ist, wo sich der Innendurchmesser 902 erhöht. Der Innendurchmesser 902 des ersten Abschnitts 702 kann ähnlich einem Außendurchmesser einer Antriebswelle und dafür ausgelegt sein, eng um ein Ende des Antriebswelle zu passen, sodass sich die Antriebswelle und der Antriebswellen-Adapter 126 im Einklang drehen, z. B. sodass sich die Antriebswelle nicht relativ zum Antriebswellen-Adapter 126 dreht. Der Antriebswellen-Adapter 126 kann über einen Pressanschluss, durch Schweißen, über einen Befestigungsmechanismus und/oder durch eine Innen-/Außenelement-Konfiguration mit der Antriebswelle gekoppelt sein. In einem Beispiel kann die Kopplung des Antriebswellen-Adapters 126 mit der Antriebswelle dauerhaft sein, z. B. können der Antriebswellen-Adapter 126 und das Ende der Antriebswelle nicht mehr getrennt werden, wenn sie einmal gekoppelt sind.
Zum Beispiel kann der Antriebswellen-Adapter 126 eine Vielzahl von Außenverzahnungen 708 an einer Außenfläche 710 des ersten Abschnitts 702 aufweisen. Wie abgebildet können die Vielzahl der Außenverzahnungen 708 im Wesentlichen gleichmäßig um den ersten Abschnitt 702 herum angeordnet sein und sich entlang mindestens einem Teil der Außenfläche 710 des ersten Abschnitts 702 entlang der x-Achse erstrecken. Eine Vielzahl von Innenverzahnungen (in 6-9 nicht abgebildet) können entsprechend an einer Innenfläche des Radlagers 604 angeordnet sein. Der Antriebswellen-Adapter 126 kann mittels Pressanschluss so in die mittige Öffnung 608 des Radlagers 604 eingebaut sein, dass die Vielzahl der Außenverzahnungen 708 sich jeweils mit der Vielzahl der Innenverzahnungen verzahnen. Der innenliegende Durchgang 614 des Antriebswellen-Adapters 126 kann lose mit einer Verzahnung der Antriebswelle 122 (in 6-9 nicht abgebildet) verbunden sein, um ein Gleichlaufgelenk zu bilden. Der Antriebswellen-Adapter 126 kann an der Antriebswelle 122 mit einer Mutter (in 6-9 nicht abgebildet) befestigt sein, die am Gewinde eines Endes der Antriebswelle 122 sitzt, wobei die Mutter auf einer Innenfläche 814 des ersten Teils 802 festgezogen wird. Ein Flansch (z. B. der dritte Teil 812, siehe nachstehende Beschreibung) des zweiten Abschnitts 704 kann direkt mit dem Radlager 604 gekoppelt und mit diesem über eine Vielzahl von Befestigungselementen befestigt sein, etwa Schrauben, die jeweils in eine Vielzahl von Befestigungslöchern 706 eingesetzt werden. Der zweite Abschnitt 704 des Antriebswellen-Adapters 126 umfasst einen ersten Teil 808 mit einem gleichförmigen Außendurchmesser 805, wie in 8 abgebildet, wobei der erste Teil 808 an den ersten Teil 802 des ersten Abschnitts 702 des Antriebswellen-Adapters 126 angrenzt. Ein zweiter Teil 810 des zweiten Abschnitts 704, wobei der zweite Teil 810 einen konischen Außendurchmesser aufweist, der sich vom ersten Teil 808 zum dritten Teil 812 des zweiten Abschnitts 704 erhöht, grenzt an den ersten Teil 808 an. Der dritte Teil 812 des zweiten Abschnitts 704 des Antriebswellen-Adapters 126 grenzt an den zweiten Teil 810 an und kann ein Flansch 812 sein, bei dem ein Außendurchmesser 807 ein breitester Teil, bezogen auf die y-Achse, des Antriebswellen-Adapters 126 ist.
Wie in 9 veranschaulicht, können ein Innendurchmesser 906 des ersten Teils 808 und teilweise des zweiten Teils 810 im zweiten Abschnitt 704 des Antriebswellen-Adapters 126 über eine Länge, entlang der x-Achse definiert, des zweiten Abschnitts 704 gleichförmig sein. Im zweiten Teil 810 und im Flansch 812 des zweiten Abschnitts 704 erhöht sich der Innendurchmesser des zweiten Abschnitts entlang einer Richtung vom zweiten Teil 810 bis zum Flansch 812. Der innenliegende Durchgang 614 des Antriebswellen-Adapters 126 am zweiten Abschnitt 704 des Antriebswellen-Adapters 126 kann dafür ausgelegt sein, jeweils eine Mutter des Gleichlaufgelenks und eine Nabenkappe aufzunehmen. Wie in 6 gezeigt, kann der Flansch 812 des Antriebswellen-Adapters 126 so geformt sein, das er sowohl mit dem Radlager 604 als auch mit der Radabdeckung 602 der Vorderrad-Nabenbaugruppe 124 ineinandergreift. Der Flansch 812 kann die Vielzahl der Befestigungslöcher 706 umfassen, wie in 7 und 9 gezeigt, damit es möglich ist, den Antriebswellen-Adapter 126 mit Befestigungselementen, etwa Schrauben, an der Vorderrad-Nabenbaugruppe 124 zu befestigen. Auf diese Weise kann der Antriebswellen-Adapter 126 mit dem Radlager 604 über eine Kombination aus Befestigungselementen und Pressanschluss verbunden werden, sodass sich die Antriebswelle, der Antriebswellen-Adapter 126 und die Vorderrad-Nabenbaugruppe 124 im Gleichklang um die Mittelachse 610 drehen, wenn der Motor sie zur Drehbewegung zwingt. Mit anderen Worten dreht sich der Antriebswellen-Adapter 126 nicht relativ zur Antriebswelle oder der Vorderrad-Nabenbaugruppe 124.
Der Einbau eines Vorderradantriebs in das schwere Nutzfahrzeug bei gleichzeitig fortgesetzter Nutzung automatisch sperrender Naben kann dazu führen, dass von einer Batterie des Fahrzeugs unerwünscht Leistung abgezogen wird. Ferner sind automatisch sperrende Naben eventuell nicht mit regenerativem Bremsen kompatibel, wodurch die Rückgewinnung von bei der Reduzierung der Fahrzeuggeschwindigkeit generierter Energie verhindert wird. Durch Austausch der automatisch sperrenden Naben durch den Antriebswellen-Adapter, der in 6-9 gezeigt ist, können die Vorderrad- Nabenbaugruppen fest mit den Vorderradantriebswellen gekoppelt werden (z. B. rückt der Antriebswellen-Adapter nicht von der Vorderantriebswelle aus). Regeneratives Bremsen ist somit an den Fahrzeug-Vorderrädern möglich. Indem die automatisch sperrenden Naben durch die Antriebswellen-Adapter ersetzt werden, ohne dass weitere Änderungen an den Vorderrad- Nabenbaugruppen erforderlich sind (z. B. Änderungen an der Radabdeckung, am Radlager und anderen Komponenten der Vorderrad- Nabenbaugruppen, die nicht direkt an der Antriebswelle sitzen) lassen sich höhere Kosten der Vorderrad- Nabenbaugruppen verhindern und gleichzeitig findet eine effiziente Energierückgewinnung statt.
Wie vorstehend beschrieben, kann der Einbau eines Antriebswellen-Adapters Raum für eine Vorderradantriebskonstruktion eines elektrifizierten schweren Nutzfahrzeugs schaffen, das mit einem Skateboard-Fahrgestell mit integriertem Batteriesatz ausgerüstet ist. Packaging-Zwänge, die durch das Skateboard-Fahrgestell entstehen, können auch eine Neuanordnung der Leistungselektronik verschiedener elektrischer Teilsysteme des Fahrzeugs erforderlich machen, etwa einer Hydraulikpumpe, einer Druckluftpumpe, eines Klimakompressors, einer Wasserpumpe, Steuerungen, Anschlusskästen, Sicherungen, eines Batterieladegeräts, Wechselrichter usw., aufgrund der vertikal tiefen Position des Skateboard-Fahrgestells. Die Teilsysteme sind Bestandteil eines elektrischen Systems des Fahrzeugs und ziehen Leistung aus dem Batteriesatz. Zum Beispiel, wie in 1 veranschaulicht, kann es durch die Integration des Batteriesatzes 102 in das Skateboard-Fahrgestell 108 notwendig sein, die Teilsystem-Leistungselektronik in einer Region zwischen der Vorderkante 109 des Skateboard-Fahrgestells 108 und der Front 114 des Fahrzeugs 100 anzuordnen, wo bereits andere Fahrzeugkomponenten einen Teil des verfügbaren Packaging-Raums einnehmen. Die Positionierung der Leistungselektronik jedes der Teilsysteme dort, wo jedes Teilsystem ggf. angeordnet ist, kann bedeuten, dass lange Verbindungselemente, Drähte und Elektrokabel Verwendung finden, die direkt mit einem Rahmen des Fahrzeugs 100 gekoppelt sein können, damit die Verbindungselemente, Drähte und Elektrokabel den Boden nicht berühren. Es kann leicht passieren, dass die Verbindungselemente, Drähte und Elektrokabel sich verheddern, Schaden nehmen und/oder sich lösen oder mit beweglichen Komponenten des Fahrzeugs 100 in Kontakt kommen. Zusätzlich kann eine verstreute Anordnung der Teilsysteme den Zugang zu Komponenten der Teilsysteme erschweren, wenn Wartung und Reparatur anstehen.
Ferner kann beim Zusammenbau die einzelne Kopplung der Teilsysteme mit dem Fahrzeugrahmen zeitaufwendig sein und ein komplexes Verlegen und Führen von Verbindungselementen, Drähten und Elektrokabeln erfordern. Komponenten von Teilsystemen, wie Pumpen, können Gummiauflagen erforderlich machen, um an das Fahrgestell des Fahrzeugs übertragene Vibrationen zu dämpfen, was eine Anzahl von Teilen erhöht, die am Fahrzeug angebracht werden müssen, wie auch die für den Zusammenbau erforderliche Zeit. Darüber hinaus kann die einzelne Kopplung der Teilsysteme dazu führen, dass die Teilsysteme einen unerwünscht hohen Platzbedarf haben.
Ein Gesamtplatzbedarf der Teilsystem-Leistungselektronik kann dadurch reduziert werden, dass die Leistungselektronik in einem einzigen Träger montiert wird. Der Träger kann eine tragende Struktur sein, an der sich die Leistungselektronik anbringen lässt, sodass die Leistungselektronik in einer einzigen Einheit zusammengefasst ist. Die Leistungselektronik kann vorab im Träger zusammengebaut und dann ans Fahrzeug gekoppelt werden. Elektrokabel, vibrierende Komponenten wie Pumpen usw. können im Träger gesichert und müssen nicht einzeln am Fahrzeugrahmen befestigt werden und der Träger, der Teilsysteme aufnimmt, die über den Batteriesatz mit Leistung versorgt werden, kann am Fahrzeugrahmen in einer Position montiert werden, die es ermöglicht, die Teilsysteme unkompliziert am Batteriesatz anzuschlie-ßen. In einigen Beispielen kann die Leistungselektronik am Träger ohne Gummiauflage befestigt werden. Stattdessen kann der Träger am Fahrgestell mit Gummiauflagen montiert werden, um die Übertragung von Vibrationen an das Fahrzeug, ausgehend von der Teilsystem-Leistungselektronik, als Gesamteinheit zu verringern, wodurch sich eine Anzahl von Gummiauflagen reduziert, die eingesetzt werden, um die Fortpflanzung von Vibrationen zu unterdrücken.
Wie vorstehend beschrieben, kann in einem Träger die Leistungselektronik für verschiedene elektrische Teilsysteme eines Fahrzeugs zusammengefasst werden, wodurch sich ein Gesamtplatzbedarf der Teilsysteme verringert. Der Träger kann an einer zugänglichen Stelle entlang dem Rahmen des Fahrzeugs, um das Skateboard-Fahrgestelle herum und nahe dem Batteriesatz 102 positioniert werden, damit der elektrische Anschluss der Teilsysteme an den Batteriesatz 102 ohne unerwünscht lange Kabel möglich ist. Zum Beispiel kann, wie in 1 gezeigt, ein Träger 150 entlang einer Unterseite des Fahrzeugs 100, zwischen der Front 114 und dem Skateboard-Fahrgestell 108 entlang einer Fahrerseite des Fahrzeugs 100, positioniert sein. Andere Beispiele können jedoch umfassen, dass der Träger 150 an anderer Stelle entlang dem Fahrzeugrahmen angeordnet ist, in ähnlicher Weise zwischen der Front 114 und dem Skateboard-Fahrgestell 108 (etwa auf der Beifahrerseite des Fahrzeugs 100 oder anstelle des Verbrennungsmotors, z. B. vor der Fahrerkabine). Entsprechend kann der Träger 150 so angeordnet sein, dass er für Wartungszwecke einfach zugänglich ist.
Die im Träger 150 montierte Leistungselektronik kann verschiedene Teilsystem-Steuerungen umfassen. Die Steuerungen können mit einer Fahrzeugsteuereinheit 130, etwa dem Steuermodul des Antriebsstrangs, kommunikativ verbunden sein. Die Steuereinheit 130 ist ein Rechner, etwa ein Mikrocomputer, der eine Prozessoreinheit, ein nicht flüchtiges, computerlesbares Speichermedium, Eingangs-/Ausgangsports, Arbeitsspeicher und einen Datenbus umfasst. Ein in der Steuereinheit 130 enthaltenes computerlesbares Speichermedien ist mit computerlesbaren Daten programmierbar, die Anweisungen darstellen, die vom Prozessor ausführbar sind, um verschiedene Steuerabläufe und -verfahren durchzuführen. Der Betrieb der verschiedenen Teilsysteme, die am Träger 150 sitzen, kann über die Steuereinheit 130 auf Grundlage verschiedener Sensoren und Aktuatoren (nicht abgebildet) gesteuert werden, die Bestandteil des Fahrzeugs 100 sind.
Ein erstes Beispiel eines Trägers 1000 zur Aufnahme der Leistungselektronik von Fahrzeug-Teilsystemen ist in der perspektivischen Ansicht 1025 von 10 gezeigt. Der Träger 1000 umfasst einen Rahmen 1002, der aus einem robusten, beständigen Material, etwa Aluminium, Stahl (z. B. A36 Stahl), Gussmetall usw. geformt ist. Der Rahmen 1002 hat ein erstes Kompartiment 1004, das entlang der y-Achse auf einem zweiten Kompartiment 1006 sitzt, mit einem Boden 1008, der sich entlang der x-z-Ebene dazwischen erstreckt und das erste Kompartiment 1004 vom zweiten Kompartiment 1006 trennt. Verschiedene Teilsystemkomponenten können direkt am Rahmen 1002 des Trägers 1000 und/oder im ersten Kompartiment 1004 und zweiten Kompartiment 1006, oder mehreren dieser, befestigt sein. Zum Beispiel können die Teilsystemkomponenten in jedem des ersten Kompartiments 1004 und des zweiten Kompartiments 1006 eingehaust und auch an externe Flächen des Rahmens 1002 gekoppelt sein. Die Teilsystemkomponenten können eine oder mehrere von elektrohydraulischen Brems- und elektrohydraulischen Lenkhilfepumpen 1010, einen HLK- (Heizung, Lüftung, Klima) oder Klimakompressor (A/C) 1012, eine oder mehrere Steuerungen 1014, einen oder mehrere Niedervolt-Sicherungskästen 1016 (z. B. 12 V), eine oder mehrere Hochvolt-Kältemittelpumpen 1018, zusätzlich zu anderer Hochvolt-Leistungselektronik, einschließlich eins oder mehrerer von Wechselrichtern für Zubehör, Hochvolt-Batterieladegeräten, Hochvolt-Motorwechselrichtern, Hochvolt-DCDC-Einheiten usw., umfassen. Es wird deutlich, dass mindestens einige Teilsystemkomponenten, etwa die Niedervolt-Sicherungskästen 1016, im Sinne einer einfachen Zugänglichkeit zu Wartungszwecken positioniert werden können.
Elektrokabel, Drähte sowie Verbindungselemente wie Pumpenschläuche, Rohre usw. der Teilsystemkomponenten können direkt mit dem Träger 1000 gekoppelt werden, bevor der Träger 1000 in einem Fahrzeug angebracht wird. Zum Beispiel können die Teilsystemkomponenten im Werk am Träger montiert werden. Der zusammengebaute Träger 1000 kann dann an einem Rahmen des Fahrzeugs über Befestigungselemente wie Schrauben oder über andere mechanische Befestigungsverfahren montiert werden. In einigen Beispielen kann der Träger 1000 entnehmbar am Fahrzeugrahmen befestigt werden, sodass es möglich ist, den Träger 1000 herauszunehmen, wenn eine Wartung und/oder Inspektion der Teilsystemkomponenten ansteht. Ferner können Gummilauflagen zwischen dem Träger 1000 und dem Fahrzeugrahmen eingesetzt werden, um Vibrationen zu dämpfen, die beim Betrieb der Teilsystemkomponenten entstehen, etwa der Pumpen 1010 und des Kompressors 1012.
Ein zweites Beispiel des Trägers 1100 zur Aufnahme von Leistungselektronik der Fahrzeug-Teilsysteme ist in der perspektivischen Ansicht 1125, der perspektivischen Ansicht 1175, der Explosionsansicht 1225 bzw. der Explosionsansicht 1275 der 11A-12B gezeigt. Es wird deutlich, dass die Merkmale des zweiten Beispiels der 11A-12B Ausführungsformen ähnlich bezeichneter Merkmale des ersten Beispiels in 10 sind. Zum Beispiel kann der Rahmen 1102 eine Ausführungsform des Rahmens 1002 sein.
Der Träger 1100 umfasst einen Rahmen 1102, der aus einem robusten, beständigen Material, etwa Aluminium, Stahl (z. B. A36 Stahl), Gussmetall usw. geformt ist. Auch wenn der Rahmen 1102 in der Realität undurchsichtig sein kann, ist der Rahmen 1102 in 11A-12B durchsichtig dargestellt, damit die verschiedenen, darin enthaltenen Komponenten nicht verdeckt sind. Der Rahmen 1102 hat ein erstes Kompartiment 1104, das entlang der y-Achse auf einem zweiten Kompartiment 1106 sitzt, mit einem Boden 1108, der sich entlang der x-z-Ebene dazwischen erstreckt und das erste Kompartiment 1104 vom zweiten Kompartiment 1106 trennt. Eine Aussparung 1103 kann ferner über dem ersten Kompartiment 1104 entlang der y-Achse angeordnet sein. Verschiedene Teilsystemkomponenten können direkt am Rahmen 1102 des Trägers 1100 und/oder in der Aussparung 1103, im ersten Kompartiment 1104 und im zweiten Kompartiment 1106, oder mehreren dieser, befestigt sein. Zum Beispiel können die Teilsystemkomponenten in jeder der Aussparung 1103, in jedem des ersten Kompartiments 1104 und des zweiten Kompartiments 1106 eingehaust und auch an externe Flächen des Rahmens 1102 gekoppelt sein. Die Teilsystemkomponenten können eine oder mehrere von elektrohydraulischen Brems- und elektrohydraulische Lenkhilfepumpen 1110 (eine einzelne elektrohydraulische Lenkhilfepumpe 1110, gekoppelt mit einem Wechselrichter 1132, ist daher im zweiten Beispiel der 11A-12B abgebildet), einen HLK- oder A/C-Kompressor 1112, eine oder mehrere Steuerungen 1114, einen oder mehrere Niedervolt-Sicherungskästen 1116 (z. B. 12 V), ein Multiplex-Modul zur Leistungsverteilung (MPDM) 1120, einen Anschlusskasten 1122, einen oder mehrere Niedervolt-Schalter 1126 (z. B. 12 V), eine Kabinenheizeinheit 1130 und ein elektrisches Power Takeoff (ePTO) System 1136 (nicht in 11A und 11B abgebildet, um nicht die anderen Komponenten des zweiten Kompartiments 1106 zu verdecken) umfassen, zusätzlich zu anderer Hochvolt-Leistungselektronik, einschließlich eins oder mehrerer von Zubehör-Wechselrichtern (z. B. Wechselrichter 1130), Hochvolt-Batterieladegeräten 1128, Hochvolt-Motorwechselrichtern 1124, Hochvolt-DCDC-Einheiten 1134, Hochvolt-Kältemittelpumpen usw. Es wird deutlich, dass mindestens einige Teilsystemkomponenten, etwa die Niedervolt-Sicherungskästen 1116, im Sinne einer einfachen Zugänglichkeit zu Wartungszwecken positioniert werden können.
Elektrokabel, Drähte sowie Verbindungselemente wie Pumpenschläuche, Rohre usw. der Teilsystemkomponenten können direkt mit dem Träger 1100 gekoppelt werden, bevor der Träger 1100 in einem Fahrzeug angebracht wird. Zum Beispiel können die Teilsystemkomponenten im Werk am Träger montiert werden. Der zusammengebaute Träger 1100 kann dann an einem Rahmen des Fahrzeugs über Befestigungselemente wie Schrauben oder über andere mechanische Befestigungsverfahren montiert werden. In einigen Beispielen kann der Träger 1100 entnehmbar am Fahrzeugrahmen befestigt werden, sodass es möglich ist, den Träger 1100 herauszunehmen, wenn eine Wartung und/oder Inspektion der Teilsystemkomponenten ansteht. Ferner können Gummilauflagen zwischen dem Träger 1100 und dem Fahrzeugrahmen eingesetzt werden, um Vibrationen zu dämpfen, die beim Betrieb der Teilsystemkomponenten entstehen, etwa der Pumpen 1110 und des Kompressors 1112.
Der Träger der vorliegenden Offenbarung kann an verschiedenen Stellen des Fahrzeugs relativ zum Fahrgestell, das den Batteriesatz aufweist, positioniert sein. Zum Beispiel kann der Träger vor dem Fahrgestell auf der Fahrerseite, auf der Beifahrerseite oder dazwischen (z. B. anstelle des Verbrennungsmotors) positioniert sein. In anderen Beispielen und wie in der perspektivischen Ansicht 1300 und in der Schnittansicht 1400 der 13 bzw. 14 gezeigt, kann der Träger, etwa der Träger 150, oberhalb einer Achse entlang der y-Achse, etwa der Hinterachse 152, zwischen einem am weitesten innenliegenden Radpaar entlang der x-Achse, etwa dem am weitesten innenliegenden Paar der Hinterräder 106, positioniert sein. Insbesondere kann der Träger 150 das Skateboard-Fahrgestell 108 berücksichtigen, indem er neben und zumindest teilweise im Skateboard-Fahrgestell 108 positioniert ist, z. B. über einer oberen Oberfläche (z. B. 208) des Skateboard-Fahrgestells 108 entlang der y-Achse, gestützt zwischen und befestigt an den Schienen 1302 des Skateboard-Fahrgestells 108 (wie in 13 und 14 gezeigt). Es wird deutlich, dass nicht jede Komponente des Fahrzeugs in 13 und 14 abgebildet ist, damit die Position des Trägers 150 nicht verdeckt ist.
Auf diese Weise kann ein schweres Nutzfahrzeug elektrifiziert werden, mit Antrieb über einen Batteriesatz, der in ein Fahrgestell des Fahrzeugs integriert ist, wobei das Fahrgestell einen Boden des Fahrzeugs bildet. Der integrierte Batteriesatz kann in das Fahrgestell eingebettet sein, was eine strukturelle Integrität des Fahrgestells begünstigt, und entnehmbar ausgelegt sein, damit der Batteriesatz einfach geprüft und/oder ausgebaut werden kann. Das Fahrzeug kann mit einem Vorderradantrieb ausgerüstet werden, damit eine niedrige vertikale Positionierung des Fahrgestells und Batteriesatzes möglich ist. Der Vorderradantrieb kann zu geringen Kosten realisiert werden, indem herkömmliche Radnabenbaugruppen genutzt und die Radnabenbaugruppen über Antriebswellen-Adapter mit Vorderantriebswellen des Fahrzeugs gekoppelt werden. Die Antriebswellen-Adapter können automatisch sperrende Naben ersetzen, wodurch eine dauerhafte Kopplung mit den Vorderantriebswelten erfolgt und regeneratives Bremsen an Vorderrädern des Fahrzeugs möglich ist. Zwänge hinsichtlich des Packaging-Raums für Leistungselektronik von Teilsystemen des Fahrzeugs, die durch das Fahrgestell des Fahrzeugs und den Batteriesatz entstehen, können berücksichtigt werden, indem die Leistungselektronik in einem einzigen Träger montiert wird, wodurch eine kompakte Anordnung der Teilsysteme an einer einzigen Stelle gegeben ist. Durch die Montage der Leistungselektronik der Teilsysteme im Träger ist es auch möglich, dass sich die Teilsysteme in der Nähe des Batteriesatzes befinden, von dem die Teilsysteme elektrische Leistung beziehen. Der Träger kann vorab zusammengebaut werden, was den Zeitaufwand der Kopplung der Teilsysteme mit dem Fahrzeug reduziert. Komponenten und Zubehör der Leistungselektronik, wie Elektrokabel, Drähte usw., können am Träger anstatt am Fahrzeugrahmen befestigt werden, was die Wahrscheinlichkeit verringert, dass sich die Kabel, Drähte usw. verheddern und/oder sich lösen. Der Träger kann mit Gummiauflagen am Fahrzeugrahmen montiert sein, um die Übertragung von Vibrationen von den Teilsystemen an den Fahrzeugrahmen zu verhindern, wodurch die Weitergabe von Vibrationsenergie an einem einzigen Kontaktpunkt unterdrückt wird, anstelle von einer Vielzahl von Verbindungspunkten, an denen die Teilsysteme einzeln mit dem Fahrzeugrahmen gekoppelt sind. Im Ergebnis ist eine Elektrifizierung des schweren Nutzfahrzeugs zu geringen Kosten und hocheffizient, bei schneller Zusammenbauzeit, möglich.
Die Offenbarung stützt zudem ein Elektrofahrzeug, umfassend: einen Batteriesatz, um Strom an einen Elektromotor des Elektrofahrzeugs bereitzustellen, wobei der Batteriesatz in einem Fahrgestell des Elektrofahrzeugs angeordnet und dafür ausgelegt ist, ein Teil eines Bodens des Elektrofahrzeugs zu bilden, einen Motor, der benachbart zum Fahrgestell angeordnet und mit Vorderrädern des Elektrofahrzeugs gekoppelt ist, wobei die Vorderräder Nabenbaugruppen aufweisen, in denen Antriebswellen-Adapter sitzen, wobei die Antriebswellen-Adapter dafür ausgelegt sind, die Nabenbaugruppen dauerhaft mit Antriebswellen der Vorderräder zu koppeln, und einen Träger, der benachbart zum Fahrgestell entlang einem Rahmen des Elektrofahrzeugs positioniert ist, wobei der Träger für den Einbau mit elektrischen Teilsystemen des Fahrzeugs ausgelegt ist. In einem ersten Beispiel des Systems ist der Batteriesatz im Fahrgestell eingebettet und eine Abdeckung des Batteriesatzes bildet einen Abschnitt einer Oberfläche des Fahrgestells, wobei das Fahrgestell den Boden des Elektrofahrzeugs bildet. In einem zweiten Beispiel des Systems, das optional das erste Beispiel einschließt, ist der Batteriesatz entnehmbar im Fahrgestell des Elektrofahrzeugs angeordnet und das Fahrgestell ist ein Skateboard-Fahrgestell mit tiefer vertikaler Positionierung im Elektrofahrzeug. In einem dritten Beispiel des Systems, das optional das erste und zweite Beispiel einschließt, hat der Batteriesatz eine vom Fahrgestell unabhängige Teilstruktur und umfasst zumindest eins von einem Slave-Master-Batteriemanagement-System, Verbindungselementen, die gegen mehrfache Funkenentladungen resistent sind, Vorladefähigkeit und integrierten Hitze-Pads. In einem vierten Beispiel des Systems, das optional das erste bis dritte Beispiel einschließt, erstreckt sich das Fahrgestell von hinter den Vorderrädern zu einem hinteren Ende des Elektrofahrzeugs, und wobei der Batteriesatz im Fahrgestell in einer Region zwischen den Vorderrädern und den Hinterrädern des Elektrofahrzeugs angeordnet ist. In einem fünften Beispiel des Systems, das optional das erste bis vierte Beispiel einschließt, erstrecken sich die Antriebswellen-Adapter durch eine mittige Öffnung jeder der Nabenbaugruppen und drehen sich nicht relativ zu den Nabenbaugruppen. In einem sechsten Beispiel des Systems, das optional das erste bis fünfte Beispiel einschließt, sind die Antriebswellen-Adapter dafür ausgelegt, Enden der Antriebswellen in einem innenliegenden Durchgang jedes der Antriebswellen-Adapter aufzunehmen. In einem siebten Beispiel des Systems, das optional das erste bis sechste Beispiel einschließt, umgeben die Antriebswellen-Adapter umlaufend die Enden der Antriebswellen und bilden ein Gleichlaufgelenk mit den Antriebswellen. In einem achten Beispiel des Systems, das optional das erste bis siebte Beispiel einschließt, ist der Träger am Rahmen des Elektrofahrzeugs mit einer Gummiauflage dazwischen befestigt, wobei die Gummiauflage dafür ausgelegt ist, die Übertragung von Vibrationen zu unterdrücken. In einem neunten Beispiel des Systems, das optional das erste bis achte Beispiel einschließt, weist der Träger eins oder mehrere Kompartimente auf, die dafür ausgelegt sind, die elektrischen Teilsysteme aufzunehmen, und wobei die elektrischen Teilsysteme direkt mit einer Struktur des Trägers gekoppelt sind und nicht mit dem Rahmen des Elektrofahrzeugs.
Die Offenbarung stützt zudem ein elektrisches System eines schweren Nutzfahrzeugs, umfassend: einen in ein Fahrgestell des Fahrzeugs eingebetteten Batteriesatz, wobei das Fahrgestell einen Boden des Fahrzeugs bildet, und eine Vielzahl von Teilsystem-Leistungselektronik, die elektrisch mit dem Batteriesatz verbunden und in einem Träger montiert ist. In einem ersten Beispiel des Systems ist der Träger entlang einer gemeinsamen horizontalen Ebene mit dem Fahrgestell positioniert und in einer Region entlang einer Unterseite des Fahrzeugs zwischen einer Vorderkante des Fahrgestells und einer Front des Fahrzeugs angeordnet. In einem zweiten Beispiel des Systems, das optional das erste Beispiel umfasst, hat der Träger einen Rahmen, der aus einem robusten, beständigen Material geformt ist, und wobei die Vielzahl der Teilsystem-Leistungselektronik direkt am Rahmen des Trägers befestigt ist. In einem dritten Beispiel des Systems, das optional das erste und zweite Beispiel einschließt, umfasst der Rahmen des Trägers ein erstes Kompartiment, das vertikal über einem zweiten Kompartiment sitzt und das erste Kompartiment und das zweite Kompartiment sind jeweils dafür ausgelegt, eine oder mehrere der Vielzahl der Teilsystem-Leistungselektronik aufzunehmen. In einem vierten Beispiel des Systems, das optional das erste bis dritte Beispiel einschließt, sind eine oder mehrere der Vielzahl der Teilsystem-Leistungselektronik mit externen Oberflächen des Rahmens des Trägers gekoppelt. In einem fünften Beispiel des Systems, das optional das erste bis vierte Beispiel einschließt, umfasst die Vielzahl der Teilsystem-Leistungselektronik eins oder mehrere von einem Wechselrichter, einem Batterieladegerät, einer Steuerung, einer Pumpe, einem Klimakompressor, einem Anschlusskasten und einer Sicherung.
Die Offenbarung stützt zudem ein Elektrofahrzeug, umfassend: einen in einem Fahrgestell des Fahrzeugs eingebetteten Batteriesatz, wobei das Fahrgestell einen Boden des Fahrzeugs bildet, und einen Motor, der vor dem Fahrgestell und zwischen Vorderrädern des Fahrzeugs angeordnet ist, wobei der Motor die Vorderräder in ihrer Drehbewegung antreibt, wobei die Vorderräder Radnabenbaugruppen aufweisen, die Antriebswellen-Adapter umfassen, die dafür ausgelegt sind, diese mit Antriebswellen der Vorderräder zu koppeln. In einem ersten Beispiel des Systems sind die Antriebswellen-Adapter zwischen Enden der Antriebswellen und den Radnabenbaugruppen angeordnet, in den mittigen Öffnungen der Radnabenbaugruppen, und wobei die Radnabenbaugruppen Allradantrieb-Radnabenbaugruppen sind. In einem zweiten Beispiel des Systems, das optional das erste Beispiel einschließt, haben die Antriebswellen-Adapter einen ersten Abschnitt mit einem ersten Innendurchmesser, der an einen zweiten Abschnitt mit einem zweiten, größeren Innendurchmesser angrenzt, und wobei der erste Abschnitt dafür ausgelegt ist, die Enden der Antriebswellen aufzunehmen, und der zweite Abschnitt dafür ausgelegt ist, mit einer Radabdeckung und einem Radlager der Radnabenbaugruppen ineinanderzugreifen. In einem dritten Beispiel des Systems, das optional das erste und das zweite Beispiel einschließt, sind die Radnabenbaugruppen mit den Antriebswellen-Adaptern dafür ausgelegt, mit regenerativem Bremsen kompatibel zu sein.
In einer anderen Darstellung umfasst ein Elektrofahrzeug einen Batteriesatz, der in ein Fahrgestell des Fahrzeugs eingebettet ist, wobei der Batteriesatz einen Abschnitt eines Bodens des Fahrzeugs bildet. In einem ersten Beispiel des Elektrofahrzeugs ist der Batteriesatz in einer Vertiefung des Fahrgestells angeordnet und bildet eine durchgehende Einheit mit dem Fahrgestell. Ein zweites Beispiel des Elektrofahrzeugs schließt optional das erste Beispiel ein und umfasst ferner, dass das Fahrgestell den Boden des Fahrzeugs bildet und sich von hinter Vorderrädern des Fahrzeugs zu einem hinteren Ende des Fahrzeugs erstreckt und dass eine Länge und eine Breite des Batteriesatzes kleiner als eine Länge und eine Breite des Fahrgestells ist. Ein drittes Beispiel des Elektrofahrzeugs schließt optional eins oder mehrere des ersten und zweiten Beispiels ein und umfasst ferner, dass der Batteriesatz in Richtung eines unteren Abschnitts des Fahrgestells verschoben ist und dass eine abnehmbare Abdeckung der Batterie einen Abschnitt einer Bodenfläche des Fahrgestells bildet. Ein viertes Beispiel des Elektrofahrzeugs schließt optional eins oder mehrere des ersten bis dritten Beispiels ein und umfasst ferner, dass die abnehmbare Abdeckung Stützschienen und Streben, die sich zwischen den Schienen und den seitlichen Kanten der abnehmbaren Abdeckung erstrecken, umfasst. Ein fünftes Beispiel des Elektrofahrzeugs schließt optional eins oder mehrere des ersten bis vierten Beispiels ein und umfasst ferner, dass der Batteriesatz dafür ausgelegt ist, aus dem Fahrgestell entnehmbar zu sein. Ein sechstes Beispiel des Elektrofahrzeugs schließt optional eins oder mehrere des ersten bis fünften Beispiels ein und umfasst ferner, dass die abnehmbare Abdeckung eine Vielzahl von Öffnungen zur Aufnahme von Befestigungselementen aufweist.
In einer anderen Darstellung umfasst ein Elektrofahrzeug einen Antriebswellen-Adapter, der zwischen einer Vorderantriebswelle und einer Vorderrad-Nabenbaugruppe des Fahrzeugs positioniert ist, wobei der Antriebswellen-Adapter dafür ausgelegt ist, diese dauerhaft mit der Vorderantriebswelle zu koppeln. In einem ersten Beispiel des Elektrofahrzeugs hat der Antriebswellen-Adapter eine rohrförmige Struktur mit einem innenliegenden Durchgang, der auf eine mittige Drehachse der Vorderrad-Nabenbaugruppe abgestimmt ist. Ein zweites Beispiel des Elektrofahrzeugs schließt optional das erste Beispiel ein und umfasst ferner, dass der Antriebswellen-Adapter einen ersten Abschnitt aufweist, der an einen zweiten Abschnitt entlang einer Länge des Antriebswellen-Adapters angrenzt und dass der erste Abschnitt einen kleineren Innendurchmesser als der zweite Abschnitt hat. Ein drittes Beispiel des Elektrofahrzeugs schließt optional eins oder mehrere des ersten und zweiten Beispiels ein und umfasst ferner, dass der Innendurchmesser des ersten Abschnitts des Antriebswellen-Adapters ähnlich einem Außendurchmesser der Vorderantriebswelle ist und dass der erste Abschnitt des Antriebswellen-Adapters dafür ausgelegt ist, ein Ende des Antriebswellen-Adapters umlaufend zu umgeben. Ein viertes Beispiel des Elektrofahrzeugs schließt optional eins oder mehrere des ersten bis dritten Beispiels ein und umfasst ferner, dass der zweite Abschnitt des Antriebswellen-Adapters einen Flansch mit Öffnungen für Befestigungselemente aufweist und dass der Flansch mit einem Radlager der Vorderrad-Nabenbaugruppe über eine Kombination aus Pressanschluss und Befestigungselementen, die in die Öffnungen für Befestigungselemente eingeführt werden, gekoppelt ist. Ein fünftes Beispiel des Elektrofahrzeugs schließt optional eins oder mehrere des ersten bis vierten Beispiels ein und umfasst ferner, dass sich der Antriebswellen-Adapter in direktem Kontakt mit dem Radlager der Vorderrad-Nabenbaugruppe befindet und dass der Antriebswellen-Adapter sich nicht relativ zur Vorderrad-Nabenbaugruppe dreht. Ein sechstes Beispiel des Elektrofahrzeugs schließt optional eins oder mehrere des ersten bis fünften Beispiels ein und umfasst ferner, dass sich der Antriebswellen-Adapter, die Antriebswelle und die Vorderrad-Nabenbaugruppe im Einklang drehen.
In noch einer weiteren Darstellung umfasst ein Elektrofahrzeug eine Vielzahl von Teilsystem-Leistungselektronik, die in einem Träger montiert ist, wobei der Träger zwischen einer Front des Fahrzeugs und einem Fahrgestell des Fahrzeugs mit einem Rahmen des Fahrzeugs gekoppelt ist. In einem ersten Beispiel des Elektrofahrzeugs hat der Träger einen Rahmen, der aus einem robusten, beständigen Material geformt ist. Ein zweites Beispiel des Elektrofahrzeugs schließt optional das erste Beispiel ein und umfasst ferner, dass die Vielzahl der Teilsystem-Leistungselektronik am Rahmen des Trägers ohne Gummiauflagen dazwischen montiert ist. Ein drittes Beispiel des Elektrofahrzeugs schließt optional eins oder mehrere des ersten und zweiten Beispiels ein und umfasst ferner, dass die Vielzahl der Teilsystem-Leistungselektronik über Elektrokabel elektrisch mit einem Batteriesatz des Fahrzeugs verbunden sind. Ein viertes Beispiel des Elektrofahrzeugs schließt optional eins oder mehrere des ersten bis dritten Beispiels ein und umfasst ferner, dass die Elektrokabel und andere Verbindungselemente der Vielzahl der Teilsystem-Leistungselektronik mit dem Rahmen des Trägers und nicht mit dem Rahmen des Fahrzeugs gekoppelt sind. Ein fünftes Beispiel des Elektrofahrzeugs schließt optional eins oder mehrere des ersten bis vierten Beispiels ein und umfasst ferner, dass die Vielzahl der Teilsystem-Leistungselektronik Steuerungen umfasst, die kommunikativ mit einer Steuereinheit des Fahrzeugs gekoppelt sind.
Die nachfolgenden Ansprüche zeigen insbesondere bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen auf, die als neu und nicht naheliegend gelten. Diese Ansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder etwas hierzu Gleichwertiges beziehen. Bei derartigen Ansprüchen versteht sich, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer derartiger Elemente einschließen, wobei zwei oder mehr dieser Elemente weder erforderlich noch ausgeschlossen sind. Andere Kombinationen oder Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Einreichung neuer Ansprüche im Rahmen dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Derartige Ansprüche, unabhängig davon, ob ihr Schutzumfang breiter, enger, gleich oder unterschiedlich als die ursprünglichen Ansprüche gefasst ist, werden ebenfalls als in den Gegenstand der vorliegenden Offenbarung eingeschlossen betrachtet.

Claims

Elektrofahrzeug, umfassend: einen Batteriesatz, um Strom an einen Elektromotor des Elektrofahrzeugs bereitzustellen, wobei der Batteriesatz in einem Fahrgestell des Elektrofahrzeugs angeordnet und dafür ausgelegt ist, einen Teil eines Bodens des Elektrofahrzeugs zu bilden; einen Motor, der benachbart zum Fahrgestell angeordnet und mit Vorderrädern des Elektrofahrzeugs gekoppelt ist, wobei die Vorderräder Nabenbaugruppen aufweisen, in denen Antriebswellen-Adapter sitzen, wobei die Antriebswellen-Adapter dafür ausgelegt sind, die Nabenbaugruppen dauerhaft mit Antriebswellen der Vorderräder zu koppeln; und einen Träger, der benachbart zum Fahrgestell entlang einem Rahmen des Elektrofahrzeugs positioniert ist, wobei der Träger für den Einbau mit elektrischen Teilsystemen des Fahrzeugs ausgelegt ist.
Elektrofahrzeug nach Anspruch 1, wobei der Batteriesatz im Fahrgestell eingebettet ist und eine Abdeckung des Batteriesatzes einen Abschnitt einer Oberfläche des Fahrgestells bildet und wobei das Fahrgestell den Boden des Elektrofahrzeugs bildet.
Elektrofahrzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Batteriesatz entnehmbar im Fahrgestell des Elektrofahrzeugs angeordnet ist und das Fahrgestell ein Skateboard-Fahrgestell mit tiefer vertikaler Positionierung im Elektrofahrzeug ist.
Elektrofahrzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Batteriesatz eine vom Fahrgestell unabhängige Teilstruktur hat und zumindest eins von einem Slave-Master-Batteriemanagement-System, Verbindungselementen, die gegen mehrfache Funkenentladungen resistent sind, Vorladefähigkeit und integrierten Hitze-Pads umfasst.
Elektrofahrzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei sich das Fahrgestell von hinter den Vorderrädern zu einem hinteren Ende des Elektrofahrzeugs erstreckt und wobei der Batteriesatz im Fahrgestell in einer Region zwischen den Vorderrädern und Hinterrädern des Elektrofahrzeugs angeordnet ist.
Elektrofahrzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei sich die Antriebswellen-Adapter durch eine mittige Öffnung jeder der Nabenbaugruppen erstrecken und sich nicht relativ zu den Nabenbaugruppen drehen.
Elektrofahrzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Antriebswellen-Adapter dafür ausgelegt sind, Enden der Antriebswellen in einem innenliegenden Durchgang jedes der Antriebswellen-Adapter aufzunehmen.
Elektrofahrzeug nach Anspruch 7, wobei die Antriebswellen-Adapter die Enden der Antriebswellen umlaufend umgeben und ein Gleichlaufgelenk mit den Antriebswellen bilden.
Elektrofahrzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Träger am Rahmen des Elektrofahrzeugs mit einer Gummiauflage dazwischen befestigt ist, wobei die Gummiauflage dafür ausgelegt ist, die Übertragung von Vibrationen zu unterdrücken.
Elektrofahrzeug nach Anspruch 9, wobei der Träger ein oder mehrere Kompartimente aufweist, die dafür ausgelegt sind, die elektrischen Teilsysteme aufzunehmen, und wobei die elektrischen Teilsysteme direkt mit einer Struktur des Trägers und nicht mit dem Rahmen des Elektrofahrzeugs gekoppelt werden.