DE202011002194U1

DE202011002194U1 - Antriebsmodul für Kraftfahrzeuge mit Elektroantrieb

Info

Publication number: DE202011002194U1
Application number: DE202011002194U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-01-31
Filing date: 2011-01-31
Publication date: 2011-04-21
Anticipated expiration: 2021-02-01

Abstract

Mehrachsiges Kraftfahrzeug mit elektrischem Antrieb mit mindestens einer Antriebsachse mit je Antriebsachse zwei angetrieben Rädern, gekennzeichnet dadurch, dass jedem angetriebenen Rad einer Antriebsachse mindestens ein Elektromotor, vorzugweise ein Getriebe und eine Gelenkwelle zugeordnet ist, jedes Rad auf der, der Fahrzeugmitte zugewandten Seite, angetrieben wird, der Elektromotor, das Getriebe und die Gelenkwelle vorzugsweise, wesentlich linienförmig quer zur Fahrzeuglängsachse angeordnet sind, mindestens die Motoren einer Antriebsachse in einem gemeinsamen, wesentlich geschlossenen Gehäuse angeordnet und befestigt sind und das Gehäuse vorzugsweise lösbar mit dem Kraftfahrzeug verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit Elektroantrieb, bei dem in einem gemeinsamen Gehäuse mindestens zwei Elektromotoren und deren Zubehör untergebracht sind.
STAND DER TECHNIK
Zunehmende Forderungen nach Fahrzeugen mit Elektroantrieb verlangen nach Entwicklungen zur Umrüstung oder Konzepten zur Neuausrüstung von Kraftfahrzeugen. Derzeitige Fahrzeugkonzepte sind nicht auf konsequente Ausnutzung, heute möglicher Elektromotorentechnologie, ausgelegt. Üblich sind Einmotorenkonzepte, mit einen Getriebe und einen Differenzial. Diese Lösung übernimmt dabei auch die Nachteile der größeren mechanischen Verluste. Ferner können hierbei auch die steuerungstechnischen Möglichkeiten, Stichwort „elektronisches Differzial” nicht genutzt werden. Die Nutzung von z. B. Torque Vectoring steht nicht im Vordergrund. Des Weiteren kann nicht die volle Bremsleistung zur Energierückgewinnung genutzt werden, wenn nur achsweise gebremst werden kann und nicht jedes Rad einzeln gebremst wird.
Bei einigen Lösungen wird der Elektroantrieb über Radnabenmotoren realisiert. Diese Motoren sind in den heute erhältlichen Varianten zwar leistungsstark und liefern die passende Ausgangsdrehzahl, führen jedoch durch ihr hohes Gewicht zu einer extremen Verschlechterung der ungefederten Massen.
Aus den Patent „Autonomes Achsmodul für Kraftfahrzeuge” Patentnummer DE 10 2010 017 991.4 ist die Basis der radnah angeordneten Elektromotoren bekannt. Hier wird eine höhere Technikintensität umgesetzt, dies betrifft Technikkomponenten der Aufhängung, Lenkung, Federung, Dämpfung, welche mit einander kombiniert zur einem autonomen Achsmodul führt. Für eine optimale Umsetzung dieser Version eignet sich vorzugweise ein Elektrofahrzeug mit Viermotorenantrieb. Hier gibt es Unterschiede in der Art der Unterbringung/Befestigung der Motoren.
Im Patent DE 44 21 425 C1 werden auch jeweils pro Achse 2 Elektromotoren, mit dazugehörigen Getrieben, verwendet. Diese werden in einem offenen Hilfsrahmen untergebracht. Die Elektromotoren sind dadurch der Witterung ausgesetzt und der Hilfsrahmen dient nicht zusätzlich zur Geräuschisolation. Weiterhin sind Unterbringung von Steuerungseinheiten mit Zubehör und/oder Range Extender nicht vorgesehen.
BESCHREIBUNG
Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, das die mitgeführte Energie in den geeigneten Speichern sehr gering ist, deshalb muss die mechanische Verlustleistung minimiert werden, d. h. es soll auf möglichst viele mechanische Komponenten eines üblichen Antriebsstrangs verzichtet werden. Hier soll insbesondere auf das Differenzial verzichtet werden. Weiter müssen die benötigten Antriebseinheiten an den Fahrzeugchassis oder Achsmodul befestigt werden, wobei ein hoher Witterungsschutz gewährleistet und eine höchstmögliche Gewichtseinsparung durch ein selbsttragendes Gehäuse erreicht wird. Ein möglichst hoher Anteil der Bremsenergie soll in speicherbare elektrische Energie umgewandelt werden. Da hohe Ströme zwischen der Leistungselektronik, den Akkus und den Elektromotoren fließen, muss eine räumliche Nähe der Komponenten geschaffen werden. Diese Probleme sollen durch fahrzeugspezifische Herstellung des Gehäuses für viele Fahrzeugtypen/arten gelöst werden, ohne die Fahrdynamik zu verschlechtern.
Diese Probleme werden durch die im Patentanpruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass statt einen Einmotorenkonzept hier je Antriebsachse für jedes Antriebsrad ein separater Elektromotor vorgesehen ist, dem vorzugsweise ein Getriebe und eine Gelenkwelle zugeordnet sind. Dieser Elektromotor sitzt auf der, der fahrzeugmittigen Längsmittelachse zugewandten Seite. Die Verwendung von je einem Elektromotor pro Antriebsrad hat entscheidende Vorteile bei der Reduzierung von mechanischer Verlustleistung und bietet steuerungstechnische Möglichkeiten. So wird der Einsatz eines elektronischen Differentials, von ABS-, ASR- und ESP-Reglung ermöglicht. Weiterhin kann über Torque Vectoring Einfluss auf das Lenk- und Fahrverhalten genommen werden. Ein gemeinsames Gehäuse für Antriebseinheiten, bietet Vorteile bei der Unterbringung und Befestigung der Elektromotoren, der Steuerungselektronik und den Zusatzaggregaten. Es ist ein hoher Schutz gegen Witterungseinflüsse und eine gute Schwingungs- und Geräuschisolation gegeben. Die Aufgabe, die sich hier stellt, ist die Unterbringung und Befestigung der Elektromotoren, der Steuerungselektronik und den Zusatzaggregaten. Weitere Aufgaben sind der Schutz der Antriebseinheiten, die Drehmomentübertragung und die Schwingungs- und Geräuschisolation.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
1 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Gehäuses mit Gehäuseoberteil, Gehäuseunterteil, Achsmodul, Fahrzeugaufbau, Elektromotoren, Getrieben, Gelenkwellen und Antriebsräder in einer Schnittdarstellung von hinten.
2 wie in 1 mit alternativer Positionierung der Getriebe. 3 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Gehäuses mit Gehäuseunterteil, Achsmodul, Elektromotoren, Getrieben, Gelenkwellen, Antriebsräder und zusätzlichen Leistungselektroniken von oben.
4 wie in 3 mit zusätzlichen Verbrennungsmotor, Generator, Auspuff und Lüfter.
5 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Gehäuses mit Gehäuseoberteil, Gehäuseunterteil, Fahrzeugaufbau, Achsmodul, Antriebsräder, Motoraufnahme und Lüfter in einer Schnittdarstellung von der Seite.
Zur Lösung dieser Aufgaben wird, wie in 1, ein Gehäuseoberteil (3) und Gehäuseunterteil (4) konstruiert, das passgenau in Chassis oder Achsmodul eingesetzt werden kann. Dieses Gehäuse bietet Schutz vor Spritzwasser und Straßendreck. Die Elektromotoren (5) werden, wie in 5, in Motoraufnahmen (9) am Gehäuse befestigt und das wirksame Drehmoment in das Gehäuseunterteil (4) weitergeleitet. Da die Elektromotoren (5) nicht die passende Antriebsdrehzahl liefern, muss diese, wie in 1, über ein Getriebe (6) auf die nötige Drehzahl untersetzt werden. Für die Befestigung des Getriebes (6) kommen zwei Orte zur Auswahl. Das Getriebe (6) kann einmal direkt am Gehäuseunterteil (4) und damit am Elektromotor (5) befestigt werden oder, wie in 2, am Achsmodul (2). Der Unterschied beider Befestigungsmöglichkeiten besteht im Drehmoment, dass über die Gelenkwelle (7) übertragen werden muss.
Soll die Drehzahl schon auf der Motorenseite untersetzt werden, so ist das Drehmoment für die Gelenkwelle (7) um den Faktor der Übersetzung höher. In 3 werden weiterhin zur Steuerung der Elektromotoren (5) die Leistungselektroniken (10) ortsnah in dem Gehäuse untergebracht, so dass Kabel, die hohe Stromstärken führen müssen, möglichst kurz gehalten werden können. Da die Akkukapazität nur für Kurzstrecken ausreicht, besteht die Möglichkeit, wie in 4, die Reichweite durch den Einsatz eines Range-Extenders zu erweitern. Diese Range-Extender-Einheit besteht aus einen Verbrennungsmotor (11) und einen Generator (12). Ziel ist es auch diesen in dem Gehäuseunterteil (4) unterzubringen. Des Weiteren sieht man den Auspuff (13) für die Abgasentsorgung des Verbrennungsmotors (11). Der Lüfter (14) für die aktive Kühlung des inneren Gehäuses ist in 5 gezeigt. Da in dem Gehäuse Be- und Entlüftungsöffnungen vorgesehen sind, lässt sich mit Hilfe des Lüfters (14) die Abstrahlungswärme von dem Verbrennungsmotor (11) und den Elektromotoren (5) abführen.
Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit Elektroantrieb wie in 4 dargestellt, mit einem Gehäuse, aufweisend je einen Elektromotor (5) zum Antrieb eines linken bzw. eines rechten Rades (8), wobei die Elektromotoren (5) in einem gemeinsamen Gehäuse befestigt sind. Das Gehäuse wird passgenau hergestellt, dass es für das jeweilige Fahrzeug direkt am Chassis oder Achsmodul (2) befestigt werden kann. Die Kraftübertragung erfolgt über je ein Getriebe (6) und einer Gelenkwelle (7). Weiterhin können in dem Gehäuse die Leistungselektroniken (10) befestigt werden. Zusätzlich können in dem Gehäuse ein Verbrennungsmotor (11) mit angeflanschtem Generator (12) und ein Lüfter (14) zur aktiven Kühlung untergebracht werden. Dadurch wird eine räumliche Nähe der elektrischen Komponenten bei hohen Witterungsschutz geschaffen. Ferner ermöglichen die Einzelradantriebe die Nutzung des „elektrischen Differenzials” und eine verbesserte Energierückgewinnung beim Bremsen.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeugaufbau
2: Achsmodul
3: Gehäuse Oberteil
4: Gehäuse Unterteil
5: Elektromotor
6: Getriebe
7: Gelenkwelle
8: Antriebsrad
9: Motoraufnahme
10: Leistungselektronik
11: Verbrennungsmotor
12: Generator
13: Auspuff
14: Lüfter zur Klimatisierung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102010017991 [0004]
DE 4421425 C1 [0005]

Claims

Mehrachsiges Kraftfahrzeug mit elektrischem Antrieb mit mindestens einer Antriebsachse mit je Antriebsachse zwei angetrieben Rädern, gekennzeichnet dadurch, dass jedem angetriebenen Rad einer Antriebsachse mindestens ein Elektromotor, vorzugweise ein Getriebe und eine Gelenkwelle zugeordnet ist, jedes Rad auf der, der Fahrzeugmitte zugewandten Seite, angetrieben wird, der Elektromotor, das Getriebe und die Gelenkwelle vorzugsweise, wesentlich linienförmig quer zur Fahrzeuglängsachse angeordnet sind, mindestens die Motoren einer Antriebsachse in einem gemeinsamen, wesentlich geschlossenen Gehäuse angeordnet und befestigt sind und das Gehäuse vorzugsweise lösbar mit dem Kraftfahrzeug verbunden ist.
Kraftfahrzeug mit Elektroantrieb nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass das Getriebe zwischen dem Elektromotor und dem angetriebenen Rad des Kraftfahrzeugs gehäuseseitig mit dem Motor fest verbunden ist.
Kraftfahrzeug mit Elektroantrieb nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass das Getriebe zwischen dem Elektromotor und dem angetriebenen Rad des Kraftfahrzeugs zwischen der Gelenkwelle und dem angetriebenen Rad des Kraftfahrzeugs verbunden ist.
Kraftfahrzeug mit Elektroantrieb nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, dass das Gehäuse aus einem faserverstärkten Kunststoff besteht.
Kraftfahrzeug mit Elektroantrieb nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, dass das Gehäuse aus Leichtmetallguss besteht.
Kraftfahrzeug mit Elektroantrieb nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, dass das Gehäuse als Blech-Schweiß-Konstruktion gefertigt ist.
Kraftfahrzeug mit Elektroantrieb nach Anspruch 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, dass in dem wesentlich geschlossenen Gehäuse zusätzlich zumindest Teile der Steuerung angeordnet sind.
Kraftfahrzeug mit Elektroantrieb nach Anspruch 1 bis 7, gekennzeichnet dadurch, dass in dem wesentlich geschlossenen Gehäuse zusätzlich ein Verbrennungsmotor mit einem Generator angeordnet ist.
Kraftfahrzeug mit Elektroantrieb nach Anspruch 1 bis 8, gekennzeichnet dadurch, dass das wesentlich geschlossene Gehäuse klimatisiert ist.