Kostenoptimierter, luftgekühlter Radnabenmotor mit innovativer Fertigungstechnik und verbesserter funktionaler Sicherheit

Vorgestellt wird ein neu entwickelter, luftgekühlter Radnabenmotor mit gesteigerter Fehlertoleranz. In diesem Antriebskonzept werden die Potenziale innovativer Fertigungstechnik und alternativer elektrischer Topologien aufgezeigt, um einen kostengünstigen, effizienten und sicheren Radnabenmotor zu realisieren. Die Verwendung gießtechnisch hergestellter Aluminiumspulen mit Füllfaktoren bis zu 90 % ermöglicht die Senkung von Gewicht und Kosten. Durch den gesteigerten Wirkungsgrad und die verbesserte Entwärmung der Gussspulen kann auf eine Wasserkühlung mit ihrer komplexen Fahrzeuginfrastruktur verzichtet werden. Durch eine innovative elektrische Topologie des Antriebs mit einem aus H-Brücken aufgebauten Antriebsumrichter werden die Auswirkungen von Fehlern durch Bauteilausfälle oder Kurzschlüsse minimiert. Der erhöhte Bauteilaufwand für die 3H-Topologie kann durch die Nutzung funktionaler Vorteile bei niedrigen Drehzahlen kompensiert werden. In weiteren Entwicklungsschritten wird das Sicherheitskonzept vervollständigt, wobei insbesondere die Implementierung einer zuverlässigen Fehlererkennung und Diagnose wichtig ist. Bei der gießtechnischen Herstellung von Spulen kann durch die Optimierung des Isolationsprozesses und der Fertigungstoleranzen der Füllgrad von ca. 80% in der aktuellen Geometrie auf ca. 90% gesteigert werden, wodurch auch die thermische Anbindung an das Blechpaket weiter verbessert wird.

In this paper, a cost efficient, air cooled wheel hub drive with innovative manufacturing technologies and advanced fault tolerance, developed by the Fraunhofer-Gesellschaft, is presented. The use of casted aluminium coils with slot fill factors up to 90 % allows the reduction of weight and costs and increases the cooling efficiency. A fault tolerant inverter topology reduces the influence of electrical errors. Occuring braking torques can be compensated by a customized control strategy in case of errors.