DE102012207534A1 - Selection unit for selecting the configuration of an electric motor, transport machine and associated method - Google Patents

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Gunter Freitag
Karl-Josef Kuhn
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Abstract

Erläutert wird eine Auswahleinheit (60, 280) zur Auswahl der Konfiguration (K1 bis K3) eines Elektromotors (10, 54, 250), enthaltend: – eine Eingabeeinheit (EE), die mindestens ein Signal (295) oder Daten empfangen kann, welches einen Fahrzustand (B1 bis B4) einer Transportmaschine (240) oder eine Drehzahl (n) eines Elektromotors (10, 54, 250) angibt, – eine Ermittlungseinheit, die abhängig von dem mit der Eingabeeinheit (MP) empfangenen Signal (295) oder Daten eine Konfiguration des Elektromotors (10, 54, 250) ermittelt, – eine Ausgabeeinheit (AE2), die mindestens ein Signal (298) oder Daten ausgibt, das die ausgewählte Konfiguration (K1 bis K3) bezeichnet oder vorgibt.Discussed is a selection unit (60, 280) for selecting the configuration (K1 to K3) of an electric motor (10, 54, 250), comprising: - an input unit (EE) capable of receiving at least one signal (295) or data a driving state (B1 to B4) of a haulage machine (240) or a rotational speed (n) of an electric motor (10, 54, 250), - a determining unit which depends on the signal (295) received with the input unit (MP) or data determining a configuration of the electric motor (10, 54, 250), - an output unit (AE2) outputting at least one signal (298) or data designating or specifying the selected configuration (K1 to K3).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Auswahleinheit zur Auswahl der Konfiguration eines Elektromotors. Insbesondere kann der Elektromotor in einer Transportmaschine als Antriebsmotor eingesetzt werden.The invention relates to a selection unit for selecting the configuration of an electric motor. In particular, the electric motor can be used in a transport machine as a drive motor.

Elektromotoren werden zunehmend in Autos, Nutzfahrzeugen aber auch in Motorrädern und Fahrrädern verwendet. Häufig ist eine feste Konfiguration des Elektromotors vorgegeben, auf die das Fahrzeug und die Steuereinheit bzw. eine ggf. verwendete Regelungseinheit abgestimmt sind. Aber auch Schiffe und Flugzeuge werden mit Elektromotoren als Antrieb zu Wasser oder in der Luft ausgestattet.Electric motors are increasingly used in cars, commercial vehicles but also in motorcycles and bicycles. Often, a fixed configuration of the electric motor is predetermined, to which the vehicle and the control unit or a possibly used control unit are tuned. But also ships and airplanes are equipped with electric motors as propulsion to water or in the air.

Die Erfindung betrifft eine Auswahleinheit zur Auswahl der Konfiguration eines Elektromotors, enthaltend:

  • – eine Eingabeeinheit, die ein Signal oder Daten empfangen kann, welche einen Fahrzustand einer Transportmaschine oder eine Drehzahl eines Elektromotors angibt,
  • – eine Ermittlungseinheit, die abhängig von dem mit der Eingabeeinheit empfangenen Signal oder Daten eine Konfiguration des Elektromotors ermittelt, und
  • – eine Ausgabeeinheit, die mindestens ein Signal oder Daten ausgibt, das die ausgewählte Konfiguration bezeichnet oder vorgibt.
The invention relates to a selection unit for selecting the configuration of an electric motor, comprising:
  • An input unit that can receive a signal or data indicating a driving state of a haulage machine or a rotational speed of an electric motor,
  • A detection unit which determines a configuration of the electric motor depending on the signal or data received by the input unit, and
  • An output unit that outputs at least one signal or data that designates or dictates the selected configuration.

Weiterhin betrifft die Erfindung eine Transportmaschine mit einer solchen Auswahleinheit.Furthermore, the invention relates to a transport machine with such a selection unit.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Auswählen einer Konfiguration an einem Elektromotor, enthaltend:

  • – Erfassen eines ersten Fahrzustands oder einer ersten Drehzahl,
  • – Auswahl einer ersten Konfiguration eines Elektromotors abhängig von dem erfassten ersten Fahrzustand,
  • – Erfassen eines zweiten Fahrzustands oder einer zweiten Drehzahl, und
  • – Auswahl einer zweiten Konfiguration eines Elektromotors abhängig von dem erfassten zweiten Fahrzustand, wobei sich die zweite Konfiguration von der ersten Konfiguration unterscheidet.
The invention also relates to a method for selecting a configuration on an electric motor, comprising:
  • Detecting a first driving state or a first rotational speed,
  • Selecting a first configuration of an electric motor depending on the detected first driving state,
  • - detecting a second driving state or a second rotational speed, and
  • Selecting a second configuration of an electric motor depending on the sensed second driving condition, wherein the second configuration is different from the first configuration.

Es ist Aufgabe der Ausführungsbeispiele, eine Auswahleinheit anzugeben, die eine Umkonfiguration eines Elektromotors gestattet und die insbesondere den weiteren Gebrauch des Elektromotors auch noch bei Fehlern im Elektromotor gewährleistet. Außerdem sollen eine Transportmaschine mit einer solchen Auswahleinheit und ein zugehöriges Verfahren angegeben werden.It is an object of the embodiments to provide a selection unit that allows a reconfiguration of an electric motor and in particular ensures the further use of the electric motor even with errors in the electric motor. In addition, a transport machine with such a selection unit and an associated method should be specified.

Diese Aufgabe wird durch eine Auswahleinheit gemäß Anspruch 1 und durch eine Transportmaschine sowie ein Verfahren gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by a selection unit according to claim 1 and by a transport machine and a method according to the independent claims. Further developments are specified in the subclaims.

Ein Ausführungsbeispiel betrifft ein Auswahleinheit zur Auswahl der Konfiguration eines Elektromotors, enthaltend:

  • – eine Eingabeeinheit, die mindestens ein Signal oder Daten empfangen kann, welches einen Fahrzustand einer Transportmaschine oder eine Drehzahl eines Elektromotors angibt,
  • – eine Ermittlungseinheit, die vorzugsweise automatisch abhängig von dem mit der Eingabeeinheit empfangenen Signal oder Daten eine Konfiguration des Elektromotors ermittelt, und
  • – eine Ausgabeeinheit, die ein Signal oder Daten ausgibt, das die ausgewählte Konfiguration bezeichnet oder definiert.
One embodiment relates to a selection unit for selecting the configuration of an electric motor, comprising:
  • An input unit that can receive at least one signal or data that indicates a driving state of a haulage machine or a rotational speed of an electric motor,
  • A determination unit, which preferably automatically determines a configuration of the electric motor depending on the signal or data received with the input unit, and
  • An output unit that outputs a signal or data that designates or defines the selected configuration.

Ein Fahrzustand kann bspw. das Anfahren sein. Ein anderer Fahrzustand kann bspw. das Fahren mit mittleren Geschwindigkeiten sein, z. B. im Bereich von 30 Km/h (Kilometer pro Stunde) bis 50 Km/h. Ein dritter Fahrzustand kann das Fahren mit hohen Geschwindigkeiten sein. Es können aber auch andere Fahrzustände verwendet werden, die weniger geschwindigkeitsbezogen sind. So können auch Fehler im Elektromotor oder seiner Ansteuerung einen bestimmten Fahrzustand kennzeichnen. An Stelle oder zusätzlich zu den Fahrzuständen kann auch die Drehzahl des Elektromotors verwendet werden.A driving condition can be, for example, starting up. Another driving condition may be, for example, driving at medium speeds, e.g. In the range of 30 Km / h (kilometers per hour) to 50 Km / h. A third driving condition may be driving at high speeds. However, other driving conditions may be used which are less speed-related. So also errors in the electric motor or its control can mark a certain driving condition. Instead of or in addition to the driving conditions, the rotational speed of the electric motor can also be used.

Die Ermittlungseinheit enthält bspw. einen Prozessor oder einen Mikroprozessor. Alternativ kann die Ermittlungseinheit eine elektronische Schaltung ohne Mikroprozessor enthalten. Abhängig von dem aktuellen Fahrzustand und/oder der Drehzahl wählt die Ermittlungseinheit eine günstige Konfiguration aus, insbesondere nach einem vorgegebenen Verfahren bzw. nach vorgegebenen Kriterien, z. B. hoher Wirkungsgrad des Elektromotors in dem betreffenden Fahrzustand, sicherer Motorbetrieb beim Auftreten eines Fehlers im Elektromotor oder auch in der Steuerung oder Regelung des Elektromotors. Die Auswahl kann nach vergleichsweise einfachen Vorgaben erfolgen. Es lassen sich aber auch komplexere Strategien für die Auswahl verwenden.The determination unit contains, for example, a processor or a microprocessor. Alternatively, the detection unit may include an electronic circuit without a microprocessor. Depending on the current driving state and / or the rotational speed, the determination unit selects a favorable configuration, in particular according to a predetermined method or according to predetermined criteria, eg. B. high efficiency of the electric motor in the relevant driving condition, safe engine operation when an error occurs in Electric motor or in the control or regulation of the electric motor. The selection can be made according to comparatively simple specifications. But you can also use more complex selection strategies.

Die Konfiguration kann dann z. B. direkt über die Ausgabeeinheit eingestellt werden oder es wird eine weitere Konfigurationseinheit genutzt, die den Elektromotor umkonfiguriert. Somit kann die Konfiguration softwaretechnisch über die Ansteuersignale der Halbbrücken bzw. Vollbrücken erfolgen. Alternativ kann eine Schaltmatrix die Einstellung aller theoretisch möglichen Konfigurationen erlauben. Jedoch können auch Schaltelemente verwendet werden, mit denen sich die praktisch relevanten Konfigurationen einstellen lassen.The configuration can then z. B. can be set directly via the output unit or it is used another configuration unit that reconfigures the electric motor. Thus, the configuration can be done by software technology via the drive signals of the half bridges or full bridges. Alternatively, a switch matrix may allow the setting of all theoretically possible configurations. However, switching elements can also be used with which the practically relevant configurations can be set.

Das Umkonfigurieren kann durch Verändern der Anzahl der für den Betrieb des Elektromotors genutzten Wicklungen erfolgen. Auch kann bei gleich bleibender Anzahl von Wicklungen die Verschaltung der Wicklungen verändert werden, bspw. durch einen Wechsel zwischen Sternpunktschaltung und Mehreckschaltung. Auch können verschiedene Arten einer Mehreckschaltung verwendet werden.The reconfiguration can be done by changing the number of windings used for the operation of the electric motor. Also, with a constant number of windings, the interconnection of the windings can be changed, for example. By a change between neutral point circuit and polygonal circuit. Also, various types of polygonal circuit can be used.

Durch die Auswahleinheit ergibt sich die Möglichkeit an Hand von Wirkungsgradangaben für den Elektromotor, bspw. für voneinander verschiedene Drehzahl zu Drehmomentwerte, verschiedene Konfigurationen des Elektromotors festzulegen. Aus diesen Konfigurationen wird dann durch die Auswahleinheit, die zu einem bestimmten Fahrzustand gehörende Konfiguration ausgewählt. Wird bspw. immer eine Konfiguration mit hohem Wirkungsgrad des Elektromotors ausgewählt, so lässt sich die Reichweite von Elektrofahrzeugen auf Grund des effizienten Energieeinsatzes erheblich vergrößern. In Fehlerfällen können Konfigurationen gewählt werden, die einen möglichst sicheren Reservebetrieb des Elektromotors gewährleisten.Due to the selection unit, the possibility arises on the basis of efficiency specifications for the electric motor, for example for mutually different speed to torque values, to determine various configurations of the electric motor. From these configurations, the configuration belonging to a particular driving state is then selected by the selection unit. If, for example, a configuration with a high degree of efficiency of the electric motor is always selected, the range of electric vehicles can be considerably increased due to the efficient use of energy. In case of faults, configurations can be selected to ensure the most reliable backup operation of the electric motor.

Durch die Auswahleinheit werden also neue Anwendungen und neue Betriebsweisen für den Elektromotor eröffnet.The selection unit thus opens up new applications and new modes of operation for the electric motor.

Die Ermittlungseinheit kann zu einem Fahrzustand oder zu einer Drehzahl eine Konfiguration mit hohem Wirkungsgrad des Elektromotors ermitteln. Der Wirkungsgrad kann definiert werden als das Verhältnis der aufgenommenen elektrischen Leistung zu der abgegebenen mechanischen Leistung.The determination unit may determine a configuration with a high efficiency of the electric motor at a driving state or at a rotational speed. The efficiency can be defined as the ratio of the absorbed electrical power to the delivered mechanical power.

Beispielweise werden in einem unteren Drehzahlbereich des Elektromotors nicht alle Wicklungen bzw. Phasen einer Drehstrommaschine verwendet, um auch hier einen hohen Wirkungsgrad zu ermöglichen. Bei hohen Drehzahlen werden dann mehr Wicklungen oder alle Wicklungen verwendet, da sich dann neben der größeren Leistung auch ein hoher Wirkungsgrad ergibt. Der Wirkungsgrad des Elektromotors ist entscheidend für den Energieverbrauch und damit für die Reichweite eines Elektroautos bzw. Elektrofahrzeugs.For example, not all windings or phases of a three-phase machine are used in a lower speed range of the electric motor, in order to enable high efficiency here as well. At high speeds then more windings or all windings are used, since then results in addition to the larger power and high efficiency. The efficiency of the electric motor is crucial for the energy consumption and thus for the range of an electric car or electric vehicle.

Der Wirkungsgrad kann durch die Wahl einer für den Fahrzustand oder die Drehzahl geeigneten Anzahl von zu verwendenden Wicklungen erhöht werden. Die Anzahl der mit Strom durchflossenen Wicklungen kann sich bei einer ersten Konfiguration von der Anzahl der mit Strom durchflossenen Wicklungen bei einer zweiten Konfiguration unterscheiden. Beide Konfigurationen können einen fehlerfreien Betrieb des Elektromotors betreffen.The efficiency can be increased by choosing a suitable for the driving condition or speed number of windings to be used. The number of current-carrying windings may differ in a first configuration from the number of current-carrying windings in a second configuration. Both configurations may relate to a faultless operation of the electric motor.

Die Anzahl der zur Ansteuerung verwendeten elektrischen Phasen kann bei unterschiedlicher Wicklungsanzahl gleich bleiben. Alternativ, kann sich die Anzahl der zur Ansteuerung verwendeten elektrischen Phasen aber auch bei unterschiedlicher Wicklungsanzahl unterscheiden. Somit entstehen weitere Freiheitsgrade zur Änderung des Wirkungsgrades des Elektromotors.The number of electrical phases used for driving can remain the same for different number of turns. Alternatively, however, the number of electrical phases used for driving can also differ with different number of windings. This results in additional degrees of freedom for changing the efficiency of the electric motor.

Alternativ kann der Wirkungsgrad durch die Wahl einer für den Fahrzustand oder die Drehzahl geeigneten Anzahl von zur Ansteuerung von bspw. Halbbrücken oder Vollbrücken verwendeten elektrischen Phasen verändert werden. Die Anzahl der verwendeten Phasen kann sich bei einer ersten Konfiguration von der Anzahl der verwendeten Phasen bei einer zweiten Konfiguration unterscheidet, vorzugsweise bei gleichbleibender Anzahl von verwendeten Wicklungen. Bei fehlerfreiem Betrieb werden vorzugsweise alle vorhandenen Wicklungen verwendet.Alternatively, the efficiency can be changed by selecting a suitable for the driving condition or speed number of electrical phases used for driving, for example. Half bridges or full bridges. The number of phases used may differ in a first configuration from the number of phases used in a second configuration, preferably with the same number of windings used. In error-free operation, preferably all existing windings are used.

Das Verändern der Phasenanzahl ist eine einfache aber wirkungsvolle Maßnahme zum Verändern des Wirkungsgrades eines Elektromotors. Diese Maßnahme kann auch einfache Art und Weise mittels Mikroprozessor oder Mikrocontroller erfolgen. Weitere Freiheitsgrade zur Veränderung des Wirkungsgrades ergeben sich in Kombination mit anderen Maßnahmen, z. B. Wechsel von Sternschaltung zu Dreieckschaltung oder zu Mehreckschaltungen, wobei bei Mehreckschaltungen auch unterschiedliche Spannzahlen verwendet werden können (Englisch: ”Span”).Changing the number of phases is a simple but effective measure for changing the efficiency of an electric motor. This measure can also be done in a simple manner by means of microprocessor or microcontroller. Other degrees of freedom to change the efficiency arise in combination with other measures, eg. As change from star connection to delta connection or to polygonal circuits, with multi-arcs also different numbers of voltages can be used (English: "Span").

Die Ermittlungseinheit kann aber bei einem anderen Ausführungsbeispiel auch zwischen einem fehlerfreien Betrieb des Elektromotors und einem Fehlerbetrieb unterscheiden. Im fehlerfreien Betrieb kann eine Wirkungsgradeffizienz maßgebend für die Auswahl der Konfiguration sein. Im Fehlerbetrieb kann dagegen die Sicherheit maßgebend sein, z. B. die Sicherheit einer Transportmaschine, die die Auswahleinheit enthält. However, in another embodiment, the determination unit can also distinguish between error-free operation of the electric motor and fault operation. In error-free operation, efficiency efficiency can be decisive for the selection of the configuration. In error mode, however, the security can be decisive, for. B. the safety of a transport machine containing the selection unit.

Die Ermittlungseinheit kann im Fehlerbetrieb eine Wicklung nicht verwenden, die ein Fehler enthält, indem eine Konfiguration ohne diese Wicklung ausgewählt wird.The determination unit can not use a winding containing an error in error operation by selecting a configuration without this winding.

Das Ermitteln der Fehlerursache kann automatisch erfolgen, bspw. durch das Erfassen von Wicklungsparametern, z. B. Wicklungswiderstand, oder auf andere Art, z. B. aus einem Motormodell heraus, das gleichzeitig simuliert wird. Der Fehler kann auch in einer Ansteuerung des Elektromotors liegen, z. B. in einem Umrichter. In diesem Fall wird durch die Ermittlungseinheit eine Konfiguration gewählt, bei der die vom Fehler betroffene Halbbrücke oder Vollbrücke des Umrichters nicht verwendet wird.The determination of the cause of the error can take place automatically, for example by detecting winding parameters, eg. B. winding resistance, or otherwise, for. B. from a motor model, which is simulated simultaneously. The error can also be in a control of the electric motor, z. In a converter. In this case, the detection unit selects a configuration that does not use the half bridge or full bridge of the drive affected by the fault.

Die Ermittlungseinheit kann im Fehlerbetrieb eine Konfiguration auswählen, die es erlaubt, einem durch den Fehler verursachtem Moment entgegen zu regeln oder zu steuern. So kann bspw. einem Pendelmoment oder einem Blockiermoment entgegen gewirkt werden. Der Elektromotor wird in diesem Fall also in zwei Teilmaschinen aufgeteilt, wobei die eine Teilmaschine fehlerhaft ist und die andere Teilmaschine dem Fehler entgegenwirkt und einen Hilfsantrieb realisiert. Der Hilfsantrieb kann auch durch eine dritte Teilmaschine des Elektromotors realisiert werden, um die Fehlerkompensation von der Funktion als Hilfsantrieb zu trennen.The determination unit can select a configuration during error operation that allows it to counteract or control a moment caused by the error. Thus, for example, a pendulum moment or a blocking moment can be counteracted. The electric motor is thus divided into two sub-machines, in which case one sub-machine is faulty and the other sub-machine counteracts the fault and realizes an auxiliary drive. The auxiliary drive can also be realized by a third sub-machine of the electric motor to separate the error compensation of the function as an auxiliary drive.

Ein anderes Ausführungsbeispiel betrifft eine Transportmaschine enthaltend eine Auswahleinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche. Damit gelten die für die Auswahleinheit genannten technischen Wirkungen auch für die Transportmaschine. Die Transportmaschine ist z. B. ein vollelektrisch angetriebenes Auto. Alternativ ist die Transportmaschine ein Auto mit Hybridantrieb, d. h. es gibt einen elektrischen Antrieb und einen weiterem Antrieb, z. B. eine Verbrennungskraftmaschine. Bei Elektroautos ist die Reichweite ein entscheidendes Akzeptanzkriterium. Die Reichweite lässt sich über die Steigerung der effizienten Nutzung des Motors durch Zu- oder Abschalten von Wicklungen basierend auf Entscheidungen der Auswahleinheit vergrößern.Another embodiment relates to a transport machine comprising a selection unit according to one of the preceding claims. Thus, the technical effects mentioned for the selection unit also apply to the transport machine. The transport machine is z. B. a fully electric car. Alternatively, the transport machine is a hybrid-drive car, i. H. There is an electric drive and a further drive, z. B. an internal combustion engine. With electric cars the range is a decisive acceptance criterion. The range can be increased by increasing the efficient use of the motor by turning windings on or off based on choices of the selection unit.

Die Transportmaschine kann eine elektronische Ansteuereinheit zur Ansteuerung der Wicklungen des Elektromotors gemäß Steuersignalen enthalten. Die elektronischen Schalter in der Ansteuereinheit können Feldeffekttransistoren sein (FET – Field Effect Transistor), wie MOSFET's (Metal Oxide FET). Aber auch IGBT (Isolated Gate Bipolar Transistor) oder Thyristoren (GTO) können verwendet werden, abhängig von der benötigten Schaltleistung. Die Schaltelemente können in der Ansteuereinheit eine Halbbrückenschaltung für den Anschluss eines Wicklungsanschlusses oder eine Vollbrückenschaltung für den Anschluss der beiden Anschlüsse einer Wicklung bilden. Die genannten Schaltelemente sind auch für die Konfiguration geeignet. So kann bereits über die Halbbrücken oder die Vollbrücken eine Konfiguration erfolgen indem bspw. bestimmte Brückenschaltungen nicht verwendet werden oder in dem bestimmte Brückenschaltungen mit demselben Steuersignal angesteuert werden. Eine Konfiguration kann über mehr als eine Sekunde, mehr als 10 Sekunden oder auch über mehr als eine Minute aufrecht erhalten werden.The transport machine may include an electronic drive unit for controlling the windings of the electric motor in accordance with control signals. The electronic switches in the drive unit can be field effect transistors (FET), such as MOSFETs (Metal Oxide FET). But also IGBT (Isolated Gate Bipolar Transistor) or Thyristor (GTO) can be used, depending on the required switching capacity. The switching elements may form in the drive unit a half-bridge circuit for the connection of a winding terminal or a full-bridge circuit for the connection of the two terminals of a winding. The aforementioned switching elements are also suitable for the configuration. Thus, a configuration can already be made via the half-bridges or the full-bridges by, for example, certain bridge circuits not being used or in which specific bridge circuits are driven with the same control signal. A configuration can be maintained for more than one second, more than 10 seconds or even more than one minute.

Die Transportmaschine kann eine Regeleinheit zum Erzeugen der Steuersignale der Ansteuereinheit gemäß mindestens einem Regelverfahren enthalten. Die Regelung kann z. B. eine feldorientierte Regelung sein. Feldorientierte Regelungen basieren auf einem Drehzeiger (Vector Control) der sich mit der Rotorwinkelgeschwindigkeit dreht. Bei Drehfeldmaschinen können die Rotorkoordinaten einfacher für eine Regelung verwendet werden, weil das Drehfeld in Rotorkoordinaten relativ zum Drehfeld des Stators ruht (Synchronmaschine) oder nur eine kleine Geschwindigkeit relativ zum Drehfeld des Stators hat (Asynchronmaschine). Die Transformation in Rotorkoordinaten zur Regelung und die Rücktransformation in die Ständerkoordinaten zur Erzeugung der Steuersignale für die Ansteuereinheit kann durch leistungsfähige Prozessoren erfolgen, insbesondere durch Mikroprozessoren oder durch spezielle Signalprozessoren.The transport machine may include a control unit for generating the control signals of the drive unit according to at least one control method. The scheme can z. B. be a field-oriented regulation. Field-oriented controls are based on a rotation vector (Vector Control) that rotates with the rotor angular velocity. In induction machines, the rotor coordinates can be used more easily for a control, because the rotating field in rotor coordinates relative to the rotating field of the stator rests (synchronous machine) or has only a small speed relative to the rotating field of the stator (asynchronous machine). The transformation into rotor coordinates for control and the inverse transformation into the stator coordinates for generating the control signals for the drive unit can be performed by powerful processors, in particular by microprocessors or by special signal processors.

Der Regelung kann außerdem noch ein Motormodell des Elektromotors zu Grunde liegen. Weiterhin können Reglerelemente verwendet werden, wie PI-Regler (Proportional Integral) oder PID-Regler (Proportional, Integral, Differential).The control can also be based on a motor model of the electric motor. In addition, controller elements can be used, such as PI (Proportional Integral) or PID (Proportional, Integral, Differential) controllers.

Aber auch andere Regelungen als feldorientierte Regelungen oder Steuerungen können verwendet werden.But regulations other than field-oriented regulations or controls can also be used.

Die Transportmaschine kann eine Konfigurationseinheit enthalten, die mit der Ausgabeeinheit gekoppelt ist, und die die bezeichnete oder definierte Konfiguration einstellt. Die Konfigurationseinheit kann somit die Ansteuereinheit enthalten oder auch zusätzliche elektronische Schalter, z. B. Transistoren, oder elektromechanische Schalter, wie Relais.The transport machine may include a configuration unit coupled to the output unit that sets the designated or defined configuration. The configuration unit can thus contain the drive unit or additional electronic switch, z. As transistors, or electromechanical switches, such as relays.

Es können auch Umschalter verwendet werden, die zwischen den verwendeten Konfigurationen umschalten, z. B. zwischen zwei Konfigurationen, drei Konfigurationen oder mehr als drei Konfigurationen. Alternativ kann eine Schaltmatrix verwendet werden, die eine Vielzahl von Konfigurationen erlaubt.Switches can also be used which switch between the configurations used, e.g. Between two configurations, three configurations, or more than three configurations. Alternatively, a switch matrix may be used that allows a variety of configurations.

Bei einer Sternkonfiguration wird ein Anschluss jeder Wicklung zu einem gemeinsamen Sternpunkt geführt. Bei einer Vieleckkonfiguration, d. h. ohne Sternpunkt, werden aufeinander folgend immer ein Wicklungsanschluss einer Wicklung mit einem Wicklungsanschluss einer anderen Wicklung in Reihenschaltung verbunden. In diesem Zusammenhang wird bei drei Wicklungen von einem Dreieck und bei mehr als drei Wicklungen von einem Vieleck gesprochen. Räumlich benachbarte Wicklungen können direkt verbunden werden, oder es wird bspw. jeweils ein Wicklungsanschluss bzw. werden zwei oder mehr zwischen den verbundenen Wicklungen liegende Wicklungsanschlüsse anderer Wicklungen übersprungen. Hier wird auch der Begriff Spannweite oder Englisch ”Span” verwendet.In a star configuration, one terminal of each winding is routed to a common neutral point. For a polygon configuration, i. H. without a neutral point, one winding connection of one winding is always connected in succession to a winding connection of another winding in series connection. In this context, three windings speak of a triangle and more than three windings of a polygon. Spatially adjacent windings can be directly connected, or it is, for example, in each case a winding connection or two or more lying between the connected windings winding terminals of other windings are skipped. Here also the term span or English "span" is used.

Die Konfigurationseinheit kann auch die Regeleinheit einbeziehen, so dass abhängig von der Konfiguration auch die betreffenden Motormodelle in die Regelung einbezogen werden. Insbesondere kann auch die Art der Regelung bzw. Steuerung konfiguriert werden.The configuration unit may also include the control unit, so that depending on the configuration and the relevant engine models are included in the scheme. In particular, the type of control or control can be configured.

Die Transportmaschine kann mindestens einen Radnabenmotor enthalten, bspw. zwei Radnabenmotoren an einer Achse eines Fahrzeugs oder vier Radnabenmotoren an den beiden Achsen. Durch die Auswahleinheit lassen sich auch im Fehlerfall die Fahreigenschaften bzw. Rolleigenschaften eines frei drehenden Rades einstellen. Insbesondere kann ein Blockieren vermieden werden und es kann Fehlermomenten entgegen geregelt werden, z. B. Pendelmomenten.The transport machine may include at least one wheel hub motor, for example two wheel hub motors on one axle of a vehicle or four wheel hub motors on the two axles. By selecting unit, the driving characteristics or rolling properties of a freely rotating wheel can be adjusted even in case of failure. In particular, blocking can be avoided and fault moments can be counteracted, for. B. pendulum moments.

Diese technischen Wirkungen sind besonders relevant, wenn keine Kupplung vorhanden ist und keine mechanische Bremse, wie es bei vielen Radnabenmotorkonzepten der Fall ist. Eine gesetzliche Genehmigung für ein Fahrzeug ohne mechanische Bremse kann bspw. maßgebend vom Verwenden der Auswahleinheit abhängen.These technical effects are particularly relevant if there is no clutch and no mechanical brake, as is the case with many wheel hub engine concepts. A legal approval for a vehicle without a mechanical brake can, for example, depend decisively on the use of the selection unit.

Der Radnabenmotor kann bspw. eine Zahnspulenwicklung enthalten. Der Radnabenmotor kann als Außenläufer oder als Innenläufer realisiert sein.The wheel hub motor may, for example, contain a tooth coil winding. The wheel hub motor can be realized as an external rotor or as an internal rotor.

Aber auch andere Elektromotoren werden verwendet, bspw. zentraler Elektromotor für eine Achse oder sogar für ein Fahrzeug.But other electric motors are used, for example. Central electric motor for an axle or even for a vehicle.

Der Elektromotor kann z. B. 4 oder mehr als 4 Wicklungen bzw. Nuten, 9 oder mehr als 9 Wicklungen bzw. Nuten, 12 oder mehr als 12 Wicklungen bzw. Nuten oder sogar mehr als 24 Wicklungen bzw. Nutenhaben. Die Anzahl der Wicklungen bzw. Nuten kann kleiner als 100 sein.The electric motor may, for. 4 or more than 4 windings, 9 or more than 9 windings, 12 or more than 12 windings or even more than 24 windings. The number of windings or grooves can be less than 100.

Außerdem wird ein Verfahren zum Auswählen einer Konfiguration an einem Elektromotor angegeben, enthaltend:

  • – Erfassen eines ersten Fahrzustands oder einer ersten Drehzahl,
  • Auswahl einer ersten Konfiguration eines Elektromotors abhängig von dem erfassten ersten Fahrzustand,
  • – Erfassen eines zweiten Fahrzustands oder einer zweiten Drehzahl,
  • – Auswahl einer zweiten Konfiguration eines Elektromotors abhängig von dem erfassten zweiten Fahrzustand, wobei sich die zweite Konfiguration von der ersten Konfiguration unterscheidet.
In addition, a method for selecting a configuration on an electric motor is disclosed, comprising:
  • Detecting a first driving state or a first rotational speed,
  • Selection of a first configuration of an electric motor depending on the detected first driving state,
  • Detecting a second driving state or a second rotational speed,
  • Selecting a second configuration of an electric motor depending on the sensed second driving condition, wherein the second configuration is different from the first configuration.

Damit gelten für das Verfahren, die oben für die Auswahleinheit genannten technischen Wirkungen.Thus, for the process, the technical effects mentioned above for the selection unit apply.

Die zweite Konfiguration kann sich von der ersten Konfiguration hinsichtlich der Anzahl der einbezogenen Wicklungen unterscheiden. Bei den Wicklungen unterscheidet man verteilte Wicklungen, die mehr als zwei Nuten belegen und konzentrierte Wicklungen, die nur zwei Nuten belegen. Eine Wicklung kann mehrere Windungen enthalten, z. B. mehr als 10 Windungen, mehr als 100 Windungen aber z. B. weniger als 10000 Windungen. Die Wicklungen können auch als Spulen bezeichnet werden. Im Zusammenhang mit der Auswahleinheit hat jede Wicklung einen Wicklungsanschluss oder auch zwei Wicklungsanschlüsse, die abhängig von der getroffenen Auswahl mit Halbbrücken bzw. Vollbrücken aus jeweils zwei bzw. vier Schaltelementen verbunden werden. Bei einigen Konfigurationen können auch die Wicklungsanschlüsse zweier oder mehr als zweier Wicklungen mit dem Mittelknoten der Halb- bzw. Vollbrücken verbunden werden. In anderen Konfigurationen sind dann aber diese Wicklungsanschlüsse wieder getrennt voneinander.The second configuration may differ from the first configuration in terms of the number of windings involved. The windings are divided into distributed windings, which occupy more than two slots, and concentrated windings, which occupy only two slots. A winding may contain several turns, z. B. more than 10 turns, more than 100 turns but z. B. less than 10,000 turns. The windings can also be referred to as coils. In connection with the selection unit, each winding has a winding connection or else two winding connections which, depending on the selection made, are connected with half bridges or full bridges of respectively two or four switching elements. In some configurations, the winding terminals may also have two or more than two windings are connected to the center node of the half or full bridges. In other configurations, however, then these winding connections are again separated from each other.

Der Elektromotor kann in beiden Konfigurationen fehlerfrei sein. Die Konfigurationen können dann bspw. hinsichtlich des Wirkungsgrades ausgewählt werden.The electric motor can be faultless in both configurations. The configurations can then be selected, for example, in terms of efficiency.

Alternativ kann auch bei dem Verfahren der Wirkungsgrad durch die Wahl einer für den Fahrzustand oder die Drehzahl geeigneten Anzahl von verwendeten elektrischen Phasen verändert werden. Die Anzahl der verwendeten Phasen kann sich bei einer ersten Konfiguration von der Anzahl der verwendeten Phasen bei einer zweiten Konfiguration unterscheidet, vorzugsweise bei gleichbleibender Anzahl von verwendeten Wicklungen. Bei fehlerfreiem Betrieb werden vorzugsweise alle vorhandenen Wicklungen verwendet.Alternatively, in the method as well, the efficiency can be changed by selecting a suitable number of electrical phases used for the driving state or the rotational speed. The number of phases used may differ in a first configuration from the number of phases used in a second configuration, preferably with the same number of windings used. In error-free operation, preferably all existing windings are used.

Das Verändern der Phasenanzahl ist wiederum eine einfache aber wirkungsvolle Maßnahme zum Verändern des Wirkungsgrades eines Elektromotors. Diese Maßnahme kann auch einfache Art und Weise mittels Mikroprozessor oder Mikrocontroller erfolgen. Weitere Freiheitsgrade zur Veränderung des Wirkungsgrades ergeben sich in Kombination mit anderen Maßnahmen, z. B. Wechsel von Sternschaltung zu Dreieckschaltung oder zu Mehreckschaltungen, wobei bei Mehreckschaltungen auch unterschiedliche Spannzahlen verwendet werden können (Englisch: ”Span”).Changing the number of phases is again a simple but effective measure for changing the efficiency of an electric motor. This measure can also be done in a simple manner by means of microprocessor or microcontroller. Other degrees of freedom to change the efficiency arise in combination with other measures, eg. As change from star connection to delta connection or to polygonal circuits, with multi-arcs also different numbers of voltages can be used (English: "Span").

Die Konfigurationen können so ausgewählt werden, dass sich abhängig vom Fahrzustand ein möglichst großer Wirkungsgrad des Betriebs des Elektromotors ergibt. Dies erhöht die Effizienz und damit die Reichweite von bspw. Elektrofahrzeugen.The configurations can be selected such that, depending on the driving condition, the greatest possible efficiency of the operation of the electric motor results. This increases the efficiency and thus the range of, for example, electric vehicles.

Der Elektromotor kann aber auch beim Verwenden der ersten Konfiguration und/oder beim Verwenden der zweiten Konfiguration einen Fehler enthalten. Die verwendete Konfiguration kann jedoch selbst fehlerfrei sein. Insbesondere kann es mindestens zwei Konfigurationen für zwei voneinander verschiedene Fehlerfälle geben.However, the electric motor may also contain an error when using the first configuration and / or when using the second configuration. However, the configuration used can itself be error-free. In particular, there may be at least two configurations for two different error cases.

In allen angesprochenen Anordnungen können die einzelnen Wicklungen bspw. außen am Stator zurückgewickelt werden. Alternativ können zweischichtige Zahnspulenwicklung verwendet werden. Einschichtige Zahnspulwicklungen können bei doppelter Nutenanzahl verwendet werden. Aber auch verteilte Wicklungen sind möglich.In all the arrangements mentioned, the individual windings can, for example, be wound back on the outside of the stator. Alternatively, two-layered tooth coil winding can be used. Single-layered tooth coil windings can be used with twice the number of grooves. But also distributed windings are possible.

Mit anderen Worten ausgedrückt, wird ein lastoptimierter Nabenmotor angegeben.In other words, a load-optimized hub motor is specified.

Elektroantriebe haben im unteren Drehzahlbereich in der Regel einen deutlich geringeren Wirkungsgrad als in ihrem optimalen Betriebsbereich. Gerade im unteren Geschwindigkeitsbereich, der in der Fahrpraxis sehr häufig vorkommt, dreht bspw. ein Radnabenmotor daher in einem nicht optimalen Drehzahlbereich. Daher wird mehr Energie in Verlustwärme umgesetzt und nicht für den eigentlichen Vortrieb genutzt.Electric drives usually have a much lower efficiency in the lower speed range than in their optimum operating range. Especially in the lower speed range, which is very common in driving practice, for example, a wheel hub motor therefore rotates in a non-optimal speed range. Therefore, more energy is converted into heat loss and not used for the actual propulsion.

Elektrische Maschinen haben einen optimalen Arbeitspunkt. Dieser wird in der Regel entsprechend des Einsatzes identifiziert und dann wird die Maschine auf diesen Arbeitspunkt ausgelegt. Im Fahrzeugbetrieb werden aber unterschiedliche Last- und Drehzahlpunkte dynamisch angefordert.Electrical machines have an optimal operating point. This is usually identified according to the application and then the machine is designed for this operating point. In vehicle operation but different load and speed points are dynamically requested.

Heute werden meist schaltbare Getriebe genutzt, um die Drehzahl des Antriebs im Verhältnis zur Raddrehzahl zu optimieren. Bspw. bei einem Radnabenantrieb würde sich die Komplexität des Antriebs und das Gewicht im Rad durch ein schaltbares Getriebe aber deutlich erhöhen.Today, most switchable transmissions are used to optimize the speed of the drive in relation to the wheel speed. For example. in a wheel hub drive, however, the complexity of the drive and the weight in the wheel would be significantly increased by a switchable transmission.

In klassischen Elektroantrieben werden drei Phasen implementiert, um das Drehfeld zu erzeugen. Bspw. in einem optimierten Radnabenantrieb können mehr als drei Phasen implementiert werden, so dass sich durch das gezielte Abschalten von Phasen verschiedene Teilmotorkonzepte darstellen lassen. So kann für jede Drehzahl jeweils der Teilmotor aktiviert werden, der die beste Effizienz hat. Dadurch lässt sich über ein größeres Drehzahlband eine optimale hohe Effizienz des Elektroantriebs, z. B. Radnabenantrieb, darstellen und die eingesetzte Energie optimaler verwenden.In classic electric drives, three phases are implemented to produce the rotating field. For example. In an optimized wheel hub drive, more than three phases can be implemented, so that the selective switching off of phases can represent different partial engine concepts. Thus, for each speed, the partial motor can be activated, which has the best efficiency. As a result, an optimal high efficiency of the electric drive, for. B. wheel hub drive, represent and use the energy used optimally.

Der Antrieb besteht dazu bspw. aus:

  • – einem Elektromotor, z. B. Radnabenmotor, mit mehr als drei Phasen,
  • – einer Leistungselektronik mit jeweils einer Endstufe pro Phase bzw. einer Leistungselektronik mit so vielen Endstufen, wie der Motor Phasen/Wicklungen hat, und
  • – einer Regelung, bestehend aus Ansteuerelektronik und Auswerte- und Regelungssoftware, die für die jeweilige Drehzahl die richtige Anzahl von Phasen berechnet und nutzt.
The drive consists, for example, of:
  • - An electric motor, z. B. wheel hub motor, with more than three phases,
  • - Power electronics with one output stage per phase or power electronics with as many power amps as the motor has phases / windings, and
  • - A scheme consisting of control electronics and evaluation and control software that calculates and uses the right number of phases for each speed.

Durch die variable Nutzung der aktiven Motorkomponenten ergeben sich verschiedene Teilmotoren, die in einem Motor integriert sind. Dadurch lässt sich der Wirkungsgrad eines Elektroantriebs für E-Fahrzeuge (Elektrofahrzeuge) steigern und die Fahrreichweite von E-Fahrzeugen entsprechend erhöhen. Da die Antriebsmaschine aus verschiedenen Teilmaschinen besteht, kann die Redundanz genutzt werden. Fällt eine Phase aus können die anderen Teilmotoren den Antrieb übernehmen.Due to the variable use of the active engine components, different sub-engines result, which are integrated in one engine. This can increase the efficiency of an electric drive for electric vehicles (electric vehicles) and increase the driving range of electric vehicles accordingly. Since the drive machine consists of different sub-machines, the redundancy can be used. If one phase fails, the other partial motors can take over the drive.

Einem Pendelmoment oder Blockiermoment, das im Fehlerfall eines Kurzschlusses entsteht, könnten die jeweils funktionsfähigen Teilmaschinen entgegenwirken und so das Pendelmoment bzw. Blockiermoment verringern.A pendulum moment or blocking torque, which arises in the event of a fault short circuit, could counteract each functional submachines and so reduce the pendulum moment or locking torque.

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der beiliegenden Zeichnungen erläutert. Darin zeigen:In the following, embodiments of the invention will be explained with reference to the accompanying drawings. Show:

1 einen Radnabenmotor, 1 a wheel hub motor,

2 Betriebszustände in einem Drehzahl zu Drehmoment Diagramm, 2 Operating states at a speed to torque diagram,

3 Einheiten zur Konfiguration und zum Betrieb eines Elektromotors, 3 Units for configuring and operating an electric motor,

4 eine erste Konfiguration eines Elektromotors mit bspw. zwölf Wicklungen, 4 a first configuration of an electric motor with, for example, twelve windings,

5 eine zweite Konfiguration des Elektromotors, 5 a second configuration of the electric motor,

6 ein Beispiel für die Anordnung von Wicklungen für die zweite Konfiguration des Elektromotors, 6 an example of the arrangement of windings for the second configuration of the electric motor,

7 eine dritte Konfiguration des Elektromotors, die auch für einen Fehlerfall geeignet ist, 7 a third configuration of the electric motor, which is also suitable for a fault,

8 ein Beispiel für die Anordnung von Wicklungen für die dritte Konfiguration des Elektromotors, 8th an example of the arrangement of windings for the third configuration of the electric motor,

9 Verfahrensschritte eines Verfahrens zum Konfigurieren eines Elektromotors, 9 Method steps of a method for configuring an electric motor,

10 Einheiten eines Elektroautos, 10 Units of an electric car,

11 ein Beispiel für die Anordnung von Wicklungen für eine vierte Konfiguration des Elektromotors, und 11 an example of the arrangement of windings for a fourth configuration of the electric motor, and

12 ein Beispiel für die Anordnung von Wicklungen für eine fünfte Konfiguration des Elektromotors. 12 an example of the arrangement of windings for a fifth configuration of the electric motor.

Die 1 zeigt einen Radnabenmotor 10, der auf einer Fahrzeugachse 12 angeordnet ist. Es handelt sich bspw. um einen Innenläufermotor.The 1 shows a wheel hub motor 10 standing on a vehicle axle 12 is arranged. It is, for example, an internal rotor motor.

Ein Radiallager 16 ist mit seiner Innenseite auf der Fahrzeugachse 12 befestigt und an seiner Außenseite in einem Lagerblock 18 gelagert bzw. befestigt. Eine Läuferbasis-Scheibe 20 hat bspw. einen kreisförmigen Umfang und kann die Seitenwand eines Läufergehäuses bilden. Am Umfang der Scheibe 20 sind Permanentmagnete PM1 bis PMn angebracht, z. B. 12 Stück.A radial bearing 16 is with its inside on the vehicle axle 12 attached and on its outside in a storage block 18 stored or attached. A runner base disc 20 For example, has a circular circumference and can form the side wall of a rotor housing. On the circumference of the disc 20 are permanent magnets PM1 to PMn attached, z. B. 12 pieces.

Das Statorgehäuse 21, trägt Spulen bzw. Wicklungen SP1 bis SPn, z. B. 12 oder 24 Wicklungen, die im folgenden auch mit W1 bis Wn bezeichnet werden.The stator housing 21 , carries coils or windings SP1 to SPn, z. B. 12 or 24 windings, which are also referred to below with W1 to Wn.

Am Innenläufer bzw. Rotor, genauer an der Scheibe 20 ist eine Verbund aus einer Felge 22, einem Radkranz 24 und einem Radflansch befestigt mit Hilfe von Radschrauben 28, 30 bzw. Radmuttern. Ein Reifen 32 wird von der Felge 22 getragen bzw. stützt sich auf der Felge 22 ab.On the inner rotor or rotor, more precisely on the disc 20 is a composite of a rim 22 a wheel rim 24 and a wheel flange fastened by means of wheel bolts 28 . 30 or wheel nuts. A tire 32 gets off the rim 22 worn or supported on the rim 22 from.

Der Radnabenmotor 10 kann eine Abmessung entlang seiner Mittelachse M haben, die kleiner als sein Durchmesser ist, insbesondere kleiner als die Hälfte des Durchmessers. Die Länge wird bspw. durch die Länge der Spulen SP1 vorgegeben oder durch die Länge eines Gehäuses. Der Durchmesser wird bspw. durch die Lage der äußeren Flächen der Spulen SP1 bis SPn vorgeben oder durch ein Gehäuse. The wheel hub motor 10 may have a dimension along its central axis M smaller than its diameter, in particular smaller than half the diameter. The length is given, for example, by the length of the coils SP1 or by the length of a housing. The diameter is predefined, for example, by the position of the outer surfaces of the coils SP1 to SPn or by a housing.

An Stelle des Radnabenmotors 10 kann auch ein anderer Radnabenmotor verwendet werden, z. B. mit Käfigläufer (Kurzschlussringläufer). An Stelle eines Radnabenmotors 10 mit Innenläufer kann auch ein Radnabenmotor mit Außenläufer verwendet werden, der Permanentmagnete oder einen Kurzschlussringläufer enthält.In place of the wheel hub motor 10 can also be used another hub motor, z. B. with squirrel cage (Shorting ring rotor). Instead of a wheel hub motor 10 with internal rotor can also be a hub motor with external rotor can be used, which contains permanent magnets or a short-circuited ring rotor.

Es lassen sich aber auch andere Elektromotore verwenden, insbesondere ein Asynchronmotor oder ein Synchronmotor mit einer Länge in Längsrichtung der Drehachse, wobei die Länge größer als ein Außendurchmesser des betreffenden Elektromotors ist.However, it is also possible to use other electric motors, in particular an asynchronous motor or a synchronous motor having a length in the longitudinal direction of the axis of rotation, wherein the length is greater than an outer diameter of the relevant electric motor.

Der Elektromotor kann in einer Transportmaschine oder einer anderen Maschine verwendet werden, z. B. in einer Werkzeugmaschine o. ä. Dieselben Prinzipien lassen sich nicht nur bei Motoren sondern auch bei Generatoren anwenden.The electric motor may be used in a haulage machine or other machine, e.g. B. in a machine tool o. Ä. The same principles can be applied not only to engines but also in generators.

Die 2 zeigt Betriebszustände in einem Drehzahl n zu Drehmoment M Diagram. Die Drehzahl n ist auf der waagerechten Achse des Diagrams abgetragen. Das Drehmoment M ist dagegen auf der vertikalen Achse des Diagrams abgetragen.The 2 shows operating conditions at a speed n to torque M diagram. The speed n is plotted on the horizontal axis of the diagram. The torque M, however, is plotted on the vertical axis of the diagram.

Zwei Kurven K1 und K2 sind jeweils einem gleichen Wirkungsgrad zugeordnet, wobei der Wirkungsgrad der Kurve K2 höher als der Wirkungsgrad der Kurve K2 ist. Die Kurven K1 und K2 trennen Gebiete mit voneinander verschiedenen Wirkungsgradenbereichen voneinander ab, wenn der Radnabenmotor nur in einer Konfiguration verwendet wird. In diesem Fall ist der Radnabenmotor bspw. auf einen Betriebzustand B4 hin abgestimmt, für den er mit einem hohen Wirkungsgrad betrieben wird. Somit betrifft das Gebiet G1 das von der Kurve K1 umfasst wird, ein Gebiet mit Betriebszuständen, die einen hohen Wirkungsgrad haben.Two curves K1 and K2 are each associated with an equal efficiency, wherein the efficiency of the curve K2 is higher than the efficiency of the curve K2. The curves K1 and K2 separate regions having different degrees of efficiency from one another when the hub motor is used in only one configuration. In this case, the wheel hub motor, for example, tuned to an operating state B4 out, for which he is operated with high efficiency. Thus, the area G1 encompassed by the curve K1 relates to an area having operating states having high efficiency.

Ein Gebiet G2 zwischen den Kurven K1 und K2 betrifft dagegen Betriebszustände mit mittlerem Wirkungsgrad, z. B. einen Betriebszustand B3.A region G2 between the curves K1 and K2 on the other hand relates to operating states with medium efficiency, eg. B. an operating condition B3.

Ein Gebiet G3 liegt links und unterhalb der Kurve K2 und betrifft Betriebszustände mit einem kleinen Wirkungsgrad, siehe Betriebszustände B1 und B2.An area G3 is to the left and below the curve K2 and relates to operating states with a low efficiency, see operating states B1 and B2.

Mit der vorliegenden Erfindung wird nun ein Ansatz gewählt, bei dem nicht mehr nur eine Konfiguration des Elektromotors verwendet wird sondern mehrere Konfigurationen. Damit kann im Betriebszustand B1 beim Anfahren bspw. das gleiche Moment M des Motors erzielt werden, wie im Betriebszustand B4, z. B. Fahren im Augenblick des Beschleunigens bei hoher Drehzahl, d. h. vier oder fünf Personen plus ggf. Gepäck. Das Konfigurieren des Radnabenmotors 10 wird an Hand der folgenden 3 bis 12 näher erläutert.With the present invention, an approach is now chosen in which not only a configuration of the electric motor is used but a plurality of configurations. Thus, in the operating state B1 when starting eg. The same moment M of the engine can be achieved, as in the operating state B4, z. B. Driving at the moment of acceleration at high speed, ie four or five people plus possibly luggage. Configuring the wheel hub motor 10 becomes the hand of the following 3 to 12 explained in more detail.

Die 3 zeigt Einheiten zur Konfiguration und zum Betrieb eines Elektromotors 54, z. B. des Radnabenmotors 10, nämlich:

  • – eine Regelung/Steuerung 50, und
  • eine Leistungselektronik 52.
The 3 shows units for configuring and operating an electric motor 54 , z. B. the wheel hub motor 10 namely:
  • - a regulation / control 50 , and
  • - Power electronics 52 ,

Der Motor 10, 54 kann bspw. eine Zahnspulenwicklung enthalten. Der Motor 10, 54 kann als Außenläufer oder als Innenläufer realisiert sein. An Stelle einer Zahnspulenwicklung können auch andere Wicklungsschemata verwendet werden, z. B. Zweischicht-Bruchlochwicklung, Zweischicht-Ganzlochwicklung, usw.The motor 10 . 54 may, for example, contain a tooth coil winding. The motor 10 . 54 can be realized as an external rotor or as an internal rotor. Instead of a tooth coil winding other winding schemes can be used, for. B. two-layer break hole winding, two-layer Ganzlochwicklung, etc.

Die Regelung/Steuerung 50 enthält ihrerseits:

  • eine Ansteuereinheit 56,
  • eine Regeleinheit 58, und
  • eine Auswahleinheit 60.
The regulation / control 50 contains in turn:
  • - A drive unit 56 .
  • - a control unit 58 , and
  • - a selection unit 60 ,

Die Ansteuereinheit 56 enthält bspw. eine Anzahl von Pulsweitenmodulations-Schaltungen (PWM – Puls Width Modulation) bzw. PWM-Schaltungspaaren, die mit der Anzahl von Halbbrückenschaltungen im Falle einer Leistungselektronik 52 mit Halbbrücken bzw. mit der Anzahl von Vollbrückenschaltung in der Leistungselektronik 52 übereinstimmt.The drive unit 56 includes, for example, a number of pulse width modulation (PWM) circuits or PWM circuit pairs associated with the number of half-bridge circuits in the case of power electronics 52 with half bridges or with the number of full bridge circuit in the power electronics 52 matches.

Die Regeleinheit 58 enthält bspw. für jede einstellbare Konfiguration eine eigene Regelung/Steuerung oder zumindest für jede einstellbare Konfiguration eigene Regelungsparameter (Zeitkonstanten der Regler, Verstärkungsfaktoren der Regler, Führungsgrößen, Stellgrößen oder Regelgrößen) bzw. Modellparameter. Bei der Regelung liegt eine geschlossene Wirkungskette vor in der eine Regeldifferenz, die sich aus Istwert und Sollwert der Regelgröße ergibt, möglichst klein wird. Ein Beispiel für eine Regelung ist die feldorientierte Regelung. Bei einer Steuerung liegt dagegen eine offene Wirkungskette vor. The control unit 58 contains, for example, for each adjustable configuration its own control / control or at least for each adjustable configuration own control parameters (time constants of the controller, gain factors of the controller, command values, manipulated variables or controlled variables) or model parameters. In the closed-loop control there is a closed chain of effects in which a control difference, which results from the actual value and setpoint of the controlled variable, becomes as small as possible. An example of a regulation is field-oriented regulation. In the case of a controller, on the other hand, there is an open chain of effects.

Die Auswahleinheit 60 wählt abhängig vom Betriebszustand des Motors 54 bzw. einer Maschine, die diesen Motor 54 enthält, eine geeignete Konfiguration des Motors 54 aus und veranlasst das Konfigurieren entsprechend der ausgewählten Konfiguration. Der Aufbau der Auswahleinheit 60 wird unten an Hand der 10 noch näher erläutert.The selection unit 60 selects depending on the operating condition of the engine 54 or a machine that uses this engine 54 contains a suitable configuration of the engine 54 and initiates the configuration according to the selected configuration. The structure of the selection unit 60 will be at the bottom of the hand 10 explained in more detail.

Die Leistungselektronik 52 enthält Halbbrücken 62 bis 66. Alternativ können an stelle der Halbbrücken 62 bis 66 auch Vollbrücken verwendet werden. Beispielsweise hat der Elektromotor 54 zwölf oder mehr als zwölf Wicklungen W1 bis Wn. Die Leistungselektronik 52 kann dann bspw. zwölf oder mehr als zwölf Halbbrücken im Falle einer Leistungselektronik 52 mit Halbbrücken bzw. zwölf oder mehr Vollbrücken im Fall einer Leistungselektronik 52 mit Vollbrücken enthalten. Somit kann bei zumindest einer Konfiguration eine separate Ansteuerung der Wicklungen mit jeweils einer Halbbrücke oder mit jeweils einer Vollbrücke erfolgen.The power electronics 52 contains half bridges 62 to 66 , Alternatively, instead of half bridges 62 to 66 also full bridges are used. For example, the electric motor has 54 twelve or more than twelve windings W1 to Wn. The power electronics 52 can then, for example, twelve or more than twelve half-bridges in the case of power electronics 52 with half bridges or twelve or more full bridges in the case of power electronics 52 included with full bridges. Thus, in at least one configuration, a separate control of the windings, each with a half-bridge or each with a full bridge done.

Die 4 zeigt eine erste Konfiguration K1 des Elektromotors 54 mit bspw. zwölf Wicklungen W1 bis W12, wobei aus Symmetriegründen nur die Wicklungen W1 bis W6 dargestellt sind. Die den Wicklungen W7 bis W12 zugeordneten Schaltbrücken werden wie die den Wicklungen W1 bis W6 zugeordneten Schaltbrücken angesteuert bei entgegengesetztem Wicklungssinn der Wicklungen W7 bis W12 im Vergleich zum Wicklungssinn der Wicklungen W1 bis W6. Bei gleichem Wicklungssinn/Beschaltung werden die Wicklungen W7 bis W12 zugeordneten Schaltbrücken invers zu den Wicklungen W1 bis W6 zugeordneten Schaltbrücken angesteuert, wobei hier invers bedeutet, dass bspw. die Ansteuersignale für den oberen Brückentransistor/-schalter und die Ansteuersignale für den unteren Brückentransistor/-schalter vertauscht werden.The 4 shows a first configuration K1 of the electric motor 54 with, for example, twelve windings W1 to W12, wherein for symmetry reasons only the windings W1 to W6 are shown. The switching bridges associated with the windings W7 to W12 are, like the switching bridges assigned to the windings W1 to W6, driven in the opposite sense of winding of the windings W7 to W12 in comparison to the winding sense of the windings W1 to W6. With the same sense of winding / wiring, the windings W7 to W12 associated switching bridges inversely to the windings W1 to W6 associated switching bridges are driven, inversely meaning that, for example, the drive signals for the upper bridge transistor / switch and the drive signals for the lower bridge transistor / -. switch swapped.

In der Konfiguration K1 werden sechs Phasen zur Ansteuerung der Halbbrücken HB1 bis HB12 verwendet, wobei die Halbbrücken HB6 bis HB12 nicht dargestellt sind, wegen der oben erwähnten Symmetrie des Motors 54. Alternativ werden nur die sechs Halbbrücken HB1 bis HB6 verwendet, wie unten noch näher erläutert ist.In the configuration K1, six phases are used for driving the half bridges HB1 to HB12, with the half bridges HB6 to HB12 not shown because of the above-mentioned symmetry of the motor 54 , Alternatively, only the six half-bridges HB1 to HB6 are used, as explained in more detail below.

Die Wicklungen W1 bis W12 sind an einem Sternpunkt SP miteinander verbunden. Für die anderen Enden der Wicklungen W1 bis W6 liegt die folgende Schaltung vor:

  • – die Wicklung W1 ist mit dem Mittelknoten der Halbbrücke HB1 verbunden, wobei der Mittelknoten an die Arbeitsstrecken beider Schaltelemente der Halbbrücke angeschlossen ist, was auch für die anderen Halbbrücken gilt.
  • – die Wicklung W2 ist mit dem Mittelknoten der Halbbrücke HB2 verbunden,
  • – die Wicklung W3 ist mit dem Mittelknoten der Halbbrücke HB3 verbunden,
  • – die Wicklung W4 ist mit dem Mittelknoten der Halbbrücke HB4 verbunden,
  • – die Wicklung W5 ist mit dem Mittelknoten der Halbbrücke HB5 verbunden, und
  • – die Wicklung W6 ist mit dem Mittelknoten der Halbbrücke HB6 verbunden.
The windings W1 to W12 are connected to each other at a neutral point SP. For the other ends of the windings W1 to W6, the following circuit is present:
  • - The winding W1 is connected to the center node of the half-bridge HB1, wherein the central node is connected to the working distances of both switching elements of the half-bridge, which also applies to the other half-bridges.
  • The winding W2 is connected to the middle node of the half-bridge HB2,
  • The winding W3 is connected to the middle node of the half-bridge HB3,
  • The winding W4 is connected to the middle node of the half-bridge HB4,
  • - The winding W5 is connected to the center node of the half-bridge HB5, and
  • - The winding W6 is connected to the center node of the half-bridge HB6.

Das untere Schaltelement der Halbbrücken HB1 bis HB6 ist jeweils mit einer gemeinsamen Minusleitung 100 verbunden. Das obere Schaltelement der Halbbrücken HB1 bis HB6 ist jeweils mit einer gemeinsamen Plusleitung 102 verbunden.The lower switching element of the half bridges HB1 to HB6 is in each case connected to a common negative line 100 connected. The upper switching element of the half bridges HB1 to HB6 is in each case connected to a common positive line 102 connected.

Jede Halbbrücke HB1 bis HB6 wird durch ein Ansteuersignal-Leitungspaar S1 bis S6 gesteuert, wobei die eine Ansteuerleitung jeweils an einen Steueranschluss des oberen Schaltelements, z. B. Gate, und die andere Ansteuerleitung jeweils an einen Steueranschluss des unteren Schaltelements der betreffenden Halbbrücke führt.Each half-bridge HB1 to HB6 is controlled by a drive signal line pair S1 to S6, wherein the one drive line in each case to a control terminal of the upper switching element, for. B. gate, and the other drive line each leads to a control terminal of the lower switching element of the respective half-bridge.

In der Konfiguration K1 sind die sechs Phasen zueinander mit zunehmender Phasenverschiebung zwischen einander benachbarten Phasen angeordnet, d. h. z. B. 0 Winkelgrad, 60, 120, 180, 240, und 300 Winkelgrad. Auf Grund der Verwendung von sechs Phasen zur Ansteuerung von zwölf Wicklungen W1 bis W12 ergibt sich eine erste Teilmaschine des Elektromotors 12 mit eigener Drehmomentkennlinie in Abhängigkeit von Drehzahl. Auch der Wirkungsgrad der ersten Teilmaschine ist abhängig von der Drehzahl anders als bei anderen Teilmaschinen, die bspw. unten an Hand der 5 bis 8 noch näher erläutert werden.In the configuration K1, the six phases are arranged with respect to each other with increasing phase shift between adjacent phases, ie, for example, 0 angular degrees, 60, 120, 180, 240, and 300 angular degrees. Due to the use of six phases for driving twelve windings W1 to W12, a first sub-machine of the electric motor results 12 with its own torque characteristic as a function of speed. The efficiency of the first part of the machine is dependent on the speed unlike other sub-machines, for example, down to the hand of the 5 to 8th will be explained in more detail.

Die zu den nicht dargestellten Wicklungen W6 bis W12 gehörenden Halbbrücken werden wie die Halbbrücken der Wicklungen W1 bis W6 angesteuert basierend auf den sechs Phasen. Es kann jedoch auch mit nur sechs Halbbrücken größerer Leistung gearbeitet werden, wenn die Halbbrücke HB1 bspw. den Strom durch die Wicklungen W1 und W7, die Halbbrücke HB2 den Strom durch die Wicklungen W2 und W8 usw. steuert. The half-bridges belonging to the unillustrated windings W6 to W12 are driven like the half-bridges of the windings W1 to W6 based on the six phases. However, it can also be worked with only six half-bridges larger power when the half-bridge HB1, for example, the current through the windings W1 and W7, the half-bridge HB2 the current through the windings W2 and W8, etc. controls.

Für die 4 gilt, Q = 12, p = 1 und m = 6, wobei Q die Anzahl der genutzten Nuten, p die Polpaarzahl und m die Anzahl der elektrischen Phasen sind. Weiterhin gilt: q = Q/(2p·m) = 1, wobei q die Anzahl der benutzen Nuten je Wicklung ist.For the 4 , Q = 12, p = 1 and m = 6, where Q is the number of slots used, p is the pole pair number and m is the number of electrical phases. Furthermore: q = Q / (2p · m) = 1, where q is the number of grooves used per winding.

Die 5 zeigt eine zweite Konfiguration K2 des Elektromotors 54. In der Konfiguration K2 werden nur drei Phasen zur Ansteuerung der Halbbrücken HB1 bis HB12 verwendet, wobei die Halbbrücken HB8 bis HB12 nicht dargestellt sind, wegen der oben erwähnten Symmetrie des Motors 54. Alternativ werden nur die sechs Halbbrücken HB1 bis HB6 verwendet, wie unten noch näher erläutert ist.The 5 shows a second configuration K2 of the electric motor 54 , In the configuration K2, only three phases are used to drive the half bridges HB1 to HB12, the half bridges HB8 to HB12 not being shown because of the above-mentioned symmetry of the motor 54 , Alternatively, only the six half-bridges HB1 to HB6 are used, as explained in more detail below.

Die Wicklungen W1 bis W12 sind an einem Sternpunkt SP miteinander verbunden. Für die anderen Enden der Wicklungen W1 bis W6 liegt die oben an Hand der 4 erläuterte Schaltung vor, d. h. z. B. dass die Wicklung W1 wieder mit dem Mittelknoten der Halbbrücke HB1 verbunden ist.The windings W1 to W12 are connected to each other at a neutral point SP. For the other ends of the windings W1 to W6 is the top of the hand 4 explained circuit, ie, for example, that the winding W1 is again connected to the center node of the half-bridge HB1.

Das untere Schaltelement der Halbbrücken HB1 bis HB12 ist wieder jeweils mit der gemeinsamen Minusleitung 100 verbunden. Das obere Schaltelement der Halbbrücken HB1 bis HB12 ist jeweils mit der gemeinsamen Plusleitung 102 verbunden.The lower switching element of the half bridges HB1 to HB12 is again in each case with the common negative line 100 connected. The upper switching element of the half bridges HB1 to HB12 is in each case connected to the common positive line 102 connected.

Jedoch sind in der Konfiguration K2 die Steueranschlüsse der Halbbrücken HB1 bis HB12 in jeweils Vierergruppen verbunden über Leitungspaare L1 bis L3, L1b, L1c sowie weitere nicht dargestellte Leitungspaare.However, in the configuration K2, the control terminals of the half bridges HB1 to HB12 are each connected in groups of four via line pairs L1 to L3, L1b, L1c and other line pairs, not shown.

Jedes Halbbrückenvierergruppe wird durch ein Ansteuersignal-Leitungspaar S1, S2 bzw. S3 gesteuert, wobei die eine Ansteuerleitung jeweils an einen Steueranschluss des oberen Schaltelements, z. B. Gate, und die andere Ansteuerleitung jeweils an einen Steueranschluss des unteren Schaltelements der betreffenden Halbbrücke führt.Each half-bridge quad group is controlled by a drive signal line pair S1, S2 and S3, respectively, the one drive line being connected to a control terminal of the upper switching element, e.g. B. gate, and the other drive line each leads to a control terminal of the lower switching element of the respective half-bridge.

Es liegt die folgende Verschaltung vor:

  • – das Leitungspaar L1 verbindet die Steuersignale der Hallbrücken HB1 und HB2,
  • – das Leitungspaar L2 verbindet die Steuersignale der Hallbrücken HB3 und HB4,
  • – das Leitungspaar L3 verbindet die Steuersignale der Hallbrücken HB5 und HB6,
  • – das Leitungspaar L1b verbindet die Steuersignale der Hallbrücken HB7 und HB8,
  • – ein nicht dargestelltes Leitungspaar verbindet die Steuersignale der Hallbrücken HB9 und HB10,
  • – ein nicht dargestelltes Leitungspaar verbindet die Steuersignale der Hallbrücken HB11 und HB12, und
  • – ein Leitungspaar L1c verbindet die Leitungspaare L1 und L1 zu der ersten Vierergruppe aus Halbbrücken HB1, HB2, HB7 und HB8.
The following interconnection exists:
  • The line pair L1 connects the control signals of the Hall bridges HB1 and HB2,
  • The line pair L2 connects the control signals of the Hall bridges HB3 and HB4,
  • The line pair L3 connects the control signals of the Hall bridges HB5 and HB6,
  • The line pair L1b connects the control signals of the Hall bridges HB7 and HB8,
  • An unillustrated line pair connects the control signals of the Hall bridges HB9 and HB10,
  • - An unillustrated line pair connects the control signals of the Hall bridges HB11 and HB12, and
  • A line pair L1c connects the line pairs L1 and L1 to the first quad group of half bridges HB1, HB2, HB7 and HB8.

Für die anderen beiden Vierergruppen HB3, HB4, HB9 und HB10 bzw. HB5, HB6, HB11 und HB12 gibt es ebenfalls noch nicht dargestellte Verbindungsleitungspaare analog zu dem Leitungspaar L1.For the other two groups of four HB3, HB4, HB9 and HB10 or HB5, HB6, HB11 and HB12 there are also not shown connecting line pairs analogous to the line pair L1.

In der Konfiguration K2 sind die drei Phasen zueinander mit zunehmender Phasenverschiebung zwischen einander benachbarten Phasen angeordnet, d. h. z. B. 0 Winkelgrad, 120 und 240 Winkelgrad. Auf Grund der Verwendung von drei Phasen zur Ansteuerung von zwölf Wicklungen W1 bis W12 ergibt sich eine zweite Teilmaschine des Elektromotors 12, mit eigener Drehmomentkennlinie in Abhängigkeit von der Drehzahl. Auch der Wirkungsgrad der zweiten Teilmaschine ist abhängig von der Drehzahl anders als bei der ersten Teilmaschine bzw. einer unten noch näher erläutert dritten Teilmaschine.In the configuration K2, the three phases are arranged one another with increasing phase shift between adjacent phases, ie, for example, 0 angular degrees, 120 and 240 degrees of angle. Due to the use of three phases for driving twelve windings W1 to W12, a second sub-machine of the electric motor results 12 , with its own torque characteristic as a function of the speed. The efficiency of the second part of the machine is dependent on the speed differently than in the first part of the machine or a third sub-machine explained in more detail below.

Die zu den nicht dargestellten Wicklungen W9 bis W12 gehörenden Halbbrücken werden wie die Halbbrücken der Wicklungen W3 bis W6 angesteuert basierend auf den drei Phasen. Es kann jedoch auch mit nur sechs Halbbrücken größerer Leistung gearbeitet werden, wenn die Halbbrücke HB1 bspw. den Strom durch die Wicklungen W1 und W2, die Halbbrücke HB3 den Strom durch die Wicklungen W3 und W4 usw. steuert.The half-bridges belonging to the unillustrated windings W9 to W12 are driven like the half-bridges of the windings W3 to W6 based on the three phases. However, it can also be worked with only six half-bridges larger power when the half-bridge HB1, for example, the current through the windings W1 and W2, the half-bridge HB3 the current through the windings W3 and W4, etc. controls.

Auch kann ein Betrieb mit nur drei Halbbrücken erfolgen, wenn eine Halbbrücke den Strom durch 4 Wicklungen steuert, z. B. die Halbbrücke HB1 den Strom durch die Wicklungen W1, W2, W7 und W8. Also can operate with only three half-bridges, if a half-bridge controls the current through 4 windings, z. B. the half-bridge HB1 the current through the windings W1, W2, W7 and W8.

Für die 5 gilt, Q = 12, p = 1 und m = 3, wobei Q die Anzahl der genutzten Nuten, p die Polpaarzahl und m die Anzahl der elektrischen Phasen sind. Weiterhin gilt: q = Q/(2p·m) = 2, wobei q die Anzahl der benutzen Nuten je Wicklung ist.For the 5 , Q = 12, p = 1 and m = 3, where Q is the number of slots used, p is the pole pair number and m is the number of electrical phases. Furthermore: q = Q / (2p · m) = 2, where q is the number of grooves used per winding.

Die 6 zeigt ein Beispiel für die Anordnung von Wicklungen für die zweite Konfiguration des Elektromotors 54. Wicklungen gleicher Zahlen werden mit dem selben Sinussignal bzw. Kosinussignal bestromt, wobei es die drei Phasen 1, 2, 3 gibt.The 6 shows an example of the arrangement of windings for the second configuration of the electric motor 54 , Windings of the same numbers are supplied with the same sine signal or cosine signal, whereby it is the three phases 1 . 2 . 3 gives.

In der in der 6 gezeigten Anordnung können die einzelnen Wicklungen bspw. außen am Stator zurückgewickelt werden. Alternativ können zweischichtige Zahnspulenwicklung verwendet werden. Einschichtige Zahnspulwicklungen können bei doppelter Nutenanzahl verwendet werden. Aber auch verteilte Wicklungen sind möglich.In the in the 6 The arrangement shown, the individual windings, for example, be externally wound back on the stator. Alternatively, two-layered tooth coil winding can be used. Single-layered tooth coil windings can be used with twice the number of grooves. But also distributed windings are possible.

Die 7 zeigt eine dritte Konfiguration K3 des Elektromotors 54, die auch für einen Fehlerfall geeignet ist. In der Konfiguration K3 werden ebenfalls nur drei Phasen zur Ansteuerung der Halbbrücken HB1, HB3, HB5, HB7, HB9 und HB11 verwendet, wobei die Halbbrücken HB6 bis HB12 nicht dargestellt sind, wegen der oben erwähnten Symmetrie des Elektromotors 54. Alternativ werden nur die drei Halbbrücken HB1, HB3 und HB5 verwendet, wie unten noch näher erläutert ist. Die dritte Konfiguration kann aber auch in Fahrsituationen verwendet werden, in denen eine geringere Leistung des Elektromotors 54 benötigt wird und in der kein Fehlerfall vorliegt.The 7 shows a third configuration K3 of the electric motor 54 , which is also suitable for a fault. In the configuration K3, only three phases are also used to drive the half bridges HB1, HB3, HB5, HB7, HB9 and HB11, the half bridges HB6 to HB12 not being shown because of the above-mentioned symmetry of the electric motor 54 , Alternatively, only the three half-bridges HB1, HB3 and HB5 are used, as explained in more detail below. The third configuration can also be used in driving situations in which a lower power of the electric motor 54 is required and in which there is no error.

Die Wicklungen W1 bis W12 sind wieder an einem Sternpunkt SP miteinander verbunden. Für die anderen Enden der Wicklungen W1 bis W6 liegt die oben an Hand der 4 erläuterte Schaltung vor, d. h. z. B. dass die Wicklung W1 wieder mit dem Mittelknoten der Halbbrücke HB1 verbunden ist.The windings W1 to W12 are again connected to one another at a star point SP. For the other ends of the windings W1 to W6 is the top of the hand 4 explained circuit, ie, for example, that the winding W1 is again connected to the center node of the half-bridge HB1.

Das untere Schaltelement der Halbbrücken HB1 bis HB6 ist wieder jeweils mit der gemeinsamen Minusleitung 100 verbunden. Das obere Schaltelement der Halbbrücken HB1 bis HB6 ist jeweils mit der gemeinsamen Plusleitung 102 verbunden.The lower switching element of the half bridges HB1 to HB6 is again in each case with the common negative line 100 connected. The upper switching element of the half bridges HB1 to HB6 is in each case connected to the common positive line 102 connected.

Jedoch werden in der Konfiguration K3 nur die Halbbrücken HB1, HB3, HB5, HB7, HB9 und HB11 verwendet.However, in the configuration K3, only the half bridges HB1, HB3, HB5, HB7, HB9 and HB11 are used.

Die Leitungspaare S1, S3 bzw. S5 werden zur Steuerung der Halbbrücken HB1, HB3 und HB5 genutzt, wobei die eine Ansteuerleitung jeweils an einen Steueranschluss des oberen Schaltelements, z. B. Gate, und die andere Ansteuerleitung jeweils an einen Steueranschluss des unteren Schaltelements der betreffenden Halbbrücke führt.The line pairs S1, S3 and S5 are used to control the half-bridges HB1, HB3 and HB5, wherein the one control line in each case to a control terminal of the upper switching element, for. B. gate, and the other drive line each leads to a control terminal of the lower switching element of the respective half-bridge.

In der Konfiguration K3 sind die drei Phasen zueinander mit zunehmender Phasenverschiebung zwischen einander benachbarten Phasen angeordnet, d. h. z. B. 0 Winkelgrad, 120 und 240 Winkelgrad. Auf Grund der Verwendung von drei Phasen zur Ansteuerung von sechs Wicklungen W1, W3, W5, W7, Wp und W11 ergibt sich eine dritte Teilmaschine des Elektromotors 12, mit eigener Drehmomentkennlinie in Abhängigkeit von der Drehzahl. Auch der Wirkungsgrad der dritten Teilmaschine ist abhängig von der Drehzahl anders als bei der ersten Teilmaschine bzw. der zweiten Teilmaschine.In the configuration K3, the three phases are arranged with respect to each other with increasing phase shift between adjacent phases, ie, for example, 0 angular degrees, 120 and 240 degrees of angle. Due to the use of three phases for driving six windings W1, W3, W5, W7, Wp and W11, a third sub-machine of the electric motor results 12 , with its own torque characteristic as a function of the speed. The efficiency of the third part of the machine is dependent on the speed unlike the first part of the machine or the second part of the machine.

Die zu den nicht dargestellten Wicklungen W7, W9 und W11 gehörenden Halbbrücken werden wie die Halbbrücken der Wicklungen W1, W3 bzw. W5 angesteuert basierend auf den drei Phasen. Es kann jedoch auch mit nur drei Halbbrücken größerer Leistung gearbeitet werden, wenn die Halbbrücke HB1 bspw. den Strom durch die Wicklungen W1 und W7, die Halbbrücke HB3 den Strom durch die Wicklungen W3 und W9 usw. steuert.The half-bridges belonging to the unillustrated windings W7, W9 and W11 are driven like the half-bridges of the windings W1, W3 and W5, respectively, based on the three phases. However, it is also possible to work with only three half-bridges of greater power if the half-bridge HB1, for example, controls the current through the windings W1 and W7, and the half-bridge HB3 controls the current through the windings W3 and W9.

Die Konfiguration K3 ist insbesondere geeignet für Fehlerfälle. Tritt bspw. ein Fehler 104 in der Wicklung W6 auf, z. B. Windungsschluss, so kann bspw. von der Konfiguration K1 bzw. K2 auf die Konfiguration K3 umgeschaltet werden. In der Konfiguration K3 wird die Wicklung W6 nicht verwendet, so dass der Fehler keinen Einfluss auf den Betrieb des Elektromotors 54 bzw. eines damit angetriebenen Fahrzeugs hat.The configuration K3 is particularly suitable for error cases. Occurs, for example, an error 104 in the winding W6, z. B. Windungsschluss, it can, for example, be switched from the configuration K1 or K2 to the configuration K3. In the configuration K3, the winding W6 is not used, so that the fault does not affect the operation of the electric motor 54 or a vehicle driven therewith.

Der Fehler 104 könnte sich auch auf die Halbbrücke HB6 beziehen, z. B. Kurzschluss oder Unterbrechung in einer Schalteinheit. Auch in diesem Fall ist die Konfiguration K3 geeignet, den Einfluss des Fehlers 104 so klein wie möglich zu halten und dennoch einen Notbetrieb des Elektromotors 54 zu gewährleisten. The mistake 104 could also refer to the half-bridge HB6, z. B. Short circuit or interruption in a switching unit. Also in this case the configuration K3 is suitable, the influence of the error 104 Keep as small as possible and still emergency operation of the electric motor 54 to ensure.

An Stelle der in den 4 bis 7 gezeigten Sternschaltungen der Wicklungen W1 bis W12 bzw. Wn können auch Vieleckschaltungen (Mesh) verwendet werden, d. h. z. B. eine Dreieckschaltung, Viereckschaltung usw. Bei einer Vieleckschaltung können die Wicklungen W1 bis Wn die Außenseite des Vielecks bilden. Alternativ können die Wicklungen jedoch auch sich überkreuzend verschaltet werden, was als sogenannte Spanne bezeichnet wird (Span).In place of in the 4 to 7 In the case of a polygon circuit, the windings W1 to Wn may form the outside of the polygon. For example, a delta connection may be used. Alternatively, however, the windings can also be cross-connected, which is referred to as a so-called span (span).

Für die 7 gilt, Q = 6, p = 1 und m = 3, wobei Q die Anzahl der genutzten Nuten, p die Polpaarzahl und m die Anzahl der elektrischen Phasen sind. Weiterhin gilt: q = Q/(2p·m) = 1, wobei q die Anzahl der benutzen Nuten je Wicklung ist.For the 7 , Q = 6, p = 1 and m = 3, where Q is the number of slots used, p is the pole pair number and m is the number of electrical phases. Furthermore: q = Q / (2p · m) = 1, where q is the number of grooves used per winding.

Die 8 zeigt ein Beispiel für die Anordnung von Wicklungen für die dritte Konfiguration des Elektromotors 54. Im Fehlerfall kann eine von zwei Teilmaschinen verwendet werden, d. h. entweder die den Phasen 1, 2, 3 zugeordnete Teilmaschine aus den Wicklungen W1, W3, W5, W7, W9 und W11 oder die den Phasen 1', 2' bzw. 3' zugeordnete Teilmaschine aus den Wicklungen W2, W4, W6, W8, W10 und W12.The 8th shows an example of the arrangement of windings for the third configuration of the electric motor 54 , In case of error, one of two sub-machines can be used, ie either the phases 1 . 2 . 3 associated sub-machine from the windings W1, W3, W5, W7, W9 and W11 or the phases 1' . 2 ' respectively. 3 ' associated submachine from the windings W2, W4, W6, W8, W10 and W12.

In der in der 8 gezeigten Anordnung können die einzelnen Wicklungen bspw. außen am Stator zurückgewickelt werden. Alternativ können zweischichtige Zahnspulenwicklung verwendet werden. Einschichtige Zahnspulwicklungen können bei doppelter Nutenanzahl verwendet werden. Aber auch verteilte Wicklungen sind möglich.In the in the 8th The arrangement shown, the individual windings, for example, be externally wound back on the stator. Alternatively, two-layered tooth coil winding can be used. Single-layered tooth coil windings can be used with twice the number of grooves. But also distributed windings are possible.

Die 9 zeigt Verfahrensschritte eines Verfahrens zum Konfigurieren eines Elektromotors, z. B. des Radnabenmotors 10 oder des Elektromotors 54.The 9 shows process steps of a method for configuring an electric motor, for. B. the wheel hub motor 10 or the electric motor 54 ,

Das Verfahren beginnt in einem Verfahrensschritt 201, der im Folgenden kurz auch als Schritt bezeichnet wird. In einem dem Schritt 201 unmittelbar folgenden Schritt 202 wird die Fahrsituation automatisch ermittelt, z. B. von einer zentralen Steuerung eines Fahrzeugs. Die Fahrsituation kann bspw. vom momentanen Drehmoment N, von der Drehzahl n und/oder von anderen Größen abhängen.The process begins in one process step 201 , which is hereinafter referred to as step. In one step 201 immediately following step 202 the driving situation is automatically determined, for. From a central control of a vehicle. The driving situation may, for example, depend on the instantaneous torque N, on the rotational speed n and / or on other variables.

Danach wird in einem Schritt 203 von der Auswahleinheit 60 bzw. 280, siehe 10, eine Konfiguration mit einem möglichst hohen Wirkungsgrad für die im Schritt 202 ermittelte Fahrsituation ausgewählt.After that, in one step 203 from the selection unit 60 respectively. 280 , please refer 10 , a configuration with the highest possible efficiency for those in the step 202 determined driving situation selected.

Dann wird in einem folgenden Schritt 204 auf die ausgewählte Konfiguration umgeschaltet, was bspw. innerhalb kurzer Zeiten möglich ist, z. B. in einer Zeit die kleiner als 100 ms oder sogar kleiner als 10 ms ist. Während des Umschaltens kann der Elektromotor 54 bspw. stromlos geschaltet werden.Then in a following step 204 switched to the selected configuration, which, for example, within a short time is possible, z. In a time less than 100 ms or even less than 10 ms. During switching, the electric motor 54 For example, be switched off.

In einem optionalen Schritt 205 wird geprüft, ob ein Fehlerfall vorliegt, bspw. Erfassen eines Fehlersignals, irregulärer Abweichungen usw. Liegt kein Fehler vor, so wird das Verfahren in dem Schritt 202 fortgesetzt und befindet sich dann in einer Schleife aus den Schritten 202 bis 205.In an optional step 205 It is checked whether an error occurs, for example. Detecting an error signal, irregular deviations, etc. If there is no error, then the method in the step 202 continues and is then in a loop from the steps 202 to 205 ,

Diese Schleife wird im Schritt 205 nur dann verlassen, wenn ein Fehlerfall vorliegt. Liegt ein Fehler vor, so wird in einem dem Schritt 205 unmittelbar folgenden Schritt 206 eine Konfiguration ausgewählt, in der der Fehler keine Wirkung oder nur einen möglichst kleinen Einfluss auf den Motorbetrieb hat. Es wird also eine Teilmaschine des Motors abgeschaltet, die den Fehler enthält.This loop is in step 205 leave only if an error occurs. If there is an error, it is in a step 205 immediately following step 206 selected a configuration in which the error has no effect or only the smallest possible impact on the engine operation. Thus, a sub-machine of the engine is switched off, which contains the error.

Kann eine solche Teilmaschine nicht abgeschaltet werden, so wird optional geprüft, ob ein Gegenregeln mit Hilfe einer anderen Teilmaschine des Elektromotors 54 möglich ist. Ist das Gegenregeln möglich, so wird eine entsprechende Konfiguration des Elektromotors 54 gewählt und die Gegenregelung wird aktiviert. Ist ein Gegenregeln nicht möglich, so wird der Elektromotor 54 bspw. automatisch ausgeschaltet. Das Gegenregeln kann auch alternativ zum Abschalten verwendet werden.If such a sub-machine can not be switched off, it is optionally checked whether a counter-regulation with the aid of another sub-machine of the electric motor 54 is possible. If the countermeasure is possible, then a corresponding configuration of the electric motor 54 is selected and the counter regulation is activated. If a countermeasure is not possible, then the electric motor 54 eg automatically switched off. The counter-regulation can also be used as an alternative to switching off.

Das Verfahren wird in einem Schritt 207 beendet, z. B. durch Ausschalten des Fahrzeugs.The process is done in one step 207 finished, z. B. by switching off the vehicle.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel wird der Schritt 205 nicht durchgeführt, wobei Fehlerfälle auf andere Art behandelt werden, bspw. vollständiges Abschalten des Elektromotors 54. In another embodiment, the step 205 not performed, with error cases are treated in a different way, for example. Complete shutdown of the electric motor 54 ,

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel kann auch nur im Fehlerfall eine Änderung der Konfiguration durchgeführt werden.In a further embodiment, a change in the configuration can also be carried out only in the event of an error.

Die 10 zeigt Einheiten eines Elektroautos 250, dass mindestens einen Elektromotor MGes bzw. 250 enthält, im Falle von Radnabenmotoren, mindestens zwei Radnabenmotoren MGes bzw. 250.The 10 shows units of an electric car 250 in that at least one electric motor MGes or 250 contains, in the case of wheel hub motors, at least two wheel hub motors MGes or 250 ,

Jeder Motor MGes bzw. 250 enthält mehrere Teil-Maschinen M1 bis Mn, die alternativ zueinander oder auch gleichzeitig konfiguriert werden können.Each motor MGes or 250 contains several sub-machines M1 to Mn, which can be alternatively configured to each other or simultaneously.

Halbbrücken oder Vollbrücken 260 dienen zur Ansteuerung der Wicklungen des Motors 250 in den verschiedenen Konfigurationen. Bspw. gibt es mehr als sechs Halbbrücken HB1 bis HBn bzw. Vollbrücken.Half bridges or full bridges 260 serve to control the windings of the motor 250 in different configurations. For example. There are more than six half bridges HB1 to HBn or full bridges.

Eine Regelungseinheit 270 enthält Regelkreise oder Steuerstrecken für die einzelnen Konfigurationen. Die Regelungseinheit 270 kann prozessorbasiert sein oder ohne Prozessor arbeiten.A control unit 270 contains control loops or control paths for each configuration. The control unit 270 can be processor-based or work without a processor.

Eine Auswahleinheit 280, die z. B. der Auswahleinheit 60 entspricht, dient der Auswahl der Konfigurationen des Elektromotors 250. Die Auswahleinheit 280 enthält bspw.:

  • – eine Eingabeeinheit EE, über die der Betriebszustand bspw. von einer zentralen Steuerung des Elektroautos 240 übermittelt wird,
  • – eine Ermittlungseinheit, die die zum jeweiligen Betriebszustand gehörende Konfiguration ermittelt, bspw. unter Verwendung eines Prozessors bzw. Mikroprozessor MP oder eines Mikrocontrollers und eines elektronischen Speichers M, in dem Programmbefehle und Daten gespeichert sind.
  • – Ausgabeeinheiten AE1, AE2, wobei die Ausgabeeinheit AE1 mit der Regeleinheit 270 gekoppelt ist und die Ausgabeeinheit AE2 bspw. mit einer nicht dargestellten Umschalteinheit.
A selection unit 280 that z. B. the selection unit 60 corresponds, serves to select the configurations of the electric motor 250 , The selection unit 280 contains for example:
  • An input unit EE, via which the operating state, for example, from a central control of the electric car 240 is transmitted
  • A determination unit which determines the configuration corresponding to the respective operating state, for example by using a processor or microprocessor MP or a microcontroller and an electronic memory M in which program instructions and data are stored.
  • - Output units AE1, AE2, wherein the output unit AE1 with the control unit 270 is coupled and the output unit AE2 bspw. With a switching unit, not shown.

An Stelle des Mikroprozessors MP und des Speichers M kann auch eine elektronische Schaltung ohne Mikroprozessor verwendet werden, z. B. ein FPGA (Field Programmable Gate Array).Instead of the microprocessor MP and the memory M, an electronic circuit without microprocessor can be used, for. As an FPGA (Field Programmable Gate Array).

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Auswahleinheit 280 auch Bestandteil der zentralen Steuerung des Fahrzeugs/Autos 240 sein.In another embodiment, the selection unit 280 also part of the central control of the vehicle / car 240 be.

Sollgröße(n) 290 werden der Regelungseinheit 270 (ggf. auch nur Steuerung) vorgegeben von einer zentralen Steuerung des Elektroautos 240, z. B. ein Solldrehmoment. Die Regeleinheit 270 gibt abhängig von der konfigurierten Regelung Regelgröße(n) 292 and die Halbbrücken/Vollbrücken 260 aus.Target size (s) 290 become the regulatory unit 270 (possibly only control) given by a central control of the electric car 240 , z. B. a target torque. The control unit 270 gives control variable (s) depending on the configured control 292 and the half bridges / full bridges 260 out.

Die Halbbrücken/Vollbrücken 260 sind über eine optionale Umschalteinheit mit den Wicklungsanschlüsse 293 verbunden. Mindestens ein Erfassungssignal 294 erfasst bspw. den Strom in den Wicklungen W1 bis Wn und wird zum Regeln verwendet. Das Erfassungssignal kann auch ein Drehzahlsignal sein, dass bspw. mit einem zusätzlichen Drehwinkelsensor erfasst wird. Das Fahrzustandssignal 295 wird in die Auswahleinheit 280 eingegeben.The half bridges / full bridges 260 are via an optional switching unit with the winding connections 293 connected. At least one detection signal 294 detects, for example, the current in the windings W1 to Wn and is used for regulating. The detection signal may also be a speed signal that is detected, for example, with an additional rotation angle sensor. The driving condition signal 295 will be in the selection unit 280 entered.

Die Auswahleinheit 280 gibt ein optionales Auswahlsignal 296 an die Regeleinheit 270 aus, um einen für die ausgewählte Konfiguration geeignete Regelung/Steuerung bzw. geeignete Parameter zu konfigurieren. Bspw. wird hier auch die Anzahl der zu verwendenden Phasen berücksichtigt. Bei sechs Phasen kann bspw. eine erste feldorientierte Regelung für die Phasen 1, 3 und 5 verwendet werden. Eine zweite feldorientierte Regelung wird für die Phasen 2, 4 und 6 verwendet. Diese Phasen sind jeweils sinusförmig bzw. kosinusförmig. Andere Regelverfahren werden jedoch ebenfalls verwendet.The selection unit 280 gives an optional selection signal 296 to the control unit 270 to configure a control / parameter suitable for the selected configuration or parameters. For example. Here, too, the number of phases to be used is taken into account. In the case of six phases, for example, a first field-oriented control for the phases 1 . 3 and 5 be used. A second field-oriented regulation is made for the phases 2 . 4 and 6 used. These phases are respectively sinusoidal and cosinusoidal. However, other control methods are also used.

Ein optionales Auswahlsignal 298 wird von der Auswahleinheit 280 an eine nicht dargstellte Umschalteinheit gesendet und dient bspw. zum Verschalten der Wicklungen des Elektromotors 250 untereinander und zum Verbinden mit den Halbbrücken HB1 bis HBn bzw. entsprechenden Vollbrücken abhängig von der ausgewählten Konfiguration. Q = 48 48 48 48 48 p = 2 2 2 2 2 m = 3 4 6 1 2 q = 4 3 2 12 6 Q = 36 p = 2 m = 3 q = 3 Q = 24 16 24 24 24 p = 2 2 2 2 2 m = 3 4 6 1 2 q = 2 1 1 6 3 Q = 12 12 12 12 8 6 p = 1 1 1 1 1 1 m = 3 2 1 6 4 3 q = 2 3 6 1 1 1 Fig. 5/6 Fig. 11 Fig. 4 Fig. 12 Fig. 7/8 wobei Q die Anzahl der genutzten Nuten, p die Polpaarzahl und m die Anzahl der elektrischen Phasen sind. Weiterhin gilt: q = Q/(2p·m), wobei q die Anzahl der benutzen Nuten je Wicklung ist.An optional selection signal 298 is from the selection unit 280 sent to a switching unit nicht dargstellte and is used, for example, to interconnect the windings of the electric motor 250 with each other and for connecting to the half bridges HB1 to HBn or corresponding full bridges depending on the selected configuration. Q = 48 48 48 48 48 p = 2 2 2 2 2 m = 3 4 6 1 2 q = 4 3 2 12 6 Q = 36 p = 2 m = 3 q = 3 Q = 24 16 24 24 24 p = 2 2 2 2 2 m = 3 4 6 1 2 q = 2 1 1 6 3 Q = 12 12 12 12 8th 6 p = 1 1 1 1 1 1 m = 3 2 1 6 4 3 q = 2 3 6 1 1 1 Fig. 5/6 Fig. 11 Fig. 4 Fig. 12 Fig. 7/8 where Q is the number of slots used, p is the pole pair number, and m is the number of electrical phases. Furthermore: q = Q / (2p · m), where q is the number of grooves used per winding.

Andere Konfigurationen sind ebenfalls möglich, insbesondere mit nicht ganzzahligem q.Other configurations are also possible, especially with non-integer q.

Neben Zahnspulenwicklungen sind auch Wicklungen möglich, bei denen außen um den Stator herumgewickelt wird. Die Zahlspulenwicklungen können einschichtig oder zweischichtig sein, wobei die zweischichtige Zahnspulenwicklung als Sonderfall der Zweischicht-Bruchlochwicklung angesehen werden kann. Andere verteilte Wicklungen können ebenfalls verwendet werden.In addition to tooth coil windings are also possible, which is wound around the outside of the stator. The number coil windings can be single-layered or two-layered, with the two-layered tooth coil winding being considered a special case of the two-layer breakhole winding. Other distributed windings can also be used.

Die 11 zeigt ein Beispiel für die Anordnung von Wicklungen für eine vierte Konfiguration des Elektromotors mit Q = 12, p = 1 und m = 2. Die zwei elektrischen Phasen 1 und 2 können wie dargestellt auf die einzelnen Wicklungen in den Nuten verteilt werden.The 11 shows an example of the arrangement of windings for a fourth configuration of the electric motor with Q = 12, p = 1 and m = 2. The two electrical phases 1 and 2 can be distributed as shown on the individual windings in the grooves.

Die 12 zeigt ein Beispiel für die Anordnung von Wicklungen für eine fünfte Konfiguration des Elektromotors mit Q = 12, p = 1 und m = 4, d. h. vier Phasen, wobei manche Nuten frei bleiben.The 12 shows an example of the arrangement of windings for a fifth configuration of the electric motor with Q = 12, p = 1 and m = 4, ie four phases, with some grooves remain free.

Auch in den Anordnungen der 11 und 12 können die einzelnen Wicklungen bspw. außen am Stator zurückgewickelt werden. Alternativ können zweischichtige Zahnspulenwicklung verwendet werden. Einschichtige Zahnspulwicklungen können bei doppelter Nutenanzahl verwendet werden. Aber auch verteilte Wicklungen sind möglich.Also in the arrangements of the 11 and 12 For example, the individual windings can be wound back on the outside of the stator. Alternatively, two-layered tooth coil winding can be used. Single-layered tooth coil windings can be used with twice the number of grooves. But also distributed windings are possible.

Die an Hand der Figuren erläuterten Ausführungsbeispiele können insbesondere mit den in der Einleitung genannten Ausführungsbeispielen kombiniert werden. Die Ausführungsbeispiele sind nicht maßstabsgetreu und nicht beschränkend. Abwandlungen im Rahmen des fachmännischen Handelns sind möglich. Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben worden ist, ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.The embodiments explained with reference to the figures can be combined in particular with the exemplary embodiments mentioned in the introduction. The embodiments are not to scale and are not restrictive. Modifications in the context of expert action are possible. Although the invention has been further illustrated and described in detail by the preferred embodiment, the invention is not limited by the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

Es können andere Elektromotoren, andere Polpaarzahlen (Rotor) und andere Wicklungsanzahlen oder Wicklungsschemata verwendet werden. Die Elektromotoren können Gleichstrom- oder Wechselstrommotore sein, insbesondere Wechselstrommotoren mit mindestens dreiphasigem Drehfeld.Other electric motors, other pole pair numbers (rotor) and other winding numbers or winding schemes may be used. The electric motors may be DC or AC motors, in particular AC motors with at least three-phase rotating field.

Claims (15)

Auswahleinheit (60, 280) zur Auswahl der Konfiguration (K1 bis K3) eines Elektromotors (10, 54, 250), enthaltend: – eine Eingabeeinheit (EE), die mindestens ein Signal (295) oder Daten empfangen kann, welche einen Fahrzustand (B1 bis B4) einer Transportmaschine (240) oder eine Drehzahl (n) eines Elektromotors (10, 54, 250) angibt, – eine Ermittlungseinheit, die abhängig von dem mit der Eingabeeinheit (MP) empfangenen Signal (295) oder Daten eine Konfiguration des Elektromotors (10, 54, 250) ermittelt, – eine Ausgabeeinheit (AE2), die mindestens ein Signal (298) oder Daten ausgibt, das die ausgewählte Konfiguration (K1 bis K3) bezeichnet oder vorgibt.Selection unit ( 60 . 280 ) for selecting the configuration (K1 to K3) of an electric motor ( 10 . 54 . 250 ), comprising: - an input unit (EE) having at least one signal (EE) 295 ) or data which a driving condition (B1 to B4) of a transport machine ( 240 ) or a speed (n) of an electric motor ( 10 . 54 . 250 ), a determination unit which depends on the signal received by the input unit (MP) ( 295 ) or data is a configuration of the electric motor ( 10 . 54 . 250 ), - an output unit (AE2), the at least one signal ( 298 ) or outputs data that designates or dictates the selected configuration (K1 to K3). Auswahleinheit (60, 280) nach Anspruch 1, wobei die Ermittlungseinheit (MP) zu einem Fahrzustand (B1 bis B4) oder zu einer Drehzahl (n) eine Konfiguration mit hohem Wirkungsgrad des Elektromotors (10, 54, 250) ermittelt.Selection unit ( 60 . 280 ) according to claim 1, wherein the determining unit (MP) to a driving state (B1 to B4) or to a rotational speed (n), a configuration of high efficiency of the electric motor ( 10 . 54 . 250 ). Auswahleinheit (60, 280) nach Anspruch 2, wobei der Wirkungsgrad durch die Wahl einer für den Fahrzustand (B1 bis B4) oder die Drehzahl (n) geeigneten Anzahl von zu verwendenden Wicklungen (W1 bis Wn) erhöht wird, und wobei sich die Anzahl bei einer ersten Konfiguration (K1, K2) von der Anzahl bei einer zweiten Konfiguration (K3) unterscheidet, oder wobei der Wirkungsgrad durch die Wahl einer für den Fahrzustand (B1 bis B4) oder die Drehzahl (n) geeigneten Anzahl von Phasen (m) verändert wird, und wobei sich die Anzahl bei einer ersten Konfiguration (K1, K3) von der Anzahl bei einer zweiten Konfiguration (K2) unterscheidet, vorzugsweise bei gleichbleibender Anzahl von verwendeten Wicklungen (W1 bis Wn).Selection unit ( 60 . 280 ) according to claim 2, wherein the efficiency is increased by the selection of a suitable number of windings (W1 to Wn) to be used for the driving condition (B1 to B4) or the rotational speed (n), and wherein in a first configuration (FIG. K1, K2) is different from the number in a second configuration (K3), or wherein the efficiency is changed by selecting a number of phases (m) suitable for the driving condition (B1 to B4) or the rotational speed (n), and wherein the number in a first configuration (K1, K3) differs from the number in a second configuration (K2), preferably with a constant number of windings (W1 to Wn) used. Auswahleinheit (60, 280) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ermittlungseinheit (MP), zwischen einem fehlerfreien Betrieb des Elektromotors (10, 54, 250) und einem Fehlerbetrieb unterscheidet (205).Selection unit ( 60 . 280 ) according to one of the preceding claims, wherein the determination unit (MP), between a fault-free operation of the electric motor ( 10 . 54 . 250 ) and a fault operation ( 205 ). Auswahleinheit (60, 280) nach Anspruch 4, wobei die Ermittlungseinheit (MP) im Fehlerbetrieb eine Wicklung (W6) nicht verwendet, die eine Fehler (104) enthält.Selection unit ( 60 . 280 ) according to claim 4, wherein the determination unit (MP) in error operation does not use a winding (W6) which generates an error ( 104 ) contains. Auswahleinheit (60, 280) nach Anspruch 4, wobei die Ermittlungseinheit (MP) im Fehlerbetrieb eine Konfiguration auswählt, die es erlaubt, einem durch den Fehler (104) verursachtem Moment (M) entgegen zu regeln oder zu steuern.Selection unit ( 60 . 280 ) according to claim 4, wherein the determination unit (MP) selects a configuration in the error mode, which allows one by the error ( 104 ) to control or control the moment (M) caused. Transportmaschine (240) enthaltend eine Auswahleinheit (60, 280) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Transport machine ( 240 ) containing a selection unit ( 60 . 280 ) according to any one of the preceding claims. Transportmaschine (240) nach Anspruch 7, enthaltend eine elektronische Ansteuereinheit (56, 260) zur Ansteuerung der Wicklungen (W1 bis Wn) des Elektromotors (10, 54, 250) gemäß von Steuersignalen.Transport machine ( 240 ) according to claim 7, comprising an electronic drive unit ( 56 . 260 ) for driving the windings (W1 to Wn) of the electric motor ( 10 . 54 . 250 ) according to control signals. Transportmaschine (240) nach Anspruch 8, enthaltend eine Regeleinheit (50, 270) zum Erzeugen der Steuersignale gemäß mindestens einem Regelverfahren.Transport machine ( 240 ) according to claim 8, comprising a control unit ( 50 . 270 ) for generating the control signals according to at least one control method. Transportmaschine (240) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, enthaltend eine Konfigurationseinheit, die mit der Ausgabeeinheit (AE2) gekoppelt ist, und die die bezeichnete oder vorgegebene Konfiguration (K1 bis K3) einstellt.Transport machine ( 240 ) according to any one of claims 7 to 9, comprising a configuration unit coupled to the output unit (AE2) and adjusting the designated or predetermined configuration (K1 to K3). Transportmaschine (240) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, enthaltend mindestens einen Radnabenmotor (10).Transport machine ( 240 ) according to one of claims 6 to 9, comprising at least one wheel hub motor ( 10 ). Verfahren zum Auswählen einer Konfiguration (K1 bis K3) eines Elektromotors (10, 54, 250), enthaltend: – Erfassen eines ersten Fahrzustands (B1 bis B4) oder einer ersten Drehzahl (n), – Auswahl einer ersten Konfiguration (K1, K2) eines Elektromotors (10, 54, 250) abhängig von dem erfassten ersten Fahrzustand (B1 bis B4), – Erfassen eines zweiten Fahrzustands (B1 bis B4) oder einer zweiten Drehzahl (n), – Auswahl einer zweiten Konfiguration (K3) des Elektromotors (10, 54, 250) abhängig von dem erfassten zweiten Fahrzustand (B1 bis B4), wobei sich die zweite Konfiguration (K3) von der ersten Konfiguration unterscheidet.Method for selecting a configuration (K1 to K3) of an electric motor ( 10 . 54 . 250 ), comprising: - detecting a first driving state (B1 to B4) or a first rotational speed (n), - selecting a first configuration (K1, K2) of an electric motor ( 10 . 54 . 250 ) depending on the detected first driving state (B1 to B4), - detecting a second driving state (B1 to B4) or a second rotational speed (n), - Selection of a second configuration (K3) of the electric motor ( 10 . 54 . 250 ) depending on the detected second driving state (B1 to B4), wherein the second configuration (K3) is different from the first configuration. Verfahren nach Anspruch 11, wobei sich die zweite Konfiguration (K3) von der ersten Konfiguration (K1, K2) hinsichtlich der Anzahl der einbezogenen Wicklungen (W1 bis Wn) unterscheidet, sich die zweite Konfiguration (K2) von der ersten Konfiguration (K1, K3) hinsichtlich der Anzahl von Phasen (m) unterscheidet, vorzugsweise bei gleichbleibender Anzahl von verwendeten Wicklungen (W1 bis Wn).The method of claim 11, wherein the second configuration (K3) differs from the first configuration (K1, K2) in the number of windings included (W1 to Wn), the second configuration (K2) is different from the first configuration (K1, K3 ) with respect to the number of phases (m), preferably with a constant number of windings (W1 to Wn) used. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei der Elektromotor (10, 54, 250) in beiden Konfigurationen (K1 bis K3) fehlerfrei ist.Method according to claim 11 or 12, wherein the electric motor ( 10 . 54 . 250 ) is error-free in both configurations (K1 to K3). Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die Konfigurationen (K1 bis K3) so ausgewählt werden, dass sich abhängig vom Fahrzustand (B1 bis B4) ein möglichst großer Wirkungsgrad beim Betrieb des Elektromotors (10, 54, 250) ergibt.Method according to one of claims 10 to 12, wherein the configurations (K1 to K3) are selected so that depending on the driving state (B1 to B4) the greatest possible efficiency in the operation of the electric motor ( 10 . 54 . 250 ).
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