DE202011052336U1

DE202011052336U1 - Modular electric vehicle

Info

Publication number: DE202011052336U1
Application number: DE202011052336U
Authority: DE
Original assignee: Technische Universitaet Chemnitz
Current assignee: Technische Universitaet Chemnitz
Priority date: 2011-12-16
Filing date: 2011-12-16
Publication date: 2013-03-18
Anticipated expiration: 2021-12-17

Abstract

Modulares Elektrofahrzeug mit integrierten Sensoren und elektronischer Fahrstabilisierung, dadurch gekennzeichnet, dass das modulare Elektrofahrzeug aus wenigstens zwei miteinander lösbar verbundenen Grundmodulen zusammengesetzt ist, wobei mindestens ein Grundmodul über einen elektrischen Antrieb, einen Energiespeicher sowie über eine Steuerelektronik verfügt und selbständig auch alleine fahrbar ist.Modular electric vehicle with integrated sensors and electronic driving stabilization, characterized in that the modular electric vehicle is composed of at least two mutually releasably connected basic modules, wherein at least one basic module has an electric drive, an energy storage and control electronics and is independently mobile alone.

Description

Die Erfindung betrifft ein modulares Elektrofahrzeug nach dem Oberbegriff des ersten Anspruchs und ist somit mit integrierten Sensoren und elektronischer Fahrstabilisierung ausgestattet. The invention relates to a modular electric vehicle according to the preamble of the first claim and is thus equipped with integrated sensors and electronic driving stabilization.

Es gibt diverse Elektrofahrzeuge, sowohl als Automobil, als Nutzfahrzeug, aber auch als Elektrofahrrad, Elektroroller. Die begrenzte Speicherfähigkeit der Batterie führt zu einer begrenzten Reichweite. Die Fahrzeuge werden in der Regel als Zweitfahrzeuge genutzt und können nicht alle Eigenschaften eines gegenwärtigen Automobils vereinen – hohe Reichweite, hohe Zuladungsfähigkeit, Platz für mehrere Personen. Ein viersitziges Elektrofahrzeug, nur von einer Person genutzt, schleppt eine unnötig große Masse mit sich, was zu einer Überdimensionierung von Batterie und elektrischer Antriebsmaschine führt. There are various electric vehicles, both as an automobile, as a commercial vehicle, but also as an electric bicycle, electric scooter. The limited storage capacity of the battery results in a limited range. The vehicles are usually used as secondary vehicles and can not combine all the features of a current automobile - high range, high payload, space for several people. A four-seat electric vehicle, used only by one person, carries an unnecessarily large mass with it, which leads to an oversizing of battery and electric drive machine.

Ein weiteres sehr interessantes Konzept ist der sog „Segway“. Er verfügt über zwei nebeneinander stehende Räder, in beide ist ein Elektromotor integriert. Das Fahrzeug ist selbstbalancierend. Ein elektronischer Regelkreis lässt den Segway automatisch in die Richtung fahren, in die sich der Fahrer lehnt. Sobald die Neigungssensoren (Halbleiter-Gyroskope) registrieren, dass sich der Fahrer nach vorne oder hinten neigt, drehen die Räder in diese Richtung. Die Fortbewegung wird ausschließlich durch solche Gewichtsverlagerungen gesteuert. (Aus Wikipedia). Another very interesting concept is the so-called "Segway". It has two wheels next to each other, with an electric motor integrated in both. The vehicle is self-balancing. An electronic control loop automatically turns the Segway in the direction the driver is leaning. Once the tilt sensors (solid state gyroscopes) register that the driver is leaning forward or backward, the wheels will turn in that direction. The locomotion is controlled solely by such weight shifts. (From Wikipedia).

Eine Weiterentwicklung davon ist das Einrad. A further development of this is the unicycle.

Als Fahrzeugerfinder wird Chris Hoffmann genannt, das Fahrzeug ist beschrieben z.B. in http://www.manager-magazin.de/lifestyle/artikel/0,2828,717137,00.html . Das Einrad nach Hoffmann wird ebenfalls über Sensoren im Gleichgewicht gehalten. Es ist allerdings nur für den innerstädtischen Verkehr, am besten Radwege geeignet. Es verfügt über keine Zulademöglichkeit, keine Sicherheitstechnik, keinen Komfort. As vehicle inventor Chris Hoffmann is called, the vehicle is described eg in http://www.manager-magazin.de/lifestyle/artikel/0,2828,717137,00.html , The unicycle according to Hoffmann is also held in balance by sensors. However, it is only suitable for urban traffic, best bike paths. It has no Zulademöglichkeit, no safety technology, no comfort.

Aufgabe der Erfindung ist, ein modulares Elektrofahrzeug darzustellen, das je nach den verschiedenen Anforderungen zusammensteckbar ist. The object of the invention is to present a modular electric vehicle that can be plugged together depending on the various requirements.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des ersten Schutzanspruchs gelöst. This object is solved by the features of the first patent claim.

Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Advantageous embodiments emerge from the subclaims.

Das modulare Elektrofahrzeug weist integrierte Sensoren sowie eine elektronische Fahrstabilisierung auf, wobei das modulare Elektrofahrzeug erfindungsgemäß aus wenigstens zwei miteinander lösbar verbindbaren Grundmodulen zusammensetzbar ist und zumindest ein Grundmodul über einen elektrischen Antrieb, einen Energiespeicher sowie über eine Steuerelektronik verfügt und selbständig auch alleine fahrbar ist. Bevorzugt ist das Grundmodul in Form eines Einrades ausgebildet. The modular electric vehicle has integrated sensors and an electronic driving stabilization, wherein the modular electric vehicle according to the invention from at least two detachably connectable basic modules can be assembled and at least one basic module via an electric drive, an energy storage and control electronics and is autonomously alone mobile. Preferably, the basic module is designed in the form of a unicycle.

Kern der Erfindung dabei die elektronische Koppelung und die nahtlose Integration elektronischer Komponenten in das Fahrzeugsystem, die speziell an Elektrofahrzeuge angepasst sind und einen Energie- und Datenaustausch zwischen den Grundmodulen ermöglichen. Core of the invention thereby the electronic coupling and seamless integration of electronic components in the vehicle system, which are specially adapted to electric vehicles and allow energy and data exchange between the basic modules.

Grundmodule und somit Grundbestandteile des modularen Elektrofahrzeuges sind zumindest ein Personenmodul, das als Einrad betrieben werden kann sowie zumindest ein weiters Personenmodul und/oder zumindest ein Gepäckmodul. Das Personenmodul verfügt über eine Kabine, die weitgehend durchsichtig ist. Das Personenmodul allein ist selbständig fahrbar, es wird vor allem durch die Gewichtsverlagerung des Fahrers gelenkt. Steckverbindungen mit anderen Personenmodulen und/oder Gepäckmodulen sind vorgesehen, sowohl nach vorn und hinten als auch zu den Seiten. Die Steckverbindungen sind so ausgeführt, dass die Module sich wie im Einzelbetrieb neigen können, beispielsweise durch geeignete Gelenke. Basic modules and thus basic components of the modular electric vehicle are at least one person module that can be operated as a unicycle and at least one further person module and / or at least one luggage module. The passenger module has a cabin that is largely transparent. The person module alone is mobile, it is mainly steered by the weight shift of the driver. Plug-in connections with other passenger modules and / or luggage modules are provided, both forward and backward as well as to the sides. The connectors are designed so that the modules can tilt as in single operation, for example, by suitable joints.

Das Antriebssystem für Personen- und Gepäckmodul ist modular aufgebaut und besteht in der Regel aus dem Energiespeicher inklusive der notwendigen Elektronik, z. B. für das Laden, Entladen und Überwachen des Energiespeichers, dem elektrischen Antrieb inklusive dem für dessen Regelung notwendigen leistungselektronischen Frequenzantrieb und mindestens einem Steuergerät zur Realisierung der spezifischen Geräte- bzw. Modulfunktionen, wie beispielsweise der Mensch-Maschine-Kommunikation, der Fahrstabilisierung oder der Koppelfunktion bei Kombination mehrerer Grundmodule. Im Grundmodul verteilte Sensoren erfassen alle fahrzeugrelevanten Daten sowie Position und Positions- und Gewichtsverlagerungen des Fahrers bei Personenmodulen bzw. Gewicht und Verteilung der Zuladung bei Gepäckmodulen. Weiterhin ist wenigstens eine Kommunikationsschnittstelle vorgesehen, über die sich Personen- und Gepäckmodule mit Datennetzen wie dem Internet verbinden können, um Statusinformationen bereitzustellen und Servicefunktionen wie Fehleranalyse oder Softwareupdate zu realisieren. Das Personenmodul verfügt über eine erweiterte Mensch-Maschine-Schnittstelle, die in Hardware, Software oder als Kombination aus Hard- und Softwarekomponenten realisiert ist. Hardwarekomponenten müssen nicht notwendiger Weise fest oder permanent mit dem Personenmodul verbundenen sein, wobei die Kommunikation mit den Sensoren, Aktoren und Steuergeräten des Personenmoduls drahtgebunden oder drahtlos erfolgen kann. Softwarekomponenten können ebenfalls auf nicht permanent mit dem Personenmodul verbundenen Hardwarekomponenten realisiert werden. Die Mensch-Maschine-Schnittstelle stellt neben Statusinformationen zum Modul, wie verfügbare Energiemenge oder typische Restreichweite, wenigstens auch alle für das führen des Fahrzeugs im öffentlichen Verkehr notwendigen Funktionen bereit. In Verbindung mit einer Routenplanungs- oder Navigationskomponente, die ebenfalls in Hardware, Software oder als Kombination aus Hard- und Software realisiert wird und auch auf einem System umgesetzt werden kann, welches nicht notwendiger Weise fest oder permanent mit dem Personenmodul verbundenen ist, wird eine deutlich verbesserte Reichweitenanzeige bereitgestellt. Vorteilhaft ist dabei, dass für die Anzeige der Restreichweite neben der vorhandenen Energiemenge, das Streckenprofil und das Fahrerprofil berücksichtigt werden. Die Navigationsfunktion berücksichtigt für die Routenplanung zusätzliche Informationen, beispielsweise über Ladestationen, und errechnet so eine Fahrroute, bei der das Ziel mit möglichst wenigen Lade- bzw. Servicestops erreicht werden kann. Notwendige Zwischenstops werden bei der Navigation angezeigt. Besteht eine Verbindung zu einem Datennetz, bietet die Mensch-Maschine-Schnittstelle zusätzliche Funktionen. Navigation und Routenplanung berücksichtigen aktuelle Informationen über das Wetter und die Verkehrssituation. Dem Fahrer wird über Zugänge zu sozialen Netzen oder speziellen Plattformen die Möglichkeit gegeben, andere Modulbesitzer zu finden, die eine ähnliche Strecke fahren wollen und so zur „Kombination“ geeignet wären. Gepäckmodule geben dem Benutzer über eine Mensch-Maschine-Schnittstelle Feedback zu Gewicht und Verteilung der Zuladung, um diese in geeigneter Weise auf dem Modul zu verteilen. The drive system for passenger and luggage module is modular and usually consists of the energy storage including the necessary electronics, eg. B. for the charging, discharging and monitoring of the energy storage, the electric drive including the power electronic frequency control necessary for its control and at least one control device for the realization of specific device or module functions, such as man-machine communication, the driving stabilization or the Coupling function when combining several basic modules. Sensors distributed in the basic module record all vehicle-relevant data as well as the position and position and weight shifts of the driver in the case of passenger modules or the weight and distribution of the load on luggage modules. Furthermore, at least one communication interface is provided, via which passenger and luggage modules can connect to data networks, such as the Internet, in order to provide status information and to implement service functions, such as error analysis or software update. The person module has an extended man-machine interface that is implemented in hardware, software or as a combination of hardware and software components. Hardware components may not necessarily be permanently or permanently connected to the passenger module, with communication with the sensors, actuators, and controllers of the passenger module can be wired or wireless. Software components can also be implemented on hardware components that are not permanently connected to the person module. In addition to status information about the module, such as the available amount of energy or the typical remaining range, the man-machine interface also provides at least all the functions necessary for driving the vehicle in public transport. In connection with a route planning or navigation component, which is also implemented in hardware, software or as a combination of hardware and software and can be implemented on a system that is not necessarily permanently or permanently connected to the person module, a clear improved range display provided. It is advantageous that are considered for the display of the remaining range in addition to the available amount of energy, the route profile and the driver profile. The navigation function considers additional information for route planning, for example via charging stations, and thus calculates a driving route in which the destination can be reached with as few charging or service stops as possible. Necessary intermediate stops are displayed during navigation. If there is a connection to a data network, the man-machine interface offers additional functions. Navigation and route planning take into account current information about the weather and the traffic situation. The driver is given access to social networks or special platforms to find other module owners who want to drive a similar route and so would be suitable for "combination". Luggage modules provide the user with feedback on the weight and distribution of the payload via a man-machine interface in order to distribute them appropriately on the module.

Wesentliches Merkmal aller Grundmodule ist die Möglichkeit, mit anderen Grundmodulen gekoppelt zu werden. Neben der mechanischen Verbindung werden zwischen jedem gekoppelten Grundmodul auch mindestens eine elektrische Verbindung zum Energieaustausch und mindestens eine Verbindung zur Datenkommunikation geschlossen. Die Datenverbindung kann auch drahtlos erfolgen. Über die elektrische Verbindung kann die in einem Grundmodul vorhandene Energie durch ein anderes Grundmodul genutzt werden, dies ermöglicht beispielsweise die Erhöhung der Reichweite. Die Energieüberwachung und die Organisation der Energieverteilung können sowohl manuell durch den Bediener als auch automatisiert durch die Grundmodule erfolgen. Über die Datenverbindung können beliebige Grundmodule Informationen untereinander austauschen. Durch die Natur der Datenverbindung zwischen gekoppelten Grundmodulen entsteht ein Netzwerk, bei dem Grundmodule bevorzugt indirekt über mehrere Zwischenstationen kommunizieren können, wobei mehreren möglichen Verbindungen zwischen zwei Grundmodulen realisiert werden können. Die Organisation des Datentransfers erfolgt transparent für die Anwender. An essential feature of all basic modules is the possibility to be coupled with other basic modules. In addition to the mechanical connection, at least one electrical connection for energy exchange and at least one connection for data communication are concluded between each coupled basic module. The data connection can also be wireless. Via the electrical connection, the energy present in a basic module can be used by another basic module, this makes it possible, for example, to increase the range. The energy monitoring and the organization of the energy distribution can be done both manually by the operator and automatically by the basic modules. Any basic modules can exchange information with each other via the data connection. Due to the nature of the data connection between coupled basic modules creates a network in which basic modules can communicate preferably indirectly via multiple intermediate stations, with multiple possible connections between two basic modules can be realized. The organization of the data transfer is transparent for the users.

Ein Grundmodul in Form eines Personenmoduls übernimmt die Funktion eines Steuermoduls (Mastermoduls) des Elektrofahrzeuges, welches somit das im gekoppelten Zustand die Steuerung des Verbundes aller Grundmodule übernimmt. A basic module in the form of a person module assumes the function of a control module (master module) of the electric vehicle, which thus takes over the control of the network of all basic modules in the coupled state.

Der Fahrzeugführer des Steuermoduls (Mastermoduls) kontrolliert dabei das Verhalten des Verbundes aus mehreren Grundmodulen wie bspw. Beschleunigung, Geschwindigkeit, Richtung. Weiterhin werden die Ladezustände der Energiespeicher mitgeteilt und auch kritische Zustände kommuniziert, wie zum Beispiel Übertemperatur, Kurzschlüsse oder der Ausfall von Sensoren. Bei mehreren Personenmodulen in einem Verbund kann das Steuermodul (Mastermodul) frei gewählt werden. Es können Grundmodule in verschiedenen Varianten kombiniert werden. The driver of the control module (master module) controls the behavior of the composite of several basic modules such as acceleration, speed, direction. Furthermore, the charge states of the energy storage are communicated and also critical states are communicated, such as overtemperature, short circuits or the failure of sensors. If several person modules are combined, the control module (master module) can be freely selected. Basic modules can be combined in different variants.

Bei Kombination übernimmt eines der Grundmodule die Rolle der zentralen Steuereinheit. Der Kern der Realisierung erfolgt über die moderne Informationstechnik. Entsprechende Sensoren erkennen die Absicht des Fahrers. Das Fahrzeug neigt sich. When combined, one of the basic modules assumes the role of the central control unit. The core of the realization takes place via modern information technology. Corresponding sensors recognize the intention of the driver. The vehicle is leaning.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. The invention will be explained in more detail with reference to embodiments and accompanying drawings.

Es zeigen: Show it:

1 den Grundaufbau eines Personenmoduls in der Seitenansicht, 1 the basic structure of a person module in the side view,

2 den Grundaufbau eines Gepäckmoduls in der Seitenansicht, 2 the basic structure of a luggage module in the side view,

3 die Vorderansicht eines Personenmoduls, 3 the front view of a person module,

4 zwei gekoppelte Personenmodule in der Vorderansicht, 4 two coupled passenger modules in front view,

5 die Energieversorgung, 5 the energy supply,

6 vier miteinander verschaltene Module, 6 four interconnected modules,

7 die Antriebssteuerung, 7 the drive control,

8 den Algorithmus zum Finden des Masters, 8th the algorithm for finding the master,

9 die Kopplung von zwei Personenmodulen in der Seitenansicht, 9 the coupling of two person modules in the side view,

10 die Kopplung von Personenmodul und Gepäckmodul in Seitenansicht, 10 the coupling of passenger module and luggage module in side view,

11 Kopplung von sechs Personenmodulen und drei Gepäckmodulen 11 Coupling of six passenger modules and three luggage modules

1 zeigt das Personenmodul P, und 2 das Gepäckmodul G in der Seitenansicht. Diese enthalten beide folgenden Elemente. 1 shows the person module P, and 2 the luggage module G in the side view. These both contain the following elements.

Einen Rumpf 1, der mit einem hier nicht sichtbarem Energiespeicher ausgestattet ist, sowie die wesentlichen Bestandteile des Bordrechners und die Leistungselektronik zur Ansteuerung des Elektromotors (ebenfalls nicht dargestellt). A hull 1 , which is equipped with an energy storage not visible here, and the essential components of the on-board computer and the power electronics for controlling the electric motor (also not shown).

An dem Grundmodul 1 ist ein Rad 2 gelagert, welches eine Radnabe 3 aufweist, die einen nicht dargestellten Elektromotor in Form eines Radnabenantriebes enthält. Eine Gabel 4, an welcher das Rad 2 gelagert ist, ist über ein Aktivgelenk 5 mit dem Rumpf 1 verbunden. Das Personenmodul P weist gemäß 1 zusätzlich eine Fußstütze 6 auf, die in der Grundfunktion keine Verbindung zu Pedalen enthält, da die Regelung elektronisch erfolgt. Beispielsweise an der Gabel 4 können erste Gelenke 7 zu Verbindungsstangen 8 nach vorne und hinten vorgesehen sein. An den Verbindungstangen 8 ist das Fahrzeug modular zusammensteckbar. Nicht dargestellte Stecker am Ende der Verbindungsstangen 8 enthalten gleichzeitig mindestens einmal nach vorn und hinten einen Datenbus und einen Energiebus, der mit Schließen des Steckers verbunden ist. Mit einer Einheit 9 können die Verbindung 8 aktiv verlängert werden. Die Einheit 9 stellt dazu beispielsweise einen Linearmotor dar. At the basic module 1 is a wheel 2 stored, which is a wheel hub 3 comprising an electric motor, not shown, in the form of a wheel hub drive. A fork 4 at which the wheel 2 is stored, is via an active joint 5 with the hull 1 connected. The person module P points according to 1 in addition a footrest 6 on, which contains no connection to pedals in the basic function, since the regulation takes place electronically. For example, at the fork 4 can first joints 7 to connecting rods 8th be provided forwards and backwards. At the connecting rods 8th the vehicle is modular pluggable. Not shown plug at the end of the connecting rods 8th At the same time, at least once to the front and to the rear, they contain a data bus and an energy bus, which is connected to the connector being closed. With one unit 9 can the connection 8th be actively extended. The unit 9 represents, for example, a linear motor.

Weiterhin sind Anschlussstellen 10 für in den 1 und 2 nicht dargestellte Verbindungselemente nach links und rechts vorgesehen. Es können pro Einzelmodul (Personenmodul P bzw. Gepäckmodul G) eine oder zwei solcher Verbindungselemente a, den Anschlussstellen 10 vorgesehen sein. An den Verbindungsstangen 8 können zweite Gelenke 11 vorgesehen sein, die eine Links- und Rechtsbewegung erlauben. Am Personenmodul P gemäß 1 ist ein drittes Gelenk 12 vorgesehen, welches zur Halterung der Lenkstange 13 dient. Im Betrieb mehrerer Module P und/oder G hintereinander wird z.B. durch eine Vorwärtsbewegung der Lenkstange 13 ein Beschleunigen und durch Zurückziehen der Lenkstange 13 ein Bremsen ausgelöst. Sind Module einzeln oder nur seitlich gekoppelt, so ist das dritte Gelenk 12 beispielsweise starr. Furthermore there are connection points 10 for in the 1 and 2 Not shown connecting elements provided to the left and right. For each individual module (person module P or luggage module G), one or two such connection elements a, the connection points 10 be provided. At the connecting rods 8th can second joints 11 be provided, which allow a left and right movement. At the person module P according to 1 is a third joint 12 provided, which for holding the handlebar 13 serves. During operation of several modules P and / or G one behind the other, for example, by a forward movement of the handlebar 13 an acceleration and by pulling back the handlebar 13 a brake is triggered. If modules are coupled individually or only laterally, then the third joint is 12 for example, rigid.

Das Personenmodul weist weiterhin einen Bildschirm 14 eines Bordrechners auf, der in einem sogenannten Steuer- oder Mastermodul alle wichtigen Instrumente enthält. The person module also has a screen 14 an on-board computer, which contains all the important instruments in a so-called control or master module.

Weiterhin sind am Personenmodul P ein Sitz, 16 eine Rückenlehne, 17 eine Kabine K, die weitgehend durchsichtig ausgelegt ist, vorgesehen. Das Gepäckmodul G kann ebenfalls mit einer Kabine K ausgestattet sein. Furthermore, the person module P is a seat, 16 a backrest, 17 a cabin K, which is designed to be largely transparent, provided. The luggage module G can also be equipped with a cabin K.

3 zeigt die Vorderansicht des Personenmoduls P. Dabei sind weitere Elemente zu erkennen, die nachfolgend erläutert werden. 3 shows the front view of the person module P. In this case, further elements can be seen, which are explained below.

An der Anschlussstelle 10 befindet sich ein weiteres viertes Gelenk 18 zu den seitlichen Verbindungen 19, die an ihrem Ende mindestens einmal neben der mechanischen Verbindung die Daten- und Energieverbindung zum Nachbarmodul herstellen können. Auf einer Seite ist Gelenk 18 als Aktivgelenk 20 und auf der anderen Seite als Passivgelenk ausgebildet. Bei Kurvenfahrten im seitlichen Verbund mehrerer Module ist eine aktive Neigung der Fahrzeuge vorgesehen. At the junction 10 there is another fourth joint 18 to the side connections 19 , which at the end can establish the data and energy connection to the neighboring module at least once in addition to the mechanical connection. On one side is joint 18 as an active joint 20 and formed on the other side as a passive joint. When cornering in the lateral composite of several modules an active inclination of the vehicles is provided.

In 4 ist ein Beispiel der Frontansicht von 2 Personenmodulen P nebeneinander dargestellt, die auch einen Verbund dahinter angeordneten Personenmodulen und/oder Gepäckmodulen bilden können. Jedes Personenmodul P neigt sich wie ein Motorrad in der Kurve; allerdings elektronisch gesteuert, wobei die Aktivgelenke 20 den Neigungswinkel einstellen. Diese Option ermöglicht eine Straßenlage, die der eines konventionellen, vierrädrigen Fahrzeugs überlegen ist. In 4 an example of the front view of 2 person modules P is shown side by side, which can also form a composite behind arranged person modules and / or luggage modules. Each passenger module P inclines like a motorcycle in the curve; but electronically controlled, with the active joints 20 adjust the inclination angle. This option allows road holding that is superior to that of a conventional four-wheeled vehicle.

5 zeigt die Energieversorgung eines Moduls. Die Batterie 100 ist verbunden mit zwei DC/DC-Wandlern 300, die wiederum zur Anpassung der Spannung an die Nachbarmodule dienen. Zur Verbindung mit den Nachbarn dienen die Steckverbinder 200. Der Motor 500 treibt das Fahrzeug an und hält es aufrecht. Angesteuert wird der Motor durch einen Frequenzumrichter 400 der von der Control Unit 600 gesteuert wird. Die Control Unit steuert auch die DC/DC-Wandler und kommuniziert mit den von ihr gesteuerten Systemen über einen Datenbus 700. 5 shows the power supply of a module. The battery 100 is connected to two DC / DC converters 300 , which in turn serve to adapt the voltage to the neighboring modules. The connectors are used to connect to the neighbors 200 , The motor 500 drives the vehicle and keeps it upright. The motor is controlled by a frequency converter 400 the one from the Control Unit 600 is controlled. The Control Unit also controls the DC / DC converters and communicates with the systems it controls via a data bus 700 ,

6 zeigt exemplarisch die elektrische Verschaltung von vier Modulen (jeweils zwei nebeneinander und zwei hintereinander) über die Steckverbinder 200. 6 shows an example of the electrical connection of four modules (two next to each other and two behind the other) via the connectors 200 ,

Die aufrechte Position des Fahrzeugs gewährleistet eine Steuereinheit, wie in 7 dargestellt. Die Sensoren in Form von Drehratensensor 600.1, Winkelsensor 600.2 und Kraftsensor 600.3 liefern der Steuereinheit 700 Daten anhand derer sie die Lage im Raum, den Winkel zur Fahrbahn und die Belastung von Gelenken messen kann. Weiterhin kommuniziert die Steuereinheit mit der Batteriesteuerung 800 um die Ladung zu steuern und im gekoppelten Fahrzeug den Ladezustand der beteiligten Batterien anzupassen. Der Frequenzumrichter 400, 900 steuert den Motor M an und stellt dessen Drehzahl und Drehmoment ein. The upright position of the vehicle ensures a control unit, as in 7 shown. The sensors in the form of rotation rate sensor 600.1 , Angle sensor 600.2 and force sensor 600.3 supply the control unit 700 Data on which they can measure the position in space, the angle to the roadway and the load on joints. Furthermore, the control unit communicates with the battery controller 800 to control the load and adjust the charge state of the batteries involved in the coupled vehicle. The frequency converter 400 . 900 controls the motor M and adjusts its speed and torque.

Die Entscheidung, welches Grundmodul das sogenannte Mastermodul stellt, also berechtigt ist, den Verbund aus gekoppelten Personenmodulen und/oder Gepäckmodulen G zu steuern, wird der in 8 aufgezeigte Algorithmus benutzt. Der Algorithmus geht hier davon aus, dass im Linksverkehr gefahren werden soll. Das Fahrzeug kann auch für Rechtsverkehr ausgelegt werden. In diesem Fall werden alle links-/rechts-Entscheidungen umgekehrt. Zunächst testet jedes Grundmodul, ob es einen linken Nachbarn hat, ist dies der Fall, so kann es kein Mastermodul sein. Hat es keinen linken Nachbarn, dann testet es ob es einen vorderen Nachbarn hat, ist dies der Fall, so kann es ebenfalls kein Mastermodul sein. Hat es keinen vorderen Nachbarn, so ist es das vorderste Grundmodul an der linken Seite und somit berechtigt Mastermodul zu sein. 8 verdeutlicht den Algorithmus als Programmablaufplan. The decision as to which basic module constitutes the so-called master module, that is to say it is entitled to control the combination of coupled passenger modules and / or luggage modules G, is described in 8th shown algorithm used. The algorithm here assumes that you should drive in left-hand traffic. The vehicle can also be designed for legal traffic. In this case, all left / right decisions are reversed. First, each base module tests if it has a left neighbor, if so it can not be a master module. If it does not have a left neighbor, then test it to see if it has a front neighbor, if so it can not be a master module either. If there is no front neighbor, it is the foremost basic module on the left side and thus entitled to be a master module. 8th clarifies the algorithm as a program flowchart.

In 9 werden zwei hintereinander gekoppelte Personenmodule P gezeigt. Durch das zweite Gelenk 11 in Verbindung mit der Einheit 9, die als Linearmotor ausgebildet ist, ist eine Kurvenfahrt möglich. In 9 two person modules P coupled one behind the other are shown. Through the second joint 11 in connection with the unit 9 , Which is designed as a linear motor, a turn is possible.

10 zeigt ein Personenmodul P und ein Gepäckmodul G hintereinander in der Seitenansicht. Es sind auch drei oder vier Personen- und/oder Gepäckmodule hintereinander und ggf. auch nebeneinander denkbar. Bei mehren Grundmodulen hintereinander können die Räder der mittleren Module hochgezogen werden, um den Rollwiderstand zu verringern. 10 shows a person module P and a luggage module G in a row in the side view. There are also three or four passenger and / or luggage modules in a row and possibly also side by side conceivable. With several basic modules in a row, the wheels of the middle modules can be pulled up to reduce the rolling resistance.

Jedes Grundmodul verfügt über eine in den Motor integrierte Elektromaschine der Leistungsklasse von bevorzugt 5–10 kW, beispielsweise 8 kW, sowie über eine Batterie der Reichweite von ca. 50 km oder mehr. Bei drei Grundmodulen verfügt man bereits über 24 kW und damit über ein sehr sportliches Fahrzeug. Der verringerte Roll- und Luftwiderstand erhöht die Reichweite. Jedes Rad ist elektronisch geregelt. Durch die Regelung wird ein Durchdrehen verhindert, ebenso ein Aufbäumen des Fahrzeugs. Der Fahrer verfügt stets über das optimale Drehmoment. Each basic module has an electric motor integrated in the engine of the power class of preferably 5-10 kW, for example 8 kW, and a battery of the range of about 50 km or more. Three basic modules already have 24 kW and thus a very sporty vehicle. The reduced rolling and air resistance increases the range. Each wheel is electronically controlled. The regulation avoids a spin, as well as a rearing of the vehicle. The driver always has the optimum torque.

Bei zwei Grundmodulen nebeneinander erhält man ein Segway, das so für einen Ausflug in der Stadt geeignet ist. With two basic modules side by side you get a Segway, which is suitable for a trip in the city.

Bei einer Anordnung von 6 Personen- und 3 Gepäckmodulen P, G erhält man ein Elektroauto, Beispiel 11. Mit beispielsweise 9 mal 8 kW ist es stark motorisiert, wenn alle Räder abgesenkt sind, und sehr energiesparsam, wenn nicht benutzte Räder eingezogen sind. With an arrangement of 6 passenger and 3 luggage modules P, G you get an electric car, example 11 , For example, with 9 x 8 kW, it is heavily motorized when all wheels are lowered, and very energy efficient when unused wheels are retracted.

Die hier nicht dargestellten seitlichen Gelenke sind flexibel, so dass sich auch dieses Fahrzeug sich in der Kurve neigen kann. Die Straßenlage wird gegenüber einem starren Fahrzeug deutlich verbessert. The side joints, not shown here, are flexible, so that this vehicle can also tilt in the curve. The roadholding is significantly improved over a rigid vehicle.

Den Energiespeicher jedes einzelnen Grundmoduls legt man beispielsweise auf 1,5 kWh aus, was einer Batterie des Gewichts von 15 kg entspricht (VDE Studie Elektrofahrzeuge). In dem beispielhaften Fahrzeug nach 11 verfügt man somit bei 9 Grundmodulen über 13,5 kWh. Bei einem Verbrauch von 18 kWh pro 100 km kommt es auf eine Reichweite von 75 km. For example, the energy storage capacity of each individual basic module is set at 1.5 kWh, which corresponds to a battery with a weight of 15 kg (VDE Electric Vehicle Study). In the exemplary vehicle according to 11 So you have 9 basic modules over 13.5 kWh. With a consumption of 18 kWh per 100 km, there is a range of 75 km.

Es sind viele Grundmodule kombinierbar. Der Kern ist die jeweilige elektronische Regelung. Bei Kombination von 12 hintereinander und 4 Nebeneinander erhält man die Kapazität eines Reisebusses, und durch die 48 Batterien eine hohe Reichweite. Der Luftwiderstand und Rollwiderstand wird als nur etwas höher als bei dem Fahrzeug in 11 angenommen. Damit ergäbe sich nun eine Reichweite von knapp 500 km bis zum nächsten Aufladen. Many basic modules can be combined. The core is the respective electronic regulation. Combining 12 consecutive and 4 side by side gives the capacity of a coach, and the 48 batteries give it a long range. Air resistance and rolling resistance is considered to be only slightly higher than in the vehicle 11 accepted. This would now result in a range of almost 500 km until the next recharge.

Die Betriebsweise für längere Strecken wird auch so sein, dass sich Fahrer über das Internet verständigen und verabreden. Dadurch können für längere Reisen effektive Kombinationen erreicht werden. Wer sich kombiniert, fährt ökologischer und hat eine höhere Reichweite. Nur ein Fahrer übernimmt die Kontrolle des Fahrzeugs. Die anderen können sich anderen Tätigkeiten widmen, in einer Ausführungsform auch die genannte Mensch-Maschine Schnittstelle als PC benutzen, die Fahrzeit als Arbeitszeit nutzen. The mode of operation for longer distances will also be such that drivers communicate and arrange via the Internet. As a result, effective combinations can be achieved for longer trips. Who combines, drives more ecologically and has a higher range. Only one driver takes control of the vehicle. The others may devote themselves to other activities, in one embodiment also using the said man-machine interface as a PC, using travel time as working time.

Dem Fahrer werden durch die Kommunikation mit anderen Fahrzeugbesitzern neue Arten der „Mitfahrgelegenheit“ geboten wird. The driver is offered by the communication with other vehicle owners new types of "ride".

Auf einer Fahrstrecke können sich mehrere von unterschiedlichen Fahrzeugführern gefahrene Grundmodule zusammenkoppeln und diese Strecke gemeinsam zurücklegen, wobei sich nach Bedarf ein Fahrzeugführer mit seinem bzw. seinen Grundmodulen wieder abkoppeln kann, wenn sich seine weitere Wegstrecke von der Fahrstrecke der anderen Grundmodule trennt. On a driving route, several basic modules driven by different drivers can join together and cover this route together, whereby a driver can disconnect with his or her basic modules as needed when his further distance separates from the driving distance of the other basic modules.

Werden Module auf diese Weise zu Fahrverbünden gekoppelt, so ist es sinnvoll, den Ladezustand des jeweilig angekoppelnden Fahrzeugs zu erfassen. Beispielsweise kann auch ein fast entladenes Fahrzeug um Mitnahme bei einem Verbund, der noch über ausreichend Energie verfügt, anfragen. In dem Fall muss eine Berechnung der Energiekosten für die Mitnahme möglich sein. Dazu heute Kreditkarten oder Pincodes in Anspruch zu nehmen ist ohne großen Aufwand möglich. If modules coupled in this way to driving networks, it makes sense to detect the state of charge of the respective coupling vehicle. For example, an almost unloaded vehicle may request to be taken with a group that still has sufficient energy. In that case, it must be possible to calculate the energy costs for transport. To use today credit cards or pin codes is possible without much effort.

Es ist somit sinnvoll, eine Erfassung der Gesamtenergie des Gesamtverbundes aller gekoppelten Grundmodule und der verbrauchten Energie der einzelnen Grundmodule vorzusehen, um im Sinne eines Energiemanagements auch eine Abrechnung der verbrauchten Energie der einzelnen Grundmodule vornehmen zu können womit eine Berechnung der Energiekosten bei Mitfahren erfolgen kann. It thus makes sense to provide a recording of the total energy of the overall network of all coupled basic modules and the energy consumed the individual basic modules in order to make an accounting of the energy consumed in the individual basic modules in terms of energy management, which can be done a calculation of energy costs when driving.

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

http://www.manager-magazin.de/lifestyle/artikel/0,2828,717137,00.html [0005]

Claims

Modular electric vehicle with integrated sensors and electronic driving stabilization, characterized in that the modular electric vehicle is composed of at least two mutually releasably connected basic modules, wherein at least one base module has an electric drive, an energy storage and control electronics and is independently mobile alone.

Modular electric vehicle according to claim 1, characterized in that the basic module is designed in the form of a unicycle.

Modular electric vehicle according to claim 1 or 2, characterized in that a first basic module in the form of a passenger module (P) and a second basic module in the form of a luggage module (G) is formed and that at least one person module (P) with at least one further person module (P ) and / or combined with at least one luggage module (G).

Modular electric vehicle according to one of claims 1 to 3, characterized in that the basic modules are mechanically, electrically and electronically coupled.

Modular electric vehicle according to one of claims 1 to 4, characterized in that at least one person module (P) with a man-machine interface can be coupled, which is implemented in hardware, software or as a combination of hardware and software components and, if necessary, in the person module integrated or permanently connected to the person module.

Modular electric vehicle according to one of claims 1 to 5, characterized in that the communication with the sensors, actuators and control units of the basic modules as well as the communication between modules wired or wireless and that the basic modules have at least one communication interface for connection to data networks.

Modular electric vehicle according to one of claims 1 to 6, characterized in that with a screen ( 14 ) an on-board computer a remainder display with consideration of the existing energy, the route and driver profile is carried out and / or that in this an adapted routing and navigation function is specially integrated for electric vehicles.

Modular electric vehicle according to one of claims 1 to 7, characterized in that it has a control which prevents it rears up when a plurality of basic modules are coupled one behind the other.

Modular electric vehicle according to one of claims 1 to 8, characterized in that the wheels of the basic modules in the coupled state can be raised and lowered.

Modular electric vehicle according to one of claims 1 to 9, characterized in that a control of the actuators in the active joints ( 20 ) and ( 5 ) ensures that the bearings of these active joints as well as the passive bearings ( 18 ) are charged less.

Modular electric vehicle according to one of claims 1 to 7, characterized in that when coupling another person module (P) to one or more already coupled basic modules, a data exchange on the state of charge of the respective basic modules takes place.