Titel

Modulare Steckverbindungsanordnung sowie elektrisch und/oder mit Muskelkraft antreibbares Fahrzeug mit modularer Energieversorgung

Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft eine modulare Steckverbindungsanordnung sowie ein elektrisch und/oder mit Muskelkraft antreibbares Fahrzeug mit einer modularen Energieversorgung.

In jüngster Zeit erfreuen sich insbesondere Elektrofahrrader immer größerer Beliebtheit. Zur Erhöhung einer Reichweite derartiger Elektrofahrrader werden kontinuierlich Verbesserungen an den Akkus vorgenommen, wie auch mehrere Akkus gleichzeitig am Elektrofahrrad verwendet. Bei der Verwendung mehrerer Akkus müssen diese jeweils einzeln mit einem elektrischen Antrieb verbunden werden. Dies kann zu einer Vielzahl von Kabelabzweigungen führen, wobei die Kabel häufig außen an einem Rahmen des Fahrzeugs geführt werden. Durch die Möglichkeit, mehrere Akkus an einem Elektrofahrrad vorzusehen, ergeben sich für die Fahrradhersteller jedoch Elektrofahrrader mit einer Vielzahl von Varianten. Dies wirkt sich jedoch nachteilig auf die Herstellungskosten aus. Weiterhin ergibt sich bei einer Vielzahl von Kabeln am Elektrofahrrad das Problem, dass Fahrer beim Aufsteigen oder Absteigen an den Kabeln hängenbleiben können. Auch ergeben sich zusätzliche Probleme hinsichtlich Dichtigkeit und

Zuverlässigkeitsrisiken durch die Vielzahl von Kabeln.

Offenbarung der Erfindung

Die erfindungsgemäße modulare Steckverbindungsanordnung mit den

Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass, insbesondere bei elektrisch und/oder mit Muskelkraft antreibbaren Fahrzeugen, z.B. ein oder mehrere Akkus kostengünstig miteinander verbunden werden können. Auch ermöglicht die vorliegende Erfindung einen modularen Aufbau und somit eine vereinfachte Anschlussmöglichkeit, z.B. für unterschiedliche

Fahrzeugtypen, so dass insbesondere die Herstellung mehrerer Varianten sehr kostengünstig realisiert werden kann. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass eine modulare Steckverbindungsanordnung vorgesehen ist. Die modulare Steckverbindungsanordnung kann dabei an verschiedene

Gegebenheiten angepasst werden. Die modulare Steckverbindungsanordnung umfasst einen Basisstecker und wenigstens einen Modulstecker mit einem Stecker und einer Steckeraufnahme. Der Basisstecker ist mit einer ersten Leitung verbunden und am ersten Modulstecker ist eine zweite Leitung, insbesondere zur Verbindung mit einem Akku, vorgesehen. Zwischen dem ersten Modulstecker und dem Basisstecker ist dabei eine erste Steckverbindung hergestellt. Somit kann ein modularer Aufbau durch Vorsehen von mehreren Modulsteckern vorgesehen werden, welche jeweils mit einem weiteren Akku verbindbar sind. Dadurch kann, z.B. ein Fahrzeughersteller, auf verschiedenste

Anforderungen reagieren und Fahrzeuge mit unterschiedlichen elektrischen Reichweiten durch Vorsehen mehrerer Akkus realisieren.

Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.

Besonders bevorzugt sind die Steckverbindungen und/oder die Modulstecker geometrisch gleich ausgebildet.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sind der erste Modulstecker und der Basisstecker in einem gemeinsamen

Gehäuse angeordnet. Besonders bevorzugt sind dabei der Basisstecker und alle Modulstecker in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet.

Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein elektrisch und/oder mit Muskelkraft antreibbares Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Anordnung. Das Fahrzeug umfasst einen elektrischen Antrieb und wenigstens einen Akku, wobei eine elektrische Verbindungsanordnung zwischen dem elektrischen Antrieb und dem Akku vorgesehen ist. Die Verbindungsanordnung umfasst die erfindungsgemäße modulare Steckverbindungsanordnung.

Vorzugsweise umfasst das elektrisch und/oder mit Muskelkraft antreibbare Fahrzeug ferner einen zweiten Akku und einen zweiten Modulstecker, welcher mit dem zweiten Akku elektrisch verbunden ist. Zwischen dem zweiten

Modulstecker und dem ersten Modulstecker ist dabei eine zweite

Steckverbindung hergestellt. Somit kann auf einfache Weise ein zweiter Akku angeschlossen werden.

Das gemeinsame Gehäuse, umfassend den Basisstecker und alle Modulstecker, ist besonders bevorzugt ein Rohr des Fahrzeugs, insbesondere bei einem Elektrofahrrad ein Sitzrohr des Elektrofahrrads.

In dem Rohr ist vorzugsweise eine seitliche Öffnung zur Durchführung einer Leitung vom Modulstecker zu einem Akku vorgesehen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist die elektrische Verbindungsanordnung wenigstens ein elektrisches

Widerstands-Bauelement auf. Hierdurch kann eine Widerstandsmessung in einer

Leitung vorgenommen werden, so dass bei Vorhandensein von mehreren Akkus insbesondere auf eine Anzahl von Akkus geschlossen werden kann und weiter bevorzugt auch auf die Art von Akkus geschlossen werden. Hierdurch kann ein verbessertes Batteriemanagement durchgeführt werden. Das

Batteriemanagement betrifft bevorzugt Ladestrategien zum Aufladen mehrerer

Akkus sowie auch Entladestrategien zum Entladen mehrerer Akkus. Weiter bevorzugt können auch gezielt einzelne oder mehrere Akkus von Lade- und Entladestrategien ausgeklammert werden. Ferner kann auf einfache Weise bestimmt werden, welcher Akku gerade aktiv ist, d.h., wo wird Energie entnommen bzw. wo erfolgt eine Aufladung.

Das elektrische Widerstands-Bauelement ist dabei bevorzugt in der ersten Leitung und/oder in der zweiten Leitung und/oder in den Modulstecker und/oder in den Basisstecker integriert.

Weiter bevorzugt umfasst das Fahrzeug eine Steuereinheit, welche eingerichtet ist, Signale von elektrischen Widerstands-Bauelementen zu erfassen und basierend auf den elektrischen Signalen der Widerstands-Bauelemente eine vorbestimmte Ladestrategie zum Laden eines oder mehrerer Akkus und/oder eine vorbestimmte Entladestrategie zum Entladen eines oder mehrerer Akkus auszuführen. Die Steuereinheit ist weiter bevorzugt eingerichtet, bei Vorhandensein einer Vielzahl von Akkus einzelne Akkus von einer Aufladung und/oder Entladung auszunehmen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die

Steuereinheit eingerichtet, basierend auf Signalen von elektrischen Widerstands- Bauelementen auf eine Anzahl und/oder eine Art von Akkus Rückschlüsse zu ziehen.

Weiter bevorzugt ist das elektrisch und/oder mit Muskelkraft antreibbare

Fahrzeug ein Elektrofahrrad. Hierdurch kann ein Hersteller von Elektrofahrradern einen modularen Aufbau des elektrischen Versorgungssystems realisieren, so dass die Kosten für die Elektrifizierung des Fahrrads signifikant reduziert werden können. Besonders bevorzugt sind der Basisstecker und einer oder mehrere Modulstecker dabei in einem Rahmenrohr des Elektrofahrrads angeordnet, insbesondere im Sitzrohr. Dadurch können auch kurze Leitungen zum

elektrischen Antrieb realisiert werden, insbesondere, wenn der elektrische Antrieb vorzugsweise ein Mittelmotorantrieb ist, welcher im Bereich des

Kurbeltriebs angeordnet ist.

Zeichnung

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. Gleiche bzw. funktional gleiche Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. In der Zeichnung ist:

Figur 1 eine schematische Ansicht eines Elektrofahrrads gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,

Figur 2 eine schematische Darstellung einer elektrischen Ausrüstung des Elektrofahrrads von Figur 1 ,

Figur 3 eine schematische Schnittansicht eines montierten Steckers, und

Figur 4 eine schematische Darstellung einer elektrischen Ausrüstung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 3 ein Elektrofahrrad 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben.

Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, umfasst das Elektrofahrrad 1 einen elektrischen Antrieb 2, welcher im Bereich einer Kurbelwelle des Elektrofahrrads angeordnet ist (Mittelmotoranordnung).

Das Elektrofahrrad 1 umfasst ferner einen ersten Akku 3, welcher an einem Sitzrohr 15 des Elektrofahrrads angeordnet ist, sowie einen zweiten Akku 4, welcher an einem Gepäckträger des Elektrofahrrads angeordnet ist.

Zwischen dem elektrischen Antrieb 2 und den beiden Akkus 3, 4 ist eine elektrische Verbindungsanordnung 5 vorgesehen, welche im Detail aus Figur 2 ersichtlich ist. Die elektrische Verbindungsanordnung 5 umfasst eine modulare Steckverbindungsanordnung 6 und eine erste Leitung 7, welche den elektrischen Antrieb 2 mit der elektrischen Steckverbindungsanordnung 6 verbindet. Ferner sind mehrere zweite Leitungen 8, 8' vorgesehen, welche die

Steckverbindungsanordnung 6 mit dem ersten Akku 3 und dem zweiten Akku 4 verbinden.

Wie insbesondere aus Figur 2 ersichtlich ist, umfasst die

Steckverbindungsanordnung 6 einen Basisstecker 60, welcher an einem freien Ende der ersten Leitung 7 angeordnet ist. Ferner ist ein erster Modulstecker 61 und ein zweiter Modulstecker 62 vorgesehen. Der erste Modulstecker 61 ist in den Basisstecker 60 gesteckt, um eine erste Steckverbindung 17 bereitzustellen, und der zweite Modulstecker 62 steckt im ersten Modulstecker 61 , um eine zweite Steckverbindung 18 bereitzustellen.

Der Basisstecker 60 umfasst eine Aufnahme 1 1 , um einen Stecker 10 des ersten Modulsteckers 61 aufzunehmen. Am ersten Modulstecker 61 ist ferner noch ebenfalls eine Aufnahme 1 1 vorgesehen. Hierbei ist der Stecker 10 des zweiten Modulsteckers 62 in die Aufnahme 1 1 des ersten Modulsteckers 61

aufgenommen. Vom ersten Modulstecker 61 geht eine Leitung 8 zum ersten Akku 3 ab und vom zweiten Modulstecker 62 geht eine Leitung 8' zum zweiten Akku 4 ab. Die Stecker 10 und Aufnahmen 1 1 sind jeweils zueinander passend und geometrisch gleich ausgebildet.

Eine Aufnahme 1 1 des zweiten Modulsteckers 62 ist in diesem

Ausführungsbeispiel frei. Hierbei wäre es möglich, noch einen weiteren dritten Modulstecker einzustecken und dabei einen weiteren Akku anzuschließen.

Das Bezugszeichen 12 bezeichnet eine Steuereinheit 12, welche mit dem elektrischen Antrieb 2 sowie dem ersten Akku 3 und dem zweiten Akku 4 verbunden ist.

Ferner ist die Steuereinheit 12 mit einem ersten elektrischen Widerstands- Bauelement 13 und einem zweiten elektrischen Widerstands-Bauelement 14 verbunden. Das erste elektrische Widerstands-Bauelement 13 ist in der zweiten Leitung 8 zwischen dem ersten Modulstecker 61 und dem ersten Akku 3 angeordnet. Das zweite elektrische Widerstands-Bauelement 14 ist der Leitung 8' zwischen dem zweiten Modulstecker 62 und dem zweiten Akku 4 angeordnet.

Durch das Vorsehen der elektrischen Widerstands-Bauelemente 13, 14 ist es möglich, dass die Steuereinheit 12 neben der Anzahl und der Art der Akkus 3, 4 auch eine vorbestimmte Ansteuerung der beiden Akkus 3, 4 vornehmen kann. Die Steuereinheit 12 ist dabei eingerichtet, eine Entladestrategie für die Mehrzahl von Akkus 3, 4 auszuführen. Ebenfalls ist die Steuereinheit 12 eingerichtet, eine Ladestrategie für die beiden Akkus 3, 4 auszuführen. Hierbei können

beispielsweise beide Akkus gleichzeitig mit gleicher Stärke geladen werden oder die Akkus werden nacheinander geladen, wobei zuerst der erste Akku 3 vollgeladen werden muss, bis der zweite Akku 4 geladen wird. Auch ist es beispielsweise möglich, dass die Steuereinheit 12 eingerichtet ist, gezielt einzelne Akkus von einem Aufladen oder Entladen auszuklammern. Auch kann mittels der Widerstands-Bauelemente 13, 14 bestimmt werden, welcher Akku gerade aktiv ist, z.B. geladen wird, oder von welchem Energie abgenommen wird.

Die Modulstecker 61 , 62 sind weiterhin derart ausgebildet, dass an einem

Mantelbereich eine Ausnehmung 65 vorgesehen ist. In diese Ausnehmung 65 können ein oder mehrere Kabel in Längsrichtung der Modulstecker verlaufen. In diesem Ausführungsbeispiel ist in der Ausnehmung 65 die erste Leitung 8 kurz parallel zum Modulstecker 61 geführt, bevor diese durch eine Öffnung im Sitzrohr 15 aus dem Sitzrohr 15 herausgeführt wird. Somit entsteht zwischen dem

Sitzrohr 15 und den Modulsteckern ein Hohlraum 16, weicher auch mehrere parallel verlaufende Kabel aufnehmen kann.

Durch die Anordnung der Modulstecker 61 , 62 im Sitzrohr 15, sind diese somit von außen nicht sichtbar. Somit sind die Modulstecker und auch insbesondere die vollständige Steckerverbindungsanordnung 6 vor Beschädigungen durch einen Fahrer beim Aufsteigen und/oder Absteigen auf das Elektrofahrrad 1 geschützt. Dadurch kann insbesondere die Zuverlässigkeit der elektrischen Steckverbindungsanordnung verbessert werden. Auch gibt es weniger Probleme mit Feuchtigkeit oder Vandalismus. Ferner ergeben sich optische Vorteile.

Somit weist die vorliegende Erfindung einen modularen Aufbau auf, so dass ein Fahrradhersteller mehrere verschiedene Varianten von Elektrofahrrädern mit einer unterschiedlichen Anzahl von Akkus einfach realisieren kann, indem lediglich ein zusätzlicher Modulstecker auf die bereits vorhandenen Modulstecker aufgesteckt wird. Dadurch kann ein Anschließen weiterer Akkus deutlich vereinfacht werden. Auch ist es möglich, bei bestehenden Elektrofahrrädern beispielsweise eine Nachrüstung mit einem zusätzlichen Akku, vorzunehmen, ohne dass große Umbaumaßnahmen notwendig sind.

Figur 4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel mit drei Akkus, wobei drei

Modulstecker 61 , 62, 63 vorgesehen sind. Hierbei geht jeweils eine Leitung 8 bzw. 8' bzw. 8" von jeweils einem Modulstecker zu einem Akku ab. In die freie Aufnahme 1 1 des dritten Modulsteckers 63 könnte theoretisch ein weiterer Modulstecker eingesteckt werden.

Zu den beschriebenen Ausführungsbeispielen sei angemerkt, dass statt Akkus selbstverständlich auch weitere Verbraucher an eine freie Aufnahme 1 1 eines Modulsteckers eingesteckt werden können. Ein weiterer Verbraucher ist beispielsweise ein Display am Lenker oder eine Fahrradlampe. Somit können verschiedene Variationen von Elektrofahrrädern mit unterschiedlichen

elektrischen, zusätzlichen Verbrauchern ebenfalls auf einfache Weise realisiert werden.