BE1022287B1 - Concept voor een elektrisch aangedreven voertuig - Google Patents

Abstract

Concept voor een elektrisch aangedreven voertuig met bedieningsorganen (7, 8, 9) en een basisplatform (2) met wielen (3) dat moduleerbaar is in breedte en lengte uitgaande van modules (10, 38) die in de breedterichting zijdelings aan elkaar koppelbaar zijn tot segmenten (23) voorzien van koppelmiddelen om ze met elkaar te verbinden en waarbij minstens twee aandrijfmodules (10) zijn voorzien met een eigen voeding (29); een motor (11) voor de aandrijving van het wiel (3); een onafhankelijke motorsturing (30) en een daarop aangesloten positie/bewegingssensor (31).

Description

Concept voor een elektrisch aangedreven voertuig.

De huidige uitvinding heeft betrekking op een concept voor een elektrisch aangedreven voertuig.

Huidige voertuigen zijn ontwikkeld als een monolithische structuur met een basisstructuur met vier of meer wielen en een motor opgebouwd op eendelige draagstructuur en daarop een superstructuur in de vorm van een chassis volgens een gewenst model dat niet aanpasbaar is.

Een nadeel van dergelijke voertuigen is dat de mogelijkheden van aanpassing beperkt zijn tot de keuze van de motor, de aankleding en afwerking en de keuze uit een aantal accessoires.

De keuze van het soort voertuig en van de capaciteit is dan ook afhankelijk van het gebruik dat men ervan wil maken, bijvoorbeeld als persoonlijk transportmiddel voor één persoon, als personenwagen of voor het transport van personen of goederen.

De gemaakte keuze ligt vast voor de rest van het leven van het voertuig en is slechts beperkt aanpasbaar.

Een ander nadeel van de bekende voertuigen situeert zich op het vlak van de veiligheid tijdens het rijden, waarbij het falen van één of andere kritische component van het stuur-en remcircuit tot zware ongelukken kan leiden.

De huidige uitvinding heeft tot doel aan één of meer van de voornoemde en andere nadelen een oplossing te bieden.

Hiertoe betreft de uitvinding een concept voor een elektrisch aangedreven voertuig, bestaande uit een basisplatform met wielen en een daarop aangebrachte superstructuur met bedieningsorganen voor het sturen, regelen van de snelheid en remmen, met als kenmerk dat het concept erop gebaseerd is om minstens het basisplatform met een beperkt aantal types modules te kunnen samenstellen en te kunnen moduleren in breedte en in lengte, waarbij wordt uitgegaan van modules met een behuizing die in de breedterichting van het samen te stellen voertuig zijdelings aan één of aan twee zijden aan elkaar koppelbaar zijn tot starre of gearticuleerde segmenten van twee of meer modules en die zijn voorzien van koppelmiddelen om twee of meer van de voornoemde segmenten in de lengte van het voertuig achter elkaar te koppelen en paarsgewijze onderling scharnierbaar te verbinden op een vaste manier of door middel van een centraal gewricht en waarbij minstens vier modules zijn uitgevoerd als wielmodules, elk met één wiel en een vering voor dit wiel, en waarbij minstens twee van deze wielmodules zijn uitgevoerd als een aandrijfmodule, elk met een eigen elektrische voeding; een elektrische motor voor de aandrijving van het wiel; een eigen onafhankelijke motorsturing met een daarop aangesloten positie/bewegingssensor voor het aansturen van de betreffende motor in functie van de signalen of data afkomstig van de bedieningsorganen en van de bewegingssensor en mogelijks van andere aandrijfmodules die erop aangesloten zijn.

Een voordeel van de modulaire opbouw en de modulaire aansturing is dat, naar gelang de behoefte, de configuratie van een voertuig kan worden samengesteld en in een later stadium van het leven van het voertuig kan worden aangepast door aanvulling, vervanging of weglating van bepaalde modules om het voertuig te kunnen aanpassen in breedte, lengte, beschikbaar vermogen, actieradius door aanpassing van de capaciteit van de voeding in de vorm van meerdere batterijen of dergelijke meer, alsook de functionaliteit van het voertuig kan worden aangepast naargelang de gewenste toepassing voor personenvervoer, voor transport van goederen of voor een ander utilitair gebruik.

Het voertuig is bijvoorbeeld in de breedte te moduleren door middel van één of meer intermediaire modules die tussen de wielmodules of aandrijfmodules van een segment worden aangebracht, al dan niet met een gewricht of een scharnier.

De lengte van het voertuig is aanpasbaar door segmenten achter elkaar toe te voegen en aan elkaar te koppelen, al dan niet met een gewricht of door een scharnier.

Aldus kan een voertuig met de tijd meegroeien met de noden van zijn bezitter, al of niet tijdelijk, gaande van een eenpersoonsvoertuig tot een personenwagen met meerdere passagiersplaatsen tot een voertuig voor gemeenschappelijk vervoer van tien personen of meer of tot een voertuig voor goederentransport of dergelijke.

Doordat bijvoorbeeld de aandrijfmodules gestandaardiseerd zijn uitgevoerd en bovendien alles aan boord hebben voor een zelfstandige aandrijving, zijn ze onderling uitwisselbaar waardoor ze toelaten kostprijsmatig efficiënt voertuigen te assembleren gebruik makend van een beperkt aantal types modules, waardoor ook het aantal te stockeren onderdelen en dus de kostprijs van stockage lager is dan in de klassieke voertuigindustrie.

Herstellingen worden eenvoudiger doordat het volstaat om een module te vervangen door een andere, waardoor ook de tijd van stilstand door panne beperkt blijft. Een defecte module kan dan ook in alle rust in de werkplaats worden nagezien en hersteld, bijvoorbeeld in een systeem van ruilmodules.

Nog een voordeel is dat de elektronische en softwarematige uitvoering van het besturingssysteem kan hergebruikt worden van één configuratie naar een andere.

Doordat elke aandrijfmodule de nodige architectuur aan boord heeft om te kunnen communiceren met andere aandrijfmodules en ook de sturing kan overnemen van andere aandrijfmodules, bijvoorbeeld in geval van defect van zulke module, komt dit ten goede van de veiligheid tijdens het rijden aangezien het falen van één module niet noodzakelijk moet leiden tot een zwaar ongeval wegens onbestuurbaarheid.

Specifieke toepassingsgerichte functies kunnen worden toegevoegd door toevoeging van afzonderlijke modules.

De transportcapaciteit kan worden uitgebreid door het samenvoegen van meerdere identieke voertuigunits.

Bij voorkeur, maar niet noodzakelijk, zijn minstens de aandrijfmodules voorzien van de nodige gestandaardiseerde connectoren voor het extern tot stand brengen van een gestandaardiseerde kabelverbinding tussen de motorsturing van de betreffende aandrijfmodule en de signalen die afkomstig zijn van de bedieningsorganen van de superstructuur en voor de verbinding tussen de motorsturing van de betreffende aandrijfmodule en de motorsturing van een andere aandrijfmodule.

Aldus kunnen op makkelijke manier de modules van elk segment onderling en de modules in verschillende segmenten onderling met elkaar verbonden worden alsmede met de bedieningsorganen in de superstructuur voor data-overdracht en het verbinden van de voedingsbronnen voor de stroomvoorziening van de modules en van superstructuur en een evenwichtige benutting van de beschikbare capaciteit van de batterijen of ten behoeve van het herladen van de batterijen aan een laadstation.

Bij voorkeur, maar niet noodzakelijk, wordt als vering een vering van het type CHRISTIE gebruikt die de eigenschap heeft compact en soepel te zijn en grote reliëfverschillen van het wegdek of terrein kan opvangen.

Een eenvoudige scharnier met één of meer vrijheidsgraden kan volstaan om in dat geval de segmenten van het voertuig onderling te kunnen koppelen en te kunnen laten scharnieren rond een as loodrecht op het wegdek.

De wielen van de wiel- en aandrijfmodules kunnen zijn uitgerust met banden of zijn uitgevoerd als rupswielen voor rupskettingen van een rupsvoertuig.

Bij voorkeur is de motorsturing van de aandrijfmodules geprogrammeerd met verschillende besturingsmodi zoals voorwiel- of achterwielaandrijving, vierwielaandrijving of meerwielaandrijving, waarbij alle aandrijfwielen hoofdzakelijk steeds in dezelfde richting draaien, of zoals schrankaandrijving of rupsaandrijving waarbij de aandrijfwielen aan ene en andere zijde van het voertuig zowel in dezelfde zin als in tegengestelde zin kunnen aangedreven worden dankzij onafhankelijke besturing van de wielen.

Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen, zijn hierna, als voorbeeld zonder enig beperkend karakter, enkele voorkeurdragende uitvoeringsvormen beschreven van een voertuig dat is samengesteld volgens het concept van de uitvinding, met verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarin: figuur 1 schematisch en in perspectief een voertuig volgens het concept van de uitvinding weergeeft; figuur 2 een bovenaanzicht weergeeft van het basisplatform dat in figuur 1 door F2 is aangeduid met gedeeltelijke weglating; figuur 3 een zijaanzicht weergeeft volgens pijl F3 van het basisplatform van figuur 2; figuur 4 een perspectief zicht weergeeft van een aandrijfmodule zoals in figuur 2 aangeduid door F4; figuur 5 de aandrijfmodule van figuur 4 toont zonder behuizing; de figuren 6 en 7 twee varianten toont van een voertuig dat is samengesteld volgens het concept van de uitvinding; figuur 8 een bovenaanzicht toont zoals dit van figuur 2 maar voor het voertuig van figuur 7; figuur 9 een blokschema toont van het elektronisch gedeelte van het voertuig van figuur 1; de figuren 10 en 11 het elektronisch blokschema toont van het gedeelte dat in figuur 9 respectievelijk door F10 en Fll is aangeduid; figuur 12 het algemeen controleprincipe dat wordt toegepast in het blokschema van figuur 11; figuur 13 meer gedetailleerd het controleprincipe van figuur 12 weergeeft; figuur 14 een variante uitvoeringsvorm weergeeft van een voertuig volgens de uitvinding.

Het in figuur 1 getoonde elektrisch voertuig is samengesteld uit een basisplatform 2 met vier wielen 3 met luchtbanden en een daarop aangebrachte superstructuur 4 met een zit 5 voor een bestuurder en bedieningsorganen zoals een stuur 6 met een gashendel 7 en een remhendel 8, alsmede een instrumentenpaneel 9 voor het aflezen van onder andere de snelheid, het laadvermogen van de batterijen, en andere operationele parameters van het voertuig.

In het weergegeven voorbeeld van de figuren 1 tot 2 is het basisplatform 2 samengesteld uit vier aandrijfmodules 10 zoals apart weergegeven in figuur 4, elk met één wiel 3 voorzien van een ingebouwde elektrische gelijkstroommotor 11.

Elke aandrijfmodule 10 is voorzien van een behuizing 12, in dit geval in de vorm van een bak, die afsluitbaar is door middel van een deksel 13.

Zoals te zien is in de figuren 4 en 5 is het wiel 3 met motor 11 van de aandri j fmodule door middel van een as 14 bevestigd aan het uiteinde van een veerarm 15 die met zijn andere uiteinde door middel van een torsieas 17 verdraaibaar rond een horizontale as is aangebracht op een zijwand 16 van de behuizing 12, waarbij op deze torsieas 17 een krachtarm 18 is bevestigd die is afgeveerd door middel van een gasveer of andere veer 19. Zulke afgeveerde ophanging is gekend als een CHRISTIE type van ophanging.

De vier aandrijfmodules 10 zijn identiek op het feit na dat de aandrijfmodules 10 voor linkse en voor rechtse wielen 3 symmetrisch zijn uitgevoerd qua plaatsing van de wielen 3 en van de ophanging.

Op de zijwand 20 tegenover de zijwand 16 zijn vier doorgangen voorzien voor het zij aan zij mechanisch aan elkaar bevestigen van de aandrijfmodules 10 of andere modules door middel van bouten 22 of dergelijke ter vorming van een star segment 23 met twee wielen 3 dat zich in de breedte van het voertuig uitstrekt.

In het voorbeeld zijn de vier aandri j fmodules 10 twee aan twee met elkaar verbonden ter vorming van twee segmenten 23 die onderling scharnierbaar met elkaar zijn verbonden door middel van een centrale scharnier 24 met een verticale scharnieras of een ander soort gewricht dat tussen de segmenten is aangebracht door middel van bevestigingsplaten die tegen de voorwanden 26, respectievelijk achterwanden 27, van de aandrijfmodules 10 zijn aangebracht door middel van bouten of dergelijke die worden vastgeschroefd in schroefdraaddoorgangen 28 in deze wanden 26-27.

In de behuizing 12 van elke aandrijfmodule is verder een voeding 29 voorzien voor de motor 11, bij voorkeur in de vorm van een oplaadbare batterij 29 of alternatief in de vorm van een brandstofcel, en van een motorsturing 30 voor het sturen van de motor 11, welke motorsturing 30 voor haar voeding is aangesloten op de batterij 29.

Verder is elke aandrijfmodule uitgerust met een positie/bewegingssensor 31 die de ogenblikkelijke positie en beweging van de module meet, ondermeer door de zwenkhoek te meten, alsook de inclinatiehoek en de inclinatiesnelheid, alsmede de rolhoek en de rolsnelheid, welke bewegingssensor 21 is verbonden met de motorsturing 30 zoals weergegeven op het blokschema van figuur 11.

Tevens bevat de aandrijfmodule 10 een snelheidssensor 32 voor het bepalen van de draaisnelheid van het wiel 3 of van de motor 11 van de betreffende module 10, welke snelheidssensor 32 eveneens is verbonden met de motorsturing 30 zoals getoond in figuur 11.

De besturing van het voertuig gebeurt op een elektronische softwarematige manier, waarbij de elektrische signalen afkomstig van de bedieningsorganen 6, 7 en 8 via een zogeheten HMI of human-machine interface 33 in het instrumentenbord naar de motorsturingen 30 in de aandrijfmodules 10 worden doorgegeven, nadat deze werden omgezet in digitale data die over een data-verbindingskabel 34 aan de motorsturingen 30 wordt gecommuniceerd zoals geïllustreerd aan de hand van de figuren 9 en 10, waarbij het duidelijk is uit figuur 9 dat de data via twee kabels 34 worden doorgegeven aan de twee voorste aandrijfmodules 30, welke deze data verder verspreiden onderling onder mekaar en naar de achterste aandrijfmodules 30 via kabelverbindingen 35 die een verbinding vormen tussen de vier modules via standaard connectoren 36 waarmee de aandrijfmodules 10 vooraan en achteraan zijn uitgerust en die zijn verbonden met de motorsturingen 30.

De kabels voor datatransmissie kunnen bijvoorbeeld glasvezelkabels of ethernetkabels zijn.

Door de veelheid van kabelverbindingen wordt een netwerk van verbindingen gerealiseerd via hetwelk alle data afkomstig van de HMI-interface 33 verspreid worden over alle individuele motorsturingen 30 van de aandrijfmodules 10, zodat elke motorsturing 30 over al deze d'ata beschikt.

Via dezelfde kabelverbindingen 35 worden ook data van de sensoren 31 en 32 van de aandri j fmodules 10 en van de stuursignalen van elke motorsturing 30 voor de sturing van de motoren 11 onderling uitgewisseld zodat elke aandrijfmodule 10 over de nodige data beschikt om alle vier motoren 11 te kunnen aansturen.

Dit bevordert de veiligheid van de dataoverdracht bij het uitvallen van één of andere component of kabelverbinding 34-35 op basis van het redundancy-principe.

De data afkomstig van de motorsturingen 30 worden ook teruggekoppeld naar de HMI-interface 33 die deze data verwerkt tot leesbare parameters en mogelijke waarschuwingen op het instrumentenbord 9.

Bij voorkeur zijn de voedingen 29 van de aandrijfmodules 10 met elkaar en met de HMI-interface 33 verbonden zodat de stroomafname van de verschillende voedingen 29 optimaal verdeeld kan worden in functie van de beschikbare batterijcapaciteit van elke voeding 29, zodat er steeds voldoende voeding verzekerd is wanneer bijvoorbeeld één of andere batterij 29 volledig ontladen is of defect is, wat opnieuw de veiligheid ten goede komt.

Via dezelfde weg kunnen ook alle batterijen 29 vanuit eenzelfde laadstation of oplader 37 worden opgeladen indien nodig, waartoe bijvoorbeeld het laadstation via een vrije connector 36 vooraan of achteraan het voertuig 1 met de oplader 37 wordt verbonden.

Het generiek principe waarop de sturing van elke motorsturing 30 gebaseerd is met een klassieke feedback loop wordt geïllustreerd aan de hand van het vereenvoudigd blokschema van figuur 12 waarin het voertuig van figuur 1 met vier onafhankelijk aangedreven wielen 3 en een centraal gewricht 24 wordt voorgesteld door 1 en waarin de motorsturing 30 deze is van de aandrijfmodule rechtsvoor en de gebruikte symbolen de volgende betekenis hebben:

Sc input van stuurorgaan;

Tc input van gashendel; A zwenkhoek van module; B rolhoek van module ; C inclinatiehoek van module; dA/dt zwenksnelheid van module; dB/dt rolsnelheid van module; dC/dt inclinatiesnelheid van module

Trf vereist koppel van de motor rechtsvoor;

Tlf vereist koppel van de motor linksvoor;

Trr vereist koppel van de motor rechtsachter;

Tlr vereist koppel van de motor linksachter.

De betreffende motorsturing 30 van de aandrijfmodule 10 rechtsvoor berekent het vereiste koppel Trf dat als input wordt aangelegd aan de aandrijfmotor 11 van de betreffende module en berekent tevens het vereiste koppel Txy (x= 1 of r; y= f of r) van de andere aandrijfmodules welke worden teruggekoppeld naar de motorsturingen 30 van de andere aandrijfmodules 10.

Een vereenvoudigde formule voor het bepalen van het vereiste koppel luidt als volgt:

Txy = Tc*K5 + Sc*K3 - (B*K1 + dB/dt*K2) - (C*K6 + dC/dt*K7) waarin Kl tot K7 winstcoëf f icië’nten zijn die worden geconfigureerd tijdens ontwerp in reële tijd afhankelijk van de operationele modus, operationele omstandigheden of voorkeuren van de bestuurder.

Deze coëfficiënten kunnen een positieve, negatieve of nulwaarde hebben afhankelijk van de relatieve positie van de betreffende aandrijfmodule 10 binnen de configuratie van het voertuig alsook van de gewenste operatiemodus zoals hieronder wordt uiteengezet.

Het basisprincipe van de motorsturing 30 is het opleggen van een koppel Txy aan de wielen 3 in antwoord op commando's Sc en Tc komende van de bedieningsorganen.

Het koppel opgelegd aan de wielen in functie van het commando Tc van de gashendel 7 kan worden aangepast door de coëfficiënt K5 aan te passen. Om het voertuig dynamisch te sturen is een verschil in ogenblikkelijke snelheid nodig tussen de wielen 3 aan de rechtzijde en de wielen 3 aan de linkerzijde van het voertuig 1. De grootte van het verschil in ogenblikkelijke snelheid bepaalt de zwenksnelheid volgens de volgende formule: dA/dt = (VI -Vr) / d waarin VI ogenblikkelijke snelheid van de wielen links

Vr ogenblikkelijke snelheid van de wielen rechts d wielbasis of zijdelingse afstand tussen de contactpunten van een linker en rechter wiel van een segment 23.

Gezien het feit dat de ogenblikkelijke lineaire snelheid Vv van het voertuig gelijk is aan het gemiddelde van de snelheden VI en Vr, beantwoordt de resulterende straal R van de draaicirkel aan de volgende formule: R= Vv / (dA/dt)

Om de ogenblikkelijke lineaire snelheid van de linkse en component van het koppel rechtse aandrijfmodules te wijzigen wordt een additionele component van de aangelegde koppels toegevoegd die functie is van het stuurcommando Sc opgelegd door de bestuurder.

Het teken van K3 is afhankelijk van de plaats van de aandrijfmodule 30 aan de linker of aan de rechterzijde van het voertuig en van vooraf gemaakte afspraak van het teken overeenkomend met een stuurcommando naar links of naar rechts, bijvoorbeeld voor een stuurcommando Sc naar links wordt afgesproken om een negatieve coëfficiënt K3 toe te passen voor de linkse aandrijfmodules 30 en een positieve coëfficiënt K3 voor de rechtse aandrijfmodules 30.

Bijkomend ten opzichte van de traditionele dynamische stuurlogica kan de sturing ook adaptieve stuurkenmerken inhouden om de zwaartepuntstabiliteit te behouden zowel in inclinatie als in rol. Met de "zwaartepuntstabiliteit" wordt in deze context bedoeld de operationele toestand waarbij de intersectie van de resultante van de versnellingsvector (inbegrepen de zwaartekracht en de voertuigversnelling) het vlak snijdt dat de contactpunten van de wielen met elkaar verbindt binnen het kader gedefinieerd door de voornoemde contactpunten van de vier wielen 3.

Om de zwaartepuntstabiliteit te bewaren in de inclinatierichting is een correctie van het koppel nodig die afhangt van de inclinatiehoek C en van zijn afgeleide dC/dt. Deze correctie dient om een tegenkoppel te genereren rond het zwaartepunt om de stabiliteit te bewaren.

Dit wordt vertaald in de voornoemde vereenvoudigde formule van het vereiste koppel Txy door de coëfficiënten K6 en K7 waarvan de waarden de gevoeligheid bepalen voor het genereren van het tegenkoppel en afhankelijk zijn van de rotationele inclinatie-inertie rond het zwaartepunt van het voertuig 1 en van de nuttige last gecombineerd.

De zwaartepuntstabiliteit van de rolrichting zoals gebruikt in deze beschrijving is enkel van belang om het tegenwerken van de dynamische middelpuntvliedende krachten die optreden bij het nemen van een bocht en die kunnen zorgen voor het omkantelen van het voertuig. Dit vergt een correctie van het vereiste koppel die functie is van de rolhoek B en zijn afgeleide dB/dt. De gevoeligheid voor het toepassen van deze correctie wordt bepaald door de coëfficiënten Kl en K2 in de voornoemde formule van het vereiste koppel Txy en is functie van de rolinertie van het voertuig en zijn nuttige last.

Naargelang de configuratie van het voertuig 1 kunnen voertuigen bekomen worden met een verschillende breedte en wielbasis d.

In figuur 6 bijvoorbeeld in een configuratie van voertuig 1 weergegeven waarin tussen de aandrijfmodules van de segmenten 23 en 24 intermediaire modules 38 zijn bevestigd die het toestel breder maken en die hoofdzakelijk worden gevormd door een behuizing waarvan de ruimte naar wens kan ingevuld worden als bagageruimte, ruimte voor extra batterijen en dergelijke meer.

Een bredere wielbasis d resulteert in een kleinere zwenksnelheid dA/dt voor eenzelfde lineaire snelheid VI en Vr van de wielen 3 zoals blijkt uit de bovenstaande formule van de zwenksnelheid dA/dt en dit geeft aanleiding tot grotere draaicirkel zoals blijkt uit bovenstaande formule voor de straal R van de draaicirkel.

Om rekening te houden met dergelijke configuratieverschillen kan een controlesysteem worden toegepast zoals geïllustreerd aan de hand van het schema in figuur 13.

Een stuurcommando Sc van de bestuurder resulteert in een gewenste zwenksnelheid dA/dt. Door een gesloten luscontrole met betrekking tot de zwenksnelheid dA/dt is het controlesysteem in staat om rekening te houden met motorperformanties en verschil in configuratie •Een dode band 39 wordt gedefinieerd voor het stuurcommando Sc om een zekere neutrale zone te creëren rond de neutrale positie van het stuur waarin het stuurcommando geen effect heeft.

Uit hoofde van de veiligheid wordt een maximum opgelegd aan de snelheid waarmee het opgelegd stuurcommando Sc mag variëren op de volgende manier.

De rolhoek B en de rolsnelheid dB/dt worden gebruikt om samen met het stuurcommando Sc de gewenste zwenksnelheid te bepalen. Een foutafwijking wordt berekend door de gemeten zwenksnelheid af te trekken van de gewenste zwenksnelheid en wordt in een PID controller 40 gevoed.

De berekening van de gewenste zwenksnelheid incorporeert de gemeten rolhoek en zijn afgeleide in de tijd op een manier om de gewenste zwenksnelheid te verminderen, gegeven dat de gemeten zwenksnelheid positief is bij een verdraaiing van het stuur 6 in uurwijzerzin.

Op deze manier wordt de rolstabiliteit behouden tijdens het nemen van een bocht door de gewenste zwenksnelheid aan te passen in functie van de gemeten rolhoek.

De uitgang van de PID controller 40 wordt in 41 opgeteld bij de waarde van het nominaal koppel waarvan eerst de correctie voor de inclinatiestabiliteit in 42 is afgetrokken.

De waarde van het resulterend koppel wordt in 43 beperkt tot een vooraf ingegeven maximum toegelaten veiligheidswaarde.

In figuur 14 is een variante uitvoering weergegeven van een modulair opgebouwd voertuig volgens de uitvinding, waarbij in dit geval niet enkel de segmenten 23 scharnierbaar met elkaar gekoppeld zijn maar ook de aandrijfmodules 10 zijdelings scharnierbaar gekoppeld zijn, bijvoorbeeld aan een intermediaire module 38. De segmenten 23 kunnen in dit geval desgevallend ook op een starre manier aan elkaar gekoppeld zijn.

Uit deze figuur 14 blijkt ook dat de connectoren 36 optioneel zijn en dat het alternatief mogelijk is dat motorsturingen 30 van de aandrijfmodules 10 met elkaar verbonden zijn door middel van kabelverbindingen 35 die via openingen in de behuizingen 12 rechtstreeks aangesloten zijn op de motorsturingen 30.

Het is duidelijk dat men een moduleerbaar concept volgens de uitvinding een veilig en foutentolerant systeem ontwikkeld is om voertuigen 1 samen te stellen die moduleerbaar zijn in afmetingen, capaciteit, functie en dergelijke meer en dit met een beperkt aantal types van modules 10, 38, een universele scharnier en kabelverbindingen 35.

Het is eveneens duidelijk een voertuig 1 volgens het modulair concept van de uitvinding niet noodzakelijk vier onafhankelijk aangedreven wielen 3 moet hebben, maar dat slechts twee aandrijfmodules 10 ook kunnen volstaan, waarbij in dat geval de andere wielmodules identiek zijn uitgevoerd als de aandrijfmodules 40, met dit verschil dat zij niet voorzien zijn van een motor en motorsturing.

Door meerdere segmenten 23 scharnierbaar aan elkaar te koppelen kunnen voertuigen 1 worden samengesteld met een moduleerbare lengte. In de figuren 7 en 8 wordt daarvan een voorbeeld getoond, waarbij ten opzichte van het voertuig van figuur 6 met twee segmenten 23 nog een extra derde segment 23 is toegevoegd met daarop een extra zit 5 voor een passagier. In dit geval kunnen twee, vier of zes van de wielmodules zijn uitgevoerd als aandrijfmodules 10, terwijl de overige modules geen motor 11 bevatten.

Het middelste segment 23 kan desgevallend zijn uitgevoerd zonder wielen. De modules van dit middelste segment 23 kunnen benut worden als bagageruimte of dergelijke.

De bogen 44 die op de superstructuur zijn aangebracht ter ondersteuning van de bedieningsorganen 6, 7, 8 en van de zitplaatsen kunnen bijvoorbeeld in de breedte verstelbaar zijn, bijvoorbeeld als telescopische uitvoering, waardoor ook deze makkelijk kunnen worden aangepast aan de gewenste configuratie van het voertuig 1.

De opbouw van een dak of van een gesloten chassis behoort vanzelfsprekend ook tot de mogelijkheden.

Voor wat de aandrijfmodules betreft, zijn andere uitvoeringen mogelijk, bijvoorbeeld met een motor 11 in de behuizing in plaats van in het wiel of met een ander type vering of dergelijke.

Twee of meer wielen aan elke zijde van het voertuig 1 kunnen worden voorzien van een rupsketting om een rupsvoertuig te realiseren, waarbij in dat geval minstens twee wielen aangedreven trekwielen moeten zijn met een vertanding, terwijl de andere wielen niet aangedreven meelopende steunwielen voor de rups kunnen zijn.

Door grotere modules te gebruiken kunnen voertuigen worden geconfigureerd die geschikt zijn voor grotere belastingen, bijvoorbeeld voor transport van goederen of gebruik in ruw terrein.

Het concept is dus schaalbaar naar belasting toe en in de lengte voor ruimte te laten tot grotere capaciteiten.

Een klein modulair voertuig volgens de uitvinding kan aangepast worden voor gebruik in verschillende modes, bijvoorbeeld startend als een klein eenpersoonsvoertuig, tot gebruik als personenwagen door het toevoegen van modules, tot een massa transportsysteem door meerdere voertuigen volgens de uitvinding elektronisch aan elkaar te koppelen om zich in groep te kunnen verplaatsen, waarvoor de uitvinding uitermate geschikt is door de inherente veiligheid van het concept met een architectuur van een meervoudige verdubbeling van de stuursystemen die de taken van mekaar kunnen overnemen in geval van een defect van één of andere cruciale component of dergelijke.

Van het redundancy-principe kan worden afgeweken, waarbij een motorsturing 30 niet noodzakelijk de sturing moet kunnen overnemen van andere motorsturingen 30 in geval van een defect of dergelijke.

De huidige uitvinding is geenszins beperkt tot de als voorbeeld beschreven en in de figuren weergegeven uitvoeringsvormen, doch een voertuig dat is samengesteld volgens het concept van de uitvinding kan in allerlei vormen en afmetingen worden verwezenlijkt zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.

Claims (21)

1. Conclusies.

   1.- Concept voor een elektrisch aangedreven voertuig, bestaande uit een basisplatform (2) met wielen (3) en een daarop aangebrachte superstructuur met bedieningsorganen (7, 8, 9) voor het sturen, regelen van de snelheid en remmen, daardoor gekenmerkt dat het concept erop gebaseerd is om minstens het basisplatform (2) met een beperkt aantal types modules (10, 38) te kunnen samenstellen en te kunnen moduleren in breedte en in lengte, waarbij wordt uitgegaan van modules (10, 38) met een behuizing (12) die in de breedterichting van het samen te stellen voertuig (1) zijdelings aan één of aan twee zijden aan elkaar koppelbaar zijn tot starre of gearticuleerde segmenten (23) van twee of meer modules en die zijn voorzien van koppelmiddelen om twee of meer van de voornoemde segmenten (23) in de lengte van het voertuig achter elkaar te koppelen en paarsgewijze onderling met elkaar te verbinden op een vaste manier of door middel van een centraal gewricht (24), en waarbij minstens vier modules (10) zijn uitgevoerd als wielmodules, elk met één wiel (3) en een vering (15, 17, 18, 19) voor dit wiel (3), en waarbij minstens twee van deze wielmodules (10) zijn uitgevoerd als een aandrijfmodule (10), elk met een eigen elektrische voeding (29); een elektrische motor (11) voor de aandrijving van het wiel (3); een eigen onafhankelijke motorsturing (30) en een daarop aangesloten positie/bewegingssensor (31) voor het aansturen van de betreffende motor (11) in functie van de signalen of data afkomstig van de bedieningsorganen (6, 7, 8) en van de bewegingssensor (31) en mogelijks van andere aandrijfmodules (10) die erop aangesloten zijn.
2. 2. - Concept volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat het voertuig in de breedte aanpasbaar is door middel van één of meer intermediaire modules (38) die tussen de wiel-of aandri j fmodules (10). van een segment (23) worden aangebracht.
3. 3. - Concept volgens conclusie 2, daardoor gekenmerkt dat één of meer intermediaire modules (38) worden gevormd door een behuizing (12) die kan worden ingericht als een batterij ruimte voor extra voeding, als bagageruimte, voor sensoren of dergelijke.
4. 4. - Concept volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat elke aandrijfmodule (10) is voorzien van de nodige connectoren (36) voor het extern tot stand brengen van een kabelverbinding (35) tussen de motorsturing (30) van de betreffende aandrijfmodule (10) en de signalen of data die afkomstig zijn van de bedieningsorganen (6, 7, 8) en voor de verbinding tussen de motorsturing (30) van de betreffende aandrijfmodule (10) en de motorsturing (30) van één of meer andere aandrijfmodules (10).
5. 5. - Concept volgens conclusie 4, daardoor gekenmerkt dat de kabelverbindingen (35) en connectoren (36) er op voorzien zijn om signalen of data uit te wisselen tussen de motorsturingen (30) van de aandrijfmodules (10) onderling en tussen de motorsturingen (30) en een centrale controller van een zogeheten HMI-interface (33) die de signalen van bedieningsorganen (6, 7, 8) omzet in data voor de motorsturingen (30) en de data van de aandrijfmodules (10) verwerkt tot uitleesbare gegevens met betrekking tot de operationele toestand en veiligheid van het voertuig (1) zoals snelheid, verbruik, overblijvende capaciteit van de voedingen, slipgevaar, defecten en dergelijke meer.
6. 6. - Concept volgens conclusie 5, daardoor gekenmerkt dat de voornoemde kabelverbindingen (35) en connectoren (36) er op voorzien zijn om ook de voedingen (19) onderling met elkaar te verbinden om het stroomverbruik van het voertuig (10) en/of de laadstroom afkomstig van een extern laadstation of oplader (37) te verdelen over de beschikbare voedingen (19) .
7. 7. - Concept volgens conclusie 5 of 6, daardoor gekenmerkt dat elke aandrij fmodule (10) is voorzien van twee connectoren (36) die verbonden zijn met de motorsturing (30) voor het tot stand brengen van een data- en stroomverbinding, respectievelijk met een gebeurlijk voorliggend segment (23) en/of met een gebeurlijk achterliggend segment (23) en/of met een HMI-interface (33) en/of met een laadstation of oplader (37) voor de voedingen.
8. 8. - Concept volgens één van de conclusies 5 tot 7, daardoor gekenmerkt dat elke motorsturing (10) is voorzien van een algoritme om uitgaande van de data afkomstig van de HMI-interface (33) en van andere motorsturingen (10), het vereiste koppel kan bepalen en sturen van motorsturingen (10) van andere aandrijfmodules (10) die er op aangesloten zijn, zodanig dat in geval van een defect of slecht functioneren van een motorsturing (10), een andere motorsturing (10) de functie van de defecte of slecht functionerende motorsturing (10) kan overnemen.
9. 9. - Concept volgens conclusie 8, daardoor gekenmerkt dat het voornoemde algoritme onder meer rekening houdt met de door de bestuurder opgelegde besturingscommando's door middel van de bedieningsorganen (6, 7, 8); met de operationele mogelijkheden van het voertuig (1) en/of met opgelegde veiligheidseisen die de versnelling en draaisnelheid beperken en/of de afremming nodig om een contact met een obstakel te vermijden.
10. 10. - Concept volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de motor (11) van een aandri j fmodule (10) in het wiel (3) van de aandrij fmodule (10) is ingewerkt.
11. 11. - Concept volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de vering een CHRISTIE type vering is.
12. 12. - Concept volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de segmenten (23) scharnierbaar met elkaar gekoppeld zijn door middel van een scharnier (24) met één vrijheidsgraad om te kunnen scharnieren rond een as loodrecht op het bovenvlak van het platform.
13. 13. - Concept volgens één de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de wielen (3) van de aandrijfmodules (10) rupswielen zijn om een rupsvoertuig samen te stellen met rupsen die over de rupswielen worden geleid.
14. 14. - Concept volgens een van de voorgaande conclusies, dardoor gekenmerkt dat het voertuig (1) is uitgerust met vier of meer aandrijfmodules (10).
15. 15. - Concept volgens één van de conclusies 9 tot 14, daardoor gekenmerkt dat het voornoemde algoritme van de motorsturing (10) geprogrammeerd is voor verschillende besturingsmodi zoals voorwielaandrijving, achterwielaandrijving, vierwielaandrijving of meerwielaandrijving waarbij alle aangedreven wielen (3) steeds in dezelfde richting draaien, of zoals schrankaandrijving of rupsaandrijving waarbij de aandrijfwielen (3) aan ene en andere zijde van het voertuig (1) zowel in dezelfde als in tegengestelde zin kunnen aangedreven worden.
16. 16. - Concept volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de superstructuur (4) is voorzien van de voornoemde bedieningsorganen (6, 7, 8) en van minstens één zit (5) voor de bestuurder, eventueel aangevuld met een zit (5) voor één of meer passagiers of met een laadruimte voor het transport van goederen.
17. 17. - Concept volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de superstructuur (4) is voorzien van een voertuigchassis met een dak en/of deuren en/of een koffer.
18. 18. - Concept volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat het voertuig (1) is voorzien van minstens één connector (36) voor het aansluiten van de voedingen (19) op een laadstation of oplader (37).
19. 19. - Concept volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de wielmodules en aandrijfmodules voor linkse en rechtse wielen symmetrisch zijn uitgevoerd.
20. 20. - Elektrisch aangedreven voertuig, daardoor gekenmerkt dat het is samengesteld volgens het concept volgens één van de voorgaande conclusies.
21. 21. - Aandrijfmodule die geschikt is voor het samenstellen van een voertuig volgens het concept van één van de voorgaande conclusies.