DE102021123701A1

DE102021123701A1 - mobility system

Info

Publication number: DE102021123701A1
Application number: DE102021123701.7A
Authority: DE
Inventors: Bastian Hartmann; Markus ESPIG; David van Bebber
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2021-09-14
Filing date: 2021-09-14
Publication date: 2023-03-16

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Mobilitätssystem (1) mit wenigstens einem Elektrofahrzeug (2), das einen Fahrgastraum (3) und ein Bordnetz (4) aufweist, und wenigstens einer an dem Elektrofahrzeug (2) anordbaren Zusatzsekundärbatterie (12). Um die maximale Reichweite des Elektrofahrzeugs (2) variieren zu können, im Wesentlichen ohne die sonstigen Eigenschaften des Elektrofahrzeugs (2) negativ zu beeinflussen, ist die vollständig innerhalb des Fahrgastraums (3) angeordnete Zusatzsekundärbatterie (12) zerstörungsfrei lösbar an einer im Fahrgastraum (3) vorhandenen standardisierten Befestigungsstruktur (17) befestigbar und elektrisch mit dem Bordnetz (4) verbindbar.The invention relates to a mobility system (1) with at least one electric vehicle (2) which has a passenger compartment (3) and an on-board network (4), and at least one additional secondary battery (12) which can be arranged on the electric vehicle (2). In order to be able to vary the maximum range of the electric vehicle (2), essentially without negatively influencing the other properties of the electric vehicle (2), the additional secondary battery (12), which is arranged completely inside the passenger compartment (3), can be detached without being destroyed at a point in the passenger compartment (3 ) Existing standardized mounting structure (17) can be fastened and electrically connected to the vehicle electrical system (4).

Description

Die Erfindung betrifft ein Mobilitätssystem mit wenigstens einem Elektrofahrzeug, das einen Fahrgastraum und ein Bordnetz aufweist, und wenigstens einer an dem Elektrofahrzeug anordbaren oder angeordneten Zusatzsekundärbatterie.The invention relates to a mobility system with at least one electric vehicle, which has a passenger compartment and an on-board network, and at least one additional secondary battery that can be arranged or is arranged on the electric vehicle.

Anders als bei einem Kraftfahrzeug mit Verbrennungsmotor wirkt sich die Reichweite eines Elektrofahrzeugs (battery electric vehicle - BEV oder Hybrid) erheblich auf die Herstellungskosten und das Fahrzeuggewicht aus, da Batteriezellen einer Hochvoltsekundärbatterie, mit der ein Elektroantrieb des Elektrofahrzeugs mit elektrischer Energie versorgt wird, einen großen Anteil an den Gesamtkosten und der Masse des Elektrofahrzeugs ausmachen. Eine Auslegung eines Elektrofahrzeugs auf eine große Reichweite im Vergleich zu einer Auslegung eines Elektrofahrzeugs mit geringer oder mittlerer Reichweite führt daher zu einer Reduzierung der maximalen Zuladung, zu einem höheren Energiebedarf des Elektrofahrzeugs und zu höheren Zusatzkosten. Des Weiteren ist das Aufladen einer Hochvoltsekundärbatterie eines Elektrofahrzeugs bei Langstreckenfahrten wesentlich zeitaufwändiger als das Betanken eines herkömmlichen Kraftfahrzeugs, was mit einer Verlängerung der Fahrt- oder Reisezeit einhergeht. Darüber hinaus ist die Verfügbarkeit von Schnellladepunkten immer noch begrenzt und der Fahrzeugdurchsatz pro Ladepunkt, selbst bei den schnellsten verfügbaren DC-Ladegeräten, ist viel geringer als bei einer Tankstelle. Hierdurch wird die Fahrt- oder Reisezeit noch stärker verlängert.Unlike a motor vehicle with an internal combustion engine, the range of an electric vehicle (battery electric vehicle - BEV or hybrid) has a significant impact on the manufacturing costs and vehicle weight, since the battery cells of a high-voltage secondary battery, with which an electric drive of the electric vehicle is supplied with electrical energy, have a large impact make up a proportion of the total cost and mass of the electric vehicle. Designing an electric vehicle for a long range compared to designing an electric vehicle with a short or medium range therefore leads to a reduction in the maximum payload, to a higher energy requirement for the electric vehicle and to higher additional costs. Furthermore, charging a high-voltage secondary battery of an electric vehicle during long-distance journeys is significantly more time-consuming than refueling a conventional motor vehicle, which is associated with an increase in driving or travel time. In addition, the availability of fast charging points is still limited and the vehicle throughput per charging point, even with the fastest DC chargers available, is much lower than at a gas station. As a result, the travel or travel time is extended even further.

Die DE 10 2017 129 121 A1 betrifft ein elektromotorisch angetriebenes Fahrzeug mit einer Antriebseinheit, die wenigstens einen Elektromotor, wenigstens einen fahrzeugfesten Energiespeicher und eine Ansteuereinheit zur Beeinflussung des Energieflusses zwischen dem wenigstens einen Elektromotor und dem wenigstens einen fahrzeugfesten Energiespeicher aufweist. Zudem weist das Fahrzeug eine Schnittstelle mit wenigstens einem Anschlussbereich für einen Austausch-Energiespeicher auf.The DE 10 2017 129 121 A1 relates to an electric motor-driven vehicle with a drive unit that has at least one electric motor, at least one vehicle-mounted energy store and a control unit for influencing the energy flow between the at least one electric motor and the at least one vehicle-mounted energy store. In addition, the vehicle has an interface with at least one connection area for an exchange energy store.

Die DE 10 2009 042 001 A1 betrifft ein Fahrzeug für den Straßenverkehr, aufweisend einen elektrischen Antrieb, eine erste wiederaufladbare Batterie mit einer ersten Speicherkapazität und eine Aufnahmeeinrichtung für eine zweite Batterie mit einer zweiten Speicherkapazität, wobei die zweite Speicherkapazität größer als die erste Speicherkapazität ist. Ein Fahrbetrieb des Fahrzeugs ist durch Energieversorgung des elektrischen Antriebs sowohl über die erste Batterie als auch über die zweite Batterie vorgesehen.The DE 10 2009 042 001 A1 relates to a vehicle for road traffic, having an electric drive, a first rechargeable battery with a first storage capacity and a receiving device for a second battery with a second storage capacity, the second storage capacity being greater than the first storage capacity. Driving operation of the vehicle is provided by supplying energy to the electric drive both via the first battery and via the second battery.

Die DE 10 2010 028 806 A1 betrifft ein Fahrzeug mit einer Karosserie, einer Batterie und einem durch die Batterie betreibbaren Elektromotor zum Antreiben des Fahrzeugs in einem Fahrbetrieb. An einem Heckbereich der Karosserie ist eine zusätzliche Elektrizitätsversorgungseinheit mittels eines mechanischen Kopplungssystems lösbar montierbar, mit der Strom zur Erweiterung der Reichweite zur Verfügung gestellt wird.The DE 10 2010 028 806 A1 relates to a vehicle with a body, a battery and an electric motor that can be operated by the battery for driving the vehicle in a driving mode. An additional electricity supply unit can be detachably mounted on a rear area of the body by means of a mechanical coupling system and is used to provide electricity for extending the range.

Die DE 10 2013 015 637 A1 betrifft einen Reichweitenverlängerer (Mobiler Range Extender für Elektrofahrzeuge und Hybridfahrzeuge, der außen an einem Fahrzeug temporär angebaut werden kann.The DE 10 2013 015 637 A1 relates to a range extender (mobile range extender for electric vehicles and hybrid vehicles, which can be temporarily attached to the outside of a vehicle.

Die DE 198 32 873 A1 betrifft ein Elektrofahrzeug mit einer oder mehreren separaten Energieversorgungseinheiten zur Lieferung von elektrischer Energie für die Energieversorgung des Elektrofahrzeugs. Mindestens eine der Energieversorgungseinheiten ist als kompaktes Modul auf dem Fahrzeugdach abnehmbar angeordnet.The DE 198 32 873 A1 relates to an electric vehicle with one or more separate energy supply units for supplying electrical energy for the energy supply of the electric vehicle. At least one of the energy supply units is arranged as a compact, removable module on the vehicle roof.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die maximale Reichweite eines Elektrofahrzeugs variieren zu können, im Wesentlichen ohne die sonstigen Eigenschaften des Elektrofahrzeugs negativ zu beeinflussen.The object of the invention is to be able to vary the maximum range of an electric vehicle, essentially without negatively influencing the other properties of the electric vehicle.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Mobilitätssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, gemäß dem die vollständig innerhalb des Fahrgastraums angeordnete Zusatzsekundärbatterie zerstörungsfrei lösbar an einer im Fahrgastraum vorhandenen standardisierten Befestigungsstruktur befestigbar und elektrisch mit dem Bordnetz verbindbar ist.According to the invention, the object is achieved by a mobility system with the features of claim 1, according to which the additional secondary battery arranged entirely within the passenger compartment can be detachably attached to a standardized fastening structure present in the passenger compartment and electrically connected to the vehicle electrical system.

Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale sowie Maßnahmen in beliebiger technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich. Ein Elektrofahrzeug kann im Sinne der Erfindung ein voll-elektrisches Fahrzeug oder ein Hybridfahrzeug sein.It should be pointed out that the features and measures listed individually in the following description can be combined with one another in any technically meaningful way and show further refinements of the invention. The description additionally characterizes and specifies the invention, in particular in connection with the figures. According to the invention, an electric vehicle can be a fully electric vehicle or a hybrid vehicle.

Erfindungsgemäß kann die Zusatzsekundärbatterie vollständig innerhalb des Fahrgastraums angeordnet und dort befestigt werden, so dass zur Anordnung der Zusatzsekundärbatterie keine zusätzlichen Anbauten außen am Elektrofahrzeug erforderlich sind, die den Luftwiderstand des Elektrofahrzeugs und somit dessen Energieverbrauch erhöhen würden sowie zu einer nachteiligen Gewichtsverteilung führen könnten. Zudem wird die Zusatzsekundärbatterie erfindungsgemäß nicht in einem Laderaum des Elektrofahrzeugs angeordnet, so dass dieser, der bei manchen Elektrofahrzeugen ohnehin relativ klein ausfällt, nicht durch das Vorhandensein einer Zusatzsekundärbatterie verkleinert wird. Stattdessen kann gemäß der Erfindung die Zusatzsekundärbatterie beispielsweise auf wenigstens einem Sitz oder statt wenigstens eines Sitzes in dem Fahrgastraum angeordnet werden, was in vielen Fällen keine Nachteile mit sich bringt, da meist nicht alle Sitzplätze innerhalb des Fahrgastraums mit Personen belegt sind. Im Gegenteil ist festzustellen, dass sich in den meisten Fällen lediglich eine Person oder zwei Personen innerhalb des Fahrgastraums befindet bzw. befinden, so dass mindestens die Hälfte der verfügbaren Sitze unbesetzt und damit zur Anordnung der Zusatzsekundärbatterie zur Verfügung steht.According to the invention, the additional secondary battery can be arranged completely inside the passenger compartment and fixed there, so that the arrangement of the additional secondary battery does not require any additional attachments on the outside of the electric vehicle, which would increase the air resistance of the electric vehicle and thus its energy consumption and could lead to disadvantageous weight distribution. In addition, according to the invention, the additional secondary battery is not a loading space of the electric vehicle arranged so that this, which is relatively small in some electric vehicles anyway, is not reduced by the presence of an additional secondary battery. Instead, according to the invention, the additional secondary battery can be arranged, for example, on at least one seat or instead of at least one seat in the passenger compartment, which in many cases does not entail any disadvantages since usually not all seats within the passenger compartment are occupied by people. On the contrary, it should be noted that in most cases there is only one person or two people inside the passenger compartment, so that at least half of the available seats are unoccupied and therefore available for the placement of the auxiliary secondary battery.

Das erfindungsgemäße Mobilitätssystem ermöglicht es, ein Elektrofahrzeug mit einer kleineren, festinstallierten Hochvoltsekundärbatterie zu realisieren, da bei Bedarf zur Vergrößerung der maximalen Reichweite des Elektrofahrzeugs die wenigstens eine Zusatzsekundärbatterie in dem Elektrofahrzeug angeordnet werden kann. Die Erfindung geht somit mit einer Kosteneinsparung hinsichtlich der Herstellung des Elektrofahrzeugs, mit einem reduzierten Gewicht des Elektrofahrzeugs, mit einer höheren Zuladungskapazität des Elektrofahrzeugs und einem wegen des geringeren Fahrzeuggewichts gegebenen reduzierten Energiebedarf des Elektrofahrzeugs einher.The mobility system according to the invention makes it possible to implement an electric vehicle with a smaller, permanently installed high-voltage secondary battery, since the at least one additional secondary battery can be arranged in the electric vehicle to increase the maximum range of the electric vehicle. The invention is therefore associated with cost savings in terms of manufacturing the electric vehicle, with a reduced weight of the electric vehicle, with a higher payload capacity of the electric vehicle and a reduced energy requirement of the electric vehicle due to the lower vehicle weight.

Das Elektrofahrzeug ist gewissermaßen bei Bedarf mit der Zusatzsekundärbatterie nachrüstbar, beispielsweise im Rahmen eines After-Sales-Service des Herstellers des Elektrofahrzeugs, um für jeden Anwendungsfall kurzfristig eine maßgeschneiderte Reichweite des Elektrofahrzeugs realisieren zu können.To a certain extent, the electric vehicle can be retrofitted with the additional secondary battery if required, for example as part of an after-sales service from the manufacturer of the electric vehicle, in order to be able to quickly implement a tailor-made range for the electric vehicle for each application.

Die Zusatzsekundärbatterie kann also bei Bedarf auf einfache Art und Weise ein- oder ausgebaut werden. Dadurch kann beispielsweise auch eine entladene Zusatzsekundärbatterie gegen eine geladene Zusatzsekundärbatterie ausgetauscht werden, wodurch die Reichweite des Elektrofahrzeugs schnell wieder erhöht werden kann, ohne dass hierfür ein hoher Zeitaufwand erforderlich wäre, wie er typischerweise mit einem Ladevorgang an einer Ladestation verbunden ist. Mit einem solchen Austausch der entladenen Zusatzsekundärbatterie gegen eine geladene Zusatzsekundärbatterie ist somit im Vergleich zu einem Laden an einer Ladestation eine deutliche Reduzierung der Fahr- oder Reisezeit verbunden.The additional secondary battery can therefore be easily installed or removed as required. As a result, for example, a discharged additional secondary battery can also be exchanged for a charged additional secondary battery, which means that the range of the electric vehicle can be increased again quickly without requiring a great deal of time, as is typically associated with a charging process at a charging station. Such an exchange of the discharged additional secondary battery for a charged additional secondary battery is associated with a significant reduction in driving or travel time compared to charging at a charging station.

Die Zusatzsekundärbatterie kann in ihrem vollständig innerhalb des Fahrgastraum angeordneten Zustand zerstörungsfrei lösbar an einer im Fahrgastraum vorhandenen standardisierten Befestigungsstruktur befestigt werden. Es muss also keine zusätzliche Befestigungsstruktur innerhalb des Fahrgastraums verbaut werden, was das Fahrzeuggewicht und dadurch den Energieverbrauch des Elektrofahrzeugs nachteilig erhöhen würde. Stattdessen kann zur Befestigung der Zusatzsekundärbatterie auf eine bereits in dem Fahrgastraum vorhandene standardisierte Befestigungsstruktur zurückgegriffen, insbesondere eine solche standardisierte Befestigungsstruktur, an der eine anderweitig ausgebildete Komponente des Elektrofahrzeugs innerhalb des Fahrgastraums befestigt oder befestigbar ist. Die Erfindung lehrt also die Verwendung einer ohnehin im Fahrgastraum vorhandenen, robusten und standardisierten Befestigungsstruktur zum Befestigen der Zusatzsekundärbatterie innerhalb des Fahrgastraums bzw. die Verwendung von wenigstens einer Standardschnittstelle zur mechanischen Integration der Zusatzsekundärbatterie in das Elektrofahrzeug. Vorzugsweise ist die Zusatzsekundärbatterie ohne die Verwendung von Spezialwerkzeug in dem Fahrgastinnenraum befestigbar. Die Zusatzsekundärbatterie kann beispielsweise bei geöffneter Seitentür oder über einen Laderaum erreichbar innerhalb des Fahrgastraums angeordnet oder aus diesem entfernt werden.The auxiliary secondary battery can be non-destructively releasably attached to a standardized attachment structure present in the passenger compartment in its state arranged completely within the passenger compartment. There is therefore no need to install any additional fastening structure within the passenger compartment, which would disadvantageously increase the vehicle weight and thus the energy consumption of the electric vehicle. Instead, a standardized fastening structure already present in the passenger compartment can be used to fasten the additional secondary battery, in particular such a standardized fastening structure to which a component of the electric vehicle designed in a different way is fastened or can be fastened inside the passenger compartment. The invention thus teaches the use of a robust and standardized fastening structure already present in the passenger compartment for fastening the additional secondary battery within the passenger compartment or the use of at least one standard interface for mechanically integrating the additional secondary battery into the electric vehicle. Preferably, the auxiliary secondary battery is mountable in the passenger compartment without the use of special tools. The additional secondary battery can be arranged within the passenger compartment or removed from it, for example when the side door is open or can be reached via a cargo area.

Des Weiteren kann die Zusatzsekundärbatterie in ihrem vollständig innerhalb des Fahrgastraums angeordneten Zustand elektrisch mit dem Bordnetz des Elektrofahrzeugs verbunden werden. Vorzugsweise wird zu dieser elektrischen Integration der Zusatzsekundärbatterie in das Elektrofahrzeug eine elektrische Standardschnittstelle verwendet. Dies ermöglicht es, die Zusatzsekundärbatterie als Plug-and-go-Lösung zu nutzen, ohne dass komplizierte Vorgänge zum elektrischen Anschließen der Zusatzsekundärbatterie erforderlich sind.Furthermore, the auxiliary secondary battery can be electrically connected to the electrical system of the electric vehicle in its state arranged completely inside the passenger compartment. A standard electrical interface is preferably used for this electrical integration of the additional secondary battery into the electric vehicle. This makes it possible to use the auxiliary secondary battery as a plug-and-go solution without requiring complicated operations for electrically connecting the auxiliary secondary battery.

Die Zusatzsekundärbatterie kann auf einer vorhandenen Technologie, beispielsweise der Lithium-Ionen-Technologie, oder einer anderen Technologie beruhen, insbesondere beispielsweise als Festkörpersekundärbatterie ausgebildet sein. Die Zusatzsekundärbatterie kann beispielsweise ein Gewicht kleiner 20 kg aufweisen. Das erfindungsgemäße Mobilitätssystem kann auch zwei oder mehr entsprechende Zusatzsekundärbatterien aufweisen.The additional secondary battery can be based on an existing technology, for example lithium-ion technology, or on another technology, in particular it can be designed as a solid-state secondary battery, for example. The additional secondary battery can have a weight of less than 20 kg, for example. The mobility system according to the invention can also have two or more corresponding additional secondary batteries.

Das Elektrofahrzeug kann beispielsweise ein Personenkraftwagen oder ein Nutzkraftwagen sein. Das Bordnetz dient insbesondere zum Versorgen von wenigstens einem Elektroantrieb des Elektrofahrzeugs mit elektrischer Energie, die von einer Hochvoltsekundärbatterie bzw. Traktionsbatterie des Elektrofahrzeugs und/oder von der Zusatzsekundärbatterie stammt.The electric vehicle can be a passenger car or a commercial vehicle, for example. The vehicle electrical system is used in particular to supply at least one electric drive of the electric vehicle with electrical energy that comes from a high-voltage secondary battery or traction battery of the electric vehicle and/or from the additional secondary battery.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die standardisierte Befestigungsstruktur zumindest durch einen Teil einer Sitzbefestigungsstruktur des Elektrofahrzeugs gebildet. Hierdurch kann die Zusatzsekundärbatterie entweder derart an der Sitzbefestigungsstruktur angeordnet werden, dass die Zusatzsekundärbatterie oberhalb eines Sitzes angeordnet ist, oder derart, dass die Zusatzsekundärbatterie statt des Sitzes an der Sitzbefestigungsstruktur befestigt ist. Diese Ausgestaltung ermöglicht somit eine nahtlose Integration der Zusatzsekundärbatterie in das Elektrofahrzeug. Beispielsweise kann die Zusatzsekundärbatterie unmittelbar oder mittelbar an wenigstens einer Schiene der Sitzbefestigungsstruktur befestigt werden.According to an advantageous embodiment, the standardized attachment structure is formed at least by part of a seat attachment structure of the electric vehicle. As a result, the auxiliary secondary battery can be arranged on the seat attachment structure either in such a way that the auxiliary secondary battery is arranged above a seat, or in such a way that the auxiliary secondary battery is attached to the seat attachment structure instead of the seat. This refinement thus enables the additional secondary battery to be seamlessly integrated into the electric vehicle. For example, the additional secondary battery can be attached directly or indirectly to at least one rail of the seat attachment structure.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das Mobilitätssystem wenigstens eine standardisierte Steckverbindung auf, über die die Zusatzsekundärbatterie elektrisch mit dem Bordnetz verbindbar ist. Dies vereinfacht das elektrische Verbinden der Zusatzsekundärbatterie mit dem Elektrofahrzeug. Zudem müssen an dem Elektrofahrzeug keine baulichen Veränderungen vorgenommen werden, da in der Regel ohnehin standardisierte Steckverbindungsteile innerhalb des Fahrgastraums verbaut sind.According to a further advantageous embodiment, the mobility system has at least one standardized plug-in connection via which the additional secondary battery can be electrically connected to the vehicle electrical system. This simplifies electrical connection of the auxiliary secondary battery to the electric vehicle. In addition, no structural changes have to be made to the electric vehicle, since standardized plug-in connection parts are usually installed inside the passenger compartment anyway.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das Mobilitätssystem wenigstens einen Gleichspannungswandler auf, mit dem eine Ausgangsspannung der Zusatzsekundärbatterie an eine Hochvoltnetzspannung des Bordnetzes anpassbar ist. Der Gleichspannungswandler kann ein Bauteil der Zusatzsekundärbatterie oder des Elektrofahrzeugs, insbesondere von dessen fest verbauter Hochvoltsekundärbatterie, sein.According to a further advantageous embodiment, the mobility system has at least one DC-DC converter, with which an output voltage of the additional secondary battery can be adapted to a high-voltage system voltage of the vehicle electrical system. The DC-DC converter can be a component of the additional secondary battery or of the electric vehicle, in particular of its permanently installed high-voltage secondary battery.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Zusatzsekundärbatterie ein Schutzgehäuse auf, in dem elektrische Komponenten der Zusatzsekundärbatterie angeordnet sind. Hierdurch genügt die Zusatzsekundärbatterie sicherheitstechnischen Anforderungen, so dass von der Zusatzsekundärbatterie keine Gefahr für in dem Fahrgastraum befindliche Personen ausgeht.According to a further advantageous embodiment, the additional secondary battery has a protective housing in which electrical components of the additional secondary battery are arranged. As a result, the additional secondary battery satisfies safety requirements, so that the additional secondary battery does not pose any danger to people in the passenger compartment.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das Mobilitätssystem wenigstens eine Adaptereinheit auf, über die die Zusatzsekundärbatterie an der standardisierten Befestigungsstruktur befestigbar ist oder befestigt wird. Dies ermöglicht es, gleich ausgebildete Zusatzsekundärbatterien mit verschiedenen Elektrofahrzeugtypen auszustatten, da lediglich die Adaptereinheit an den jeweiligen Elektrofahrzeugtyp angepasst werden muss.According to a further advantageous embodiment, the mobility system has at least one adapter unit, via which the additional secondary battery can be attached or will be attached to the standardized attachment structure. This makes it possible to equip additional secondary batteries of the same design with different types of electric vehicle, since only the adapter unit has to be adapted to the respective type of electric vehicle.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der folgenden Figurenbeschreibung offenbart. Es zeigt

1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes Mobilitätssystem,
2a-d schematische Darstellungen eines weiteren Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes Mobilitätssystem in vier verschiedenen Zuständen,
3 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes Mobilitätssystem und
4a-b schematische Darstellungen eines weiteren Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes Mobilitätssystem in zwei verschiedenen Zuständen.

Further advantageous configurations of the invention are disclosed in the dependent claims and the following description of the figures. It shows

1 a schematic representation of an embodiment of a mobility system according to the invention,
2a-d schematic representations of another embodiment of a mobility system according to the invention in four different states,
3 a schematic representation of a further embodiment of a mobility system according to the invention and
4a-b schematic representations of a further embodiment of a mobility system according to the invention in two different states.

In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, weswegen diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.In the different figures, the same parts are always provided with the same reference numbers, which is why they are usually only described once.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes Mobilitätssystem 1 mit einem Elektrofahrzeug 2 in Form eines Nutzfahrzeugs bzw. Kleintransporters, das einen Fahrgastraum 3 und ein Bordnetz 4 aufweist. Das Elektrofahrzeug 2 weist zudem eine fest verbaute Hochvoltsekundärbatterie 5 auf, die sechs Batteriemodule 6, einen Leistungsverteilerkasten 7, einen Gleichspannungswandler 8 und eine ein nicht gezeigtes elektrisches Batteriesteuerungsmodul und ein nicht gezeigtes elektrisches Leistungszentrum beinhaltende Einheit 9 aufweist. Die Hochvoltsekundärbatterie 5 ist elektrisch mit einem Ladeanschluss 10 und mit einem Elektroantrieb 11 verbunden. Die Hochvoltsekundärbatterie 5 kann auch als Traktionsbatterie bezeichnet werden. 1 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of a mobility system 1 according to the invention with an electric vehicle 2 in the form of a commercial vehicle or van, which has a passenger compartment 3 and an on-board network 4 . The electric vehicle 2 also has a permanently installed high-voltage secondary battery 5, which has six battery modules 6, a power distribution box 7, a DC-DC converter 8 and a unit 9 containing an electric battery control module (not shown) and an electric power center (not shown). The high-voltage secondary battery 5 is electrically connected to a charging connection 10 and to an electric drive 11 . The high-voltage secondary battery 5 can also be referred to as a traction battery.

Des Weiteren weist das Mobilitätssystem 1 zwei an dem Elektrofahrzeug 2 angeordnete Zusatzsekundärbatterien 12 auf, die vollständig innerhalb des Fahrgastraum 3 und im Bereich eines nicht gezeigten Beifahrersitzes angeordnet sind. Die Zusatzsekundärbatterien 12 sind zerstörungsfrei lösbar an einer im Fahrgastraum 3 vorhandenen, nicht gezeigten standardisierten Befestigungsstruktur befestigt und elektrisch mit dem Bordnetz 4 verbunden. Die standardisierte Befestigungsstruktur kann zumindest durch einen Teil einer nicht gezeigten Sitzbefestigungsstruktur des Elektrofahrzeugs 2 gebildet sein. Beispielsweise kann die Befestigungsstruktur entsprechend einem der in den 2a bis 4b gezeigten Ausführungsbeispiele ausgebildet sein. Jede Zusatzsekundärbatterie 12 kann ein nicht gezeigtes Schutzgehäuse aufweisen, in dem nicht gezeigte elektrische Komponenten der jeweiligen Zusatzsekundärbatterie 12 angeordnet sind. Mit dem Gleichspannungswandler 8 werden die Ausgangsspannungen der Zusatzsekundärbatterien 12 an eine Hochvoltnetzspannung des Bordnetzes 4 angepasst.Furthermore, the mobility system 1 has two additional secondary batteries 12 arranged on the electric vehicle 2, which are arranged completely inside the passenger compartment 3 and in the area of a passenger seat (not shown). The additional secondary batteries 12 are non-destructively releasably attached to a standardized attachment structure (not shown) present in the passenger compartment 3 and are electrically connected to the vehicle electrical system 4 . The standardized attachment structure can be formed at least by part of a seat attachment structure, not shown, of the electric vehicle 2 . For example, the attachment structure according to one of the 2a until 4b be formed embodiments shown. Each additional secondary battery 12 can have a protective housing (not shown) in which electrical components (not shown) of the respective additional secondary battery 12 are arranged. With the DC-DC converter 8, the output voltages of the additional secondary batteries 12 adapted to a high-voltage system voltage of the vehicle electrical system 4.

Zudem kann das Mobilitätssystem 1 wenigstens zwei nicht gezeigte standardisierte Steckverbindungen aufweisen, über die jeweils eine der Zusatzsekundärbatterien 12 elektrisch mit dem Bordnetz 4 verbunden ist. Die Steckverbindungen können beispielsweise entsprechend einem der in den 2c bis 4b gezeigten Ausführungsbeispiele ausgebildet sein.In addition, the mobility system 1 can have at least two standardized plug connections (not shown), via which one of the additional secondary batteries 12 is electrically connected to the vehicle electrical system 4 . The connectors can, for example, according to one of the 2c until 4b be formed embodiments shown.

Ferner kann das Mobilitätssystem 1 wenigstens eine nicht gezeigte Adaptereinheit aufweisen, über die die Zusatzsekundärbatterien 12 an der standardisierten Befestigungsstruktur befestigbar sind. Die Adaptereinheit kann beispielsweise entsprechend einem der in den 2c bis 4b gezeigten Ausführungsbeispiele ausgebildet sein.Furthermore, the mobility system 1 can have at least one adapter unit (not shown) via which the additional secondary batteries 12 can be fastened to the standardized fastening structure. The adapter unit can, for example, according to one of the 2c until 4b be formed embodiments shown.

2a-d zeigen schematische Darstellungen eines weiteren Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes Mobilitätssystem 1 in vier verschiedenen Zuständen. Das Mobilitätssystem 1 weist ein nicht gezeigtes Elektrofahrzeug mit dem Bordnetz 4 auf, wobei von dem Elektrofahrzeug lediglich das Bordnetz 4, der Fahrgastraum 3, ein zusammengeklappter Sitz 16 und eine standardisierte Befestigungsstruktur 17 in Form einer Sitzbefestigungsstruktur gezeigt sind. 2a-d show schematic representations of a further embodiment of a mobility system 1 according to the invention in four different states. The mobility system 1 has an electric vehicle (not shown) with the vehicle electrical system 4, only the vehicle electrical system 4, the passenger compartment 3, a folded seat 16 and a standardized fastening structure 17 in the form of a seat fastening structure being shown from the electric vehicle.

Die Befestigungsstruktur 17 weist zwei zueinander fluchtende bzw. koaxial angeordnete Bolzen 18 und zwei quer zur Zeichenebene beabstandet voneinander angeordnete Aufnahmen 19 auf, von denen in den 2a-d jeweils nur ein Bolzen 18 bzw. eine Aufnahme 19 gezeigt ist. An dem jeweiligen Bolzen 18 greift ein jeweiliger gabelförmiger Befestigungsvorsprung 20 des Sitzes 16 gelenkig an. In die jeweilige Aufnahme 19 greift ein jeweiliger Befestigungszapfen 21 des Sitzes 16 ein.The attachment structure 17 has two mutually aligned or coaxially arranged bolts 18 and two transverse to the plane of spaced apart receptacles 19, of which in the 2a-d only one bolt 18 or one receptacle 19 is shown. A respective fork-shaped fastening projection 20 of the seat 16 engages in an articulated manner on the respective bolt 18 . A respective fastening pin 21 of the seat 16 engages in the respective receptacle 19 .

In der in 2a gezeigten Stellung des Sitzes 16 relativ zu der Befestigungsstruktur 17 ist der Sitz 16 über die Bolzen 18 und die Befestigungsvorsprünge 20 in vertikaler Richtung an der Befestigungsstruktur 17 gesichert, während der Sitz 16 über die Aufnahmen 19 und Befestigungszapfen 21 in horizontaler Richtung an der Befestigungsstruktur 17 gesichert ist.in the in 2a shown position of the seat 16 relative to the mounting structure 17, the seat 16 is secured to the mounting structure 17 via the bolts 18 and the mounting projections 20 in the vertical direction, while the seat 16 is secured to the mounting structure 17 via the receptacles 19 and mounting pins 21 in the horizontal direction is.

Die in 2b gezeigte Stellung des Sitzes 16 relativ zu der Befestigungsstruktur 17 geht durch eine Drehung des Sitzes 16 im Gegenuhrzeigersinn um die Bolzen 18 um etwa 45°, wodurch die Befestigungszapfen 21 aus den Aufnahmen 19 herausbewegt worden sind, und ein anschließendes Lösen der Befestigungsvorsprünge 20 von den Bolzen 18 aus der in 2a gezeigten Stellung hervor. Der Sitz 16 kann danach beispielsweise aus dem Fahrgastraum 3 entfernt werden.In the 2 B The position of the seat 16 shown relative to the mounting structure 17 is achieved by rotating the seat 16 counterclockwise about the bolts 18 by approximately 45°, as a result of which the mounting pins 21 have been moved out of the receptacles 19, and then releasing the mounting projections 20 from the bolts 18 from the in 2a shown position. The seat 16 can then be removed from the passenger compartment 3, for example.

Das Mobilitätssystem 1 weist die an dem Elektrofahrzeug anordbare Zusatzsekundärbatterie 12 auf, die vollständig innerhalb des Fahrgastraums 3 angeordnet ist, wie es in den 2c und 2d gezeigt ist. Die Zusatzsekundärbatterie 12 kann ein nicht gezeigtes Schutzgehäuse aufweisen, in dem nicht gezeigte elektrische Komponenten der Zusatzsekundärbatterie 12 angeordnet sein können.The mobility system 1 has the auxiliary secondary battery 12 which can be arranged on the electric vehicle and which is arranged entirely inside the passenger compartment 3, as is shown in FIGS 2c and 2d is shown. The additional secondary battery 12 can have a protective housing (not shown) in which electrical components (not shown) of the additional secondary battery 12 can be arranged.

Die Zusatzsekundärbatterie 12 ist zerstörungsfrei lösbar an der Befestigungsstruktur 17 befestigbar und elektrisch mit dem Bordnetz 4 verbindbar ist. Hierzu weist das Mobilitätssystem 1 eine Adaptereinheit 23 auf, über die die Zusatzsekundärbatterie 12 an der Befestigungsstruktur 17 befestigbar ist, wie es in 2d gezeigt ist. Die Adaptereinheit 23 weist entsprechend dem Sitz 16 ausgebildete Befestigungsvorsprünge 20 und Befestigungszapfen 21 auf, um die Adaptereinheit 23 entsprechend dem Sitz 16 an der Befestigungsstruktur 17 befestigen zu können.The additional secondary battery 12 can be detachably fastened to the fastening structure 17 in a non-destructive manner and can be electrically connected to the vehicle electrical system 4 . For this purpose, the mobility system 1 has an adapter unit 23, via which the additional secondary battery 12 can be fastened to the fastening structure 17, as is shown in 2d is shown. The adapter unit 23 has fastening projections 20 and fastening pins 21 designed in accordance with the seat 16 in order to be able to fasten the adapter unit 23 to the fastening structure 17 in accordance with the seat 16 .

In 2c ist ein Zustand gezeigt, in dem die Adaptereinheit 23 in einer entsprechend 2b verschwenkten Stellung relativ zu der Befestigungsstruktur 17 angeordnet ist. Um zu dem in 2d gezeigten Zustand zu gelangen, werden zunächst die Befestigungsvorsprünge 20 der Adaptereinheit 23 an den Bolzen 18 angeordnet und anschließend die Adaptereinheit 23 zusammen mit der Zusatzsekundärbatterie 12 im Uhrzeigersinn verschwenkt, bis die Befestigungszapfen 21 der Adaptereinheit 23 in die Aufnahmen 19 der Befestigungsstruktur 17 eingreifen, wie es in 2d gezeigt ist. Hierdurch wird die Zusatzsekundärbatterie 12 über die Adaptereinheit 23 mittelbar an der Befestigungsstruktur 17 befestigt.In 2c a state is shown in which the adapter unit 23 in a corresponding 2 B pivoted position relative to the mounting structure 17 is arranged. To the in 2d To reach the state shown, first the fastening projections 20 of the adapter unit 23 are arranged on the bolts 18 and then the adapter unit 23 is pivoted together with the additional secondary battery 12 in a clockwise direction until the fastening pins 21 of the adapter unit 23 engage in the receptacles 19 of the fastening structure 17, as shown in 2d is shown. As a result, the additional secondary battery 12 is attached indirectly to the attachment structure 17 via the adapter unit 23 .

Das Mobilitätssystem 1 weist zudem eine in 2d gezeigte standardisierte Steckverbindung 24 auf, über die die Zusatzsekundärbatterie 12 elektrisch mit dem Bordnetz 4 verbunden ist. Die Steckverbindung 24 weist einen an der Zusatzsekundärbatterie 12 angeordneten, schematisch dargestellten, starr ausgebildeten und unbeweglich mit der Zusatzsekundärbatterie 12 verbundenen Stecker 25 und eine an der Befestigungsstruktur 17 angeordnete Steckeraufnahme 26 auf. Bei dem in den 2a-d gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Zusatzsekundärbatterie 12 bei ihrer Anordnung an der Befestigungsstruktur 17 zwangsläufig bzw. automatisch mit dem Bordnetz 4 verbunden, da der Stecker 25 beim Verschwenken der Adaptereinheit 23 zusammen mit der Zusatzsekundärbatterie 12 in die Steckeraufnahme 26 eingeführt wird.The mobility system 1 also has an in 2d shown standardized plug connection 24, via which the additional secondary battery 12 is electrically connected to the vehicle electrical system 4. The plug-in connection 24 has a plug 25 which is arranged on the additional secondary battery 12 , is shown schematically, is rigid and is immovably connected to the additional secondary battery 12 and has a plug receptacle 26 which is arranged on the fastening structure 17 . At the in the 2a-d In the exemplary embodiment shown, the additional secondary battery 12 is positively or automatically connected to the vehicle electrical system 4 when it is arranged on the fastening structure 17, since the plug 25 is inserted into the plug receptacle 26 together with the additional secondary battery 12 when the adapter unit 23 is pivoted.

Das Mobilitätssystem 1 kann ferner wenigstens einen nicht gezeigten Gleichspannungswandler aufweisen, mit dem eine Ausgangsspannung der Zusatzsekundärbatterie 12 an eine Hochvoltnetzspannung des Bordnetzes 4 anpassbar ist.The mobility system 1 can also have at least one DC-DC converter (not shown) with which an output voltage of the additional secondary battery 12 can be adapted to a high-voltage network voltage of the vehicle electrical system 4 .

3 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes Mobilitätssystem 1. Das Mobilitätssystem 1 unterscheidet sich allein dadurch von dem in den 2a-d gezeigten Ausführungsbeispiel, dass die Steckeraufnahme 26 nicht zwischen den Bolzen 18 und den Aufnahmen 19, sondern seitlich versetzt dazu an der Befestigungsstruktur 17 angeordnet ist und der Stecker 25 über ein Kabel 28 flexibel mit der Zusatzsekundärbatterie 12 verbunden ist. Hierdurch kann der Stecker 25 per Hand in die Steckeraufnahme 26 eingesteckt werden, nachdem die Zusatzsekundärbatterie 12 an der Befestigungsstruktur 17 befestigt worden ist. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird im Übrigen auf die obige Beschreibung zu den 2a-d verwiesen. 3 shows a schematic representation of a further exemplary embodiment of a mobility system 1 according to the invention. The mobility system 1 differs from that in FIGS 2a-d shown embodiment that the connector receptacle 26 is not arranged between the bolts 18 and the receptacles 19, but laterally offset thereto on the fastening structure 17 and the connector 25 is flexibly connected to the additional secondary battery 12 via a cable 28. This allows the connector 25 to be manually inserted into the connector receptacle 26 after the auxiliary secondary battery 12 has been attached to the attachment structure 17 . In order to avoid repetition, the above description is also used 2a-d referred.

4a-b zeigen schematische Darstellungen eines weiteren Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes Mobilitätssystem 1 in zwei verschiedenen Zuständen. Das Mobilitätssystem 1 unterscheidet sich allein dadurch von dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel, dass an der Adaptereinheit 23 Verbindungsstrukturen 31 zum Verbinden der Zusatzsekundärbatterie 12 mit der Adaptereinheit 23 angeordnet sind. Hierdurch kann, wie in den 4a und 4b gezeigt, zunächst die Adaptereinheit 23 an der Befestigungsstruktur 17 und anschließend die Zusatzsekundärbatterie 12 an der Adaptereinheit 23 befestigt werden. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird im Übrigen auf die obige Beschreibung zu den 2a-d und 3 verwiesen. 4a-b show schematic representations of a further exemplary embodiment of a mobility system 1 according to the invention in two different states. The mobility system 1 differs from that in 3 shown embodiment that on the adapter unit 23 connection structures 31 for connecting the additional secondary battery 12 to the adapter unit 23 are arranged. As a result, as in the 4a and 4b shown, first the adapter unit 23 is attached to the attachment structure 17 and then the additional secondary battery 12 is attached to the adapter unit 23 . In order to avoid repetition, the above description is also used 2a-d and 3 referred.

BezugszeichenlisteReference List

11: Mobilitätssystemmobility system
22: Elektrofahrzeugelectric vehicle
33: Fahrgastraumpassenger compartment
44: Bordnetzelectrical system
55: Hochvoltsekundärbatteriehigh-voltage secondary battery
66: Batteriemodulbattery module
77: Leistungsverteilerkastenpower distribution box
88th: GleichspannungswandlerDC converter
99: EinheitUnit
1010: Ladeanschlusscharging port
1111: Elektroantriebelectric drive
1212: Zusatzsekundärbatterieauxiliary secondary battery
1616: SitzSeat
1717: standardisierte Befestigungsstrukturstandardized mounting structure
1818: Bolzen an 17Bolt on 17
1919: Aufnahme an 17recording on 17
2020: Befestigungsvorsprung an 16Fastening projection on 16
2121: Befestigungszapfen an 16Fastening pin on 16
2323: Adaptereinheitadapter unit
2424: standardisierte Steckverbindungstandardized connector
2525: SteckerPlug
2626: Steckeraufnahmeconnector receptacle
2828: KabelCable
3131: Verbindungsstruktur an 23Connection structure at 23

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 102017129121 A1 [0003]
DE 102009042001 A1 [0004]
DE 102010028806 A1 [0005]
DE 102013015637 A1 [0006]
DE 19832873 A1 [0007]

Claims

Mobility system (1) with at least one electric vehicle (2) which has a passenger compartment (3) and an on-board network (4), and at least one additional secondary battery (12) which can be arranged on the electric vehicle (2), characterized in that the battery is completely inside the passenger compartment (3) arranged additional secondary battery (12) non-destructively detachable to a standardized fastening structure (17) present in the passenger compartment (3) and can be electrically connected to the vehicle electrical system (4).

mobility system (1) according to claim 1 , characterized in that the standardized attachment structure (17) is formed at least by part of a seat attachment structure of the electric vehicle (2).

mobility system (1) according to claim 2 , characterized by at least one standardized plug connection (24) via which the additional secondary battery (12) can be electrically connected to the vehicle electrical system (4).

Mobility system (1) according to one of the preceding claims, characterized by at least one DC-DC converter (8) with which an output voltage of the additional secondary battery (12) can be adapted to a high-voltage network voltage of the vehicle electrical system (4).

Mobility system (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the additional secondary battery (12) has a protective housing in which electrical components of the additional secondary battery (12) are arranged.

Mobility system (1) according to one of the preceding claims, characterized by at least one adapter unit (23) via which the additional secondary battery (12) can be fastened to the standardized fastening structure (17).