WO2020048823A1 - Konstruktionsvarianten eines emobilitätssystems auf der basis von fahrzeugexternen vorrichtungen - Google Patents

Konstruktionsvarianten eines emobilitätssystems auf der basis von fahrzeugexternen vorrichtungen Download PDF

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WO2020048823A1
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wheel
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electrical device
drive
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Matteo Tondo
Paolo Ciccarese
Matteo Pietro LONGO
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to an “eMobility system” based on devices external to the vehicle which are to be fastened using the “plug and drive” mode, and in particular relates to some constructive embodiments.
  • Invention is particularly suitable for use in city centers. Of course, smaller areas such as Districts, shopping centers, university campuses, airports, etc. can be considered for a corresponding application of the idea.
  • This system may have one or more external electrical devices and must not only be of no less important importance in terms of its main functions (attachment to the vehicle, driving, steering, steering, etc.), but also in its additional functions, such as safety, environmental impact, dimensions be defined by the device itself. Summary of the invention
  • a device for operating a motor vehicle, which is particularly equipped with an internal combustion engine, in an urban area.
  • the vehicle upon entering the urban area, the vehicle is temporarily connected to at least one external electrical device located in a special collection point, and the internal combustion engine of the vehicle is switched off. Therefore, the vehicle in the urban area is powered exclusively by the external
  • the vehicle is converted into a low-emission vehicle (almost zero-emission vehicle), thereby reducing pollution in the urban area.
  • the ambient noise is reduced to a minimum.
  • the vehicle can be operated in a conventional manner, i.e. via its internal combustion engine. Indeed, the internal combustion engine allows the vehicle to travel longer distances. Therefore, the electrical device outside the urban area is not connected to the vehicle.
  • the external electrical device is also preferably disconnected from the vehicle after the vehicle has been parked in the urban area. In fact, even when stopped in an urban area, it is not necessary for the vehicle to be connected to the electrical device. Hence the unconnected electrical device is available to be connected to another vehicle provided the battery charge is sufficiently high. Otherwise, the battery of the unconnected electrical device can be charged.
  • Disconnecting the external electric motor from a parked vehicle in the urban area helps to reduce the amount of external electric drives that must be available. Therefore, when the vehicle drives into the urban area, it can first be connected to an external electric drive to drive the vehicle to a certain destination in the urban area. After reaching the destination, the vehicle could be parked by the external electric drive. The external electric drive is then disconnected from the vehicle. In order to continue the route in the urban area or to leave the urban area completely, the vehicle can be connected to another external electric drive that is available at this time.
  • the ability to remove the external electrical device from the vehicle parked in the urban area helps to reduce the amount of these electrical devices required.
  • the vehicle drives into the urban area, it can be connected to an external electric drive that drives the vehicle to a specific destination in the urban area. After the vehicle has reached the destination, it is always thanks to the external electrical device parked. Then this device is disconnected from the vehicle. In order to continue the walk in the urban area or to leave the urban area completely, the vehicle can then be connected to another external electrical device that is currently available in the parking lot. Eventually the electrical
  • the vehicle is automatically parked by the external electrical device. Therefore, this device is preferably designed to be able to drive autonomously, regardless of whether it is connected to a vehicle or not.
  • the external electrical device is preferably equipped with hardware and / or software that enables navigation in the urban area. As a result, the external electrical device will always find the shortest route to reach a destination
  • the navigation system can provide information about the free parking spaces in such a way that the driving time, in particular the driving time, is reduced to a minimum.
  • the autonomous driving of the external electrical device even when it is connected to a vehicle, enables the road traffic regulations, in particular the speed limits, to be observed. As a result, the safety of passengers, pedestrians and cyclists in the urban area increases.
  • the external electrical device has at least one rechargeable battery.
  • the battery is preferably charged in a charging station when the electronic device is not connected to a vehicle.
  • the charging station is preferably also a collection point, such that the external electrical device, after the battery has been charged, can be stored and kept available for subsequent use.
  • the collection points and / or charging stations are preferably located at the entrance to the urban area so that the external electrical device can be connected to a vehicle before it has entered the urban area.
  • the external electrical device is preferably connected to or disconnected from the vehicle in the same collection points and / or charging stations. This guarantees the availability of the external electrical device for every vehicle that arrives in the structure.
  • Operation of a vehicle according to the present invention requires the external electrical device to be mechanically connected to the vehicle, preferably along the front portion and / or on the rear of the vehicle, for example at the towing bar attachment point.
  • Vehicle itself may have pre-installed fasteners and / or a pre-installed flange for connecting the external electrical device to the vehicle.
  • the external electrical device is preferably equipped with a “plug and drive” device which can be easily connected.
  • the external electrical device preferably has at least one wheel that enables the device to drive autonomously.
  • the external electrical device is preferably such Vehicle fastened that at least two wheels of the vehicle are raised from the ground. The raised wheels are replaced by at least one wheel of the external electrical device.
  • the external electrical device preferably has lifting means.
  • the external electrical device can be fastened to the vehicle in such a way that a driving force of the electrical drive is transmitted directly or indirectly to the front or rear wheels, in particular to the drive wheels of the vehicle.
  • the driving force can, for example, be transmitted indirectly via a belt or a chain.
  • a mobility system is described on the basis of at least one electrical device external to the vehicle, which is defined in its main subsystems and which has the features mentioned in the attached independent system claim.
  • FIG. 1 a shows a side view and b) shows a top view of a vehicle equipped with external electrical devices according to a first preferred embodiment of the invention
  • FIG. 2 a) a side view and b) a top view in a second preferred embodiment of the invention
  • FIG. 4 shows the drive group of the external electrical device according to the embodiment of FIG. 3, and
  • FIG. 5 shows the chassis of the external electrical device according to the embodiment of Figure 3. Detailed description
  • the vehicle 1 is a conventional motor vehicle that has an internal combustion engine.
  • the Vehicle itself connected at least one device 10 which has an electric motor 2 and at least one wheel 11.
  • the electric motor 2 of the device 10 provides the necessary driving force in such a way that the internal combustion engine of the vehicle 1 can be switched off.
  • the vehicle 1 is then operated by the device 10 or by the external device
  • Electric motor 2 of the device 10 operated.
  • the device 10 also has a control device 6 in the form of a control panel, which is removably attached to the steering wheel 7 of the vehicle 1.
  • the vehicle 1 is raised from both axles.
  • the mobility system is equipped with an external electrical device 10 for the rear axle and with two external electrical devices for the front axle, one for each wheel.
  • the storage of the devices is easier than the solutions with a single external electrical device in the form of a platform due to the short length of the device.
  • a steering system is necessary for all wheels 11 of the external electrical device.
  • the external steering system is activated by measuring the position of the front wheels of the vehicle 1.
  • a second preferred embodiment of the invention is described with reference to FIG. After this implementation, an external electrical device is used for each wheel of the vehicle 1. Each wheel is raised. In this case too, the storage of the devices is simpler than the solutions with a single external electrical device in the form of a platform due to the short length of the device.
  • the steering system is necessary for all wheels of the external electrical device.
  • the suspension system of the external electrical device is not necessary because the loads are transferred directly to the wheels of the vehicle.
  • the steering assistance on the front wheels of the vehicle is performed by distributing the torque between the inner and outer wheels of the external electrical device.
  • FIGS. 3, 4 and 5 A third preferred embodiment of the invention will be described with reference to FIGS. 3, 4 and 5.
  • the mobility system has only one external electrical device for the rear axle of vehicle 1. Therefore, only the rear axle is raised, as shown in Figure 3.
  • the storage of the devices is simpler than the solutions with a single external electrical device in the form of a platform due to the short length of the device.
  • the drive subsystem 20 is shown on an enlarged scale, the creation for the provision of the high voltage, the accommodation and the control of the electric motor 2 and the drive group, the accommodation of a bumper for protection against a possible rear impact or a possible side impact an intrusion protection sleeve to protect the battery 13 from the ingress of foreign bodies, the conversion of electrical energy into mechanical energy and the steering function.
  • the drive subsystem 20 therefore has:
  • Self-protection systems high-voltage cells, short-circuit monitoring system and quick discharge system, control unit of the battery management, high-voltage cable, intrusion protection sleeve, electrical charging connection,
  • an inverter and DC-DC converter (not shown in the figure)> at least one electric motor 2, a first electric motor for the
  • CAN Controller Area Network
  • FIG. 5 shows on an enlarged scale the structural subsystem 30 which is responsible for lifting the rear part of the vehicle, fastening and locking the position of the rear wheel of the vehicle and transmitting the forces of the drive subsystem.
  • the structural subsystem 30 has:
  • the external electrical device 10 also has a subsystem of auxiliary elements, for example direction indicators, brake lights, reversing lights,
  • Control unit in the actual sense with its functions of diagnostics, the actuation of the components and their monitoring,
  • the transmission of the signals is concerned, this depends on whether the work is wireless or wired.
  • the signals are sent and received by suitable antennas and are managed by protocol for data transmission.
  • the transmission will preferably be of the encrypted transmission type and the control of the security functions (missing data, interrupted transmission, etc.) will be monitored.
  • the external electrical device 10 finally has a sensor, security and connectivity subsystem, which in turn has, for example, a device for electronic stability control (ESP) and a main switch with regard to security can. It can also have sensors for interacting with the environment (proximity sensors, acoustic sensors, GPS, a tag reader, etc.). Eventually, it will have adequate and robust connectivity to the infrastructure, other modules, and the central infrastructure service.
  • ESP electronic stability control
  • sensors for interacting with the environment proximity sensors, acoustic sensors, GPS, a tag reader, etc.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

System zum Betätigen eines Fahrzeugs (1), das mit einem Verbrennungsmotor ausgestattet ist, in einem städtischen Gebiet, während der Verbrennungsmotor ausgeschaltet ist, umfassend mindestens eine externe elektrische Vorrichtung (10), die ihrerseits einen Elektromotor (2), eine Batterie (13), mindestens ein Rad (11) und eine Steuervorrichtung (6) aufweist.Die Vorrichtung (10) ist konfiguriert, um angebracht zu werden und um die Hinterachse und/oder die Vorderachse des Fahrzeugs (1) anzuheben.

Description

Beschreibung
Titel
KONSTRUKTIONSVARIANTEN EINES EMOBILITÄTSSYSTEMS AU F DER
BASIS VON FAHRZEUGEXTERNEN VORRICHTUNGEN
Technischer Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein „eMobilitätssystem“ auf der Basis von fahrzeugexternen Vorrichtungen, die mit„Plug and Drive“-Modus zu befestigen sind, und betrifft insbesondere einige konstruktive Ausführungsformen. Die
Erfindung ist besonders geeignet für die Anwendung in Stadtzentren. Natürlich können auch kleinere Gebiete wie z.B. Bezirke, Einkaufszentren, Universitätsgelände, Flughäfen usw. für eine entsprechende Anwendung der Idee in Betracht kommen.
Stand der Technik
Bekanntlich sind die meisten Großstädte vom Verkehrsaufkommen betroffen, das zur Verkehrsüberlastung führt. Daher ist die eingeschränkte Mobilität eines der am weitesten verbreiteten Probleme in den Großstädten. Andere große Probleme, die durch das Verkehrsaufkommen verursacht werden, sind die Luftverschmutzung, der Lärm und die Sicherheit von Fußgängern und Radfahrern. Die Maßnahmen und Bestimmungen, die von der Regierung oder den lokalen Behörden ergriffen und erlassen werden, um Hilfe zu leisten, sind häufig kaum tragbar und/oder nicht zu realisieren, z.B. alternierende Fahrverbote und/oder Erhöhung der Parkgebühren. Es wird auch die Festlegung von verkehrsberuhigten Bereichen betrieben, innerhalb derer nur Fahrzeuge mit reduzierten Schadstoffemissionen oder sogar nur Null- Emissions- Fahrzeuge fahren dürfen.
In Anbetracht der Tatsache, dass eine Zunahme des Verkehrs mit dem Bevölkerungswachstum einhergeht, wird sich die Situation in Zukunft verschlimmern und komplexer werden. Daher sind neue Technologien erforderlich, die eine neue Generation von Fahrzeugen ermöglichen, d.h. Fahrzeuge ohne Schadstoffemissionen und daher mit sehr geringen Umweltauswirkungen und mit höheren Sicherheitsstandards. Es ist auch bekannt, dass die Nachfrage nach Fahrzeugen, insbesondere
Kraftfahrzeugen, mit Schadstoffemissionen, die praktisch Null sind, die
Entwicklung von Elektrofahrzeugen intensiviert. Die Akzeptanz von Elektrofahrzeugen bei den Kunden ist jedoch aufgrund der höheren Kosten und der begrenzten Autonomie der Batterien hinsichtlich der Kilometerleistung immer noch gering. Darüber hinaus sind die Strukturen zum Aufladen der Batterien immer noch unzureichend und die Ladezeiten der Batterie sind zu lang. Außerdem sind auch die Elektrofahrzeuge aufgrund des Verschleißes von Reifen und Bremsen nicht völlig frei von Schadstoffemissionen.
Weitere Entwicklungen betreffen Technologien, die den Fahrzeugen das sogenannte autonome Fahren ermöglichen. In Bezug auf das technische Profil sind viele Probleme im Zusammenhang mit dem autonomen Fahren lösbar oder sind bereits gelöst worden. Die Antwort auf die Frage, wie die künstliche Intelligenz verwaltet werden soll, ist komplexer. Folglich müssen neue Satzungen und Gesetze erlassen werden.
Das Umsetzen von neuen Technologien hängt von zahlreichen Faktoren ab. Insbesondere müssen die öffentlichen Behörden die Infrastrukturen erstellen und die notwendigen Gesetze erlassen. Außerdem muss die Akzeptanz seitens der Kunden erhöht werden, indem neue Technologien zu angemessenen Preisen angeboten werden. Allerdings wird der Kunde aufgrund der langen durchschnittlichen Lebensdauer eines Autos das herkömmliche Auto nicht durch ein Elektroauto ersetzen, wenn er das vorherige Auto gerade erst gekauft hat. Folglich werden die Kraftfahrzeuge mit einem Verbrennungsmotor noch eine ziemlich lange Lebensdauer haben.
Daher besteht der Bedarf, ein System zu definieren, um die Umweltprobleme in den Stadtzentren zu verringern, ohne die Zufahrt für die Kraftfahrzeuge zu begrenzen, die mit einem Verbrennungsmotor ausgestattet sind. Dieses System kann eine oder mehrere externe elektrische Vorrichtungen aufweisen und muss nicht nur in seinen Hauptfunktionen (Befestigung an dem Fahrzeug, Fahren, Lenken, Steuern usw.), sondern auch in seinen zusätzlichen Funktionen von nicht weniger wichtiger Bedeutung, wie Sicherheit, Umweltbelastung, Abmessungen von der Vorrichtung selbst definiert werden. Zusammenfassung der Erfindung
Vorteilhafterweise und nach der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung vorgestellt, um ein Kraftfahrzeug, das insbesondere mit einem Verbrennungsmotor ausgestattet ist, in einem städtischen Gebiet zu betreiben.
Nach der vorliegenden Erfindung wird das Fahrzeug beim Eintritt in das städtische Gebiet vorübergehend mit mindestens einer externen elektrischen Vorrichtung verbunden, die sich in einer speziellen Sammelstelle befindet, und der Verbrennungsmotor des Fahrzeugs wird ausgeschaltet. Daher wird das Fahrzeug in dem städtischen Gebiet ausschließlich über die externe elektrische
Vorrichtung angetrieben. Folglich wird das Fahrzeug in ein emissionsreduziertes Fahrzeug (fast emissionsfreies Fahrzeug) umgewandelt, wodurch die Verschmutzung im städtischen Gebiet reduziert wird. Außerdem wird der Umgebungslärm auf ein Minimum reduziert.
Außerhalb des städtischen Gebiets kann das Fahrzeug auf herkömmliche Weise betrieben werden, das heißt über seinen Verbrennungsmotor. In der Tat gestattet der Verbrennungsmotor dem Fahrzeug, größere Entfernungen zurückzulegen. Daher ist die elektrische Vorrichtung außerhalb des städtischen Gebiets nicht mit dem Fahrzeug verbunden.
Die externe elektrische Vorrichtung ist vorzugsweise auch von dem Fahrzeug getrennt, nachdem das Fahrzeug in dem städtischen Gebiet geparkt worden ist. In der Tat ist es auch bei einem Halt im städtischen Gebiet nicht notwendig, dass das Fahrzeug mit der elektrischen Vorrichtung verbunden ist. Folglich steht die nicht angeschlossene elektrische Vorrichtung zur Verfügung, um mit einem anderen Fahrzeug verbunden zu werden, vorausgesetzt dass die Ladung der Batterie ausreichend hoch ist. Ansonsten kann die Batterie der nicht angeschlossenen elektrischen Vorrichtung aufgeladen werden.
Die Abtrennung des externen Elektromotors von einem geparkten Fahrzeug in dem städtischen Gebiet trägt dazu bei, die notwendige Menge an externen elektrischen Antrieben zu reduzieren, die zur Verfügung stehen müssen. Daher kann das Fahrzeug, wenn es in das städtische Gebiet fährt, zunächst an einen externen elektrischen Antrieb angeschlossen werden, um das Fahrzeug zu einem bestimmten Zielort in dem städtischen Gebiet zu fahren. Nachdem es das Ziel erreicht hat, könnte das Fahrzeug von dem externen elektrischen Antrieb geparkt werden. Der externe elektrische Antrieb wird dann von dem Fahrzeug abgetrennt. Um den Weg in dem städtischen Gebiet fortzusetzen oder um das städtische Gebiet vollkommen zu verlassen, kann das Fahrzeug mit einem anderen externen elektrischen Antrieb verbunden werden, der zu diesem Zeitpunkt zur Verfügung steht.
Die Möglichkeit, die externe elektrische Vorrichtung von dem Fahrzeug, das in dem städtischen Gebiet geparkt wird, zu entfernen, trägt dazu bei, die notwendige Menge an diesen elektrischen Vorrichtungen zu reduzieren. Kurzum, wenn das Fahrzeug in das städtische Gebiet fährt, kann es an einen externen elektrischen Antrieb angeschlossen werden, der das Fahrzeug zu einem bestimmten Zielort in dem städtischen Gebiet fährt. Nachdem das Fahrzeug das Ziel erreicht hat, wird es stets dank der externen elektrischen Vorrichtung geparkt. Dann wird diese Vorrichtung von dem Fahrzeug abgetrennt. Um den Weg in dem städtischen Gebiet fortzusetzen oder um das städtische Gebiet vollkommen zu verlassen, kann das Fahrzeug danach mit einer anderen externen elektrischen Vorrichtung verbunden werden, die zu diesem Zeitpunkt auf dem Parkplatz zur Verfügung steht. Schließlich wird die elektrische
Vorrichtung, sobald das Fahrzeug das Stadtzentrum endgültig verlässt, abgetrennt und in der am nächsten an der Strecke des Fahrzeugs gelegenen Sammelstelle gelassen. Durch den vorübergehenden Antrieb eines Fahrzeugs, der durch eine externe elektrische Vorrichtung nach der Erfindung betrieben wird, könnte der Benutzer deutliche Kraftstoffeinsparungen erzielen, wodurch dieses Verfahren extrem attraktiv wird. Selbstverständlich können für die Verwendung einer externen elektrischen Vorrichtung Abgaben erhoben werden, die dazu verwendet werden, um die Kosten für die Errichtung und Wartung der notwendigen Infrastruktur zu decken. Dies würde das vorgeschlagene Verfahren auch für die lokalen Behörden oder für die privaten Unternehmer interessant machen, die die Dienstleistung erbringen werden. Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Fahrzeug von der externen elektrischen Vorrichtung automatisch geparkt. Daher ist diese Vorrichtung vorzugsweise derart konstruiert, um autonom fahren zu können, unabhängig davon, ob sie an ein Fahrzeug angeschlossen ist oder nicht. Dies ermöglicht ihr, sich autonom von der Sammelstelle und/oder der Ladestation zu einem Fahrzeug oder von einem Fahrzeug zu einem anderen Fahrzeug oder von einem Fahrzeug zu einer Sammelstelle und/oder der Ladestation zu bewegen. Um das autonome Fahren durchzuführen ist die externe elektrische Vorrichtung vorzugsweise mit Hardware und/oder Software ausgestattet, die die Navigation in dem städtischen Gebiet ermöglicht. Folglich wird die externe elektrische Vorrichtung immer den kürzesten Weg finden, um einen Zielort zu erreichen
(auch auf der Grundlage der Informationen über etwaige Verkehrsstaus), wodurch die Fahrtzeit und der Energieverbrauch reduziert werden. Außerdem kann das Navigationssystem Informationen über die kostenlosen Parkplätze derart bereitstellen, dass die Lenkzeit, insbesondere die Fahrzeit, auf ein Minimum reduziert wird.
Das autonome Fahren der externen elektrischen Vorrichtung, auch wenn sie an einem Fahrzeug angeschlossen ist, ermöglicht die Straßenverkehrsvorschriften, insbesondere die Geschwindigkeitsbegrenzungen, einzuhalten. Folglich nimmt die Sicherheit der Fahrgäste, der Fußgänger und der Radfahrer in dem städtischen Gebiet zu.
Die externe elektrische Vorrichtung weist mindestens eine wiederaufladbare Batterie auf. Das Aufladen der Batterie erfolgt vorzugsweise in einer Ladestation, wenn die elektronische Vorrichtung nicht an einem Fahrzeug angeschlossen ist.
Daher können die Zeiten, während der die externe elektrische Vorrichtung nicht in Betrieb ist, zum Aufladen verwendet werden. Vorzugsweise ist die Ladestation auch eine Sammelstelle, derart, dass die externe elektrische Vorrichtung, nachdem die Batterie aufgeladen worden ist, gelagert und für die nachfolgende Verwendung zur Verfügung gehalten werden kann. Die Sammelstellen und/oder Ladestationen befinden sich vorzugsweise am Eingang des städtischen Gebiets, damit die externe elektrische Vorrichtung an ein Fahrzeug angeschlossen werden kann, bevor es in das städtische Gebiet gefahren ist.
Außerdem wird die externe elektrische Vorrichtung vorzugsweise in den gleichen Sammelstellen und/oder Ladestationen an das Fahrzeug angeschlossen oder davon abgetrennt. Dies garantiert die Verfügbarkeit der externen elektrischen Vorrichtung für jedes Fahrzeug, das in der Struktur eintrifft.
Der Betrieb eines Fahrzeugs nach der vorliegenden Erfindung erfordert, dass die externe elektrische Vorrichtung mechanisch mit dem Fahrzeug verbunden ist, vorzugsweise entlang des vorderen Teils und/oder auf der Rückseite des Fahrzeugs, beispielsweise an der Anbringungsstelle der Abschleppstange. Das
Fahrzeug selbst kann vorinstallierte Befestigungselemente und/oder einen vorinstallierten Flansch zum Anschließen der externen elektrischen Vorrichtung an das Fahrzeug aufweisen. Vorzugsweise ist die externe elektrische Vorrichtung mit einer„Plug and Drive“-Vorrichtung ausgestattet, die leicht angeschlossen werden kann.
Die externe elektrische Vorrichtung weist vorzugsweise mindestens ein Rad auf, das der Vorrichtung ermöglicht, autonom zu fahren.
Außerdem ist die externe elektrische Vorrichtung vorzugsweise derart an dem Fahrzeug befestigt, dass mindestens zwei Räder des Fahrzeugs vom Boden angehoben sind. Die angehobenen Räder werden durch mindestens ein Rad der externen elektrischen Vorrichtung ersetzt. Um das Auto anzuheben weist die externe elektrische Vorrichtung vorzugsweise Hebemittel auf.
Alternativ kann die externe elektrische Vorrichtung derart an dem Fahrzeug befestigt sein, dass eine Antriebskraft des elektrischen Antriebs direkt oder indirekt an die Vorder- oder Hinterräder, insbesondere an die Antriebsräder, des Fahrzeugs übertragen wird. Die Antriebskraft kann beispielsweise indirekt über einen Riemen oder eine Kette übertragen werden.
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein e Mobilitätssystem auf der Basis von mindestens einer fahrzeugexternen elektrischen Vorrichtung beschrieben, die in ihren Hauptteilsystemen definiert ist und die die Merkmale aufweist, die in dem beigefügten unabhängigen Systemanspruch genannt sind.
Weitere bevorzugte und/oder besonders vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden nach den Merkmalen beschrieben, die in den beigefügten abhängigen Ansprüchen genannt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung von einigen nicht einschränkenden Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen klar hervorgehen, in denen:
- die Figur 1 a) eine Seitenansicht und b) eine Draufsicht eines Fahrzeugs aufweist, das mit externen elektrischen Vorrichtungen nach einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ausgestattet ist,
- die Figur 2 a) eine Seitenansicht und b) eine Draufsicht in einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung aufweist, - die Figur 3 a) eine Seitenansicht, b) eine Draufsicht und c) eine Rückansicht eines Fahrzeugs mit einer Vorrichtung nach einer dritten bevorzugten Ausführungsform und d) ein Detail der Steuervorrichtung aufweist,
- die Figur 4 die Antriebsgruppe der externen elektrischen Vorrichtung nach der Ausführungsform von Figur 3 darstellt und
- die Figur 5 das Fahrgestell der externen elektrischen Vorrichtung nach der Ausführungsform von Figur 3 darstellt. Detaillierte Beschreibung
Mit Bezug auf die oben genannten Figuren wird ein Fahrzeug mit dem Bezugszeichen 1 gezeigt. Das Fahrzeug 1 ist ein herkömmliches Kraftfahrzeug, das einen Verbrennungsmotor aufweist. Um das Fahrzeug 1 in ein Fahrzeug mit Schadstoffemissionen, die praktisch Null sind, umzuwandeln, wird an dem Fahrzeug selbst mindestens eine Vorrichtung 10 angeschlossen, die einen Elektromotor 2 und mindestens ein Rad 11 aufweist. Der Elektromotor 2 der Vorrichtung 10 stellt die notwendige Antriebskraft derart bereit, dass der Verbrennungsmotor des Fahrzeugs 1 ausgeschaltet werden kann. Das Fahrzeug 1 wird dann von der Vorrichtung 10 beziehungsweise von dem externen
Elektromotor 2 der Vorrichtung 10 betrieben.
Die Vorrichtung 10 weist ferner eine Steuervorrichtung 6 in Form von einem Bedienfeld auf, das abnehmbar an dem Lenkrad 7 des Fahrzeugs 1 befestigt ist.
In der Konfiguration von Figur 1 wird das Fahrzeug 1 von beiden Achsen angehoben. Das e Mobilitätssystem ist mit einer externen elektrischen Vorrichtung 10 für die Hinterachse und mit zwei externen elektrischen Vorrichtungen für die Vorderachse, einer für jedes Rad, ausgestattet. Die Lagerung der Vorrichtungen ist einfacher als die Lösungen mit einer einzigen externen elektrischen Vorrichtung in Form von einer Plattform aufgrund der geringen Länge der Vorrichtung. Ein Lenksystem ist für alle Räder 11 der externen elektrischen Vorrichtung notwendig. Das externe Lenksystem wird aktiviert, indem die Position der Vorderräder des Fahrzeugs 1 gemessen wird.
Mit Bezug auf Figur 2 wird eine zweite bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Nach dieser Umsetzung wird eine externe elektrische Vorrichtung für jedes Rad des Fahrzeugs 1 verwendet. Jedes Rad ist angehoben. Auch in diesem Fall ist die Lagerung der Vorrichtungen einfacher als die Lösungen mit einer einzigen externen elektrischen Vorrichtung in Form von einer Plattform aufgrund der geringen Länge der Vorrichtung. Das Lenksystem ist für alle Räder der externen elektrischen Vorrichtung notwendig. Das Aufhängungssystem der externen elektrischen Vorrichtung ist nicht notwendig, da die Lasten direkt auf die Räder des Fahrzeugs übertragen werden. Die Lenkunterstützung an den Vorderrädern des Fahrzeugs erfolgt durch Verteilen des Drehmoments zwischen den inneren und äußeren Rädern der externen elektrischen Vorrichtung.
Mit Bezug auf die Figuren 3, 4 und 5 wird eine dritte bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Nach dieser Umsetzung weist das e Mobilitätssystem nur eine externe elektrische Vorrichtung für die Hinterachse des Fahrzeugs 1 auf. Daher ist nur die Hinterachse angehoben, wie in Figur 3 gezeigt. Auch in diesem Fall ist die Lagerung der Vorrichtungen einfacher als die Lösungen mit einer einzigen externen elektrischen Vorrichtung in Form von einer Plattform aufgrund der geringen Länge der Vorrichtung.
In Figur 4 wird in vergrößertem Maßstab das Antriebsteilsystem 20 gezeigt, das für die Bereitstellung der Hochspannung, die Unterbringung und die Steuerung des Elektromotors 2 und der Antriebsgruppe, die Unterbringung von einer Stoßstange zum Schutz vor einem eventuellen Heckaufprall oder einem eventuellen seitlichen Aufprall, die Erstellung einer Intrusionsschutz-Hülle zum Schutz der Batterie 13 vor dem Eindringen von Fremdkörpern, die Umwandlung der elektrischen Energie in mechanische Energie und die Lenkfunktion verantwortlich ist. Daher weist das Antriebsteilsystem 20 auf:
> ein hinteres Antriebsrad 11, das seinerseits die Aufhängung mit Federn und Stoßdämpfern aufweist,
> eine Hochspannungsbatterie 13 und ihre Sicherheits- und
Selbstschutzsysteme: Hochspannungszellen, Kurzschlussüberwachungssystem und Schnellentladungssystem, Kontrolleinheit des Batteriemanagements, Hochspannungskabel, Intrusionsschutz-Hülle, elektrischer Ladeanschluss,
> einen Umrichter und DC-DC-Wandler (nicht in der Figur dargestellt) > mindestens einen Elektromotor 2, wobei ein erster Elektromotor für den
Antrieb des Fahrzeugs genutzt wird und ein Untersetzungsgetriebe aufweist, während ein zweiter Elektromotor dem Lenksystem dient,
> Stoßstange und Fahrgestell,
> mindestens einen„Controller Area Network“ (CAN) zum Verwalten der Input- und Outputdaten,
> einen 12 V Stromeingang.
In Figur 5 wird in vergrößertem Maßstab das strukturelle Teilsystem 30 gezeigt, das für das Anheben des hinteren Teils des Fahrzeugs, die Befestigung und Blockierung der Position des Hinterrads des Fahrzeugs und die Übertragung der Kräfte des Antriebsteilsystems verantwortlich ist.
Daher weist das strukturelle Teilsystem 30 auf:
> eine mechanische Gelenkkupplung 31, um das strukturelle Teilsystem
30 mit dem Antriebsteilsystem 20 zu verbinden, > Räder 32 und zugehörige Aufhängungen und
> Klemmen 33, um die Hinterräder des Fahrzeugs 1 zu blockieren.
Die externe elektrische Vorrichtung 10 weist nach der Ausführung von Figur 3, die lediglich Beispielscharakter hat, außerdem ein Teilsystem von Hilfsorganen auf, beispielsweise Fahrtrichtungsanzeiger, Bremsleuchte, Rückfahrscheinwerfer,
Nebellicht usw.
Die Steuervorrichtung 6, die in Figur 3d gezeigt ist, ist für die korrekte Übertragung der Eingangssignale des Fahrers (Gaspedal, Bremspedal) an das Antriebsteilsystem 20 verantwortlich. Sie weist auf:
> Pads oder Pedale für die Brems- und Beschleunigungseingaben,
> Anzeiger für das Geschwindigkeits- Feedback der Sicherheitskontrollleuchten an den Endbenutzer,
> Steuereinheit im eigentlichen Sinne mit ihren Funktionen der Diagnostik, der Betätigung der Komponenten und deren Überwachung,
> Mittel zur Übertragung der Signale.
Was die Übertragung der Signale betrifft, hängt diese davon ab, ob drahtlos oder drahtgebunden gearbeitet wird. Im ersten Fall (drahtlos) werden die Signale von geeigneten Antennen gesendet und empfangen und werden durch Protokoll für die Datenübertragung verwaltet. Vorzugsweise wird die Übertragung vom Typ der verschlüsselten Übertragung sein und es wird eine Überwachung der Kontrolle der Sicherheitsfunktionen (fehlende Daten, unterbrochene Übertragung usw.) erfolgen.
Im zweiten Fall (mit Kabelverbindung) wird es ein anderes geeignetes Übertragungsprotokoll und eine angemessene Verkabelung geben. Die Dimensionierung der Verkabelung wird in Abhängigkeit von der Zuverlässigkeit der Signalübertragung, der Konfiguration dieser Verkabelung und der Anwesenheit von seriellen Bussen wie CAN oder LIN optimiert. Auch in diesem Fall wird eine Überwachung der Kontrolle der Sicherheitsfunktionen (fehlende
Daten, unterbrochene Übertragung usw.) erfolgen.
Die externe elektrische Vorrichtung 10 weist nach der Ausführung von Figur 3, die lediglich Beispielscharakter hat, schließlich ein Sensoren-, Sicherheits- und Konnektivitätsteilsystem auf, das seinerseits beispielsweise eine Vorrichtung zur elektronischen Stabilitätskontrolle (ESP) und einen Hauptschalter, was die Sicherheit betrifft, aufweisen kann. Sie kann auch Sensoren für die Interaktion mit der Umgebung (Näherungssensoren, akustische Sensoren, GPS, einen Tag- Reader usw.) aufweisen. Schließlich wird sie mit einer angemessenen und robusten Konnektivität mit der Infrastruktur, mit anderen Modulen und mit dem zentralen Infrastrukturdienst ausgestattet sein.
Zusätzlich zu den Ausführungsformen der Erfindung, wie oben beschrieben, versteht sich, dass zahlreiche weitere Varianten bestehen. Es muss auch verstanden werden, dass die Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und weder den Gegenstand der Erfindung noch ihre Anwendungen noch ihre möglichen Konfigurationen beschränken. Im Gegenteil, obgleich die oben angeführte Beschreibung dem Fachmann die Umsetzung der vorliegenden Erfindung mindestens nach einer ihrer beispielhaften Konfigurationen möglich macht, muss verstanden werden, dass zahlreiche Variationen der beschriebenen Komponenten denkbar sind, ohne dass über den Gegenstand der Erfindung, wie in den beigefügten Ansprüchen definiert, hinausgegangen wird, die wörtlich und/oder entsprechend ihren gesetzlichen Äquivalenten ausgelegt werden.

Claims

Ansprüche
1. System zum Betätigen eines Fahrzeugs (1), das mit einem
Verbrennungsmotor ausgestattet ist, in einem städtischen Gebiet, während der Verbrennungsmotor ausgeschaltet ist, wobei das System mindestens eine externe elektrische Vorrichtung (10) aufweist, die ihrerseits einen Elektromotor
(2), eine Batterie (13), mindestens ein Rad (11) und eine Steuervorrichtung (6) aufweist, wobei das System dadurch gekennzeichnet ist, dass mindestens eine Vorrichtung (10) konfiguriert ist, um angebracht zu werden und um die Hinterachse und/oder die Vorderachse des Fahrzeugs (1) anzuheben.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine
Vorrichtung (10) an der Hinterachse angebracht ist und zwei Vorrichtungen (10) an der Vorderachse des Fahrzeugs (1), eine für jedes Rad, angebracht sind.
3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Rad (11) mit einem Lenksystem ausgestattet ist, das konfiguriert ist, um aktiviert zu werden, indem die Position der Vorderräder des Fahrzeugs (1) gemessen wird.
4. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es mit einer Vorrichtung (10) für jedes Rad des Fahrzeugs (1) derart ausgestattet ist, dass jedes Rad angehoben wird und die Lenkunterstützung an den Vorderrädern des Fahrzeugs durch Verteilen des Drehmoments zwischen den inneren und äußeren Rädern der externen elektrischen Vorrichtung erfolgt.
5. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nur eine Vorrichtung (10) an der Hinterachse des Fahrzeugs (1) derart angebracht ist, dass die Hinterräder angehoben sind.
6. System nach Anspruch 5, wobei die Vorrichtung (10) mit einem Antriebsteilsystem (20) versehen ist.
7. System nach Anspruch 6, wobei das Antriebsteilsystem (20) aufweist:
- ein hinteres Antriebsrad (11),
- eine Hochspannungsbatterie (13) und ihre Sicherheits- und Selbstschutzsysteme,
- einen Umrichter und DC-DC-Wandler,
- mindestens einen Elektromotor (2), wobei ein erster Elektromotor für den Antrieb des Fahrzeugs genutzt wird und ein Untersetzungsgetriebe aufweist, während ein zweiter Elektromotor dem Lenksystem dient,
- Stoßstange und Fahrgestell,
- mindestens einen „Controller Area Network“ zum Verwalten der Input- und Outputdaten,
- einen 12V Stromeingang.
8. System nach Anspruch 6, wobei die Vorrichtung (10) mit einem strukturellen Teilsystem (30) versehen ist, das für das Anheben des hinteren Teils des Fahrzeugs verantwortlich ist.
9. System nach Anspruch 8, wobei das strukturelle Teilsystem (30) aufweist:
- eine mechanische Gelenkkupplung (31), um das strukturelle Teilsystem (30) mit dem Antriebsteilsystem (20) zu verbinden,
- Räder (32) und zugehörige Aufhängungen und
- Klemmen (33), um die Hinterräder des Fahrzeugs (1) zu blockieren.
10. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuervorrichtung (6) für die korrekte Übertragung der Eingangssignale des
Fahrers an das Antriebsteilsystem (20) verantwortlich ist und aufweist:
- Pads oder Pedale für die Brems- und Beschleunigungseingaben,
- Anzeiger für das Geschwindigkeits- Feedback mit Sicherheitskontrollleuchten an den Endbenutzer,
- Steuereinheit mit ihren Funktionen der Diagnostik, der Betätigung der
Komponenten und deren Überwachung,
- Mittel zur Übertragung der Signale.
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IT202000007987A1 (it) * 2020-04-15 2021-10-15 Bosch Gmbh Robert Sistema di e-mobility basato su dispositivi esterni al veicolo

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