DE112009002514T5

DE112009002514T5 - Parallele Leistungsquellen für Hybridelektrofahrzeug-Anwendungen

Info

Publication number: DE112009002514T5
Application number: DE112009002514T
Authority: DE
Inventors: Curt Douglas Gilmore
Original assignee: American Axle and Manufacturing Inc
Current assignee: American Axle and Manufacturing Inc
Priority date: 2008-10-31
Filing date: 2009-10-30
Publication date: 2012-06-14
Also published as: US20100108417A1; BRPI0919891A2; WO2010051427A3; WO2010051427A2

Abstract

Ein Aufhängungsmodul, das eine Aufhängungskomponente, ein Paar an die mindestens eine Aufhängungskomponente gekoppelte Radnaben und ein Hilfs-Antriebssystem umfasst. Jede Radnabe ist an ein Fahrzeugrad montiert. Das Hilfs-Antriebssystem umfasst ein Paar Antriebseinheiten, eine Hilfsbatterie, ein Hilfsbatterie-Ladegerät und eine Steuerung. Jede der Antriebseinheiten hat einen Elektromotor, der wahlweise betätigbar ist, um Antriebsdrehmoment bereitzustellen, das auf eine zugehörige der Radnaben übertragen wird. Die Steuerung ist so konfiguriert, dass sie in einer ersten Betriebsart arbeitet, in der eine Ausgangsleistung des Hilfsbatterie-Ladegeräts zum Laden der Hilfsbatterie genutzt wird. Die Steuerung ist ferner so konfiguriert, dass sie in einer zweiten Betriebsart arbeitet, in der eine Ausgangsleistung des Hilfsbatterie-Ladegeräts und eine Ausgangsleistung der Hilfsbatterie zum Speisen der Elektromotoren der Antriebseinheiten genutzt werden.

Description

BEZUGNAHME AUF RELEVANTE ANMELDUNGEN
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der US-Anmeldung Nr. 12/606,690, eingereicht am 27. Oktober 2009 und der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 61/110,270, eingereicht am 31. Oktober 2008. Die Offenbarung der obigen Anmeldung ist hier durch Querverweis in ihrer Gesamtheit einbezogen.
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen Hybridelektrofahrzeuge (HEV) und insbesondere ein Hybridelektrofahrzeug, das parallele Leistungsquellen einsetzt.
HINTERGRUND
Die US-Patentanmeldung Nr. 11/415,457 mit dem Titel „Vehicle With Hybrid Power Train Providing Part-Time All-Wheel Drive”, deren Offenbarung hiermit durch Querverweis in ihrer Gesamtheit hier einbezogen ist, offenbart ein Hybridelektrofahrzeug mit Elektromotoren, die zum Bereitstellen von ergänzender Antriebskraft wahlweise betätigbar sind. Einige Arten von Elektromotoren, wie beispielsweise Wechselstrom-Induktionsmotoren, sind in der Lage, ein sehr beträchtliches Maß an Drehmoment zu erzeugen, wenn ein entsprechend hohes Maß an elektrischem Strom zugeführt wird. Bei typischen Elektrosystemen von Hybridelektrofahrzeugen ist das abgegebene Drehmoment des/der Elektromotors/motoren durch die Strommenge begrenzt, die der Batterie, welche dem/den Elektromotor/en elektrische Leistung zuführt, entnommen werden kann.
ZUSAMMENFASSUNG
In einer Form stellen die vorliegenden Lehren ein Aufhängungsmodul bereit, das eine Aufhängungskomponente, ein Paar von an die mindestens eine Aufhängungskomponente gekoppelten Radnaben und ein Hilfs-Antriebssystem umfasst. Jede Radnabe ist an ein Fahrzeugrad montiert. Das Hilfs-Antriebssystem umfasst ein Paar Antriebseinheiten, eine Hilfsbatterie, ein Hilfsbatterie-Ladegerät und eine Steuerung. Jede der Antriebseinheiten umfasst einen Elektromotor, der zum Bereitstellen von Antriebsdrehmoment, das an eine zugehörige der Radnaben übertragen wird, wahlweise betätigbar ist. Die Steuerung ist so konfiguriert, dass sie in einer ersten Betriebsart arbeitet, in der eine Ausgangsleistung des Hilfsbatterie-Ladegeräts zum Laden der Hilfsbatterie genutzt wird. Die Steuerung ist ferner so konfiguriert, dass sie in einer zweiten Betriebsart arbeitet, in der die Ausgangsleistung des Hilfsbatterie-Ladegeräts und eine Ausgangsleistung der Hilfsbatterie zum Speisen der Elektromotoren der Antriebseinheiten genutzt werden.
In einer anderen Form stellten die vorliegenden Lehren ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs bereit. Das Fahrzeug umfasst mindestens eine Aufhängungskomponente, ein Paar Radnaben und ein Hilfs-Antriebssystem. Die Radnaben sind an das mindestens eine Aufhängungssystem gekoppelt und zum Montieren an ein Fahrzeugrad konfiguriert. Das Hilfs-Antriebssystem umfasst ein Paar Antriebseinheiten, eine Hilfsbatterie und ein Hilfsbatterie-Ladegerät. Jede der Antriebseinheiten umfasst einen Elektromotor, der zum Bereitstellen von Antriebsdrehmoment, das an eine zugehörige der Radnaben übertragen wird, wahlweise betätigbar ist. Das Verfahren umfasst: Betreiben des Hilfsbatterie-Ladegeräts zum Laden der Hilfsbatterie; und Bereitstellen von elektrischer Energie sowohl von der Hilfsbatterie als auch von dem Hilfsbatterie-Ladegerät zum Speisen der Elektromotoren.
Weitere Anwendungsgebiete ergeben sich aus der folgenden Beschreibung. Es sei darauf hingewiesen, dass die Beschreibung und die speziellen Beispiele lediglich Veranschaulichungszwecken dienen und den Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken sollen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die hier beschriebenen Zeichnungen dienen lediglich Veranschaulichungszwecken und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung in keiner Weise einschränken.
1 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften Kraftfahrzeugs mit einem Hybrid-Antriebsstrang, der gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung konstruiert ist;
2 eine perspektivische Darstellung eines Teils des Kraftfahrzeugs der 1, die den Hybrid-Antriebsstrang detaillierter zeigt;
3 ist eine Schnittansicht eines Teils des in 2 gezeigten Hybrid-Antriebsstrangs; und
4 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften Kraftfahrzeugs mit einem anderen Hybrid-Antriebsstrang, der gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung konstruiert ist.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER VERSCHIEDENEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
In 1 der Zeichnungen ist ein gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung konstruiertes Kraftfahrzeug allgemein durch das Bezugszeichen 10 bezeichnet. Das Fahrzeug 10 kann eine Karosserie 12 umfassen, an die ein Motor 14, ein Getriebe 16, ein Paar Vorderräder 18 und ein hinteres Aufhängungsmodul 20 gekoppelt sein können. Bei dem dargestellten speziellen Ausführungsbeispiel wirken der Motor 14 und das Getriebe 16 zusammen, um dem Satz Vorderräder 18 Antriebsdrehmoment zuzuführen. Der Motor 14 kann ein Motorelektrik-System 22, das so konfiguriert sein kann, dass es Gleichspannung einer vorbestimmten Spannung (z. B. 12 V Gleichspannung) liefert, und eine Fahrzeugsteuerung 24 umfassen.
Wie weiter der 2 zu entnehmen, kann das hintere Aufhängungsmodul 20 einen Verbundlenker 30, ein Paar Lenker 32, ein Paar Stoßdämpfer 34, ein Paar Aufhängungsfedern 36, ein Paar Radnaben 38, ein Hilfs-Antriebssystem 40 und ein Paar Hinterräder 42 umfassen. Die Lenker 32 können jeweilige Radnaben 38 an die Karosserie 12 des Kraftfahrzeugs 10 koppeln, während der Verbundlenker 30 die Lenker 32 auf herkömmliche Weise miteinander und an die Karosserie 12 des Kraftfahrzeugs 10 koppeln kann. Die Stoßdämpfer 34 und die Aufhängungsfedern 36 können es ermöglichen, das hintere Aufhängungsmoduls 20 auf herkömmliche und auf dem Gebiet der Technik bekannte Art und Weise federnd an die Fahrzeugkarosserie zu koppeln.
Das Hilfs-Antriebssystem 40 kann ein Paar Antriebseinheiten 44, eine Motorsteuerung 46, eine Hilfsbatterie 48 und ein Hilfsbatterie-Ladegerät 49 umfassen.
Jede der Antriebseinheiten 44 kann eine Motorbaugruppe 50, mindestens ein Untersetzungsgetriebe 52 und eine Kupplung 54 umfassen. Gemäß den 2 und 3 kann die Motorbaugruppe 50 einen Elektromotor 58 und eine Montageklammer 60 umfassen, die den Elektromotor an den Verbundlenker 30 koppeln kann. Der Elektromotor 58 kann ein Niederspannungselektromotor (d. h. ≤ 50 Volt), wie z. B. ein Gleichstrom-Bürstenmotor sein und kann einen Außendurchmesser D haben, der kleiner als 8 Zoll und vorzugsweise kleiner als 6 Zoll ist. Das maximale Dauerdrehmoment des Elektromotors 58 kann ungefähr 15 ft-lbs und vorzugsweise ungefähr 20 bis ungefähr 25 ft-lbs für kurze Zeitspannen, wie z. B. für mindestens ungefähr 120 Sekunden betragen. Der Elektromotor 58 kann Antriebsdrehmoment an das Untersetzungsgetriebe 52 abgeben, das zum Ausführen einer Operation zum Verringern der Drehzahl und Vervielfältigen des Drehmoments betätigbar ist.
Das Untersetzungsgetriebe 52 kann eine oder mehr Untersetzungsstufen umfassen und kann eine Gesamtübersetzung von ungefähr 4:1 bis ungefähr 25:1 bereitstellen. Bei dem speziellen Beispiel verwendet das Untersetzungsgetriebe zwei Getriebestufen 52a und 52b.
Bei der Kupplung 54 kann es sich um jede geeignete Art von Kupplung handeln, einschließlich einer Freilaufkupplung, einer Rutschkupplung oder einer Kupplung mit Trägheitsscheibe, Betätiger und Druckplatten (z. B. eine Nasskupplung). Außerdem kann die Kupplung selbstverständlich durch verschiedene mechanische, hydraulische und/oder elektrische Mittel betätigt werden. Die Kupplung 54 kann ein Leerlaufen eines zugehörigen der Hinterräder 42 (1) ermöglichen, wenn ein zugehöriger der Elektromotoren 58 nicht betätigt ist, sodass die Hinterräder 42 (1) ihren zugehörigen Elektromotor 58 nicht „zurück antreiben”. Bei dem dargestellten speziellen Ausführungsbeispiel ist die Kupplung 54 zwischen den Stufen 52a und 52b des Untersetzungsgetriebes 52 angeordnet, der Fachmann wird jedoch erkennen, dass die Kupplung zwischen ihrem zugehörigen Rad 42 (1) und einem Ausgang des Untersetzungsgetriebes 52 angeordnet sein könnte.
Wie wieder den 1 und 2 zu entnehmen, kann die Hilfsbatterie 48 eine oder mehr Niedervoltbatterien (d. h. ≤ 50 Volt), wie beispielsweise eine 36 V-Batterie umfassen und kann so konfiguriert sein, das sie Tiefentladen (d. h. das wiederholte Entladen von ungefähr 80% der maximalen gespeicherten Leistung der Batterie 48) zulässt. Das Hilfsbatterie-Ladegerät 49 kann elektrische Leistung von dem Motorelektrik-System 22 zum Aufladen der Hilfsbatterie 48 empfangen. Bei dem dargestellten speziellen Beispiel umfasst das Hilfsbatterie-Ladegerät 49 einen Gleichstromtransformator 70, der zum Ändern der von dem Motorelektrik-System 22 erzeugten elektrischen Energie in eine Spannung, die mit den Spannungsanforderungen der Hilfsbatterie 48 kompatibel ist, verwendet werden kann. Bei dem dargestellten speziellen Beispiel führt der Gleichstromtransformator 70 eine Aufwärtstransformation durch, bei der die Spannung der von dem Motorelektrik-System 22 erzeugten Energie von 12 Volt auf 36 Volt hochtransformiert wird. Man wird erkennen, dass die derartige Konstruktion des Bordnetzes es erlaubt, einen (hier nicht speziell dargestellten oder beschriebenen) Teil des Bordnetzes auf herkömmliche und bekannte Art und Weise zu konstruieren. Der Fachmann wird erkennen, dass der Gleichstromtransformator 70 nicht notwendig wäre, wenn der Rest des Bordnetzes mit der Spannung der Hilfsbatterie 48 kompatibel wäre.
Es können andere Verfahren zum Laden der Hilfsbatterie 48 verwendet werden. Beispielsweise kann das Motorelektrik-System 22 so konfiguriert sein, dass es eine Ausgangsleistung mit einer Spannung liefert, die zum Laden der Hilfsbatterie 48 geeignet ist. Andere Verfahren umfassen Laden durch Rückspeisung von Bremsenergie, Laden durch einen Gleichstromtransformator und Laden durch Steckerverbindung, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Beispielsweise kann das Kraftfahrzeug 10 so konfiguriert sein, dass es zum Laden der Hilfsbatterie 48 an eine Standard-Wechselstrom-Steckdose gesteckt wird.
Die Motorsteuerung 46 kann so konfiguriert sein, dass sie die Verteilung von elektrischer Leistung innerhalb des Hilfs-Antriebssystems 40 steuert und die Kupplung 54 wahlweise aktiviert, wenn die Kupplung 54 keine mechanische Kupplung (z. B. Freilaufkupplung) ist. Beispielsweise kann die Motorsteuerung 46 die Verteilung von elektrischer Leistung von dem Hilfsbatterie-Ladegerät 49 an die Hilfsbatterie 48 steuern, um das Laden der Hilfsbatterie 48 zu steuern. Die Motorsteuerung 46 kann die Verteilung von elektrischer Leistung zwischen der Hilfsbatterie 48 und den Elektromotoren 58 steuern (d. h. von der Hilfsbatterie 48 zu den Elektromotoren 58, um die Elektromotoren anzutreiben, und von den Elektromotoren 58 zu der Hilfsbatterie 48 beim regenerativen Bremsen). Die Motorsteuerung 46 kann ferner das Hilfsbatterie-Ladegerät 49 so steuern, dass es elektrische Leistung direkt an die Elektromotoren 58 liefert (zusammen mit elektrischer Leistung, die den Elektromotoren 58 über die Hilfsbatterie 48 zugeführt wird).
Die Fahrzeugsteuerung 24 kann mit der Motorsteuerung 46 gekoppelt sein und kann auf herkömmliche Weise so konfiguriert sein, dass sie die Funktion des Motors 14 und des Getriebes 16 steuert. Die Fahrzeugsteuerung 24 kann die folgenden Fahrzeugeigenschaften empfangen und/oder bestimmen: Drehzahl des linken Vorderrads, Drehzahl des rechten Vorderrads, Drehzahl des linken Hinterrads, Drehzahl des rechten Hinterrads, Drosselklappenstellung; Bremsenbetätigung, Gangschaltungsstellung, Spannung der Hilfsbatterie 48, Motordrehzahl, Fahrzeuggeschwindigkeit und Status der Zündung (EIN/AUS). Die Fahrzeugsteuerung 24 kann die folgenden Ausgangssignale liefern: Motoraktivierungssignal, Motorrichtungssignal, Motordrehzahlsignal, Ladezustandssignal und Leistung-Ein/Aus-Signal.
Das Motoraktivierungssignal kann auf das Eintreten eines vorbestimmten Ereignissen oder einer Folge von Ereignissen hin von der Fahrzeugsteuerung 24 erzeugt werden, um die Motorsteuerung 46 zu veranlassen, die Elektromotoren 58 zu aktivieren. Beispielsweise kann die Fahrzeugsteuerung 24 so konfiguriert sein, dass sie diejenigen Situationen identifiziert, in denen eines oder beide der Vorderräder 18 des Kraftfahrzeugs 10 Schlupf hat/haben. Schlupf kann beispielsweise identifiziert werden, indem bestimmt wird, ob eine Differenz zwischen den Raddrehzahlen der Vorderräder 18 eine vorgegebene Differenz überschreitet, oder indem bestimmt wird, ob eine Differenz zwischen einer Geschwindigkeit des Umfangs jedes Vorderrads und der Fahrzeuggeschwindigkeit eine vorgegebene Differenz überschreitet. Zusätzlich oder alternativ dazu kann die Fahrzeugsteuerung 24 so konfiguriert sein, dass sie diejenigen Situationen identifiziert, in denen schnelles Beschleunigen des Fahrzeugs gewünscht ist. Beispielsweise kann die Fahrzeugsteuerung 24 bestimmen, ob die Geschwindigkeit des Fahrzeugs unter einer vorgegebenen Grenze liegt und die Drosselklappe des Motors stark geöffnet ist, wodurch angezeigt wird, dass der Fahrer des Fahrzeugs möchte, dass das Fahrzeug relativ schnell beschleunigt.
Das Erzeugen des Motoraktivierungssignals kann auch vom Eintreten anderer Ereignisse oder Bedingungen abhängig sein, wie beispielsweise davon, dass eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10 unter einer vorgegebenen Geschwindigkeitsgrenze liegt (z. B. 25 Meilen pro Stunde), der Status der Zündung EIN ist, der Gangwähler (nicht dargestellt) in einer vorgegebenen Stellung steht (z. B. eine Vorwärtsgangeinstellung oder eine Rückwärtsgangeinstellung), die Spannung der Hilfsbatterie 48 einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet und die Fahrzeugbremsen (nicht dargestellt) nicht von dem Fahrer betätigt worden sind.
Das Motorrichtungssignal kann von der Fahrzeugsteuerung 24 erzeugt werden, um die Richtung zu bestimmen, in die die Elektromotoren 58 ihre jeweiligen Hinterräder 42 drehen sollen. Die Fahrzeugsteuerung 24 kann das Motorrichtungssignal (d. h. vorwärts oder rückwärts) ausgehend von der Stellung des (nicht dargestellten) Gangwählers bestimmen. Das Motordrehzahlsignal kann von der Fahrzeugsteuerung 24 erzeugt werden, um die Drehzahl zu bestimmen, mit der sich die Hinterräder 42 (oder eine zugehörige Komponente, wie beispielsweise die Ausgangswellen der Elektromotoren 58) drehen sollen. Das Ladezustandssignal kann von der Motorsteuerung 46 erzeugt werden, um diejenigen Situation zu bestimmen, in denen die Hilfsbatterie 48 auf einen vorgegebenen Pegel aufgeladen wird. Das Leistung-Ein/Aus-Signal kann verwendet werden, um einem anderen Steuersystem oder dem Fahrer Informationen zukommen zu lassen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann das Leistung-Ein/Aus-Signal verwendet werden, um eine (nicht dargestellte) Meldeanzeige auf der (nicht dargestellten) Instrumentenanlage aufleuchten zu lassen, um den Fahrer zu informieren, wenn die Elektromotoren 58 zum Bereitstellen von Zugkraft und/oder zum Erzeugen von elektrischer Leistung verwendet werden.
Die Motorsteuerung 46 kann so konfiguriert sein, dass sie die Elektromotoren 58 nicht aktiviert, wenn sie nicht das Motoraktivierungssignal zusätzlich zu einem oder mehreren der folgenden Signale empfängt: Motorrichtungssignal, Motordrehzahlsignal und Ladezustandssignal. Es ist zu beachten, dass die Elektromotoren 58, sobald sie aktiviert sind, zusätzliche Energie erzeugen, die an das Untersetzungsgetriebe 52 abgegeben wird. Wenn die Kupplung 54 keine mechanische Freilaufkupplung ist, kann die Motorsteuerung 46 die Kupplung 54 so betätigen, dass sie zu einem gegebenen Zeitpunkt (z. B. wenn die Ausgangswellen der Elektromotoren 58 ausreichend schnell drehen, um die Hinterräder 42 anzutreiben) Drehkraft auf die Hinterräder 42 übertragen.
Die Motorsteuerung 46 kann so konfiguriert sein, dass sie die Hilfsbatterie 48 und das Hilfsbatterie-Ladegerät 49 so steuert, dass den Elektromotoren 58 elektrische Leistung zugeführt wird, wenn die Elektromotoren 58 aktiviert werden sollen. Beispielsweise kann die Motorsteuerung 46 so konfiguriert sein, dass sie gewöhnlich den Betrieb der Elektromotoren 58 mit der Hilfsbatterie 48 steuert und zusätzlich elektrische Leistung von dem Hilfsbatterie-Ladegerät 49 nutzt, wenn eine oder mehrere vorbestimmte Bedingungen eintreten. Solche vorbestimmten Bedingungen könnten u. a. sein: ein Ladezustand der Hilfsbatterie 48 unterhalb einer ersten Batterieladungsgrenze und oberhalb einer zweiten Batterieladungsgrenze, eine Handeingabe seitens des Fahrers (d. h. Betrieb des Fahrzeugs in einer „Sport”-Betriebsart) und/oder eine Drosselklappenstellung, die dem Öffnen der Drosselklappe in einer solchen Weise entspricht, die rapides Beschleunigen bewirkt. Ferner kann die Motorsteuerung 46 so konfiguriert sein, dass sie den Betrieb der Elektromotoren 58 mit elektrischer Leistung nur von dem Hilfsbatterie-Ladegerät 49 steuert, wenn eine oder mehrere vorgegebene Bedingungen eintreten. Solche vorbestimmten Bedingungen könnten u. a. sein: ein Ladezustand der Hilfsbatterie 48 unterhalb der zweiten Batterieladungsgrenze, ein Fehler innerhalb der Hilfsbatterie 48 (z. B. eine defekte Batteriezelle) und ein Fehler in der elektrischen Verbindung zwischen der Hilfsbatterie 48 und den Elektromotoren 58.
Da die Elektromotoren 58 bei dem dargestellten Beispiel parallel geschaltet sind und über die von der Motorsteuerung 46 abgegebene Gleichspannung gesteuert werden, arbeiten die Elektromotoren 58 auf ähnliche Weise wie ein mechanisches Sperrdifferential. Das heißt, wenn eines der Hinterräder 42 Traktion verliert, nimmt der von der Motorsteuerung 46 abgegebene Strom ab, da jedoch in der dem Elektromotor 58 zugeführten Gleichspannung keine Änderung auftritt, hat das kaum Auswirkungen auf die Leistung/Funktion des Elektromotors 58, der zu dem Hinterrad 42 gehört, das keinen Schlupf hat. Der Fachmann wird erkennen, dass im Falle, dass eines oder beide der Hinterräder 42 Traktion verliert/verlieren, die Energiezufuhr zu dem zugehörigen Elektromotor 58 unterbrochen werden könnte (zu einem oder zu beiden der Elektromotoren 58), damit das Hinterrad oder die Hinterräder 42 Traktion bekommen können.
Der Fachmann wird ebenso erkennen, dass die Elektromotoren 58 auf verschiedene andere Arten über eine einzige Motorsteuerung 46 gesteuert werden können. Beispielsweise kann die Motorsteuerung so konfiguriert sein, dass sie den an die Elektromotoren 58 abgegebenen Strom regelt. Auch könnten die Elektromotoren 58 ein Reihe miteinander geschaltet sein und von einer einzigen Motorsteuerung gesteuert werden, die so konfiguriert ist, dass sie die Gleichspannung oder den Strom regelt, die/der an die Elektromotoren abgegeben wird. Der Fachmann wird auch erkennen, dass die Elektromotoren 58 nicht parallel geschaltet sein müssen, sondern alternativ auch von separaten Motorsteuerungen 46 gesteuert werden könnten. Eine solche Konfiguration kann es ermöglichen, dass jede der Motorsteuerungen 46 Radschlupf unabhängig feststellt und ihren jeweiligen Elektromotor 58 in geeigneter Weise steuert.
Es sei darauf hingewiesen, dass das hintere Aufhängungsmodul 20 modular konfiguriert ist und leicht gegen ein hinteres Standard-Aufhängungsmodul (d. h. nicht angetrieben) ausgetauscht werden kann. In dieser Hinsicht können das hintere Aufhängungsmodul (20) und ein hinteres Standard-Aufhängungsmodul auf gewöhnliche Weise an das Fahrzeug gekoppelt sein. Folglich ist die Konfiguration des hinteren Aufhängungsmoduls 20 dahingehend vorteilhaft, dass Allradantriebsfähigkeiten auf relativ kostengünstige und effiziente Art und Weise bereitgestellt werden können.
Zwar wurden die Elektromotoren 58 als Gleichstrom-Bürstenmotoren beschrieben, doch wird der Fachmann erkennen, dass alternativ andere Arten von Motoren eingesetzt werden könnten. Bei dem Beispiel von 4, handelt es sich bei den Elektromotoren 58' z. B. um Wechselstrom-Induktionsmotoren. Das Hilfs-Antriebssystem 40' kann im Wesentlichen dem oben beschriebenen Hilfs-Antriebssystem 40 (1) ähnlich sein, außer dass die Hilfsbatterie 48 und das Hilfsbatterie-Ladegerät 49 so konfiguriert sein können, dass sie elektrische Leistung an einen Gleichstrom-Wechselstrom-Umsetzer 80 abgeben. Der Gleichstrom-Wechselstrom-Umsetzer 80 kann die ihm von der Hilfsbatterie 48 und/oder dem Hilfsbatterie-Ladegerät 49 zugeführte elektrische Gleichstromleistung in Wechselstromleistung umsetzten, der den Elektromotoren 58' zugeführt werden kann. Der Gleichstrom-Wechselstrom-Umsetzer 80 kann auch verwendet werden, um von den Elektromotoren 58' (z. B. während eines regenerativen Bremsvorgangs) gelieferte Wechselstromleistung in Gleichstromleistung umzusetzen, die zum Laden der Hilfsbatterie 48 genutzt werden kann.
Zwar wurden in der Beschreibung und in den Zeichnungen spezielle Beispiele beschrieben bzw. dargestellt, doch wird der Fachmann verstehen, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden und Elemente durch Äquivalente ersetzt werden können, ohne von dem Umfang der vorliegenden Offenbarung, wie er in den Ansprüchen definiert ist, abzuweichen. Beispielsweise ist dieser Offenbarung zu entnehmen, dass der Elektromotor 58 ein Wechselstrom-Induktionsmotor sein könnte und/oder dass die Kupplung 54 eine andere Art von Kupplung sein könnte, wie beispielsweise eine Rutschkupplung, oder vollständig entfallen könnte. Ferner wird das Kombinieren und Anpassen von Merkmalen, Elementen und/oder Funktionen zwischen verschiedenen Ausführungsbeispielen hier explizit in Erwägung gezogen, so dass ein Fachmann aus vorliegender Offenbarung entnimmt, dass Merkmale, Elemente und/oder Funktionen eines Beispiels in ein anderes Beispiel inkorporiert werden können, wenn dies angemessen ist, sofern oben nicht anders beschrieben. Außerdem können zahlreiche Modifikationen vorgenommen werden, um eine bestimmte Situation oder ein Material an die Lehren der vorliegenden Offenbarung anzupassen, ohne den wesentlichen Schutzbereich derselben zu verlassen. Daher soll die vorliegende Offenbarung nicht auf die bestimmten Beispiele beschränkt gelten, die als derzeit beste Art zum Ausführen der Lehren der vorliegenden Offenbarung in den Zeichnungen dargestellt und in der Beschreibung beschrieben werden, sondern der Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung soll jegliche Beispiele einschließen, die innerhalb der vorangegangenen Beschreibung und der anhängenden Ansprüche liegen.

Claims

Aufhängungsmodul, umfassend: mindestens eine Aufhängungskomponente; ein Paar Radnaben, das an die mindestens eine Aufhängungskomponente gekoppelt ist, wobei jede Radnabe zum Montieren an ein Fahrzeugrad geeignet ist; und ein Hilfs-Antriebssystem mit einem Paar Antriebseinheiten, einer Hilfsbatterie, einem Hilfsbatterie-Ladegerät und einer Steuerung, wobei jede der Antriebseinheiten einen Elektromotor umfasst, der zum Bereitstellen von Antriebsdrehmoment, das auf eine zugehörige der Radnaben übertragen wird, wahlweise betätigbar ist, die Steuerung so konfiguriert ist, dass sie in einer ersten Betriebsart arbeitet, in der eine Ausgangsleistung des Hilfsbatterie-Ladegeräts zum Laden der Hilfsbatterie genutzt wird, die Steuerung ferner so konfiguriert ist, dass sie in einer zweiten Betriebsart arbeitet, in der die Ausgangsleistung des Hilfsbatterie-Ladegeräts und eine Ausgangsleistung der Hilfsbatterie zum Speisen der Elektromotoren der Antriebseinheiten genutzt werden.
Aufhängungsmodul nach Anspruch 1, bei dem die Steuerung in einer dritten Betriebsart betreibbar ist, in der nur die Ausgangsleistung des Hilfsbatterie-Ladegeräts zum Speisen der Elektromotoren der Antriebseinheiten genutzt wird.
Aufhängungsmodul nach Anspruch 2, bei dem die Steuerung in einer vierten Betriebsart betreibbar ist, in der von den Elektromotoren eine elektrische Ausgangsleistung zum Laden der Hilfsbatterie erzeugt wird.
Aufhängungsmodul nach Anspruch 1, bei dem die Elektromotoren Wechselstrom-Induktionsmotoren sind.
Aufhängungsmodul nach Anspruch 5, bei dem das Hilfs-Antriebssystem ferner einen Gleichstrom-Wechselstrom-Umsetzer umfasst, der zwischen den Elektromotoren und dem Ausgang des Hilfsbatterie-Ladegeräts angeordnet ist.
Aufhängungsmodul nach Anspruch 1, bei dem das Hilfsbatterie-Ladegerät einen Gleichstromtransformator umfasst.
Aufhängungsmodul nach Anspruch 6, bei dem eine Ausgangsleistung des Gleichstromtransformators eine Spannung von weniger als ungefähr 50 V Gleichstrom hat.
Aufhängungsmodul nach Anspruch 1, bei dem die Steuerung in einer dritten Betriebsart betreibbar ist, in der von den Elektromotoren eine elektrische Ausgangsleistung zum Laden der Hilfsbatterie erzeugt wird.
Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs, wobei das Kraftfahrzeug mindestens eine Aufhängungskomponente, ein Paar Radnaben und ein Hilfsantriebssystem umfasst, wobei die Radnaben an das mindestens eine Aufhängungssystem gekoppelt sind und zum Montieren an ein Fahrzeugrad geeignet sind, das Hilfsantriebssystem ein Paar Antriebseinheiten, eine Hilfsbatterie, ein Hilfsbatterie-Ladegerät umfasst, wobei jede der Antriebseinheiten einen Elektromotor hat, der zum Bereitstellen von Antriebsdrehmoment, das auf eine zugehörige der Radnaben übertragen wird, wahlweise betätigbar ist, wobei das Verfahren umfasst: Betreiben des Hilfsbatterie-Ladegeräts zum Laden der Hilfsbatterie; und Bereitstellen von elektrischer Energie sowohl von der Hilfsbatterie als auch von dem Hilfsbatterie-Ladegerät zum Speisen der Elektromotoren.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem vor dem Bereitstellen von elektrischer Energie sowohl von der Hilfsbatterie als auch von dem Hilfsbatterie-Ladegerät das Verfahren umfasst: Feststellen, dass die Hilfsbatterie über eine vorgegebene Grenze geladen ist.
Verfahren nach Anspruch 10, ferner umfassend das Bereitstellen von elektrischer Energie nur von dem Hilfsbatterie-Ladegerät, wenn die Hilfsbatterie nicht über die vorgegebene Grenze geladen ist.
Verfahren nach Anspruch 11, bei dem vor dem Bereitstellen von elektrischer Energie sowohl von der Hilfsbatterie als auch von dem Hilfsbatterie-Ladegerät das Verfahren umfasst: Bestimmen aus einer oder mehreren Fahrzeugeigenschaft/en, dass schnelles Beschleunigen erwünscht ist.
Verfahren nach Anspruch 12, ferner umfassend das Bereitstellen von elektrischer Energie nur von der Hilfsbatterie, wenn schnelles Beschleunigen nicht erwünscht ist und die Hilfsbatterie über die vorgegebene Grenze geladen ist.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem vor dem Bereitstellen von elektrischer Energie sowohl von der Hilfsbatterie als auch von dem Hilfsbatterie-Ladegerät das Verfahren umfasst: Bestimmen aus einer oder mehreren Fahrzeugeigenschaft/en, dass schnelles Beschleunigen erwünscht ist.
Verfahren nach Anspruch 14, ferner umfassend das Bereitstellen von elektrischer Energie nur von der Hilfsbatterie, wenn schnelles Beschleunigen nicht erwünscht ist.
Verfahren nach Anspruch 9, ferner umfassend: Betreiben der Elektromotoren zum Erzeugen von elektrischer Energie; und Laden der Hilfsbatterie mit der von den Elektromotoren erzeugten Energie.
Aufhängungsmodul, umfassend: mindestens eine Aufhängungskomponente; ein Paar Radnaben, das an die mindestens eine Aufhängungskomponente gekoppelt ist, wobei jede Radnabe zum Montieren an ein Fahrzeugrad geeignet ist; und ein Hilfs-Antriebssystem mit einem Paar Antriebseinheiten, einer Hilfsbatterie, einem Hilfsbatterie-Ladegerät und einer Steuerung, wobei jede der Antriebseinheiten einen Elektromotor umfasst, der zum Bereitstellen von Antriebsdrehmoment, das auf eine zugehörige der Radnaben übertragen wird, wahlweise betätigbar ist, die Steuerung so konfiguriert ist, dass sie in einer ersten Betriebsart arbeitet, in der eine Ausgangsleistung des Hilfsbatterie-Ladegeräts zum Laden der Hilfsbatterie genutzt wird, die Steuerung ferner so konfiguriert ist, dass sie in einer zweiten Betriebsart arbeitet, in der die Ausgangsleistung des Hilfsbatterie-Ladegeräts und eine Ausgangsleistung der Hilfsbatterie zum Speisen der Elektromotoren der Antriebseinheiten genutzt wird, die Steuerung in einer dritten Betriebsart betreibbar ist, in der nur die Ausgangsleistung des Hilfsbatterie-Ladegeräts zum Speisen der Elektromotoren der Antriebseinheiten genutzt wird; wobei die Steuerung in einer vierten Betriebsart betreibbar ist, in der von den Elektromotoren eine elektrische Ausgangsleistung zum Laden der Hilfsbatterie erzeugt wird; wobei das Hilfsbatterie-Ladegerät einen Gleichstromtransformator umfasst, dessen Ausgangsspannung unter ungefähr 50 V Gleichstrom liegt; und wobei die zumindest eine Aufhängungskomponente eine Verbundlenkerachse ist.
Aufhängungsmodul nach Anspruch 17, bei dem die Elektromotoren Wechselstrom-Induktionsmotoren sind.
Aufhängungsmodul nach Anspruch 18, bei dem das Hilfs-Antriebssystem ferner einen Gleichstrom-Wechselstrom-Umsetzer umfasst, der zwischen den Elektromotoren und dem Hilfsbatterie-Ladegerät angeordnet ist.
Aufhängungsmodul nach Anspruch 17, bei dem jede der Antriebseinheiten ein mehrstufiges Untersetzungsgetriebe umfasst.