WO2020083538A1 - Modular aufgebautes radantriebsmodul - Google Patents

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WO2020083538A1
WO2020083538A1 PCT/EP2019/065731 EP2019065731W WO2020083538A1 WO 2020083538 A1 WO2020083538 A1 WO 2020083538A1 EP 2019065731 W EP2019065731 W EP 2019065731W WO 2020083538 A1 WO2020083538 A1 WO 2020083538A1
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wheel
motor
electronics
electric motor
wheel drive
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PCT/EP2019/065731
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Markus Hirt
Frank Jeske
Jörg Hornberger
Manfred Bitzer
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Ebm-Papst St. Georgen Gmbh & Co. Kg
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Definitions

  • the invention relates to a wheel drive module which is formed by a plurality of modules which can be exchanged as modules and whose control logic can be implemented in a modular manner on a number of modules of the wheel drive module.
  • wheel drive modules and wheel drive concepts for a wide variety of fields of application are already known in the prior art.
  • wheel drive modules are used for one application.
  • four wheel drive modules can be used.
  • more or fewer wheel drive modules can be used, which can be combined with support rollers.
  • transport vehicles can have two wheel drive modules and one or two support rollers or, alternatively, eight
  • wheel drive concepts are to be bundled in a single module, it is advantageous if the latter is of compact construction and consequently requires little space. In the known wheel drive concepts, however, this usually leads to the fact that the wheel drive concept is combined in one module, but the individual components of the wheel drive module created as a result cannot be replaced. In logistics applications in particular, which require a high load capacity from the wheel drive modules with a long service life, it is necessary, for example, to replace individual components quickly and easily if wear occurs.
  • the known wheel drive modules can also not be adapted, or at least not cost-effectively, to the intended use or the customer requirements specific to the respective application, since individual components of the wheel drive modules cannot be replaced.
  • control of the motors of the wheel drive module in the wheel drive modules known in the prior art is usually solved centrally for several wheel drive modules, so that the central control receives all information, such as sensor data, from all wheel drive modules, and all control signals for all motors of all wheel drive modules calculate and send to all wheel drive modules.
  • the central control receives all information, such as sensor data, from all wheel drive modules, and all control signals for all motors of all wheel drive modules calculate and send to all wheel drive modules.
  • the invention is therefore based on the object of overcoming the abovementioned disadvantages and of providing a wheel drive module which is of compact construction and has only a small space requirement.
  • a wheel drive module comprising a wheel, a superposition gear and a first electric motor and a second electric motor.
  • the first and the second electric motor are designed to jointly drive the wheel about a wheel axis by means of the superposition gear and to steer a steering axis orthogonal to the wheel axis.
  • the wheel drive module comprises a first motor electronics for controlling the first electric motor and a second motor electronics for controlling the second electric motor as well as central electronics that are electrically or control technically connected to the first and second motor electronics, so that between the first and the second electric motor and the central electronics can exchange signals.
  • the wheel drive module includes control logic to drive the wheel about the wheel axis and to steer about the steering axis.
  • the control logic is provided by the first and second motor electronics, the central electronics, an application electronics which are connected to the central electronics to enable a signal exchange, or together by the central electronics and the first and second motor electronics.
  • a transport vehicle uses several wheel drive modules, it can have its own control, which sends drive commands to the control logic of the wheel drive module and is itself provided on the application electronics.
  • the wheel drive modules correspond to a driving-steering system which at the same time provides a driving or driving functionality and a steering functionality via the two electric motors used, which both drive and steer a wheel together.
  • the application electronics can be arranged outside the actual wheel drive module or outside the driving-steering system.
  • wheel drive concepts are bundled as proposed in a single assembly or wheel drive module, it is advantageous that the latter can be built compactly and consequently requires only a small amount of space, for example in order to bundle and accommodate the drive and the steering in a driverless transport vehicle Enable module.
  • additional components such as mechanical struts or cable harnesses can be accommodated between the wheel drive modules of a vehicle.
  • the design of the wheel drive module also results in a flat design of the individual wheel drive modules and a flat design of the entire vehicle, so that above the individual wheel drive modules drive modules safety-relevant components, such as a laser scanner for scanning the environment, so that a protective field can be built around the driverless transport vehicle, in which the vehicle can react to objects detected by the laser scanner (s).
  • safety-relevant components such as a laser scanner for scanning the environment
  • first electric motor forms, together with the first motor electronics, a first motor assembly, which can be exchanged as a module
  • second electric motor together with the second motor electronics
  • the motor assemblies preferably each have a communication interface through which all components of the respective motor assembly can be connected to the central electronics or to the other motor assembly to enable the exchange of information.
  • the motor modules or modules can be dependent on the design of a wheel drive module selected and installed by the respective application.
  • the different motor assemblies between which one can choose have different performance classes, functional scope, control functionalities, dimensions or the like.
  • wheel assembly in which the wheel forms an assembly with the superposition gear.
  • the wheel assembly can be selected so that certain requirements are met depending on the intended use.
  • the various wheel assemblies from which it is possible to choose can have or enable different wheel diameters of the wheel, wheel immersion depths of the wheel in the superposition gear, or ground clearance of the wheel.
  • the modules which can be exchanged as modules, are intended to provide a modularly constructed wheel drive module which is based on two electric motors which drive the wheel of the wheel drive module via a superposition gear and can rotate about the steering axis of the wheel.
  • a driving function, braking function, holding function and steering function can be provided with the two electric motors, the two motors jointly providing an optimum torque for driving and steering the wheel.
  • Maximum working point requirements can be met by the electric motors driving the wheel together.
  • the two electric motors enable fast driving straight ahead, acceleration and braking with a heavy load, and high steering torque when stationary.
  • the modularization or the use of pre-assembled assemblies in particular when designing a wheel drive module, enables individualization or customizability that is adapted to the respective application and requirements, while at the same time cost savings can be achieved by using identical parts and standard components.
  • both engines therefore always contribute to driving and steering.
  • the torques of the motors are divided into the respective tasks depending on the situation, whether the motors are to implement a steering and driving movement or a pure driving movement. At a pure driving movement, regardless of whether forwards or backwards, there is no steering movement. Therefore, the torques of both motors add up.
  • the motors provide an identical speed on the wheel via the superposition gear, so that there is no speed difference on the steering axle during the pure driving movement and no rotation of the wheel around the steering axis is caused. The motors therefore hold the wheel indirectly during a pure movement.
  • the use of motors with a high power density and a high short-term overload capacity means that high overall torques can be achieved with a small space requirement, since the individual torques add up to the total torque in a pure driving movement.
  • the addition of a three to four times the individual load capacity of a single motor results in a six to eight times the total overload capacity of the two motors of a wheel drive module or a driving-steering system.
  • two structurally identical electric motors are advantageously also used for a wheel drive module, the electric motors being selected in the design or design of the wheel drive module depending on the intended use and a load capacity.
  • higher quantities of a single type of electric motor can also be used, which has a favorable effect on the purchase and maintenance as well as the storage.
  • the first motor assembly has at least one first sensor for detecting motor characteristics of the first electric motor, in particular for detecting a rotor position of a rotor of the first electric motor and / or for detecting a speed of the first electric motor.
  • the first sensor for detecting the rotor position can in particular be a Hall sensor with which the position or orientation of the magnetic rotating field on the rotor can be detected and the associated electric motor can be controlled based on the rotor position.
  • the first sensor can be integrated directly into the first electric motor or aligned with the first electric motor and assigned by the assembly.
  • the second motor assembly comprises at least one second sensor for detecting motor characteristics of the second electric motor, in particular for detecting a rotor position of a rotor of the second electric motor and / or for detecting a speed of the second electric motor.
  • the second sensor can also be, in particular, a Hall sensor with which the position or orientation of the magnetic rotating field on the rotor of the associated electric motor can be detected and the electric motor can be controlled. It also applies to the second sensor that it can be integrated directly in the second electric motor or aligned with the second electric motor and assigned by the assembly.
  • the first and / or the second sensor can also be designed as a multi-turn sensor for redundant speed detection or a single-turn sensor for absolute value detection of the rotor position.
  • the first and second motor assemblies can also comprise a plurality of first and second sensors.
  • the central electronics form a central assembly which can be replaced as a module.
  • the central electronics can only establish a connection between the other assemblies and the control of the application, such as the control of a transport carriage, and it does not have its own intelligence. This is the case, for example, if the control logic is distributed to the first and second motor electronics and the central electronics only serve to exchange information between the first and second motor electronics or the first and second motor electronics and the application electronics. In particular, if the control logic is provided by the central electronics, it is possible to quickly and efficiently replace it with another control logic.
  • control logic can be independently adapted by the wheel drive module and then exchanged, which shortens potential downtimes of an application using the wheel drive module.
  • the central electronics or the central assembly can be selected from a plurality of pre-assembled available central assemblies and with different central electronics in the design.
  • the wheel drive module also has a third sensor for detecting wheel parameters of the wheel, in particular for detecting a wheel speed of the wheel about the wheel axis and / or a steering angle of the wheel about the steering axis. The third sensor is connected to the central electronics to enable signal exchange.
  • an advantageous variant also provides for the use of the third sensor for the wheel speed and a further, for example sixth sensor for the steering angle.
  • the steering angle and the wheel speed can alternatively also be determined by the speeds of the electric motors together with the transmission ratio of the superposition gear or the transmission ratios of the electric motors to the wheel.
  • the wheel drive module also comprises variant, a safety brake for braking rotation of the wheel about the wheel axis or about the steering axis.
  • the wheel drive module or the safety brake preferably comprises brake electronics belonging to the safety brake and controlling it.
  • the safety brake or the brake electronics are connected to the central electronics, so that a signal exchange is possible.
  • the wheel drive module can comprise two safety brakes which are separate from one another in their function and which can be combined in a common assembly.
  • the third sensor and the safety brake form a brake assembly that can be replaced as a module.
  • control logic is preferably designed to control the electric motor with various control methods depending on the type of electric motor used or depending on a control command by the higher-level application.
  • a respective electric motor can be controlled by the control logic using a field-oriented control method or another control method suitable for the respective type.
  • the wheel drive module comprises a fourth sensor for acquisition of motor characteristic values of the first electric motor.
  • the fourth sensor is provided in particular for detecting a rotational speed of the first electric motor.
  • the fourth sensor can be designed as a first sensor module that can be exchanged as a module.
  • the wheel drive module in a likewise advantageous embodiment comprises
  • a fifth sensor for detecting motor characteristic values of the second electric motor, in particular for detecting a speed of the second electric motor.
  • the fifth sensor is preferably also designed as a second sensor module that can be replaced as a module, wherein the fourth and fifth sensors can also be accommodated in a common sensor module.
  • the individual modules can be in contact with one another by a simple connection or alternatively can be connected by a bus system.
  • At least the first and second motor assemblies are preferably connected to the central assembly by a bus system, so that the bus system enables signal exchange.
  • control logic for controlling the electric motors can implement a method whereby the control logic receives from the higher-level application, for example, only the set speed or set speed of the wheel around the wheel axis and a set steering angle of the wheel around the steering axis or other status values related to the wheel and the motor setpoints for controlling the two electric motors are determined by the method.
  • Status information of the wheel and / or of the electric motors is also preferably forwarded to the higher-level application by the wheel drive module.
  • information sources such as sensors, can be redundantly present.
  • Status information available to actuators can be converted by a safety logic and compared with one another in order to plausibility check and verify the status information and such plausibility forward bilized or actual status information to the higher-level application or to the control logic for controlling the electric motors.
  • Fig. 1 by a first and a second electric motor
  • Fig. 2 is a schematic representation of the wheel drive module.
  • FIG. 1 shows the wheel R, the first and second electric motors M1, M2 and the superimposition gear G for driving and steering the wheel R by the two electric motors M1, M2.
  • 1 illustrates only one possible alternative embodiment of driving the wheel R around the wheel axis A and the steering axis L by the first and second electric motors M1, M2.
  • the wheel R can be arranged below the drive sprockets G3, G3 ’or the electric motors M1, M2 have a different ratio to the drive sprockets G3, G3’ and have a different orientation.
  • the superposition gear G comprises the pinions G1, G1 ′′, the intermediate gears G2, G2 ′′, the drive sprockets G3, G3 ′′ and the driven gear G4 and
  • the first and second electric motors M1, M2 drive the first and second drive sprockets G3, G3 '.
  • the first electric motor M1 is in the Embodiment shown opposite to the second electric motor M2, wherein the electric motors M1, M2 can each include its own motor transmission.
  • the electric motors M1, M2 are each connected to a pinion G1, G1 'via a motor shaft.
  • the toothing of the first pinion G1 engages in a toothing of a first intermediate gear G2, which engages with its toothing in a drive toothing of the first drive sprocket G3, so that the first drive sprocket G3 from the first electric motor M1 is rotated by the first pinion G1 driven about the axis of rotation or steering axis L is rotatable.
  • an output shaft G5 connected to the output gear G4 in a rotationally fixed manner extends along a wheel axis A in the direction of the axis of rotation or the steering axis L of the drive sprockets G3, G3 '.
  • the wheel R is connected to the driven shaft G5 on a side spaced from the driven gear G4 along the wheel axis A, whereby a rotation (third rotation) of the driven gear G4 is transmitted to the wheel R via the driven shaft G5.
  • the wheel R is received in sections between the first drive ring gear G3 and the second drive ring gear G3 ', which are spaced apart along their axis of rotation L and span a wheel receiving space between them.
  • Both drive sprockets G3, G3 ' have a ring opening which extends along the axis of rotation L through the respective drive sprocket G3, G3'.
  • the wheel R extends through the respective ring opening at least on its side facing the ground, as a result of which the wheel R essentially has five sections.
  • a first section with which the wheel R is arranged between the drive sprockets two second sections with which the wheel R is arranged in the ring openings of the drive sprockets G3, G3 ', and two third sections with which the wheel R along the axis of rotation L lies outside the drive sprockets G3, G3 '.
  • the arrangement of the wheel R in the wheel receiving space leads to three advantageous effects.
  • the installation space of the wheel drive module is significantly reduced since the wheel R does not have to rotate around the drive sprockets G3, G3 'during a steering movement, and the possible steering angle is expanded because the wheel R in the drive sprockets G3, G3' are rotated through 360 ° can without the steering movement or rotation about the axis of rotation L is limited by the intermediate wheels G2, G2 '.
  • the wheel R is protected by the wheel drive module 1 or by the first and second drive sprockets G3, G3 ', since these form a cage around the wheel R.
  • the wheel drive module is shown schematically in FIG.
  • a driving function X2 and a steering function X1 are provided on or by the wheel R.
  • this is driven by the first and second electric motors M1, M2 by means of the first and second operative connection X31, X32.
  • the electric motors M1, M2 are bundled with associated components in a motor assembly 101, 102.
  • the first motor assembly 101 or the second motor assembly 102 can be exchanged quickly and easily as a module.
  • one of the motor assemblies 101, 102 or both motor assemblies 101, 102 can be replaced by an alternative motor assembly which has an electric motor of a higher performance class and with components adapted to the control of the electric motor.
  • the first and second motor assemblies 101, 102 each include first and second motor electronics 10, 20 for direct control of the respective electric motor M1, M2 and a first and second sensor S1, S2 by which Motor values, such as the rotor position of the respective electric motor M1, M2, are determined.
  • the first or second sensor S1, S2 is directly coupled to the respective motor electronics 10, 20, the motor values determined by the sensors S1, S2 being used to control the respective electric motor M1, M2 and the motor values can also be routed to other modules if required.
  • the first and second motor assemblies 101, 102 are connected to the central assembly 103, which comprises central electronics 30, via bus lines symbolized as solid lines.
  • the central electronics 30 can also only connect the various data or bus lines produce and thereby only serve as information interfaces or even have a control logic implemented by the central electronics.
  • a further sensor S4, S5 is also provided on the electric motors M1, M2 for detecting the speed of the electric motors.
  • the fourth sensor S4 is assigned to the first electric motor M1, but not part of the first motor assembly 101
  • the fifth sensor S5 is assigned to the second electric motor M2, but not part of the second motor assembly 102.
  • a safety brake B is also provided, which are combined with a third sensor S3 to form a brake assembly 104.
  • the safety brake B can at least block the driving function X2 or brake the rotation of the wheel R about the wheel axis A, so that the wheel drive module or the wheel R can be brought to a standstill and a safe state can thus be established.
  • the third sensor S3 directly detects state values of the wheel R, such as the rotational speed or rotational speed of the wheel R about the wheel axis A, the detected values using the
  • the control logic for controlling the first and second electric motors M1, M2 can be distributed between the first and second motor electronics 10, 20, so that only a part of the computing load has to be borne in each case.
  • the control logic can also be provided by the central electronics 30, which provides the first and second motor electronics 10, 20, for example, with a target engine speed.
  • control logic can also be provided by the application electronics 40.
  • an implemented control logic can be quickly replaced by a different control logic.
  • the information to be transmitted to and from the control logic and the computing load to be performed by the control logic are reduced, since a separate control logic is provided for each wheel drive module of an application and no central control logic for all wheel drive modules.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Radantriebsmodul umfassend ein Rad (R), ein Überlagerungsgetriebe (G) sowie einen ersten Elektromotor (M1) und einen zweiten Elektromotor (M2), wobei der erste und der zweite Elektromotor (M1, M2) ausgebildet sind, das Rad (R) gemeinsam mittels des Überlagerungsgetriebes (G) um eine Radachse (A) anzutreiben und um eine zu der Radachse (A) orthogonale Lenkachse (L) zu lenken, das Radantriebsmodul ferner eine erste Motorelektronik (10) zur Ansteuerung des ersten Elektromotors (M1) und eine zweite Motorelektronik (20) zur Ansteuerung des zweiten Elektromotors (M2) sowie eine Zentralelektronik (30) umfasst, die mit der ersten und zweiten Motorelektronik (10, 20) einen Signalaustausch ermöglichend verbunden ist, und wobei das Radantriebsmodul eine Steuerungslogik zur Steuerung des ersten und zweiten Elektromotors (M1, M2) umfasst, welche durch die erste und zweite Motorelektronik (10, 20), die Zentralelektronik (30), eine Applikationselektronik (40), welche einen Signalaustausch ermöglichend mit der Zentralelektronik (30) verbunden ist, oder gemeinsam durch die Zentralelektronik (30) und die erste und zweite Motorelektronik (10, 20) bereitgestellt ist.

Description

Modular aufgebautes Radantriebsmodul
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft ein Radantriebsmodul, das durch mehrere als Module austauschbare Baugruppen gebildet ist und dessen Steuerungslogik modular auf mehrere Baugruppen des Radantriebsmoduls implementierbar ist.
Im Stand der Technik ist bereits eine Vielzahl von Radantriebsmodulen und Radantriebskonzepten für die verschiedensten Anwendungsgebiete bekannt. Meist werden hierbei mehrere Radantriebsmodule für eine Applikation verwendet. Zum Antrieb eines Transportschlittens und insbesondere zum An- trieb eines fahrerlosen Transportfahrzeugs als Teil eines fahrerlosen Trans- portsystems im Bereich der Logistik können beispielsweise vier Radantriebsmodule verwendet werden. Alternativ können auch mehr oder weniger Radantriebsmodule verwendet werden, welche mit Stützrollen kombiniert werden können. Beispielsweise können Transportfahrzeuge zwei Radan- triebsmodule und eine oder zwei Stützrollen oder alternativ ebenso acht
Radantriebsmodule aufweisen, um eine auf den jeweiligen Einsatzzweck an- gepasste Antriebsleistung und Belastbarkeit zu erreichen.
Sollen die Radantriebskonzepte in einem einzelnen Modul gebündelt werden, ist es vorteilhaft, wenn dieses kompakt aufgebaut ist und folglich nur einen geringen Platzbedarf aufweist. Bei den bekannten Radantriebskonzepten führt dies jedoch meist dazu, dass das Radantriebskonzept zwar in einem Modul zusammengefasst ist, die einzelnen Komponenten des dadurch entstehenden Radantriebsmoduls jedoch nicht ausgetauscht werden können. Insbesondere bei Logistikanwendungen, welche von den Radantriebsmodu- len eine hohe Belastbarkeit bei zugleich langer Lebensdauer erfordern, ist es jedoch beispielsweise bei auftretendem Verschleiß notwendig, einzelne Komponenten schnell und einfach tauschen zu können.
Neben der Reparatur und Wartung können die vorbekannten Radantriebs module zudem auch bei der Herstellung nicht oder zumindest nicht kostenef- fizient auf den angedachten Einsatzzweck oder die für die jeweilige Anwendung spezifischen Kundenwünsche angepasst werden, da nicht einzelne Komponenten der Radantriebsmodule ausgetauscht werden können.
Hinzukommt, dass die Steuerung der Motoren des Radantriebsmoduls bei den im Stand der Technik bekannten Radantriebsmodulen zumeist zentral für mehrere Radantriebsmodule gelöst ist, so dass die zentrale Steuerung alle Informationen, wie beispielsweise Sensordaten, von allen Radantriebs modulen empfangen, alle Steuersignale für alle Motoren aller Radantriebsmodule berechnen und an alle Radantriebsmodule senden muss. Dadurch ergeben sich hohe Datenraten von zu übertragenden Informationen sowie eine hohe Rechenlast zur Berechnung der Steuersignale in der zentralen Steuerung. Wird ein einzelnes Radantriebsmodul ausgetauscht oder ändern sich einzelne Komponenten eines Radantriebsmoduls, ist eine Anpassung der gesamten zentralen Steuerung notwendig.
Zur Berechnung der Steuersignale für die Motoren und Überwachung der Radantriebsmodule sind zudem verlässliche bzw. sichere Informationsquel- len notwendig. Im Stand der Technik wird dies dadurch erreicht, dass alle Informationsquellen oder Sensoren ausgebildet sind, einen korrekten Wert oder eine Fehlermeldung zu prüfen und alle Komponenten nach dem jeweils relevanten Sicherheitsstandard zu zertifizieren. Dadurch werden jedoch die Radantriebsmodule bzw. die einzelnen Komponenten sehr teuer.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Nach- teile zu überwinden und ein Radantriebsmodul bereitzustellen, welches kom- pakt aufgebaut ist und nur einen geringen Bauraumbedarf aufweist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
Erfindungsgemäß wird ein Radantriebsmodul umfassend ein Rad, ein Überlagerungsgetriebe sowie einen ersten Elektromotor und einen zweiten Elekt- romotor vorgeschlagen. Der erste und der zweite Elektromotor sind ausge- bildet, das Rad gemeinsam mittels des Überlagerungsgetriebes um eine Radachse anzutreiben und um eine zu der Radachse orthogonale Lenkach- se zu lenken. Ferner umfasst das Radantriebsmodul eine erste Motorelektronik zur Ansteuerung des ersten Elektromotors und eine zweite Motorelektro- nik zur Ansteuerung des zweiten Elektromotors sowie eine Zentralelektronik, die mit der ersten und zweiten Motorelektronik elektrisch bzw. steuerungstechnisch verbunden ist, so dass zwischen dem ersten und dem zweiten Elektromotor sowie der Zentralelektronik ein Signalaustausch möglich ist. Zur Steuerung des ersten und zweiten Elektromotors umfasst das Radantriebsmodul eine Steuerungslogik, um das Rad um die Radachse anzutreiben und um die Lenkachse zu lenken. Die Steuerungslogik ist durch die erste und zweite Motorelektronik, die Zentralelektronik, eine Applikationselektronik, welche einen Signalaustausch ermöglichend mit der Zentralelektronik verbunden ist, oder gemeinsam durch die Zentralelektronik und die erste und zweite Motorelektronik bereitgestellt.
Verwendet beispielsweise ein Transportfahrzeug mehrere Radantriebsmodule kann dieser eine eigene Steuerung aufweisen, weiche Fahrbefehle an die Steuerungslogik des Radantriebsmoduls sendet und selbst auf der Applikationselektronik bereitgestellt ist. Die Radantriebsmodule entsprechen einem Fahr-Lenk-System, welches zugleich eine Antriebs- bzw. Fahrfunktionalität und eine Lenkfunktionalität über die beiden verwendeten Elektromotoren bereitstellt, welche jeweils gemeinsam ein Rad sowohl antreiben als auch len- ken. Die Applikationselektronik kann hierbei außerhalb des eigentlichen Radantriebsmoduls bzw. außerhalb des Fahr-Lenk-Systems angeordnet sein.
Werden die Radantriebskonzepte wie vorgeschlagen in einer einzelnen Baugruppe bzw. Radantriebsmodul gebündelt, ist vorteilhaft, dass dieses kom- pakt aufgebaut werden kann und folglich nur einen geringen Platzbedarf aufweist, um beispielsweise bei einem fahrerlosen Transportfahrzeug eine Bündelung und Unterbringung des Antriebs und der Lenkung in dem Modul zu ermöglichen. Hinzukommt, dass durch die Bündelung der Fahr- und Lenk- funktionalität (Antrieb und Lenkung) in einem Radantriebsmodul weitere Komponenten, wie beispielsweise mechanische Verstrebungen oder Kabel stränge zwischen den Radantriebsmodulen eines Fahrzeugs untergebracht werden können. Aus dem Aufbau des Radantriebsmoduls ergibt sich zudem eine flache Bauform der einzelnen Radantriebsmodule und eine flache Bauform des gesamten Fahrzeugs, so dass oberhalb der einzelnen Radan- triebsmodule sicherheitsrelevante Komponenten, wie beispielsweise ein Laserscanner zur Abtastung der Umgebung angeordnet werden können, so dass um das fahrerlose Transportfahrzeug ein Schutzfeld aufgebaut werden kann, in dem das Fahrzeug auf durch den bzw. die Laserscanner erfasste Objekte reagieren kann.
Eine vorteilhafte Ausführungsvariante sieht vor, dass der erste Elektromotor zusammen mit der ersten Motorelektronik eine als Modul austauschbare erste Motorbaugruppe bildet und der zweite Elektromotor zusammen mit der zweiten Motorelektronik eine als Modul austauschbare zweite Motorbaugrup- pe bildet. Die Motorbaugruppen weisen vorzugsweise jeweils eine Kommunikationsschnittstelle auf, durch welche alle Komponenten der jeweiligen Motorbaugruppe den Informationsaustausch ermöglichend mit der Zentralelekt- ronik oder der jeweils anderen Motorbaugruppe verbunden werden können.
Durch die Bündelung des jeweiligen Elektromotors zusammen mit der unmit- telbar zur Ansteuerung des Elektromotors notwendigen Motorelektronik zu einer Baugruppe wird ein geringer Bauraumbedarf des gesamten Radantriebsmoduls erreicht. Durch die Bündelung der einzelnen funktionell zu- sammenhängenden Komponenten, wie des ersten Elektromotors mit der ers ten Motorelektronik und des zweiten Elektromotors mit der zweiten Motor- elektronik zu jeweils einer als Modul austauschbaren Motorbaugruppe, können die Motorbaugruppen bzw. Module bei der Auslegung eines Radantriebsmoduls abhängig von dem jeweiligen Einsatzzweck gewählt und verbaut werden. Beispielsweise können die verschiedenen Motorbaugruppen, zwischen denen gewählt werden kann, verschiedene Leistungsklassen, Funktionsumfänge, Steuerungsfunktionalitäten, Abmessungen oder derglei- chen aufweisen.
Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht zudem auch eine Radbaugruppe vor, bei welcher das Rad mit dem Überlagerungsgetriebe eine Baugruppe bilden. Die Radbaugruppe kann bei der Konzeption bzw. der Auslegung des Radan- triebsmoduls so ausgewählt werden, dass je nach Einsatzzweck bestimmte Vorgaben erfüllt werden. Beispielsweise können die verschiedenen Radbau- gruppen, aus denen ausgewählt werden kann, verschiedene Raddurchmes- ser des Rades, Radeintauchtiefen des Rades in das Überlagerungsgetriebe oder Bodenfreiheiten des Rades aufweisen bzw. ermöglichen.
Durch die als Module austauschbaren Baugruppen soll ein modular aufge bautes Radantriebsmodul bereitgestellt werden, welches auf zwei Elektromo- toren basiert, die das Rad des Radantriebsmoduls über ein Überlagerungs- getriebe antreiben und um die Lenkachse des Rades drehen können. Da- durch kann mit den zwei Elektromotoren eine Fahrfunktion, Bremsfunktion, Haltefunktion und Lenkfunktion bereitgestellt werden, wobei durch die beiden Motoren gemeinsam ein Optimum an Drehmoment zum Fahren und Lenken des Rades zur Verfügung stehen. Dabei können durch die das Rad gemein- sam antreibenden Elektromotoren maximale Arbeitspunktanforderungen er- füllt werden. Beispielsweise wird durch die beiden Elektromotoren ein schnel- les Geradeausfahren, Beschleunigen und Bremsen mit großer Last sowie ein hohes Lenkmoment bei Stillstand ermöglicht.
Die Modularisierung bzw. die Verwendung von vorkonfektionierten Baugrup- pen ermöglicht insbesondere bei der Auslegung eines Radantriebsmoduls eine auf den jeweiligen Einsatzzweck und die Anforderungen angepasste Individualisierung bzw. Individualisierbarkeit, wobei zugleich durch die Ver- wendung von Gleichteilen und Standardkomponenten eine Kostenersparnis erzielt werden kann. Beide Motoren tragen daher je nach Situation immer zum Fahren und Lenken bei. Die Drehmomente der Motoren werden dabei abhängig von der Situation, ob die Motoren eine Lenk- und Fahrbewegung oder eine reine Fahrbewegung realisieren sollen, auf die jeweiligen Aufgaben aufgeteilt. Bei einer reinen Fahrbewegung, unabhängig davon, ob vorwärts oder rückwärts, er- folgt keine Lenkbewegung. Daher addieren sich die Drehmomente beider Motoren. Die Motoren stellen dabei an dem Rad über das Überlagerungsgetriebe eine identische Drehzahl bereit, so dass an der Lenkachse bei der rei- nen Fahrbewegung keine Drehzahldifferenz anliegt und keine Rotation des Rades um die Lenkachse verursacht wird. Die Motoren halten somit das Rad bei einer reinen Fahrbewegung indirekt.
Hinzukommt, dass durch die Verwendung von Motoren mit hoher Leistungs- dichte und einer hohen kurzzeitigen Überlastfähigkeit hohe Gesamtdrehmo- mente bei geringem Bauraumbedarf realisierbar sind, da sich die Einzel- drehmomente bei einer reinen Fahrbewegung zu dem Gesamtdrehmoment addieren. Im Überlastbereich ergibt sich zudem durch die Addition aus einer drei bis vierfachen Einzellastfähigkeit eines einzelnen Motors eine sechs bis achtfache Gesamtüberlastfähigkeit der beiden Motoren eines Radantriebs- moduls bzw. eines Fahr-Lenk-Systems.
Vorteilhafterweise werden bei einer Variante zudem jeweils zwei baugleiche Elektromotoren für ein Radantriebsmodul verwendet, wobei die Elektromoto- ren bei der Konzeption bzw. Auslegung des Radantriebsmoduls abhängig von dem Einsatzzweck und einer Belastbarkeit ausgewählt werden. Dadurch können zudem höhere Stückzahlen eines einzelnen Typs von Elektromotor verwendet werden, was die Anschaffung und Wartung sowie die Vorratshaltung günstig beeinflusst.
Zur Steuerung des Motors sieht eine weitere vorteilhafte Ausbildungsvariante vor, dass die erste Motorbaugruppe zumindest einen ersten Sensor zur Er- fassung von Motorkennwerten des ersten Elektromotors, insbesondere zur Erfassung einer Rotorposition eines Rotors des ersten Elektromotors und/oder zur Erfassung einer Drehzahl des ersten Elektromotors, umfasst. Der erste Sensor zur Erfassung der Rotorposition kann insbesondere ein Hall-Sensor sein, mit welchem die Position bzw. Ausrichtung des magnetischen Drehfelds am Rotor erfasst und der zugehörige Elektromotor basierend auf der Rotorposition gesteuert werden kann. Der erste Sensor kann hierzu unmittelbar in den ersten Elektromotor integriert oder an dem ersten Elektromotor ausgerichtet und durch die Baugruppe zugeordnet sein.
Analog sieht eine ebenfalls vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung vor, dass die zweite Motorbaugruppe zumindest einen zweiten Sensor zur Erfassung von Motorkennwerkten des zweiten Elektromotors, insbesondere zur Erfas sung einer Rotorposition eines Rotors des zweiten Elektromotors und/oder zur Erfassung einer Drehzahl des zweiten Elektromotors, umfasst. Auch der zweite Sensor kann insbesondere ein Hall-Sensor sein, mit welchem die Po sition bzw. Ausrichtung des magnetischen Drehfelds am Rotor des zugehöri gen Elektromotors erfasst und der Elektromotor gesteuert werden kann. Für den zweiten Sensor gilt ebenfalls, dass dieser unmittelbar in den zweiten Elektromotor integriert oder an dem zweiten Elektromotor ausgerichtet und durch die Baugruppe zugeordnet sein kann.
Alternativ können/kann der erste und/oder der zweite Sensor auch als Multi- Turn-Sensor zur redundanten Drehzahlerfassung oder Single-Turn-Sensor zur Absolutwerterfassung der Rotorlage ausgebildet sein. Die erste und zwei- te Motorbaugruppe können hierzu auch mehrere erste bzw. zweite Sensoren umfassen.
Die Zentralelektronik bildet bei einer zusätzlichen, vorteilhaften Variante der Erfindung eine als Modul austauschbare Zentralbaugruppe. Abhängig davon, in welcher Baugruppe bzw. in welchen Baugruppen die Steuerungslogik im- plementiert ist, kann die Zentralelektronik auch lediglich eine Verbindung zwischen den weiteren Baugruppen und der Steuerung der Applikation, wie beispielsweise der Steuerung eines Transportschlittens, hersteilen und keine eigene Intelligenz besitzen. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn die Steue- rungslogik auf die erste und zweite Motorelektronik verteilt ist und die Zent- ralelektronik lediglich dem Informationsaustausch zwischen der ersten und zweiten Motorelektronik oder der ersten und zweiten Motorelektronik und der Applikationselektronik dient. Insbesondere, wenn die Steuerungslogik durch die Zentralelektronik bereitgestellt wird, ist es möglich, diese schnell und effizient gegen eine andere Steuerungslogik auszutauschen. Beispielsweise kann die Steuerungslogik von dem Radantriebsmodul unabhängig angepasst und dann getauscht werden, wodurch sich potentielle Standzeiten einer das Radantriebsmodul verwendenden Applikation verkürzen. Zudem kann die Zentralelektronik bzw. die Zentralbaugruppe bei der Auslegung abhängig von den verwendeten Elektromotoren und/oder einem vorbestimmten Einsatzzweck aus mehreren vorkonfektionierten zur Verfügung stehenden Zentralbaugruppen und mit unterschiedlichen Zentralelektroniken ausgewählt wer den. Eine weitere Ausgestaltungsvariante sieht vor, dass das Radantriebsmodul ferner einen dritten Sensor zur Erfassung von Radkennwerten des Rades, insbesondere zur Erfassung einer Raddrehzahl des Rades um die Radachse und/oder eines Lenkwinkels des Rades um die Lenkachse, aufweist. Der drit te Sensor ist einen Signalaustausch ermöglichend mit der Zentralelektronik verbunden.
Insbesondere, wenn die Raddrehzahl und der Lenkwinkel erfasst werden soll, sieht eine vorteilhafte Variante zudem die Verwendung des dritten Sensors für die Raddrehzahl und eines weiteren, beispielsweise sechsten Sensors für den Lenkwinkel vor. Der Lenkwinkel und die Raddrehzahl können aber alternativ auch durch die Drehzahlen der Elektromotoren zusammen mit dem Übersetzungsverhältnis des Überlagerungsgetriebes bzw. den Überset zungsverhältnissen von den Elektromotoren zu dem Rad bestimmt werden.
Darüber hinaus umfasst das Radantriebsmodul bei einer weiteren vorteilhaf- ten Variante eine Sicherheitsbremse zur Bremsung einer Rotation des Rades um die Radachse oder um die Lenkachse. Vorzugsweise umfasst das Rad- antriebsmodul bzw. die Sicherheitsbremse eine zu der Sicherheitsbremse gehörende und diese steuernde Bremselektronik. Die Sicherheitsbremse bzw. die Bremselektronik ist mit der Zentralelektronik verbunden, so dass ein Signalaustausch möglich ist.
Um eine Rotation des Rades um die Lenkachse sowie eine Rotation des Ra- des um die Radachse bremsen zu können, kann das Radantriebsmodul zwei in ihrer Funktion voneinander getrennte Sicherheitsbremsen umfassen, die in einer gemeinsamen Baugruppe zusammengefasst sein können.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der dritte Sensor und die Sicherheits- bremse eine als Modul austauschbare Bremsbaugruppe bilden.
Die Steuerungslogik ist darüber hinaus vorzugsweise ausgebildet, den Elekt- romotor abhängig von dem verwendeten Typen von Elektromotor oder ab- hängig von einem Steuerbefehl durch die übergeordnete Applikation mit verschiedenen Steuerverfahren anzusteuern. Beispielsweise kann ein jeweiliger Elektromotor abhängig von seinem Typ durch die Steuerungslogik durch ein feldorientiertes Steuerungsverfahren oder ein anderes für den jeweiligen Typ geeignetes Steuerverfahren angesteuert werden. Zur redundanten Erfassung von Mess- bzw. Sensorwerten sieht eine vorteil- hafte Ausbildungsvariante ferner vor, dass das Radantriebsmodul einen vierten Sensor zur Erfassung von Motorkennwerten des ersten Elektromotors umfasst. Der vierte Sensor ist insbesondere zur Erfassung einer Drehzahl des ersten Elektromotors vorgesehen. Darüber hinaus kann der vierte Sen- sor als eine als Modul austauschbare erste Sensorbaugruppe ausgebildet sein.
Analog umfasst das Radantriebsmodul bei einer ebenfalls vorteilhaften Aus- führungsform einen fünften Sensor zur Erfassung von Motorkennwerten des zweiten Elektromotors, insbesondere zur Erfassung einer Drehzahl des zwei- ten Elektromotors. Der fünfte Sensor ist vorzugsweise ebenfalls als eine als Modul austauschbare zweite Sensorbaugruppe ausgebildet, wobei der vierte und der fünfte Sensor auch in einer gemeinsamen Sensorbaugruppe aufge- nommen sein können.
Zur Ermöglichung des Signalaustauschs können die einzelnen Baugruppen durch eine einfache Verbindung miteinander in Kontakt stehen oder alternativ durch ein Bussystem verbunden sein. Vorzugsweise sind zumindest die erste und zweite Motorbaugruppe durch ein Bussystem mit der Zentralbaugruppe verbunden, so dass das Bussystem den Signalaustausch ermöglicht.
Darüber hinaus kann durch die Steuerungslogik zur Steuerung der Elektromotoren ein Verfahren implementiert sein, wodurch von der Steuerungslogik von der übergeordneten Applikation beispielsweise nur Sollgeschwindigkeit bzw. Solldrehzahl des Rades um die Radachse sowie ein Solllenkwinkel des Rades um die Lenkachse oder andere auf das Rad bezogene Zustandswerte empfangen werden und durch das Verfahren jeweils Motorsollwerte zur An- steuerung der beiden Elektromotoren bestimmt werden.
An die übergeordnete Applikation werden durch das Radantriebsmodul zu- dem vorzugsweise Zustandsinformationen des Rades und/oder der Elektro- motoren weitergeleitet. Um zu verifizieren, dass es sich bei den weitergeleiteten Zustandsinformationen tatsächlich um die korrekten Zustandsinformatio- nen handelt und nicht, beispielsweise durch den Defekt eines Sensors, um falsche Zustandsinformationen, können Informationsquellen, wie beispiels- weise Sensoren, redundant vorhanden sein. Die von den Sensoren und
Aktoren zur Verfügung stehenden Zustandsinformationen können durch eine Sicherheitslogik umgerechnet und miteinander verglichen werden, um die Zustandsinformationen zu plausibilisieren und verifizieren und solche plausi- bilisierte bzw. tatsächliche Zustandsinformationen an die übergeordnete Applikation bzw. an die Steuerungslogik zur Steuerung der Elektromotoren weiterzuleiten.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprü- chen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Be schreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 ein von einem ersten und einem zweiten Elektromotor durch ein
Überlagerungsgetriebe angetriebenes Rad; Fig. 2 eine schematische Darstellung des Radantriebsmoduls.
Die Figuren sind beispielhaft schematisch. Gleiche Bezugszeichen in den Figuren weisen auf gleiche funktionale und/oder strukturelle Merkmale hin.
In Figur 1 sind das Rad R, der erste und zweite Elektromotor M1 , M2 sowie das Überlagerungsgetriebe G zum Antrieb und Lenken des Rades R durch die beiden Elektromotoren M1 , M2 dargestellt. Dabei wird durch die Figur 1 nur eine mögliche Ausbildungsalternative des Antriebs des Rades R um die Radachse A und die Lenkachse L durch den ersten und zweiten Elektromotor M1 , M2 illustriert. Beispielsweise kann das Rad R unterhalb der Antriebszahnkränze G3, G3’ angeordnet sein oder die Elektromotoren M1 , M2 eine andere Übersetzung auf die Antriebszahnkränze G3, G3’ sowie eine andere Orientierung aufweisen. Das Überlagerungsgetriebe G umfasst in dem dargestellten Beispiel die Ritzel G1 , G1‘, die Zwischenräder G2, G2‘, die Antriebszahnkränze G3, G3‘ sowie das Abtriebszahnrad G4 und die
Abtriebswelle G5. Darüber hinaus kann das Überlagerungsgetriebe G bei anderen Ausführungsvarianten auch noch weitere Komponenten umfassen.
Der erste und der zweite Elektromotor M1 , M2 treiben den ersten und den zweiten Antriebszahnkranz G3, G3’ an. Der erste Elektromotor M1 ist bei der gezeigten Ausführungsform entgegengesetzt zu dem zweiten Elektromotor M2 angeordnet, wobei die Elektromotoren M1 , M2 jeweils ein eigenes Motorgetriebe umfassen können. Über jeweils eine Motorwelle sind die Elektromo- toren M1 , M2 mit jeweils einem Ritzel G1 , G1’ verbunden. Das erste Ritzel G1 greift mit seiner Verzahnung in eine Verzahnung eines ersten Zwischenrades G2 ein, welches mit seiner Verzahnung in eine An- triebsverzahnung des ersten Antriebszahnkranzes G3 eingreift, so dass durch eine Rotation des ersten Ritzels G1 der erste Antriebszahnkranz G3 von dem ersten Elektromotor M1 angetrieben um die Rotationsachse bzw. Lenkachse L rotierbar ist.
Analog gilt das gleiche für den zweiten Antriebszahnkranz G3’. Das zweite Ritzel G1’ greift mit seiner Verzahnung in eine Verzahnung eines zweiten Zwischenrades G2’ ein, welches mit seiner Verzahnung in eine Antriebsverzahnung des zweiten Antriebszahnkranzes G3’ eingreift, womit durch eine Rotation des zweiten Ritzels G1’ der zweite Antriebszahnkranz G3’ von dem zweiten Elektromotor M2 angetrieben um die Rotationsachse bzw. Lenkach- se L rotierbar ist.
Zwischen dem ersten und dem zweiten Antriebszahnkranz G3, G3’ ist ein Abtriebszahnrad G4 angeordnet, welches mit seiner Verzahnung sowohl in eine zu dem Abtriebszahnrad G4 weisende Verzahnung des ersten Antriebs- zahnkranzes G3 als auch in eine zu dem Abtriebszahnrad G4 weisende Ver- zahnung des zweiten Antriebszahnkranzes G3’ eingreift. Die Rotation des Abtriebszahnrades G4 (dritte Rotation) ist folglich sowohl von der Rotation des ersten Antriebszahnkranzes G3 (erste Rotation) als auch von der Rotati- on des zweiten Antriebszahnkranzes G3’ (zweite Rotation) bestimmt.
Von dem Abtriebszahnrad G4 erstreckt sich eine mit dem Abtriebszahnrad G4 drehfest verbundene Abtriebswelle G5 entlang einer Radachse A in Rich- tung der Rotationsachse bzw. der Lenkachse L der Antriebszahnkränze G3, G3’. An einer von dem Abtriebszahnrad G4 entlang der Radachse A beabstandeten Seite ist das Rad R drehtest mit der Abtriebswelle G5 ver- bunden, wodurch eine Rotation (dritte Rotation) des Abtriebszahnrades G4 über die Abtriebswelle G5 auf das Rad R übertragen wird. Das Rad R ist wie dargestellt abschnittsweise zwischen dem ersten Antriebszahnkranz G3 und dem zweiten Antriebszahnkranz G3’ aufgenommen, welche entlang ihrer Rotationsachse L beabstandet sind und zwischen sich einen Radaufnahme- raum aufspannen. Beide Antriebszahnkränze G3, G3’ weisen eine sich ent lang der Rotationsachse L durch den jeweiligen Antriebszahnkranz G3, G3’ erstreckende Kranzöffnung auf. Das Rad R erstreckt sich zumindest auf sei- ner dem Boden zugewandten Seite durch die jeweilige Kranzöffnung, womit das Rad R im Wesentlichen fünf Abschnitte aufweist. Ein erster Abschnitt, mit welchen das Rad R zwischen den Antriebszahnkränzen angeordnet ist, zwei zweite Abschnitte, mit welchen das Rad R in den Kranzöffnungen der Antriebszahnkränze G3, G3’ angeordnet ist, und zwei dritte Abschnitte, mit welchen das Rad R entlang der Rotationsachse L außerhalb der Antriebs- zahnkränze G3, G3’ liegt. Die Anordnung des Rades R in dem Radaufnahmeraum führt zu drei vorteilhaften Effekten. Der Bauraum des Radantriebsmoduls wird deutlich reduziert, da das Rad R bei einer Lenkbewegung die Antriebszahnkränze G3, G3’ nicht umlaufen muss, und der mögliche Lenk- winkel wird erweitert, da das Rad R in den Antriebszahnkränzen G3, G3’ um 360° rotiert werden kann, ohne dass die Lenkbewegung bzw. Rotation um die Rotationsachse L durch die Zwischenräder G2, G2’ begrenzt ist. Hinzukommt, dass das Rad R von dem Radantriebsmodul 1 bzw. von dem ersten und zweiten Antriebszahnkränzen G3, G3’ geschützt wird, da diese einen Käfig um das Rad R bilden.
In Figur 2 ist das Radantriebsmodul schematisch dargestellt. Durch den An trieb des Rades R um die Lenkachse L und die Radachse A wird am bzw. durch das Rad R eine Fahrfunktion X2 und eine Lenkfunktion X1 bereitge- stellt. Zur Bereitstellung der Lenk- und Fahrfunktion X1 , X2 mittels des Über- lagerungsgetriebes G, wird dieses durch den ersten und zweiten Elektromo- tor M1 , M2 mittels der ersten und zweiten Wirkverbindung X31 , X32 ange- trieben.
Um einen schnellen Austausch der Elektromotoren M1 , M2 zu ermöglichen, sind diese mit zugehörigen Komponenten jeweils in einer Motorbaugruppe 101 , 102 gebündelt. Die erste Motorbaugruppe 101 bzw. die zweite Motorbaugruppe 102 sind jeweils als Modul schnell und einfach austauschbar. Da- durch kann beispielsweise eine der Motorbaugruppen 101 , 102 oder beide Motorbaugruppen 101 , 102 gegen eine alternative Motorbaugruppe ersetzt werden, welche einen Elektromotor einer höheren Leistungsklasse sowie mit auf die Steuerung des Elektromotors angepassten Komponenten aufweist.
Die erste bzw. zweite Motorbaugruppe 101 , 102 umfasst hierzu in der ge- zeigten Ausführungsform jeweils eine erste bzw. zweite Motorelektronik 10, 20 zur unmittelbaren Ansteuerung des jeweiligen Elektromotors M1 , M2 so- wie einen ersten bzw. zweiten Sensor S1 , S2 durch welchen Motorwerte, wie beispielsweise die Rotorposition des jeweiligen Elektromotors M1 , M2 ermit- telt werden. Bei der gezeigten Ausführungsform ist der erste bzw. zweite Sensor S1 , S2 unmittelbar mit der jeweiligen Motorelektronik 10, 20 gekoppelt, wobei die durch die Sensoren S1 , S2 ermittelten Motorwerte zur Steue- rung des jeweiligen Elektromotors M1 , M2 verwendet werden und die Motor werte bei Bedarf auch an weitere Baugruppen geleitet werden können.
Die erste und zweite Motorbaugruppe 101 , 102 sind über als durchgehende Linien symbolisierte Busleitungen mit der Zentralbaugruppe 103 verbunden, welche eine Zentralelektronik 30 umfasst. Abhängig davon, ob eine Steue- rungslogik zur Steuerung der Elektromotoren M1 , M2 durch die erste und zweite Motorelektronik 10, 20, die Zentralelektronik 30 oder eine übergeordnete Applikationselektronik 40 implementiert ist, kann die Zentralelektronik auch lediglich eine Verbindung der verschiedenen Daten- bzw. Busleitungen herstellen und dadurch lediglich als Informationsschnittstellte dienen oder aber selbst eine durch die Zentralelektronik implementierte Steuerungslogik besitzen.
Zur Steuerung der Elektromotoren M1 , M2 ist bei der in Figur 2 gezeigten Ausführungsform zudem jeweils ein weiterer Sensor S4, S5 an den Elektro- motoren M1 , M2 zur Erfassung der Drehzahl der Elektromotoren vorgese- hen. Der vierte Sensor S4 ist dem ersten Elektromotor M1 zugeordnet, jedoch nicht Teil der ersten Motorbaugruppe 101 , und der fünfte Sensor S5 ist dem zweiten Elektromotor M2 zugeordnet, jedoch nicht Teil der zweiten Mo- torbaugruppe 102. Der vierte und fünfte Sensor S4, S5 sind bei der gezeigten Ausführungsform jeweils mit der Zentralelektronik 30 verbunden, wobei die Sensorinformationen bzw. die durch den vierten und fünften Sensor S4, S5 erfassten Werte über die Zentralelektronik 30 auch der Applikationselektronik 40 oder der ersten bzw. zweiten Motorelektronik 10, 20 bereitgestellt werden können.
Um im Falle eines Defekts des ersten oder zweiten Elektromotors M1 , M2 einen sicheren Zustand erreichen zu können ist zudem eine Sicherheits bremse B vorgesehen, welche mit einem dritten Sensor S3 zu einer Brems baugruppe 104 zusammengefasst sind. Durch die Sicherheitsbremse B kann zumindest die Fahrfunktion X2 blockiert bzw. die Rotation des Rades R um die Radachse A gebremst werden, so dass das Radantriebsmodul bzw. das Rad R zum Stillstand gebracht und somit ein sicherer Zustand hergestellt werden kann. Der dritte Sensor S3 erfasst dabei unmittelbar Zustandswerte des Rades R, wie beispielsweise die Rotationsgeschwindigkeit oder Dreh- zahl des Rades R um die Radachse A, wobei die erfassten Werte über die
Verbindung der Bremsbaugruppe 104 mit der Zentralelektronik 30 dieser bzw. den weiteren Baugruppen zur Verfügung stehen.
Die Steuerungslogik zur Steuerung des ersten und zweiten Elektromotors M1 , M2 kann auf die erste und zweite Motorelektronik 10, 20 verteilt sein, so dass jeweils nur ein Teil der Rechenlast getragen werden muss. Alternativ kann die Steuerungslogik auch durch die Zentralelektronik 30 bereitgestellt werden, welche der ersten und zweiten Motorelektronik 10, 20 beispielsweise eine Motorsolldrehzahl bereitstellt.
Alternativ kann die Steuerungslogik auch durch die Applikationselektronik 40 bereitgestellt werden.
Durch einen Austausch der jeweiligen Baugruppe kann folglich eine implementierte Steuerungslogik schnell durch eine davon abweichende Steue- rungslogik ersetzt werden. Hinzukommt, dass die zu Übertragenden Informa- tionen an und von der Steuerungslogik sowie die von der Steuerungslogik zu leistende Rechenlast reduziert werden, da für jedes Radantriebsmodul einer Applikation eine separate Steuerungslogik vorgesehen ist und keine zentrale Steuerungslogik für alle Radantriebsmodule.

Claims

Patentansprüche
1. Radantriebsmodul umfassend ein Rad (R), ein Überlagerungsgetriebe (G) sowie einen ersten Elektromotor (M1) und einen zweiten Elektromotor (M2), wobei
der erste und der zweite Elektromotor (M1 , M2) ausgebildet sind, das Rad (R) gemeinsam mittels des Überlagerungsgetriebes (G) um eine Radachse (A) anzutreiben und um eine zu der Radachse (A) orthogonale Lenkachse (L) zu lenken,
das Radantriebsmodul ferner eine erste Motorelektronik (10) zur Ansteuerung des ersten Elektromotors (M1) und eine zweite Motorelektronik (20) zur Ansteuerung des zweiten Elektromotors (M2) sowie eine Zentralelektronik (30) umfasst, die mit der ersten und zweiten Motorelektronik (10, 20) einen Signalaustausch ermöglichend ver bunden ist, und wobei
das Radantriebsmodul eine Steuerungslogik zur Steuerung des ersten und zweiten Elektromotors (M1 , M2) zum Antrieb des Rades (R) um die Radachse (A) und Lenkung des Rades um die Lenkachse (L) umfasst, welche durch die erste und zweite Motorelektronik (10, 20), die Zentralelektronik (30), eine Applikationselektronik (40), welche einen Signalaustausch ermöglichend mit der Zentralelektronik
(30) verbunden ist, oder gemeinsam durch die Zentralelektronik (30) und die erste und zweite Motorelektronik (10, 20) bereitgestellt ist.
2. Radantriebsmodul nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei
der erste Elektromotor (M1) zusammen mit der ersten Motor- elektronik (10) eine als Modul austauschbare erste Motorbaugruppe
(101) bildet und
der zweite Elektromotor (M2) zusammen mit der zweiten Mo torelektronik (20) eine als Modul austauschbare zweite Motorbaugrup pe (102) bildet.
3. Radantriebsmodul nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die erste Motorbaugruppe (101) zumindest einen ersten Sensor zur Erfassung von Motorkenn werten des ersten Elektromotors (M1), insbesondere zur Erfassung einer Rotorposition eines Rotors des ers- ten Elektromotors (M1) und/oder zur Erfassung einer Drehzahl des ersten Elektromotors (M1), umfasst.
4. Radantriebsmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 oder 3, wobei
die zweite Motorbaugruppe (102) zumindest einen zweiten Sensor zur Erfassung von Motorkennwerkten des zweiten Elektromo- tors (M2), insbesondere zur Erfassung einer Rotorposition eines Rotors des zweiten Elektromotors (M2) und/oder zur Erfassung einer Drehzahl des zweiten Elektromotors (M2), umfasst.
5. Radantriebsmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zentralelektronik (30) eine als Modul austauschbare Zent ralbaugruppe (103) bildet.
6. Radantriebsmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend
einen dritten Sensor zur Erfassung von Radkennwerten des Rades (R), insbesondere zur Erfassung einer Raddrehzahl des Rades
(R) um die Radachse (A) und/oder eines Lenkwinkels des Rades (R) um die Lenkachse (L), der einen Signalaustausch ermöglichend mit der Zentralelektronik (30) verbunden ist.
7. Radantriebsmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend eine Sicherheitsbremse (B) zur Bremsung einer Rotation des Rades (R) um die Radachse (A) oder um die Lenkachse (L), welche einen Signalaustausch ermöglichend mit der Zentralelektronik (30) verbunden ist.
8. Radantriebsmodul nach den vorhergehenden Ansprüchen 6 und 7, wobei
der dritte Sensor und die Sicherheitsbremse (B) eine als Modul austauschbare Bremsbaugruppe (104) bilden. 9. Radantriebsmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend einen vierten Sensor (S4) zur Erfassung von Motorkenn- werten des ersten Elektromotors (M1), insbesondere zur Erfassung einer Drehzahl des ersten Elektromotors (M1).
10. Radantriebsmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend einen fünften Sensor (S5) zur Erfassung von Motorkennwerten des zweiten Elektromotors (M2), insbesondere zur Erfassung einer Drehzahl des zweiten Elektromotors (M2).
11. Radantriebsmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest die erste und zweite Motorbaugruppe (101 , 102) durch ein Bussystem mit der Zentralbaugruppe (103) verbunden sind und das Bussystem den Signalaustausch ermöglicht.
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