WO2023073003A1 - Antriebssystem für ein mikromobilitäts-fahrzeug und mikromobilitäts-fahrzeug - Google Patents

Antriebssystem für ein mikromobilitäts-fahrzeug und mikromobilitäts-fahrzeug Download PDF

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WO2023073003A1
WO2023073003A1 PCT/EP2022/079907 EP2022079907W WO2023073003A1 WO 2023073003 A1 WO2023073003 A1 WO 2023073003A1 EP 2022079907 W EP2022079907 W EP 2022079907W WO 2023073003 A1 WO2023073003 A1 WO 2023073003A1
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mobility vehicle
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Marc Sommer
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Zf Friedrichshafen Ag
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Definitions

  • the present invention relates to a drive system for a micro-mobility vehicle and a micro-mobility vehicle.
  • Two-wheelers especially e-bikes and pedelecs, have to be used on rough terrain or in critical road conditions, e.g. B. icy road, disadvantages compared to four-wheeled vehicles. It is often difficult for a micro-mobility vehicle user to move forward safely in these cases.
  • An e-bike with two motors is known from DE 10 2018 130 015 A1.
  • a first motor is provided as a central motor in the area of the bottom bracket.
  • the second motor is installed as a hub motor in the front wheel. Both engines can be provided to support the propulsion.
  • the present invention is based on the object of proposing an improved drive system for a micro-mobility vehicle and an improved micro-mobility vehicle, which enables a user to drive the micro-mobility vehicle even on rough terrain or in critical road conditions to use.
  • the present invention proposes a drive system for a micro-mobility vehicle having the features of claim 1 and a micro-mobility vehicle having the features of claim 7 . Further advantageous refinements and developments emerge from the dependent claims.
  • a drive system for a micromobility vehicle has a main drive device, an auxiliary drive device, a button, an energy storage device and a control device.
  • the main drive device has a first electric motor and is set up to effect propulsion.
  • the power take-off device has a second electric motor and is set up to support propulsion.
  • the main propulsion device and Power take-off devices are energetically connected to the energy storage device.
  • the control device is connected to the main drive device, to the auxiliary drive device and to the button in order to generate signals.
  • the button is designed as a human-machine interface. The button is set up to activate the auxiliary drive device via the control device and to request an additional power requirement from the auxiliary drive device.
  • Micromobility vehicle is understood to mean all types of two-wheelers and three-wheelers powered by motors or electric motors, for example bicycles with electric drives such as e-bikes, pedelecs, speed pedelecs, cargo bikes, but also light motorcycles, mopeds, etc. Also Micro mobility vehicles with more than three wheels are conceivable. Micromobility vehicles are not cars, trucks, commercial vehicles or the like.
  • the main drive device has the first electric motor and is set up to effect propulsion.
  • the main drive device serves to accomplish the propulsion of the micro-mobility vehicle either completely or in a supporting manner in addition to a propulsion generated with muscle power.
  • the first electric motor is formed in such a way that it can be operated both as a motor and possibly also as a generator.
  • the main drive device can also have a transmission that is operatively connected to the first electric motor.
  • the gear can be designed, for example, as a strain wave gear, epicyclic gear, planetary gear, spur gear, or the like.
  • the main drive device is energetically connected to the energy storage device.
  • “energetically connected” means that the main drive device can be supplied with energy by means of the energy storage device.
  • the connection between the energy storage device and the main drive device is cable-based.
  • the auxiliary drive device has the second electric motor and is set up to support propulsion.
  • the auxiliary drive device serves PTO device to support the propulsion of the micro-mobility vehicle, which is accomplished by the main propulsion device.
  • the auxiliary drive device is preferably not permanently active, but is only used to support the main drive device when required.
  • the second electric motor is formed in such a way that it can be operated both as a motor and possibly also as a generator.
  • the power take-off device can also have a transmission that is operatively connected to the first electric motor.
  • the gear can be designed, for example, as a strain wave gear, epicyclic gear, planetary gear, spur gear, or the like.
  • the main propulsion device and the auxiliary propulsion device drive different wheels.
  • the main drive device can drive a rear wheel of the micro-mobility vehicle
  • the auxiliary drive device can drive a front wheel of the micro-mobility vehicle.
  • the main drive device can drive the front wheel of the micro-mobility vehicle, but the auxiliary drive device can drive the rear wheel of the micro-mobility vehicle.
  • the power take-off device is also energetically connected to the energy storage device and can thus be supplied with energy by it.
  • the connection between the energy storage device and the auxiliary drive device is cable-based.
  • the energy storage device also has a charging interface by means of which it can be connected to an external energy supply in order to be charged.
  • the energy storage device and the charging interface are commercially available.
  • the drive system has the button. This is designed as a human-machine interface.
  • the button can be designed as a switch, push button, rotary knob, lever, rotary handle, touch screen, pedal, or the like. Depending on the shape, the button can be actuated by a user by hand or foot.
  • the drive system has the control device.
  • the control device is preferably in the form of an ECU.
  • the control device has a power interface, by means of which the control device can be connected to a power supply, with the power supply being wired.
  • the control device can additionally have a memory device in which data can be stored.
  • the control device is connected to the main drive device, to the auxiliary drive device and to the button in order to generate signals.
  • signal-effective means that signals and possibly data can be exchanged between the control device and the main drive device, between the control device and the auxiliary drive device and between the control device and the button. Signals and possibly data can therefore be sent by the control device and received by the control device. These connections can each be wired or wireless.
  • the control device has appropriate interfaces for this purpose.
  • the button is set up to activate the auxiliary drive device via the control device and to request an additional power requirement from the auxiliary drive device.
  • a boost function can be activated and deactivated using the button.
  • the control unit controls the auxiliary drive device in order to call up the power requirement.
  • the auxiliary drive device then makes the additional power requirement available and thereby supports the propulsion that is accomplished by the main drive device.
  • an all-wheel drive function can be activated and deactivated using the button.
  • the user By pressing the button, the user signals that there is a need for more power in order to implement a smooth all-wheel drive.
  • the control device which receives the signal from the button, forwards this request to the power take-off device, as already done described.
  • the control device thus controls the power take-off device in order to call up the power requirement and to activate the power take-off device.
  • the auxiliary drive device then makes the additional power requirement available and thereby supports the propulsion that is accomplished by the main drive device.
  • the drive system presented improves the usability of a micro-mobility vehicle for the user, since the all-wheel drive function also enables operation on rough terrain and/or in critical road conditions such as snow or ice.
  • the boost function makes it possible for the user to achieve higher accelerations for a short time, for example in order to be able to overtake other vehicles more comfortably.
  • the main drive device is in the form of a central drive device. If the drive system is used in a micro-mobility vehicle, the central drive device is arranged in the area of a bottom bracket.
  • the prime mover preferably drives the rear wheel of the micro-mobility vehicle when the drive system is used in a micro-mobility vehicle. Alternatively, the prime mover can drive the front wheel of the micro-mobility vehicle.
  • the main drive device has a strain wave gear, the strain wave gear being operatively connected to the first electric motor.
  • the torque made available by the first electric motor is translated by means of the harmonic drive.
  • the harmonic drive is also referred to as a harmonic drive.
  • the main drive device is in the form of a hub drive device.
  • the main drive device is preferably arranged on a hub of the rear wheel of the micro-mobility vehicle when the drive system is used in a micro-mobility vehicle, and drives this.
  • the main drive device can be arranged on a hub of the front wheel of the micro-mobility vehicle and drives it.
  • the auxiliary drive device is designed as a hub drive device.
  • the power take-off device is preferably arranged on a hub of the front wheel of the micro-mobility vehicle when the drive system is used in a micro-mobility vehicle and drives it.
  • the power take-off device can be arranged on a hub of the rear wheel of the micro-mobility vehicle and drives it.
  • the power take-off device and the main drive device do not drive the same wheel of the micro-mobility vehicle.
  • the power take-off device is additionally set up to carry out recuperation, with the recuperated energy being transferred to the energy storage device.
  • the power take-off device is set up to carry out regenerative braking.
  • the recuperated energy is stored in the energy storage device. This makes it possible to charge the energy storage device while driving the micromobility vehicle, independently of the external energy supply.
  • a micro-mobility vehicle has a propulsion system that has already been described in the previous description.
  • the micro-mobility vehicle has two wheels and a handlebar.
  • the micro-mobility vehicle thus has the main drive device, which can preferably drive the rear wheel of the micro-mobility vehicle.
  • the micro-mobility vehicle has the auxiliary drive device, which can preferably drive the front wheel of the micro-mobility vehicle.
  • the main drive device can drive the front wheel of the micro-mobility vehicle and the auxiliary drive device can drive the rear wheel of the micro-mobility vehicle.
  • the button is preferably arranged on a handlebar of the micro-mobility vehicle so that it can be actuated manually by a user.
  • the button can be arranged on a pedal of the micro-mobility vehicle so that the user can actuate it with his foot.
  • the button can be used to request additional energy, which can be made available using the power take-off.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a micro-mobility vehicle with a drive system according to an exemplary embodiment.
  • the micro-mobility vehicle 1 shows a schematic representation of a micro-mobility vehicle 1 with a drive system 10 according to an exemplary embodiment.
  • the micro-mobility vehicle 1 is designed here as an e-bike, for example, and is shown in a greatly simplified manner. For a better overview, the pedals of the micro-mobility vehicle 1 are not shown.
  • the micro-mobility vehicle 1 has a front wheel and a rear wheel.
  • the main drive device 2 acts on the rear wheel of the micromobility vehicle 1 .
  • the main drive device 2 has a first electric motor 7 . Furthermore, the main drive device 2 has a harmonic drive 12 which is operatively connected to the first electric motor 7 . The torque made available by the first electric motor 7 is thus translated by means of the harmonic drive 12 .
  • the prime mover 7 transmits torque to a hub 4 of the rear wheel via a chain 11 . Alternatively, this transmission can be carried out by means of a belt.
  • the main drive device 2 brings about the propulsion of the micro-mobility vehicle 1 .
  • the power take-off device 3 acts on the front wheel of the micro-mobility vehicle 1 .
  • the power take-off device 3 has a second electric motor 8 .
  • the Power take-off device 3 is designed as a hub drive device and can drive the front wheel directly.
  • the power take-off device 3 supports the propulsion of the micro-mobility vehicle 1 if necessary. This case of need is signaled to the power take-off device 3 by means of a button 5 .
  • the power take-off device 3 is also formed in such a way that it enables regenerative braking, in other words recuperation.
  • the recuperated energy is fed into the energy storage device 9 and stored there.
  • the second electric motor 8 is operated as a generator.
  • the button 5 is arranged on a handlebar of the micro-mobility vehicle 1 and is designed, for example, as a push button. Alternatively, the button 5 can be designed as a switch, rotary knob, lever, rotary handle, touchscreen or the like. The button 5 is thus designed as a man-machine interface. The button 5 can be operated manually by a user of the micro-mobility vehicle 1 .
  • the micromobility vehicle 1 has the control device 6 .
  • the control device 6 is signal-effectively connected to the button 5, to the auxiliary drive device 3 and to the main drive device 2.
  • the control device 6 is preferably in the form of an ECU.
  • the auxiliary drive device 3 and the main drive device 2 can be controlled by means of the control device 6 . If, for example, the user of the micromobility vehicle 1 uses the button 5 to signal an additional power requirement, this signal is forwarded by the button 5 to the control device 6 .
  • the control device 6 then controls the power take-off device 3, more precisely the second electric motor 8, so that it is activated and provides the additional power requirement.
  • the micromobility vehicle 1 also has the energy storage device 9 .
  • This is connected in an energy-efficient manner to the first electric motor 7 and to the second electric motor 8 . These connections are wired. Both the first electric motor 7 and the second electric motor 8 can be supplied with energy by the energy storage device 9 .
  • the energy storage device 9 can be charged by means of an external energy supply. This is indicated by the stylized plug.
  • the energy storage device 9 can, as already mentioned, be charged with the energy recuperated by auxiliary drive device 3 .
  • a charge level of the energy storage device 9 can be forwarded to the control device 6 via a signal-effective connection between the energy storage device 9 and the control device 6. This allows the control device 6 to control whether the power take-off device 3 should recuperate energy when the charge level is correspondingly low.
  • the user of the micromobility vehicle 1 can use the button 5 to request an additional power requirement for the propulsion of the micromobility vehicle 1, in addition to the propulsion that is already being accomplished by the main drive device 2 and possibly by the muscle power of the user himself.
  • This additional demand for power can be required, for example, to implement a boost function in which a higher acceleration of the micro-mobility vehicle 1 is briefly requested by the user.
  • the boost function can thus be activated and deactivated using the button 5.
  • the boost function can be used, for example, to quickly overtake another vehicle using the micro-mobility vehicle 1 .
  • the additional demand for power can also be required, for example, to implement an all-wheel drive function in which the user requests the uniform propulsion of both wheels of the micro-mobility vehicle 1 over a longer period of time.
  • the all-wheel drive function can thus be activated and deactivated using button 5.
  • the all-wheel drive function can be used, for example, to cover a route with critical road conditions, e.g. B. on slippery, wet
  • the main drive device can be designed as a hub drive device.
  • the main drive device can act on the front wheel of the micro-mobility vehicle and the auxiliary drive device can act on the rear wheel of the micro-mobility vehicle.
  • the prime mover may have a different transmission, e.g. B. an epicyclic gear, planetary gear, spur gear, etc.
  • the button on one of the pedals of the micro mobility Vehicle be arranged so that it can be operated by the user with his foot.
  • Control device first electric motor second electric motor

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Abstract

Ein Antriebssystem (10) für ein Mikromobilitäts-Fahrzeug (1) weist eine Hauptantriebseinrichtung (2), eine Nebenantriebseinrichtung (3), einen Taster (5), eine Energiespeichereinrichtung (9) und eine Steuereinrichtung (6) auf. Dabei weist die Hauptantriebseinrichtung (2) einen ersten Elektromotor (7) auf, und ist dazu eingerichtet ist, einen Vortrieb zu bewerkstelligen. Die Nebenantriebseinrichtung (3) weist einen zweiten Elektromotor (8) auf, und ist dazu eingerichtet, den Vortrieb zu unterstützen. Die Hauptantriebseinrichtung (2) und Nebenantriebseinrichtung (3) sind mit der Energiespeichereinrichtung (9) energetisch verbunden. Die Steuereinrichtung (6) ist signalwirksam mit der Hauptantriebseinrichtung (2), mit der Nebenantriebseinrichtung (3) und mit dem Taster (5) verbunden. Der Taster (5) ist als Mensch-Maschine-Schnittstelle ausgeformt. Der Taster (5) ist dazu eingerichtet, über die Steuereinrichtung (6) die Nebenantriebseinrichtung (3) anzusteuern und einen Mehrbedarf an Leistung von der Nebenantriebseinrichtung (3) anzufordern. Außerdem wird ein Mikromobilitäts-Fahrzeug (1) offenbart.

Description

Antriebssystem für ein Mikromobilitäts-Fahrzeuq und Mikromobilitäts-Fahrzeuq
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Antriebssystem für ein Mikromobilitäts-Fahr- zeug und ein Mikromobilitäts-Fahrzeug.
Zweiräder, insbesondere E-Bikes und Pedelecs, weisen in unwegsamem Gelände oder auch bei kritischen Straßenverhältnissen, z. B. eisglatter Fahrbahn, Nachteile gegenüber vierrädrigen Fahrzeugen auf. Für einen Mikromobilitäts-Fahrzeugnutzer ist ein sicheres Vorankommen in diesen Fällen häufig schwierig.
Aus DE 10 2018 130 015 A1 ist ein E-Bike mit zwei Motoren bekannt. Ein erster Motor ist als Mittelmotor im Bereich der Tretlagers vorgesehen. Der zweite Motor ist als Nabenmotor im vorderen Laufrad verbaut. Beide Motoren können dafür vorgesehen sein, den Vortrieb zu unterstützen.
Der vorliegenden Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zu Grunde, ein verbessertes Antriebssystem für ein Mikromobilitäts-Fahrzeug und ein verbessertes Mikromobilitäts-Fahrzeug vorzuschlagen, welches es einem Nutzer ermöglicht, das Mikromobilitäts-Fahrzeug auch in unwegsamem Gelände oder auch bei kritischen Straßenverhältnissen zu nutzen.
Die vorliegende Erfindung schlägt ausgehend von der vorgenannten Aufgabe ein Antriebssystem für ein Mikromobilitäts-Fahrzeug mit den Merkmalen nach Anspruch 1 , und ein Mikromobilitäts-Fahrzeug mit den Merkmalen nach Anspruch 7 vor. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Ein Antriebssystem für ein Mikromobilitäts-Fahrzeug weist eine Hauptantriebseinrichtung, eine Nebenantriebseinrichtung, einen Taster, eine Energiespeichereinrichtung und eine Steuereinrichtung auf. Dabei weist die Hauptantriebseinrichtung einen ersten Elektromotor auf, und ist dazu eingerichtet ist, einen Vortrieb zu bewerkstelligen.
Die Nebenantriebseinrichtung weist einen zweiten Elektromotor auf, und ist dazu eingerichtet, den Vortrieb zu unterstützen. Die Hauptantriebseinrichtung und Nebenantriebseinrichtung sind mit der Energiespeichereinrichtung energetisch verbunden. Die Steuereinrichtung ist signalwirksam mit der Hauptantriebseinrichtung, mit der Nebenantriebseinrichtung und mit dem Taster verbunden. Der Taster ist als Mensch-Maschine-Schnittstelle ausgeformt. Der Taster ist dazu eingerichtet, über die Steuereinrichtung die Nebenantriebseinrichtung anzusteuern und einen Mehrbedarf an Leistung von der Nebenantriebseinrichtung anzufordern.
Unter „Mikromobilitäts-Fahrzeug“ sind hierbei sämtliche Arten von mittels Motoren bzw. Elektromotoren angetriebenen Zweirädern und Dreiräder zu verstehen, beispielsweise Fahrräder mit elektrischer Antriebseinrichtung wie E-Bikes, Pedelecs, S- Pedelecs, Cargobikes, aber auch Leichtkrafträder, Kleinkrafträder, etc. Auch Mikro- mobilitäts-Fahrzeuge mit mehr als drei Rädern sind denkbar. Mikromobilitäts-Fahr- zeuge sind keine PKWs, LKWs, NKWs oder dergleichen.
Die Hauptantriebseinrichtung weist den ersten Elektromotor auf, und ist dazu eingerichtet ist, einen Vortrieb zu bewerkstelligen. In anderen Worten dient die Hauptantriebseinrichtung dazu, den Vortrieb des Mikromobilitäts-Fahrzeugs entweder vollständig oder in unterstützender Art und Weise zusätzlich zu einem mit Muskelkraft erzeugtem Vortrieb zu bewerkstelligen. Der erste Elektromotor ist dabei derart ausgeformt, dass dieser sowohl motorisch als ggf. auch generatorisch betrieben werden kann. Die Hauptantriebseinrichtung kann zudem ein Getriebe aufweisen, das mit dem ersten Elektromotor wirkverbunden ist. Das Getriebe kann beispielsweise als Wellgetriebe, Umlaufrädergetriebe, Planetengetriebe, Stirnradgetriebe, o.ä. ausgeformt sein.
Die Hauptantriebseinrichtung ist mit der Energiespeichereinrichtung energetisch verbunden. „Energetisch verbunden“ heißt in diesem Zusammenhang, dass die Hauptantriebseinrichtung mittels der Energiespeichereinrichtung mit Energie versorgt werden kann. Die Verbindung zwischen der Energiespeichereinrichtung und der Hauptantriebseinrichtung ist kabelgebunden ausgebildet.
Die Nebenantriebseinrichtung weist den zweiten Elektromotor auf, und ist dazu eingerichtet, den Vortrieb zu unterstützen. In anderen Worten dient die Nebenantriebseinrichtung dazu, den Vortrieb des Mikromobilitäts-Fahrzeugs zu unterstützen, der durch die Hauptantriebseinrichtung bewerkstelligt wird. Die Nebenantriebseinrichtung ist zu diesem Zweck vorzugsweise nicht permanent aktiv, sondern wird nur bei Bedarf einer Unterstützung der Hauptantriebseinrichtung. Der zweite Elektromotor ist dabei derart ausgeformt, dass dieser sowohl motorisch als ggf. auch generatorisch betrieben werden kann. Die Nebenantriebseinrichtung kann zudem ein Getriebe aufweisen, das mit dem ersten Elektromotor wirkverbunden ist. Das Getriebe kann beispielsweise als Wellgetriebe, Umlaufrädergetriebe, Planetengetriebe, Stirnradgetriebe, o.ä. ausgeformt sein. Wenn das Antriebssystem in einem Mikromobilitäts-Fahrzeug verwendet wird, treiben die Hauptantriebseinrichtung und die Nebenantriebseinrichtung selbstverständlich unterschiedliche Rädern an. Beispielsweise kann die Hauptantriebseinrichtung ein Hinterrad des Mikromobilitäts-Fahr- zeugs antreiben, die Nebenantriebseinrichtung im Gegensatz dazu ein Vorderrad des Mikromobilitäts-Fahrzeugs. Alternativ kann die Hauptantriebseinrichtung das Vorderrad des Mikromobilitäts-Fahrzeugs antreiben, die Nebenantriebseinrichtung im Gegensatz dazu aber das Hinterrad des Mikromobilitäts-Fahrzeugs.
Die Nebenantriebseinrichtung ist ebenfalls mit der Energiespeichereinrichtung energetisch verbunden und kann somit durch diese mit Energie versorgt werden. Die Verbindung zwischen der Energiespeichereinrichtung und der Nebenantriebseinrichtung ist kabelgebunden ausgebildet.
Die Energiespeichereinrichtung verfügt zudem über eine Lade-Schnittstelle mittels welcher diese an eine externe Energieversorgung angeschlossen werden kann, um geladen zu werden. Die Energiespeichereinrichtung und die Lade-Schnittstelle sind handelsüblich ausgebildet.
Das Antriebssystem weist den Taster auf. Dieser ist als Mensch-Maschine-Schnitt- stelle ausgeformt. Der Taster kann als Schalter, Druckknopf, Drehknopf, Hebel, Drehgriff, Touchscreen, Pedal, o.ä. ausgeformt sein. Der Taster kann von einem Nutzer je nach Ausformung mit der Hand oder mit dem Fuß betätigt werden. Das Antriebssystem weist die Steuereinrichtung auf. Die Steuereinrichtung ist vorzugsweise als ECU ausgeformt. Die Steuereinrichtung weist eine Strom-Schnittstelle auf, mittels welcher die Steuereinrichtung mit einer Stromversorgung verbunden werden kann, wobei die Stromversorgung kabelgebunden erfolgt. Die Steuereinrichtung kann zusätzlich eine Speichereinrichtung aufweisen, in welcher Daten gespeichert werden können. Die Steuereinrichtung ist signalwirksam mit der Hauptantriebseinrichtung, mit der Nebenantriebseinrichtung und mit dem Taster verbunden. „Signalwirksam“ bedeutet in diesem Zusammenhang, dass zwischen der Steuereinrichtung und der Hauptantriebseinrichtung, zwischen der Steuereinrichtung und der Nebenantriebseinrichtung sowie zwischen der Steuereinrichtung und dem Taster ein Signalaustausch und ggf. ein Datenaustausch erfolgen kann. Es können also Signale und ggf. Daten von der Steuereinrichtung gesendet und von der Steuereinrichtung empfangen werden. Diese Verbindungen können jeweils kabelgebunden oder drahtlos ausgebildet sein. Die Steuereinrichtung weist zu diesem Zweck entsprechende Schnittstellen auf.
Der Taster ist dazu eingerichtet, über die Steuereinrichtung die Nebenantriebseinrichtung anzusteuern und einen Mehrbedarf an Leistung von der Nebenantriebseinrichtung anzufordern. Beispielsweise kann mittels des Tasters eine Boost-Funktion aktiviert und deaktiviert werden. Dabei wird mittels Betätigung des Tasters durch den Nutzer signalisiert, dass ein Mehrbedarf an Leistung besteht, um eine höhere Beschleunigung umzusetzen. Diese Anforderung wird von der Steuereinrichtung, die das Signal des Tasters empfängt, an die Nebenantriebseinrichtung weitergeleitet. Die Steuereinrichtung steuert in anderen Worten die Nebenantriebseinrichtung an, um die Leistungsanforderung abzurufen. Die Nebenantriebseinrichtung stellt daraufhin den Mehrbedarf an Leistung zur Verfügung und unterstützt dadurch den Vortrieb, der durch die Hauptantriebseinrichtung bewerkstelligt wird.
Des Weiteren kann mittels des Tasters eine Allrad-Funktion aktiviert und deaktiviert werden. Dabei wird mittels Betätigung des Tasters durch den Nutzer signalisiert, dass ein Mehrbedarf an Leistung besteht, um einen gleichmäßigen Allradantrieb umzusetzen. Diese Anforderung wird von der Steuereinrichtung, die das Signal des Tasters empfängt, an die Nebenantriebseinrichtung weitergeleitet, wie bereits beschrieben. Die Steuereinrichtung steuert somit die Nebenantriebseinrichtung an, um die Leistungsanforderung abzurufen und die Nebenantriebseinrichtung zu aktivieren. Die Nebenantriebseinrichtung stellt daraufhin den Mehrbedarf an Leistung zur Verfügung und unterstützt dadurch den Vortrieb, der durch die Hauptantriebseinrichtung bewerkstelligt wird.
Vorteilhaft ist, dass durch das vorgestellte Antriebssystem die Nutzbarkeit eines Mikromobilitäts-Fahrzeugs für den Nutzer verbessert wird, da durch die Allradfunktion ein Betrieb auch auf unwegsamem Gelände und/oder bei kritischen Straßenverhältnissen wie Schnee- oder Eisglätte ermöglicht wird. Durch die Boost-Funktion ist es für den Nutzer möglich, kurzzeitig höhere Beschleunigungen zu realisieren, um beispielsweise ein komfortableres Überholen von anderen Fahrzeugen zu bewerkstelligen.
Nach einer weiterbildenden Ausführungsform ist die Hauptantriebseinrichtung als Mittelantriebseinrichtung ausgeformt. Die Mittelantriebseinrichtung ist, wenn das Antriebssystem in einem Mikromobilitäts-Fahrzeug verwendet wird, im Bereich eines Tretlagers angeordnet. Die Hauptantriebseinrichtung treibt vorzugsweise das Hinterrad des Mikromobilitäts-Fahrzeugs an, wenn das Antriebssystem in einem Mikromo- bilitäts-Fahrzeug verwendet wird. Alternativ kann die Hauptantriebseinrichtung das Vorderrad des Mikromobilitäts-Fahrzeugs antreiben.
Nach einer weiterbildenden Ausführungsform weist die Hauptantriebseinrichtung ein Wellgetriebe auf, wobei das Wellgetriebe wirkverbunden ist mit dem ersten Elektromotor. Das von dem ersten Elektromotor zur Verfügung gestellte Drehmoment wird mittels des Wellgetriebes übersetzt. Das Wellgetriebe wird auch als harmonic drive bezeichnet.
Nach einer weiterbildenden Ausführungsform ist die Hauptantriebseinrichtung als Nabenantriebseinrichtung ausgeformt. Dabei ist die Hauptantriebseinrichtung vorzugsweise an einer Nabe des Hinterrads des Mikromobilitäts-Fahrzeugs angeordnet, wenn das Antriebssystem in einem Mikromobilitäts-Fahrzeug verwendet wird, und treibt dieses an. Alternativ kann die Hauptantriebseinrichtung an einer Nabe des Vorderrads des Mikromobilitäts-Fahrzeugs angeordnet sein und treibt dieses an.
Nach einer weiterbildenden Ausführungsform ist die Nebenantriebseinrichtung als Nabenantriebseinrichtung ausgeformt. Dabei ist die Nebenantriebseinrichtung vorzugsweise an einer Nabe des Vorderrads des Mikromobilitäts-Fahrzeugs angeordnet, wenn das Antriebssystem in einem Mikromobilitäts-Fahrzeug verwendet wird, und treibt dieses an. Alternativ kann die Nebenantriebseinrichtung an einer Nabe des Hinterrads des Mikromobilitäts-Fahrzeugs angeordnet sein und treibt dieses an. Selbstverständlich treiben Nebenantriebseinrichtung und Hauptantriebseinrichtung nicht dasselbe Rad des Mikromobilitäts-Fahrzeugs an, wenn das Antriebssystem in einem Mikromobilitäts-Fahrzeug verwendet wird.
Nach einer weiterbildenden Ausführungsform ist die Nebenantriebseinrichtung zusätzlich dazu eingerichtet, eine Rekuperation durchzuführen, wobei die rekuperierte Energie in die Energiespeichereinrichtung übertragen wird. Die Nebenantriebseinrichtung ist in anderen Worten dazu eingerichtet, ein regeneratives Bremsen durchzuführen. Die rekuperierte Energie wird in der Energiespeichereinrichtung gespeichert. Dadurch ist es möglich auch während der Fahrt mit dem Mikromobilitäts-Fahr- zeug die Energiespeichereinrichtung zu laden, unabhängig von der externen Energieversorgung.
Ein Mikromobilitäts-Fahrzeug weist ein Antriebssystem auf, das bereits in der vorherigen Beschreibung beschrieben worden ist. Außerdem weist das Mikromobilitäts- Fahrzeug zwei Räder und einen Lenker auf. Das Mikromobilitäts-Fahrzeug weist somit die Hauptantriebseinrichtung auf, die vorzugsweise das Hinterrad des Mikromobilitäts-Fahrzeugs antreiben kann. Zudem weist das Mikromobilitäts-Fahrzeug die Nebenantriebseinrichtung auf, die vorzugsweise das Vorderrad des Mikromobilitäts- Fahrzeugs antreiben kann. Alternativ kann die Hauptantriebseinrichtung das Vorderrad des Mikromobilitäts-Fahrzeugs antreiben und die Nebenantriebseinrichtung das Hinterrad des Mikromobilitäts-Fahrzeugs. Der Taster ist vorzugsweise an einem Lenker des Mikromobilitäts-Fahrzeugs angeordnet, um von einem Nutzer händisch betätigt werden zu können. Alternativ kann der Taster an einem Pedal des Mikromobilitäts-Fahrzeugs angeordnet sein, um vom Nutzer mit dem Fuß betätigt werden zu können. Mittels des Tasters kann ein Mehrbedarf an Energie angefordert werden, der mittels des Nebenantriebs zur Verfügung gestellt werden kann.
Anhand der im Folgenden erläuterten Figur wird ein Ausführungsbeispiel und Details der Erfindung näher beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Mikromobilitäts-Fahrzeugs mit einem Antriebssystem nach einem Ausführungsbeispiel.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Mikromobilitäts-Fahrzeugs 1 mit einem Antriebssystem 10 nach einem Ausführungsbeispiel. Das Mikromobilitäts-Fahr- zeug 1 ist hier beispielhaft als E-Bike ausgebildet und stark vereinfacht dargestellt. Zur besseren Übersicht sind die Pedale des Mikromobilitäts-Fahrzeugs 1 nicht dargestellt.
Das Mikromobilitäts-Fahrzeug 1 weist ein Vorderrad und ein Hinterrad auf. Am Hinterrad des Mikromobilitäts-Fahrzeugs 1 greift die Hauptantriebseinrichtung 2 an.
Diese ist als Mittelantriebseinrichtung ausgeformt und an einem Tretlagerbereich des Mikromobilitäts-Fahrzeugs 1 angeordnet. Die Hauptantriebseinrichtung 2 weist einen ersten Elektromotor 7 auf. Des Weiteren weist die Hauptantriebseinrichtung 2 ein Wellgetriebe 12 auf, das mit dem ersten Elektromotor 7 wirkverbunden ist. Das von dem ersten Elektromotor 7 zur Verfügung gestellte Drehmoment wird somit mittels des Wellgetriebes 12 übersetzt. Die Hauptantriebseinrichtung 7 überträgt das Drehmoment auf eine Nabe 4 des Hinterrads mittels einer Kette 11 . Alternativ kann diese Übertragung mittels eines Riemens durchgeführt werden. Die Hauptantriebseinrichtung 2 bewerkstelligt den Vortrieb des Mikromobilitäts-Fahrzeugs 1 .
Am Vorderrad des Mikromobilitäts-Fahrzeugs 1 greift die Nebenantriebseinrichtung 3 an. Die Nebenantriebseinrichtung 3 weist einen zweiten Elektromotor 8 auf. Die Nebenantriebseinrichtung 3 ist als Nabenantriebseinrichtung ausgeformt und kann das Vorderrad direkt antrieben. Die Nebenantriebseinrichtung 3 unterstützt den Vortrieb des Mikromobilitäts-Fahrzeugs 1 im Bedarfsfall. Dieser Bedarfsfall wird an die Nebenantriebseinrichtung 3 mittels eines Tasters 5 signalisiert. Die Nebenantriebseinrichtung 3 ist zudem derart ausgeformt, dass mittels dieser ein regeneratives Bremsen, in anderen Worten eine Rekuperation ermöglicht ist. Die rekuperierte Energie wird in die Energiespeichereinrichtung 9 eingespeist und dort gespeichert. Zu diesem Zweck wird der zweite Elektromotor 8 generatorisch betrieben.
Der Taster 5 ist an einem Lenker des Mikromobilitäts-Fahrzeugs 1 angeordnet und beispielsweise als Druckknopf ausgebildet. Alternativ kann der Taster 5 als Schalter, Drehknopf, Hebel, Drehgriff, Touchscreen o.ä. ausgebildet sein. Der Taster 5 ist somit als Mensch-Maschinen-Schnittstelle ausgebildet. Der Taster 5 kann von einem Nutzer des Mikromobilitäts-Fahrzeugs 1 händisch bedient werden.
Das Mikromobilitäts-Fahrzeug 1 weist die Steuereinrichtung 6 auf. Die Steuereinrichtung 6 ist signalwirksam mit dem Taster 5, mit der Nebenantriebseinrichtung 3 und mit der Hauptantriebseinrichtung 2 verbunden. Die Steuereinrichtung 6 ist vorzugsweise als ECU ausgeformt. Mittels der Steuereinrichtung 6 kann die Nebenantriebseinrichtung 3 und die Hauptantriebseinrichtung 2 angesteuert werden. Wird beispielsweise vom Nutzer des Mikromobilitäts-Fahrzeugs 1 mittels des Tasters 5 ein Mehrbedarf an Leistung signalisiert, wird dieses Signal von dem Taster 5 an die Steuereinrichtung 6 weitergeleitet. Daraufhin steuert die Steuereinrichtung 6 die Nebenantriebseinrichtung 3, genauer den zweiten Elektromotor 8 an, so dass dieser aktiviert wird und den Mehrbedarf an Leistung bereitstellt.
Das Mikromobilitäts-Fahrzeug 1 weist weiterhin die Energiespeichereinrichtung 9 auf. Diese ist energiewirksam mit dem ersten Elektromotor 7 und mit dem zweiten Elektromotor 8 verbunden. Diese Verbindungen sind kabelgebunden ausgeformt. Sowohl der erste Elektromotor 7 als auch der zweite Elektromotor 8 können von der Energiespeichereinrichtung 9 mit Energie versorgt werden. Zudem kann die Energiespeichereinrichtung 9 mittels einer externen Energieversorgung aufgeladen werden. Dies ist mittels des stilisierten Steckers angedeutet. Die Energiespeichereinrichtung 9 kann, wie bereits erwähnt, mit der durch die Nebenantriebseinrichtung 3 rekuperier- ten Energie geladen werden.
Ein Ladestand der Energiespeichereinrichtung 9 kann an die Steuereinrichtung 6 weitergeleitet werden über eine signalwirksame Verbindung zwischen der Energiespeichereinrichtung 9 und der Steuereinrichtung 6. Dadurch kann die Steuereinrichtung 6 steuern, ob die Nebenantriebseinrichtung 3 Energie rekuperieren soll, wenn der Ladestand entsprechend niedrig ist.
Der Nutzer des Mikromobilitäts-Fahrzeugs 1 kann mittels des Tasters 5 einen Mehrbedarf an Leistung für den Vortrieb des Mikromobilitäts-Fahrzeugs 1 anfordern, zusätzlich zum Vortrieb, der bereits durch die Hauptantriebseinrichtung 2 und ggf. durch die Muskelkraft des Nutzers selbst bewerkstelligt wird. Dieser Mehrbedarf an Leistung kann beispielsweise zur Umsetzung einer Boost-Funktion benötigt werden, bei welcher kurzzeitig eine höhere Beschleunigung des Mikromobilitäts-Fahrzeugs 1 vom Nutzer angefordert wird. Die Boost-Funktion kann somit mittels des Tasters 5 aktiviert und deaktiviert werden. Die Boost-Funktion kann beispielsweise zum schnellen Überholen eines weiteren Fahrzeugs mittels des Mikromobilitäts-Fahrzeugs 1 genutzt werden. Der Mehrbedarf an Leistung kann außerdem beispielsweise zur Umsetzung einer Allrad-Funktion benötigt werden, bei welcher der gleichmäßige Vortrieb beider Räder des Mikromobilitäts-Fahrzeugs 1 vom Nutzer über einen längeren Zeitraum angefordert wird. Die Allrad-Funktion kann somit mittels des Tasters 5 aktiviert und deaktiviert werden. Die Allrad-Funktion kann beispielsweise zum Bewältigen einer Strecke mit kritischen Straßenverhältnissen genutzt werden, z. B. bei rutschiger, nasser, eisglatter oder schneebedeckter Fahrbahn.
Die hier dargestellten Beispiele sind nur beispielhaft gewählt. Beispielsweise kann die Hauptantriebseinrichtung als Nabenantriebseinrichtung ausgeformt sein. Beispielsweise kann die Hauptantriebseinrichtung am Vorderrad des Mikromobilitäts- Fahrzeugs und die Nebenantriebseinrichtung am Hinterrad des Mikromobilitäts-Fahr- zeugs angreifen. Beispielsweise kann die Hauptantriebseinrichtung ein anderes Getriebe aufweisen, z. B. ein Umlaufrädergetriebe, Planetengetriebe, Stirnradgetriebe, o.ä. Beispielsweise kann der Taster an einem der Pedale des Mikromobilitäts- Fahrzeugs angeordnet sein, so dass dieser durch den Nutzer mit dem Fuß betätigt werden kann.
Bezuqszeichen
Mikromobilitäts-Fahrzeug
Hauptantriebseinrichtung
Nebenantriebseinrichtung
Nabe
Taster
Steuereinrichtung erster Elektromotor zweiter Elektromotor
Energiespeichereinrichtung
Antriebssystem
Kette
Wellgetriebe

Claims

Patentansprüche
1. Antriebssystem (10) für ein Mikromobilitäts-Fahrzeug (1 ) aufweisend eine Hauptantriebseinrichtung (2), eine Nebenantriebseinrichtung (3), einen Taster (5), eine Energiespeichereinrichtung (9) und eine Steuereinrichtung (6), wobei
- die Hauptantriebseinrichtung (2) einen ersten Elektromotor (7) aufweist,
- die Hauptantriebseinrichtung (2) dazu eingerichtet ist, einen Vortrieb zu bewerkstelligen,
- die Nebenantriebseinrichtung (3) einen zweiten Elektromotor (8) aufweist,
- die Nebenantriebseinrichtung (3) dazu eingerichtet ist, den Vortrieb zu unterstützen,
- die Hauptantriebseinrichtung (2) und Nebenantriebseinrichtung (3) mit der Energiespeichereinrichtung (9) energetisch verbunden sind,
- die Steuereinrichtung (6) signalwirksam mit der Hauptantriebseinrichtung (2), mit der Nebenantriebseinrichtung (3) und mit dem Taster (5) verbunden ist,
- der Taster (5) als Mensch-Maschine-Schnittstelle ausgeformt ist,
- der Taster (5) dazu eingerichtet ist, über die Steuereinrichtung (6) die Nebenantriebseinrichtung (3) anzusteuern und einen Mehrbedarf an Leistung von der Nebenantriebseinrichtung (3) anzufordern.
2. Antriebssystem (10) nach Anspruch 1 , wobei die Hauptantriebseinrichtung (2) als Mittelantriebseinrichtung ausgeformt ist.
3. Antriebssystem (10) nach Anspruch 2, wobei die Hauptantriebseinrichtung (2) ein Wellgetriebe (12) aufweist, wobei das Wellgetriebe (12) wirkverbunden ist mit dem ersten Elektromotor (7).
4. Antriebssystem (10) nach Anspruch 1 , wobei die Hauptantriebseinrichtung (2) als Nabenantriebseinrichtung ausgeformt ist.
5. Antriebssystem (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Nebenantriebseinrichtung (3) als Nabenantriebseinrichtung ausgeformt ist.
6. Antriebssystem (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Nebenantriebseinrichtung (3) zusätzlich dazu eingerichtet, ist eine Rekuperation durchzuführen, wobei die rekuperierte Energie in die Energiespeichereinrichtung (9) übertragen wird.
7. Mikromobilitäts-Fahrzeug (1 ) aufweisend ein Antriebssystem (10) nach einem der vorherigen Ansprüche.
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