IT202000014230A1

IT202000014230A1 - SYSTEM AND METHOD OF ELECTRIC PROPULSION IN PARTICULAR FOR INDUSTRIAL WORK VEHICLES AND AGRICULTURAL VEHICLES

Info

Publication number: IT202000014230A1
Application number: IT102020000014230A
Authority: IT
Inventors: Valter CODROICO; Francesco Mocera
Original assignee: Ecothea S R L; Facos S R L
Priority date: 2020-06-15
Filing date: 2020-06-15
Publication date: 2021-12-15

Description

DESCRIZIONE DESCRIPTION

del brevetto per Invenzione Industriale dal titolo: of the patent for Industrial Invention entitled:

?Sistema e metodo di propulsione elettrica in particolare per veicoli da lavoro industriali e veicoli agricoli? ?Electric propulsion system and method in particular for industrial work vehicles and agricultural vehicles?

Campo di applicazione dell?invenzione Field of application of the invention

La presente invenzione ? relativa ad un sistema di propulsione elettrica. The present invention ? relating to an electric propulsion system.

Stato della tecnica State of the art

I motori elettrici sono sempre pi? spesso adoperati in veicoli stradali e fuoristrada, quali quelli ad esempio dedicati in ambito industriale e agricolo. Electric motors are increasingly often used in road and off-road vehicles, such as those dedicated for example in the industrial and agricultural fields.

I veicoli da lavoro industriali e i veicoli agricoli sono generalmente dotati di motori a combustione interna e di un cambio dotato di due intervalli di velocit? contigui. Il primo intervallo ? generalmente adoperato quando il veicolo ? in condizioni operative per spostare beni o per effettuare lavorazioni, mentre il secondo intervallo di velocit? ? adoperato per trasferire da un luogo di lavorazione ad un altro. Industrial work vehicles and agricultural vehicles are generally equipped with internal combustion engines and a gearbox with two speed ranges. contiguous. The first interval? generally used when the vehicle? in operating conditions to move goods or to carry out work, while the second speed range? ? used to transfer from one processing site to another.

Se non specificatamente escluso nella descrizione di dettaglio che segue, quanto descritto nel presente capitolo ? da considerarsi come parte integrante della descrizione di dettaglio. Unless specifically excluded in the detailed description that follows, what is described in this chapter ? to be considered as an integral part of the detailed description.

Sommario dell?invenzione Summary of the invention

Scopo della presente invenzione ? quello di proporre un sistema di propulsione elettrica particolarmente idoneo per veicoli industriali da lavoro e veicoli agricoli. Purpose of the present invention? that of proposing an electric propulsion system particularly suitable for industrial and agricultural vehicles.

L?idea di base della presente invenzione ? quella di sostituire non solo il motore a propulsione interna ma anche il cambio con un motore elettrico del tipo Brusheless AC dotato di due avvolgimenti statorici indipendenti e di una scatola di commutazione associata allo statore del motore elettrico in cui sono alloggiati commutatori in grado di collegare elettricamente detti avvolgimenti statorici in serie ed in parallelo tra loro in relazione alla velocit? del rotore che si desidera ottenere. The basic idea of the present invention ? that of replacing not only the internal propulsion motor but also the gearbox with an electric motor of the Brushless AC type equipped with two independent stator windings and with a switching box associated with the stator of the electric motor in which commutators capable of electrically connecting said stator windings in series and in parallel with each other in relation to the speed? of the rotor you want to obtain.

Il diverso collegamento dei due avvolgimenti statorici permette di variare le propriet? elettriche dell?avvolgimento ottenuto, rendendo possibile il raggiungimento di performance diverse a seconda delle condizioni operative del veicolo. In particolare, secondo una prima condizione operativa, i rispettivi avvolgimenti sono collegati in serie tra loro. Ci? intensifica il campo magnetico statorico permettendo, a parit? di corrente erogata, la generazione di un?elevata coppia. Se da un lato, tale configurazione permette la generazione di una coppia elevata, dall?altro limita la massima velocit? raggiungibile a pari tensione di alimentazione. The different connection of the two stator windings allows to vary the properties? of the winding obtained, making it possible to achieve different performances according to the operating conditions of the vehicle. In particular, according to a first operating condition, the respective windings are connected in series with each other. There? intensifies the stator magnetic field permitting, parity? of supplied current, the generation of a high torque. If on the one hand, this configuration allows the generation of a high torque, on the other it limits the maximum speed? achievable at the same supply voltage.

Secondo una seconda condizione operativa le fasi di ciascun avvolgimento statorico sono collegate reciprocamente in parallelo, riducendo l?intensit? del campo magnetico statorico. Questa operazione ha due conseguenze. According to a second operating condition, the phases of each stator winding are mutually connected in parallel, reducing the intensity? of the stator magnetic field. This operation has two consequences.

- a parit? di corrente di fase fornita al motore elettrico, la coppia erogata risulta pi? bassa, - equal? of phase current supplied to the electric motor, the torque delivered is more? low,

- a parit? di velocit? di rotazione la forza contro elettromotrice risulta pi? bassa. - equal? of speed? of rotation, the counter electromotive force is more? low.

Pertanto, secondo la presente invenzione consente di sostituire non solo il motore termico ma anche il cambio di un veicolo industriale da lavoro o di un veicolo agricolo, realizzando un cambio a due marce del tutto equivalente ad un cambio meccanico. Therefore, according to the present invention it allows to replace not only the internal combustion engine but also the gearbox of an industrial work vehicle or an agricultural vehicle, realizing a two-speed gearbox fully equivalent to a mechanical gearbox.

Secondo una variante preferita dell?invenzione, la scatola di commutazione associata allo statore del motore elettrico ? associata fisicamente ad una base dello statore, vale a dire in posizione opposta rispetto alla porzione esternamente accessibile del rotore. According to a preferred variant of the invention, the switching box associated with the stator of the electric motor is physically associated with a base of the stator, i.e. in an opposite position with respect to the externally accessible portion of the rotor.

In tale scatola di commutazione ? alloggiata una scheda elettronica con morsetti per collegare i capi delle singole fasi di un avvolgimento, i capi liberi ed il centro stella dell?altro avvolgimento ed i commutatori necessari per realizzare le suddette configurazioni serie e parallelo tra le fasi dei due avvolgimenti. In that switch box ? housed an electronic card with terminals to connect the ends of the individual phases of a winding, the free ends and the star center of the other winding and the commutators necessary to create the aforementioned series and parallel configurations between the phases of the two windings.

Secondo una ulteriore variante preferita dell?invenzione, che si combina con una qualunque delle precedenti varianti, un inverter provvede a convertire la tensione continua generata da una sorgente elettrica a corrente continua in corrente alternata trifase. According to a further preferred variant of the invention, which can be combined with any of the previous variants, an inverter converts the direct voltage generated by a direct current electric source into three-phase alternating current.

Preferibilmente, l?inverter ? anche in grado di operare un controllo in tensione/frequenza per incrementare la velocit? di rotazione del motore elettrico in modo noto. Preferably, the inverter ? also able to operate a voltage/frequency control to increase the speed? of rotation of the electric motor in a known way.

Preferibilmente un? unit? di supervisione ? configurata per controllare il funzionamento dell?inverter e della scatola di commutazione. In particolare, l?unit? di supervisione ? atta a Preferably a? unit? of supervision ? configured to control the operation of the inverter and switch box. In particular, the unit? of supervision ? suitable for

- comandare alla scatola di commutazione il passaggio dalla configurazione parallelo alla configurazione serie degli avvolgimenti statorici e - command the commutation box to pass from the parallel configuration to the series configuration of the stator windings e

- a comandare all?inverter una predeterminata velocit?/coppia eventualmente realizzando una deflussazione degli avvolgimenti statorici con un proporzionale aumento di frequenza per ottenere un aumento della velocit? di rotazione del rotore secondo una tecnica in s? nota. - to command the inverter a predetermined speed?/torque possibly realizing a defluxation of the stator windings with a proportional increase in frequency to obtain an increase in speed? of rotation of the rotor according to a technique in s? Note.

Vantaggiosamente, sfruttando la configurazione serie il motore riesce a fornire una coppia maggiore a bassa velocit? mentre innescando la configurazione parallelo si ottiene il raggiungimento di velocit? pi? elevate anche in assenza dell?applicazione della suddetta tecnica di deflussazione. Advantageously, by exploiting the series configuration, the engine is able to supply a greater torque at low speed? while triggering the parallel configuration you get the achievement of speed? more high even in the absence of the application of the aforementioned defluxation technique.

Le rivendicazioni dipendenti descrivono varianti preferite dell?invenzione, formando parte integrante della presente descrizione. The dependent claims describe preferred variants of the invention, forming an integral part of the present description.

Breve descrizione delle figure Brief description of the figures

Ulteriori scopi e vantaggi della presente invenzione risulteranno chiari dalla descrizione particolareggiata che segue di un esempio di realizzazione della stessa (e di sue varianti) e dai disegni annessi dati a puro titolo esplicativo e non limitativo, in cui: Further objects and advantages of the present invention will become clear from the detailed description that follows of an embodiment of the same (and of its variants) and from the annexed drawings given for purely explanatory and non-limiting purposes, in which:

nella figura 1 mostra un esploso secondo una vista prospettica di una porzione di un sistema di propulsione secondo la presente invenzione; Figure 1 shows an exploded perspective view of a portion of a propulsion system according to the present invention;

nella figura 2 mostra una vista differente della porzione di figura 1, in condizione assemblata; figure 2 shows a different view of the portion of figure 1, in the assembled condition;

nella figura 3 ? mostrato schematicamente il sistema di propulsione delle figure precedenti con ulteriori componenti del sistema di propulsione della presente invenzione; in figure 3 ? schematically shown the propulsion system of the previous figures with further components of the propulsion system of the present invention;

nelle figure 4a e 4b sono mostrate due configurazioni elettriche del sistema di propulsione della presente invenzione; figures 4a and 4b show two electrical configurations of the propulsion system of the present invention;

nelle figure 5 e 6 sono mostrati diagrammi temporali di grandezze relative al sistema di propulsione secondo le figure precedenti; figures 5 and 6 show time diagrams of quantities relating to the propulsion system according to the previous figures;

nella figura 7 ? mostrato un diagramma di flusso descrittivo di una strategia di cambio di configurazione elettrica dalla configurazione di figura 4a alla configurazione di figura 4b e viceversa. in figure 7 ? shown is a descriptive flowchart of an electrical configuration change strategy from the configuration of figure 4a to the configuration of figure 4b and vice versa.

Gli stessi numeri e le stesse lettere di riferimento nelle figure identificano gli stessi elementi o componenti. The same reference numbers and letters in the figures identify the same elements or components.

Nell?ambito della presente descrizione il termine ?secondo? componente non implica la presenza di un ?primo? componente. Tali termini sono infatti adoperati come etichette per migliorare la chiarezza e non vanno intesi in modo limitativo. In the context of this description the term ?second? component does not imply the presence of a ?first? component. These terms are in fact used as labels to improve clarity and are not to be understood in a limiting way.

Gli elementi e le caratteristiche illustrate nelle diverse forme di realizzazione preferite, inclusi i disegni, possono essere combinati tra loro senza peraltro uscire dall?ambito di protezione della presente domanda come descritta di seguito. The elements and characteristics illustrated in the various preferred embodiments, including the drawings, can be combined with each other without however departing from the scope of protection of the present application as described below.

Descrizione di dettaglio di esempi di realizzazione Detailed description of examples of implementation

Le figure 1 e 2 mostrano viste prospettiche di una porzione del sistema di propulsione secondo la presente invenzione secondo due punti di vista reciprocamente contrapposti. Inoltre, mentre in figura 1, tale porzione ? mostrata in esploso, nella figura 2, la stessa porzione ? mostrata assemblata. Figures 1 and 2 show perspective views of a portion of the propulsion system according to the present invention according to two mutually opposite points of view. Furthermore, while in figure 1, this portion ? shown in exploded view, in figure 2, the same portion ? shown assembled.

La figura 3 mostra i componenti delle figure precedenti insieme ad ulteriori componenti che concorrono a definire la presente invenzione. Figure 3 shows the components of the previous figures together with further components which contribute to defining the present invention.

La ?Switch Box? o scatola di commutazione rappresentata nelle figure 1 - 3 contiene al suo interno un circuito stampato EB progettato per trasmissioni elettriche di potenza sul quale vengono saldamente ancorati e collegati rel? di potenza SW a singola via del tipo On/Off, preferibilmente mediante connessione a vite con elementi di anti-svitamento per scongiurare allentamenti durante la vita utile del sistema. Una morsettiera T lato motore ? collegata al circuito stampato per raccogliere i conduttori MW provenienti dallo statore del motore elettrico M. The ?Switch Box? o commutation box represented in figures 1 - 3 contains within it a printed circuit EB designed for electric power transmissions on which are firmly anchored and connected relays? single-way SW power switch of the On/Off type, preferably by screw connection with anti-unscrewing elements to prevent loosening during the useful life of the system. A terminal block T motor side ? connected to the printed circuit to collect the conductors MW coming from the stator of the electric motor M.

Il motore elettrico M ? polifase, per esempio tre, a, b ,c, dotato di un rotore R ed uno statore S, in cui lo statore ? dotato di due avvolgimenti per ciascuna fase definendo un primo insieme di avvolgimenti di fase u, v, w ed un secondo insieme di avvolgimenti di fase u?, v?, w?, ed una scatola di commutazione SB a cui sono operativamente collegati entrambi gli estremi di ciascun avvolgimento di fase ed in cui detta scatola di commutazione comprende mezzi di commutazione, vale a dire i suddetti rel? di potenza, atti a realizzare una prima configurazione elettrica in cui rispettivi avvolgimenti di fase u, u?; v, v?, w, w? di detto primo e secondo insieme di avvolgimenti sono connessi in serie tra loro ed una seconda configurazione elettrica in cui rispettivi avvolgimenti di fase sono connessi in parallelo tra loro ottenendo una variazione della intensit? di corrente circolante in ciascuna fase. The electric motor M ? polyphase, for example three, a, b, c, equipped with a rotor R and a stator S, in which the stator ? provided with two windings for each phase defining a first set of phase windings u, v, w and a second set of phase windings u?, v?, w?, and a switching box SB to which both are operatively connected ends of each phase winding and in which said switching box comprises switching means, i.e. the aforementioned relays? windings, suitable for realizing a first electrical configuration in which respective phase windings u, u?; v, v?, w, w? of said first and second set of windings are connected in series with each other and a second electrical configuration in which respective phase windings are connected in parallel with each other obtaining a variation of the intensity? of current flowing in each phase.

Le figure 4a e 4b mostrano rispettivamente la prima e seconda configurazione elettrica ottenuta mediante l?interconnessione operata dalla scatola di commutazione. Gli estremi degli avvolgimenti di ciascuna fase consistono nei conduttori isolati MW che attraversano una base dello statore del motore elettrico M per entrare nella scatola di commutazione. Figures 4a and 4b respectively show the first and second electrical configuration obtained by means of the interconnection operated by the switching box. The ends of the windings of each phase consist of the insulated conductors MW which cross a base of the stator of the electric motor M to enter the switch box.

Secondo una variante preferita dell?invenzione che si adatta in modo particolare ad una certa tipologia di veicoli industriali da lavoro e veicoli agricoli, le configurazioni elettriche ottenibili sono soltanto due. According to a preferred variant of the invention which is particularly adapted to a certain typology of industrial work vehicles and agricultural vehicles, only two electrical configurations can be obtained.

Secondo altre varianti le configurazioni elettriche ottenibili sono pi? di due. Quel che conta ? che in tutte le configurazioni ciascun avvolgimento ha un uguale numero di spire per non creare sbilanciamenti tra le intensit? di correnti circolanti tra gli avvolgimenti quando questi risultano reciprocamente in parallelo. According to other variants, the obtainable electrical configurations are more? of two. What matters? that in all configurations each winding has an equal number of turns in order not to create imbalances between the intensity? of currents circulating between the windings when they are mutually in parallel.

Pertanto, secondo un?altra variante preferita dell?invenzione, il motore elettrico M comprende un terzo insieme di avvolgimenti di fase u??, v??, w??, non mostrati nelle figure, e nella prima configurazione elettrica i rispettivi avvolgimenti di fase u, u?, u??; v, v?, v??; w, w?, w?? del primo, secondo e terzo insieme di avvolgimenti sono connessi in serie tra loro ed in detta seconda configurazione elettrica i rispettivi avvolgimenti di fase sono connessi in parallelo tra loro. Therefore, according to another preferred variant of the invention, the electric motor M comprises a third set of phase windings u??, v??, w??, not shown in the figures, and in the first electrical configuration the respective phase windings phase u, u?, u??; v, v?, v??; w, w?, w?? of the first, second and third set of windings are connected in series with each other and in said second electrical configuration the respective phase windings are connected in parallel with each other.

Le figure 4a e 4b continuano ad essere chiarificatrici dei concetti qui descritti, seppure essendo chiari al tecnico del ramo. Figures 4a and 4b continue to clarify the concepts described herein, even if they are clear to the person skilled in the art.

Secondo una ulteriore variante preferita dell?invenzione, in cui ciascuno degli avvolgimenti di fase ? formato da almeno due sotto-avvolgimenti, in cui la somma delle spire di tutti i sotto-avvolgimenti ? pari alle spire del relativo avvolgimento ed in cui in detta prima configurazione operativa detti sotto-avvolgimenti risultano collegati in serie tra loro ed in detta seconda condizione operativa detti sotto-avvolgimenti risultano in parallelo tra loro. According to a further preferred variant of the invention, in which each of the phase windings is formed by at least two sub-windings, in which the sum of the turns of all the sub-windings ? equal to the turns of the relative winding and in which in said first operating configuration said sub-windings are connected in series with each other and in said second operating condition said sub-windings are in parallel with each other.

In altre parole si possono determinare configurazioni in cui nella prima configurazione elettrica tutti i sottoavvolgimenti risultano in serie, mentre secondo la seconda configurazione elettrica tutti i sotto-avvolgimenti risultano in parallelo tra loro. In other words, configurations can be determined in which in the first electrical configuration all the subwindings are in series, while according to the second electrical configuration all the subwindings are in parallel with each other.

Si pensi ad esempio ad una prima configurazione elettrica del tipo Consider for example a first electrical configuration of the type

u u? u?? u??? u u? u?? u???

dove il simbolo ?+? indica una configurazione serie, ed una seconda configurazione elettrica del tipo where the symbol ?+? indicates a series configuration, and a second electrical configuration of the type

u / u? / u?? / u??? u / u? /u?? /u???

dove il simbolo ?/? indica una configurazione parallelo. E? evidente che risulta possibile ottenere anche una configurazione elettrica intermedia del tipo where the symbol ?/? indicates a parallel configuration. AND? it is clear that it is also possible to obtain an intermediate electrical configuration of the type

u u? / u?? u??? u u? /u?? u???

Secondo la presente invenzione, si pu? optare per commutazioni ?adiacenti? cio? che comportano una minima variazione di impedenza della configurazione, ma pu? anche darsi che la suddetta configurazione intermedia non sia prevista passando da una configurazione in cui tutti gli avvolgimenti o sotto-avvolgimenti sono in serie ad una in cui sono tutti in parallelo tra loro. According to the present invention, it is possible opt for ?adjacent? that is? which involve a minimum variation of the impedance of the configuration, but pu? it may also be that the aforementioned intermediate configuration is not envisaged when passing from a configuration in which all the windings or sub-windings are in series to one in which they are all in parallel with each other.

La scatola di commutazione ? configurata per disporre corrispondenti avvolgimenti in serie tra loro quando al motore elettrico ? richiesta relativamente bassa velocit? e relativamente alta coppia e viceversa per disporre corrispondenti avvolgimenti in parallelo tra loro quando al motore elettrico ? richiesta relativamente alta velocit? e relativamente bassa coppia. The switch box ? configured to have corresponding windings in series with each other when the electric motor ? request relatively low speed? and relatively high torque and vice versa to arrange corresponding windings in parallel with each other when the electric motor ? request relatively high speed? and relatively low torque.

Infatti, mano a mano che gli avvolgimenti o sottoavvolgimenti di ciascuna fase sono disposti in parallelo fino ad una configurazione di relativa minima impedenza, il motore elettrico pu? esprimere velocit? di rotazione via, via maggiori. In fact, as the windings or subwindings of each phase are arranged in parallel up to a configuration of relative minimum impedance, the electric motor can? express speed of rotation via, via major.

Come si vede dalle suddette figure 4a e 4b la configurazione elettrica ottenuta ? sempre del tipo a stella, indipendentemente che gli avvolgimenti siano collegati per realizzare la prima o seconda condizione operativa, definendo dunque un centro stella. How can the electrical configuration obtained be seen from the aforementioned figures 4a and 4b? always of the star type, regardless of whether the windings are connected to achieve the first or second operating condition, thus defining a star point.

Si rimarca che il numero delle fasi pu? essere qualunque, malgrado ne siano state indicate tre: a, b, c. It is noted that the number of phases pu? be any, although three have been indicated: a, b, c.

Il rotore ha forma sostanzialmente cilindrica con due basi reciprocamente contrapposte, ed in cui la scatola di commutazione ? meccanicamente associata ad una di dette basi. Tale configurazione risulta particolarmente vantaggiosa perch? la scatola di commutazione chiude fisicamente le aperture da cui fuoriescono gli estremi delle fasi degli avvolgimenti o sotto-avvolgimenti statorici MW. The rotor has a substantially cylindrical shape with two mutually opposite bases, and in which the commutation box is mechanically associated with one of said bases. This configuration is particularly advantageous because? the switching box physically closes the openings from which the ends of the phases of the stator windings or sub-windings MW emerge.

Inoltre, l?impiego di un circuito stampato per supportare i rel? di potenza consente di mantenere una configurazione particolarmente ordinata. Ci? risulta particolarmente rilevante in applicazioni per veicoli da lavoro pesanti in cui la semplicit? di manutenzione ? fondamentale. Furthermore, the use of a printed circuit to support the rel? of power allows you to maintain a particularly tidy configuration. There? is particularly relevant in applications for heavy work vehicles where simplicity? of maintenance ? fundamental.

La scatola di commutazione, comprende inoltre una morsettiera di ingresso a cui sono collegati i conduttori di fase uscenti dall?inverter IV ed un connettore di comando per controllare il comportamento dei vari rel? di potenza alloggiati nella scatola di commutazione. The switching box also includes an input terminal board to which the phase conductors leaving the inverter IV are connected and a control connector for controlling the behavior of the various relays? of power housed in the switch box.

Grazie alla presente invenzione, si migliora l?efficienza perch? diminuiscono le perdite energetiche sui cavi. Si aumentano l?affidabilit? e la sicurezza perch? diminuisce il numero di punti di connessione tra inverter e la scatola di commutazione, inoltre si migliora l?aspetto organizzativo del vano motore come conseguenza della riduzione del numero di cavi liberi da organizzare. Thanks to the present invention, the efficiency is improved because? the energy losses on the cables decrease. Do you increase the? reliability? and security why? the number of connection points between the inverter and the switching box decreases, furthermore the organizational aspect of the engine compartment is improved as a result of the reduction in the number of free cables to organize.

Si preferisce che il motore elettrico M ? del tipo brushless AC, perch? nell?ottica della massima robustezza possibile tale tipo di motore risulta essere maggiormente indicato in applicazioni gravose. Do you prefer the electric motor M ? of the type brushless AC, why? with a view to maximum possible sturdiness, this type of motor is more suitable for heavy-duty applications.

L?inverter IV ? configurato per convertire la corrente continua generata da un pacco batteria in corrente alternata polifase, con il medesimo numero di fasi del motore elettrico per alimentare lo stesso motore elettrico M per il tramite della scatola di commutazione SB, che risulta elettricamente interposta tra il motore elettrico e l?inverter ed una unit? di elaborazione (CU) configurata per controllare l?inverter e la scatola di commutazione. The IV inverter? configured to convert the direct current generated by a battery pack into polyphase alternating current, with the same number of phases of the electric motor to feed the same electric motor M through the switching box SB, which is electrically interposed between the electric motor and the ?inverter and a unit? processor (CU) configured to control the inverter and switch box.

L?unit? di elaborazione ? configurata per comandare l?inverter per fornire una rampa di corrente decrescente prima di una procedura di commutazione da parte della scatola di commutazione, ed una rampa di corrente crescente dopo la procedura di commutazione. The unit of processing ? configured to command the inverter to provide a current ramp down before a changeover procedure by the switchbox, and a current ramp up after the changeover procedure.

Questo comportamento equivale ad aprire la frizione in una trasmissione meccanica con un motore a combustione interna dotato di una scatola del cambio. This behavior is equivalent to opening the clutch in a mechanical transmission with an internal combustion engine equipped with a gearbox.

Nella scatola di commutazione ? alloggiato un circuito stampato di potenza su cui sono alloggiati il primo insieme di interruttori SW per realizzare la prima configurazione elettrica ed un secondo insieme di interruttori per realizzare la seconda configurazione elettrica. La scatola di commutazione ? realizzata in modo che la chiusura del primo insieme ? realizzato dopo un primo predeterminato intervallo di guardia ?T2 dalla apertura del secondo insieme e viceversa. Ci? garantisce da eventuali corto circuiti dovuto alla formazione di archi voltaici. In the switch box ? a printed power circuit is housed on which the first set of switches SW for realizing the first electrical configuration and a second set of switches for realizing the second electrical configuration are housed. The switch box ? made so that the closure of the first set ? performed after a first predetermined guard interval ?T2 from the opening of the second set and vice versa. There? it guarantees against possible short circuits due to the formation of voltaic arcs.

Allo stesso modo anche la rampa crescente ? ritardata mediante un secondo ?T3 intervallo di guardia dalla commutazione, cio? dalla chiusura del secondo (o primo) insieme di interruttori. Similarly also the increasing ramp ? delayed by a second ?T3 guard interval from commutation, that is? by the closure of the second (or first) set of switches.

Secondo la presente descrizione, per intervallo di guardia si intende un intervallo temporale di ritardo prima di eseguire una susseguente operazione. According to the present description, by guard interval is meant a delay time interval before carrying out a subsequent operation.

Secondo la presente descrizione, i termini ?interruttore? e ?rel? di potenza? sono equivalenti. According to the present description, the terms ?switch? and ?rel? of power? they are equivalent.

L?unit? di elaborazione CU ? operativamente collegata con una leva o pedale di acceleratore veicolare, non mostrato, e configurata The unit of processing CU ? operatively linked with a vehicular accelerator lever or pedal, not shown, and configured

- per controllare una procedura di commutazione dalla prima configurazione elettrica alla seconda configurazione elettrica quando, con leva o pedale di acceleratore premuto, il rotore R raggiunge una prima predeterminata velocit? di rotazione indicata con il simbolo n1 e - to control a switching procedure from the first electrical configuration to the second electrical configuration when, with the accelerator lever or pedal pressed, the rotor R reaches a first predetermined speed? of rotation indicated with the symbol n1 e

- per controllare una procedura di commutazione dalla seconda configurazione elettrica alla prima configurazione elettrica quando il rotore scende sotto una seconda predeterminata velocit? di rotazione n2 inferiore a detta prima velocit? di rotazione. - to control a switching procedure from the second electrical configuration to the first electrical configuration when the rotor drops below a second predetermined speed? of rotation n2 lower than said first speed? of rotation.

Ci? pu? avvenire perch? il pedale o leva dell?acceleratore ? almeno parzialmente rilasciato o perch?, ad esempio, il carico diventa eccessivo per il motore elettrico. There? can? happen why? the pedal or lever of the accelerator ? at least partially released or because?, for example, the load becomes excessive for the electric motor.

Il fatto che n2 sia minore di n1 evita ripetute commutazioni tra le due configurazioni che porterebbe a corrispondenti disalimentazioni del motore elettrico e ad un possibile surriscaldamento degli interruttori. The fact that n2 is less than n1 avoids repeated switching between the two configurations which would lead to corresponding power failures of the electric motor and a possible overheating of the switches.

Secondo una variante preferita della presente invenzione, sia il pacco batteria che l?inverter sono atti a mantenere invariata una intensit? di corrente in ciascun avvolgimento o sotto-avvolgimento di fase, tra prima e dopo una commutazione, indipendentemente dalla prima o seconda configurazione elettrica. According to a preferred variant of the present invention, both the battery pack and the inverter are capable of maintaining an intensity unchanged of current in each phase winding or sub-winding, between before and after a commutation, regardless of the first or second electrical configuration.

In altre parole, anche quando l?impedenza si riduce drasticamente a causa del passaggio dalla prima alla seconda configurazione elettrica, l?inverter riesce comunque ad erogare sufficiente corrente. Ci? evita che si generino forti variazioni di coppia erogata dal motore elettrico che si traducono in contraccolpi nel veicolo dotato del presente sistema di propulsione. In other words, even when the impedance is drastically reduced due to the transition from the first to the second electrical configuration, the inverter still manages to deliver sufficient current. There? prevents the generation of strong variations in the torque delivered by the electric motor which translate into kickbacks in the vehicle equipped with this propulsion system.

Le figure 5 e 6 mostrano due diagrammi temporali rappresentativi di due commutazioni rispettivamente dalla prima alla seconda configurazione elettrica e viceversa. L?inverter all?istante t0 inizia a disalimentare il motore elettrico, mediante una rampa discendente di corrente I1. Quando la corrente erogata ? nulla allora si apre il primo insieme di interruttori che definiscono la prima configurazione elettrica, indicati in figura con ?Low speed switches?. Dopo il tempo di guardia ?T2, sono chiusi gli interruttori del secondo insieme, indicati con ?High speed switches?. Solo dopo il secondo tempo di guardia ?T3 l?inverter inizia ad erogare una corrente I2 secondo una rampa crescente che si stabilizza ad un valore diverso da quello iniziale, indicato con I1, proprio per l?avvenuta variazione della impedenza statorica. Figures 5 and 6 show two time diagrams representative of two switchings respectively from the first to the second electrical configuration and vice versa. At the instant t0, the inverter starts to de-energise the electric motor, by means of a descending ramp of current I1. When the current supplied ? nothing then opens the first set of switches that define the first electrical configuration, indicated in the figure with ?Low speed switches?. After the guard time ?T2, the switches of the second set are closed, indicated with ?High speed switches?. Only after the second guard time ?T3 does the inverter begin to deliver a current I2 according to an increasing ramp which stabilizes at a different value from the initial one, indicated with I1, precisely due to the occurred variation of the stator impedance.

Si deve notare che grazie alla presente soluzione la coppia T erogata prima e dopo la commutazione risulta sostanzialmente invariata. It should be noted that thanks to the present solution the torque T delivered before and after the commutation is substantially unchanged.

La figura 6 mostra una situazione in cui la corrente I1 erogata dall?inverter dopo la commutazione ? inferiore a quella erogata prima I2 alla commutazione. Ci? indica evidentemente un aumento dell?impedenza statorica, vale a dire il passaggio alla seconda configurazione elettrica alla prima. Figure 6 shows a situation in which the current I1 delivered by the inverter after commutation ? lower than that delivered before I2 at switching. There? it evidently indicates an increase in the stator impedance, ie the transition from the second electrical configuration to the first.

I tempi ?T1 e ?T4 definiscono l?intervallo in cui la corrente di alimentazione del motore ? erogata secondo le suddette rampe rispettivamente decrescente e crescente. Times ?T1 and ?T4 define the interval in which the motor power supply current ? dispensed according to the aforementioned ramps, respectively decreasing and increasing.

In caso il veicolo stia accelerando, questo continua ad accelerare con lo stesso vigore anche dopo il cambio di configurazione elettrica. If the vehicle is accelerating, it continues to accelerate with the same vigor even after the change of electrical configuration.

La presente invenzione propone anche un metodo preferito di cambio tra le configurazioni elettriche con l?aiuto del diagramma di figura 7: The present invention also proposes a preferred method of switching between the electrical configurations with the help of the diagram of figure 7:

- (Passo 1) erogazione di una rampa di corrente decrescente fino a valore nullo, - (Step 1) delivery of a current ramp decreasing to zero value,

- (Passo 2) apertura di detto primo insieme di interruttori, - (Passo 3) attesa di un primo intervallo di guardia (?T3), - (Passo 4) chiusura di detto secondo insieme di interruttori, - (Step 2) opening said first set of switches, - (Step 3) waiting for a first guard interval (?T3), - (Step 4) closing said second set of switches,

- (Passo 5) attesa di un secondo intervallo di guardia (?T4), - (Passo 6) erogazione di una rampa di corrente crescente da un valore nullo fino ad un predeterminato valore di intensit?. - (Step 5) wait for a second guard interval (?T4), - (Step 6) supply of an increasing current ramp from a null value up to a predetermined intensity value.

Tale metodo ? preferibilmente implementato nella unit? di elaborazione che supervisione il funzionamento dell?inverter e della scatola di commutazione. This method? preferably implemented in the unit? processor that supervises the operation of the inverter and the switching box.

Il metodo preferito di cambio proposto con la presente invenzione pu? essere vantaggiosamente realizzato tramite un programma per computer che comprende mezzi di codifica per la realizzazione di uno o pi? passi del metodo, quando questo programma ? eseguito su di un computer. Pertanto si intende che l?ambito di protezione si estende a detto programma per computer ed inoltre a mezzi leggibili da computer che comprendono un messaggio registrato, detti mezzi leggibili da computer comprendendo mezzi di codifica di programma per la realizzazione di uno o pi? passi del metodo, quando detto programma ? eseguito su di un computer. The preferred method of changing proposed with the present invention can? be advantageously realized through a computer program which includes coding means for the realization of one or more? steps of the method, when this program ? performed on a computer. Therefore it is intended that the scope of protection extends to said computer program and further to computer-readable means which comprise a recorded message, said computer-readable means comprising program coding means for the realization of one or more steps of the method, when said program ? performed on a computer.

Sono possibili varianti realizzative all'esempio non limitativo descritto, senza per altro uscire dall?ambito di protezione della presente invenzione, comprendendo tutte le realizzazioni equivalenti per un tecnico del ramo, al contenuto delle rivendicazioni. Variants of the non-limiting example described are possible, without however departing from the scope of protection of the present invention, including all the equivalent embodiments for a person skilled in the art, to the contents of the claims.

Dalla descrizione sopra riportata il tecnico del ramo ? in grado di realizzare l?oggetto dell?invenzione senza introdurre ulteriori dettagli costruttivi. From the description given above, the technician of the branch ? capable of realizing the object of the invention without introducing further construction details.

Claims

1. Electric propulsion (EP) system comprising

- a polyphase electric motor (M) equipped with a rotor (R) and a stator (S), in which the stator ? equipped with two windings for each phase defining a first set of phase windings (u, v, w) and a second set of phase windings (u?, v?, w?), and

- a switching box (SB) to which both ends of each phase winding are operatively connected and in which said switching box comprises switching means suitable for realizing a first electrical configuration in which respective phase windings (u, u? v, v?, w, w?) of said first and second set of windings are connected in series with each other and a second electrical configuration in which respective phase windings are connected in parallel with each other obtaining a variation of the intensity? of current flowing in each phase.

The system according to claim 1, wherein said electric motor comprises a third set of phase windings (u??, v??, w??) and wherein in said first electric configuration wherein respective phase windings (u , u?, u??; v, v?, v??; w, w?, w??) of said first, second and third set of windings are connected in series with each other and in said second electrical configuration the respective phase windings are connected in parallel to each other.

3. System according to claim 1 or 2, wherein each of said phase windings ? formed by at least two subcoils, in which the sum of the turns of all the subcoils ? equal to the turns of the relative winding and in which in said first operating configuration said sub-windings are connected in series with each other and in said second operating condition said sub-windings are in parallel with each other.

4. A system according to any one of claims 1 - 3, wherein said switch box is configured to have corresponding windings in series with each other when the electric motor ? request relatively low speed? and relatively high torque and vice versa to arrange corresponding windings in parallel with each other when the electric motor ? request relatively high speed? and relatively low torque.

5. System according to any one of the preceding claims, wherein said first or said second set of stator windings are stably star connected defining a star point.

6. System according to any one of the preceding claims, wherein said stator (S) has a substantially cylindrical shape with two mutually opposite bases, and wherein said commutation box ? mechanically associated with a first of said bases and in which said rotor projects from a second, opposite to the first, of said two bases.

7. System according to any one of the preceding claims, wherein said electric motor (M) is of the brushless AC type.

8. System according to any one of the preceding claims, further comprising an inverter (IV) configured to convert direct current into polyphase alternating current, powering said electric motor (M) through said switching box (SB), the latter being electrically interposed between the electric motor and said inverter and a unit? processor (CU) configured to control said inverter and said switch box.

9. System according to claim 8, wherein said unit? of processing ? configured to control said inverter to provide a ramp-down current prior to a switching procedure by said switchbox, and a ramp-up current following said switching procedure.

10. A system according to any one of the preceding claims, wherein in the switch box ? housed a power printed circuit (EB) on which are housed a first set of switches for realizing said first electrical configuration and a second set of switches for realizing said second electrical configuration, and in which a closure of said first set ? performed after a first predetermined guard interval (?T2) from the opening of said second set and vice versa and in which said increasing ramp ? delayed by one second (?T3) guard interval from said switching.

11. System according to any one of claims 8 to 10, wherein said unit? of processing ? operationally linked with a vehicular accelerator lever or pedal and configured

- to control a switching procedure from said first electrical configuration to said second electrical configuration when, with the accelerator lever or pedal pressed, said rotor reaches a first predetermined speed? of rotation (n1) e

- to control a switching procedure from said second electrical configuration to said first electrical configuration when said rotor drops below a second predetermined speed? of rotation (n2) lower than said first speed? of rotation.

12. System according to any one of claims 8? 11, in which said inverter ? powered by at least one battery pack and in which both the battery pack and the inverter are able to maintain an intensity unchanged? of current in each phase winding or sub-winding, between before and after a commutation, regardless of the first or second electrical configuration.

13. Control method of an electric propulsion system according to any one of claims 1 to 12, comprising the following steps:

- (Step 1) delivery of a current ramp decreasing to zero value,

- (Step 2) opening said first set of switches, - (Step 3) waiting for a first guard interval (?T3), - (Step 4) closing said second set of switches,

- (Step 5) wait for a second guard interval (?T4), - (Step 6) supply of an increasing current ramp from a null value up to a predetermined intensity value.

14. A method according to claim 13, wherein said predetermined intensity value? of current ? such as to maintain unchanged an intensity? of current flowing in each phase winding or sub-winding between before and after the commutation procedure.

15. A computer program comprising program coding means adapted to carry out all steps (1 - 6) of any one of claims 13 or 14, when said program ? run on a computer.

16. A computer readable means comprising a recorded program, said computer readable means comprising a program coding means adapted to carry out all steps (1 - 6) of any one of claims 13 or 14, when said program ? run on a computer.