Antriebsstrang

Getriebeloser Radnabenantrieb

Getriebeloser Radnabenantrieb

Für die Hersteller von autonom navigierenden Roboterplattformen (FTS/AMR) haben die Hanning Elektro-Werke einen kompakten getriebelosen Antriebsstrang entwickelt. Dieser Antriebsstrang besteht aus einem Antriebsrad mit integriertem Radnabenmotor als Direktantrieb und einer Motorsteuerungselektronik.

Ziel dieser Entwicklung ist ein preiswertes und einfach anzuwendendes Plug'n Drive System verfügbar zu machen. Dadurch wird den Ingenieuren der Konstruktionsabteilungen von FTS und AMR Herstellern die Gestaltung von Roboterplattformen wesentlich erleichtert. Die aufwändige Abstimmung zwischen den einzelnen Komponenten eines Antriebsstrangs entfällt. Durch die einfache Skalierbarkeit von Motor und Steuerungselektronik wird die Verwendung gleicher Komponenten in Neuprojekten und als Austausch in vorhandenen Plattformen ermöglicht.

Der Radnabenmotor ist als Außenläufer konzipiert und verfügt bei geringen Abmessungen über hohe Drehmomente bei vergleichsweise geringen Trägheitsmomenten. Dadurch wird die Dynamik und die Positionierfähigkeit des Gesamtsystems verbessert. Aufgrund der getriebelosen Konstruktion entfallen Mehrfachlagerungen, Verschleißteile, Schmierstoffe und mechanisches Spiel bei gleichzeitig verbesserter Nutzung des vorhandenen Platzbedarfs. Für die einfache Anpassung an die Konstruktion des Fahrgestells werden Montageelemente auf Wunsch gestaltet und vormontiert. Material und Design der Antriebsräder und des Radbelags werden der Anwendung entsprechend ausgewählt. Ist die Herstellung des sicheren Betriebshalts (SOS) erforderlich, wird der Antrieb mit mechanischen Sicherheitsbremsen ausgestattet.

Die Motorsteuerung stellt die jeweils optimale Energieversorgung für den Motor sicher und speist überschüssige Energie wieder in die Batterie zurück. Zusammen mit einem intelligenten Batteriemanagementsystem (BMS) wird so die bestmögliche Ausnutzung der vorhandenen Batteriekapazität erreicht. Der Zustand des angeschlossenen Direktantriebs wird während des Betriebs kontinuierlich überwacht, um Ausfälle zuverlässig zu verhindern. Um die Positioniergenauigkeit entsprechend den Anforderungen zu erreichen, können verschiedene Drehgeber und Radencoder verwendet werden, auch mit der Option SIL2. Mit Hilfe dieser Gebersysteme und der in der Elektronik vorhandenen sicheren Abschaltung der Energiezuführung werden die Sicherheitsfunktionen gemäß EN DIN 61800-5-2 erreicht. Auch für die sichere Schaltung von mechanischen Sicherheitsbremsen sind keine zusätzlichen Relais erforderlich. Der Anschluss von Navigationssystemen für das autonome Fahren wird über eine Schnittstelle CANopen und Antriebsprofil DS402 realisiert.

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