DE4404926A1 - Elektrisches Antriebssystem für ein gleichstrombetriebenes Fahrzeug sowie Verfahren zum Steuern eines gleichstrombetriebenen Antriebs-Elektromotors - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Antriebssystem für ein gleichstrombetriebenes Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Steuern eines gleichstrombetriebenen, elektronisch kommutierten Antriebs- Elektromotors, der einen mit Stromleitern versehenen Stator und einen mit Dauermagneten versehenen Läufer aufweist. Die vorlie­ gende Erfindung findet bevorzugt Anwendung auf Direktantriebe für Fahrzeuge, beispielsweise in der Form von Radnabenmotoren. Hierbei wird unter einem gleichstrombetriebenen Elektromotor ein mit Gleichstrom versorgter verstanden.

Derartige elektrische Antriebssysteme sind hinlänglich bekannt, wobei üblicherweise ein mittels einer Wicklungsanordnung im Sta­ tor erzeugtes magnetisches Drehfeld den mit dem Permanentmagne­ ten versehenen Rotor oder Läufer synchron folgen läßt. Da derar­ tige Motoren in der Regel mit einer Gleichspannung - beispiels­ weise aus einer Batterie - betrieben werden, muß die elektroni­ sche Ansteuereinrichtung eine Kommutierung der Gleichspannung durchführen, wobei üblicherweise ein Rechtecksignal bzw. ein zwei- oder dreiphasiger Drehstrom erzeugt wird. Hierfür werden in der Ansteuereinrichtung modulierte Impulse erzeugt, mit denen dann geeignete Leistungsschaltelemente zum Beaufschlagen der Wicklungsanordnung angesteuert werden. Moderne Leistungsschalt­ elemente - beispielsweise MOS-Feldeffekttransistoren - ermög­ lichen dabei eine annähernd leistungslose und damit weitgehend verlustfreie Ansteuerung.

Eine derartige elektronische Ansteuerung für einen Drehstrom- Scheibenläufermotor mit Anwendung in einem elektrisch angetrie­ benen Fahrzeug ist in der DE 40 12 062 A1 beschrieben. Bei die­ sem Stand der Technik gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 erzeugt ein Wechselrichter aus der Batterie-gleichspannung einen Drehstrom, der direkt auf die Wicklungen des Motors ge­ führt wird. Der Wechselrichter ist als Pulsbreiten- bzw. Puls­ folgesteuerung ausgebildet, wobei die Frequenz der erzeugten Wechselspannung von dem Abstand der Pulse während einer Halb­ welle abhängt.

Aus der DE-OS 25 27 744 ist ferner ein elektronisch kommutierter Motor mit bekannter Rechteckansteuerung (auch "bürstenloser Gleichstrommotor" genannt) bekannt, bei dem zur Verbesserung der Motorleistung ein Rotorpositions-Abtastsystem eingesetzt wird. Hierbei erfassen optische Sensoren die Position des Rotors und steuern den Kommutierungszeitpunkt. Der Erfinder schlägt vor, den Kommutierungszeitpunkt vorzuverlegen - d. h. die Kommutierung der Wicklung vorzuverschieben - so daß eine jeweilige Wicklung erregt wird, bevor der Rotor seine das maximale Drehmoment pro Stromeinheit erzeugende Position erreicht, um den Aufbau des Stromes in der erregten Wicklung zu unterstützen. Hierdurch sollten höhere Drehmomente, größere Wirkungsgrade und höhere Drehzahlen erreichbar sein.

Die EP 0 052 343 offenbart einen bürstenlosen Elektromotor der beschriebenen Art - als Innenläufer ausgebildet -, bei dem als Sensoren zur Ermittlung der Läuferposition Hallgeneratoren eingesetzt werden, die im beschriebenen Ausführungsbeispiel ringförmig um den inneren Umfang des Stators verteilt in Schwitzen des Statorbleches sitzen und mit den Dauermagneten des Rotors zusammenwirken.

Schließlich beschreibt die EP 0 300 126 einen auf einer Radnabe vorgesehenen Elektro-Antriebsmotor für ein Fahrzeug, bei dem die relative Sensorposition verändert werden kann, so daß der Motor verschiedenen Antriebs- oder Generatorbedingungen angepaßt wer­ den kann. Ferner wird in diesem Dokument beschrieben, daß zur Beeinflussung von Geschwindigkeit, Leistung oder Frequenz des Antriebs die Leiterverschaltung am Stator von einer Reihenschal­ tung in eine Parallelschaltung oder umgekehrt geändert werden kann.

Allen diesen Ansteuerverfahren aus dem beschriebenen Stand der Technik ist aber gemeinsam, daß sie im Hinblick auf einen ruhi­ gen, gleichförmigen und induktionsarmen Betrieb - wie er mit ei­ nem reinen Synchronmotor zu erreichen wäre - nur höchst unvoll­ kommen arbeiten. Vielmehr führt die bei den beschriebenen bür­ stenlosen Gleichstrommotoren bekannte Rechteckansteuerung, die von den groben Positionsangaben durch nur einen oder zwei Senso­ ren ausgelöst wird, zu folgenden Nachteilen:

• - Der Rechteckimpuls bewirkt ein ungleichförmiges Drehmoment, vergleichbar der Arbeitsweise eines Schrittmotors, mit re­ sultierender ruckartiger Bewegung, starken Vibrationen und lautem Motorgeräusch,
• - und es entstehen hohe Induktionsspannungen, für die die Lei­ stungsschaltelektronik entsprechend ausgelegt sein muß: eine Überdimensionierung ist also notwendig.

Eine reine Rechtecktaktung, wie sie durch die beschriebenen her­ kömmlichen Ansteuerungsarten realisiert wird, bedingt zudem häu­ fig, daß lediglich Permanentmagneten aus Ferrit einsetzbar sind, da sonst insbesondere bei höheren Frequenzen die Verluste durch Induktion stark ansteigen und eine Überdimensionierung der Schaltelektronik notwendig machen würden. Ferritmagnete bedingen allerdings durch ihre geringere magnetische Flußdichte einen schlechteren Wirkungsgrad als beispielsweise Permanentmagneten aus Seltene Erden-Material.

Ferner besteht, wie beispielsweise aus der Theorie des Synchron­ motors bekannt, ein Versatzwinkel zwischen dem Läufer und dem Drehfeld des Stators bei Belastung des Motors. Wie bereits in der DE-OS 25 27 744 beschrieben, kann daher eine voreilende An­ steuerung, wie sie durch versetzte bzw. verstellbare Sensoren realisiert wird, den Wirkungsgrad des Motors verbessern (während eine nacheilende Ansteuerung im Fall des Synchronmotors im Gene­ ratorbetrieb notwendig wäre). Allerdings ist der Versatzwinkel belastungs- und drehzahlabhängig, so daß ein gleichmäßiger Be­ trieb im jeweils optimalen Wirkungsgrad über einen weiten Dreh­ zahlbereich der Maschine mit der beschriebenen Technik nicht möglich ist. Vielmehr gestatten die bekannten Vorrichtungen le­ diglich das starre Einstellen eines an eine vorgegebene Drehzahl angepaßten Versatzwinkels.

Im Gegensatz zu den bisher beschriebenen getakteten Gleichstrom­ motoren weisen herkömmliche Synchronmotoren für den Betrieb in Elektrofahrzeugen eine Reihe von Vorteilen auf, wie

• - hohen Wirkungsgrad,
• - homogenes Drehmoment/Drehzahlverhalten über weite Last- und Drehzahlbereiche,
• - höchstes Drehmoment im Stillstand,
• - gute Regelbarkeit und
• - gute Generatoreigenschaften (im Hinblick auf Rückspeisung).

Allerdings benötigen solche Synchronmotoren leistungsstarke Um­ richter, die über Einrichtungen zur genauen Winkelmessung (z. B. Inkrementzähler) verfügen, um die Position zwischen Stator und Rotor exakt messen und regeln zu können. Ferner verfügen derar­ tige Umrichter über aufwendige Strommeßeinrichtungen an den Pha­ senausgängen zum Ausführen einer Stromregelung der jeweils ange­ triebenen Maschine. Ein typisches Einsatzgebiet dieser Technik liegt im Bereich der Werkzeugmaschinen.

Für den Einsatz in batteriegetriebenen Fahrzeugen hingegen sind Synchronmotoren mit solchen leistungsfähigen Umrichtern zu auf­ wendig und durch ihren komplizierten Aufbau allein schon wegen der aufwendigen Sensorik auch zu anfällig gegen Umwelteinflüsse (Feuchtigkeit, Schmutz) und Störungen.

Eine weitere theoretische Möglichkeit läge im Einsatz eines Asynchronmotors bei Elektrofahrzeugen. Hier besteht aber der Nachteil, daß zwar hohe Drehzahlen erreichbar sind, die maxima­ len Drehmomente aber beschränkt sind, so daß in der Regel ein Getriebe notwendig sein wird. Ferner wirkt sich nachteilig aus, daß durch den notwendigen (und üblicherweise schweren) Rück­ schlußring für den Rotor ein Asynchronmotor sich nicht für den Gebrauch als Radnabenmotor eignet.

Die Anforderungen an einen Antrieb für ein Elektrofahrzeug sind zusammengefaßt wie folgt:

• - hoher Wirkungsgrad zur Energieeinsparung und für große Reichweiten,
• - große Frequenzdynamik, so daß ohne Schaltgetriebe sowohl ein hohes Drehmoment beim Anfahren als auch eine hohe Drehzahl für große Endgeschwindigkeiten realisierbar ist, und
• - regelbares Drehmoment (Stromregelung) zum Beschleunigen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein im Hinblick auf die spe­ zifischen Erfordernisse von Elektrofahrzeugen verbessertes elek­ trisches Antriebssystem für ein gleichstrombetriebenes Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, das ei­ nerseits erhöhten Wirkungsgrad und verbesserte Regelbarkeit er­ möglicht, andererseits aber kostengünstig herstellbar und all­ tagstauglich ist. Ferner ist ein entsprechendes Steuerverfahren für einen gleichstrombetriebenen Antriebs-Elektromotor zu schaf­ fen.

Die Aufgabe wird durch das Antriebssystem für ein gleichstrombe­ triebenes Fahrzeug nach dem Patentanspruch 1 sowie das Verfahren nach dem Patentanspruch 16 gelöst.

Vorteilhaft weist dabei der Antriebs-Elektromotor den mechani­ schen Aufbau eines üblichen getakteten Gleichstrommotors mit einfacher Sensoranordnung auf, gleichzeitig kann aber durch die ständig erfolgende Drehzahlmessung (Frequenzmessung) und die in Abhängigkeit von dem Frequenzwert erfolgende Bestimmung von Spannung und Versatzwinkel der Motor stets in einem Arbeitspunkt mit optimalem Wirkungsgrad gehalten werden. Eine komplizierte mechanische und/oder elektronische Regelung, beispielsweise durch Verstellen der relativen Sensorposition, ist dafür aber nicht notwendig.

Bevorzugt erfolgt die Erzeugung des Spannungs- und Winkelsteuer­ signals auf der Basis von vorbestimmten Werten, die vorab ermit­ telt und in Tabellenform in der Speichereinrichtung abgelegt wurden. Auf diese Tabellen wird während der Erzeugung des Span­ nungs- und Winkelsteuersignals zugegriffen, wobei jeder mögli­ chen Drehzahl ein in Bezug auf den Motorwirkungsgrad optimierter Spannungs- und Winkelsteuerwert zugeordnet wird. Die Signalerzeu­ gung auf der Basis vorbestimmter Werte erlaubt dabei eine einfa­ che Berücksichtigung komplexer, beispielsweise nichtlinearer, Zusammenhänge zwischen Drehzahl und optimaler Spannung bzw. Win­ kel.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist das Impulssignal für die Stromleiter ein Mehrphasen-Wechselsignal, das aus pulsbreitenmodulierten Einzelimpulsen zusammengesetzt ist, und dessen Hüllkurve dem Spannungsverlauf angenähert ist, der von dem jeweils angesteuerten Antriebs-Elektromotor im Generatorbetrieb erzeugt wird. Diese Hüllkurvencharakteristik wurde ebenfalls vorab ermittelt und numerisch gespeichert, wobei dann bei der jeweiligen Impulserzeugung der Impuls gemäß der gespeicherten Hüllkurvencharakteristik geformt wird. Hierdurch ist eine der jeweiligen Motorcharakteristik optimal angepaßte Spannungskurve mit wenig Aufwand erzeugbar, so daß die bei Ansteuerung durch einen reinen Rechteckimpuls entstehenden Probleme weitgehend vermieden werden können.

Bevorzugt ist ferner eine Erfassungseinrichtung vorgesehen, mit der Beschleunigungs- bzw. Bremssignale beispielsweise einer Be­ dienperson erfaßt werden können. Diese Signale beeinflussen di­ rekt die Erzeugung des Spannungs- und Winkelsteuersignals, so daß beispielsweise bei vorgesehener Beschleunigung der vorbestimmte Wert für das Spannungssteuersignal um einen der Be­ schleunigung entsprechenden Wert erhöht wird. Auf diese Weise werden Betriebssignale des Bedieners in das elektrische An­ triebssystem einbezogen.

Als günstig hat sich ferner eine Korrektur des Spannungspegels des Spannungs- und Winkelsteuersignals in Abhängigkeit von einer aktuellen Klemmenspannung der Spannungsquelle erwiesen. Hierdurch wird sichergestellt, daß in den Stromleitern ein dem augenblicklichen Betriebszustand entsprechender Strom fließt, der unabhängig von der Klemmenspannung ist. Damit kann (unter Kenntnis der jeweiligen Motoreigenschaften) eine Stromsteuerung realisiert werden, ohne daß eine Messung des tatsächlich in den Stromleitern fließenden Stroms notwendig ist.

Bevorzugt wird der Antriebs-Elektromotor als Radnabenmotor aus­ gebildet, um die durch ein Getriebe bewirkten Verluste und Ge­ räusche zu vermeiden.

Das Verfahren zum Steuern eines gleichstrombetriebenen, elektro­ nisch kommutierten Antriebs-Elektromotos ermöglicht, daß der Mo­ tor über einen weiten Drehzahlbereich stets in einem der jewei­ ligen Drehzahl optimal angepaßten Betriebspunkt gehalten wird, wobei der Betriebspunkt durch den Spannungs- und den Versatzwin­ kel-Vorgabewert definiert wird. Da die Erzeugung der Vorgabe­ werte auf der Basis von vorbestimmten gespeicherten Werten er­ folgt, kann durch die vorbestimmten gespeicherten Werte selbst ein komplexer, nichtlinearer Zusammenhang zwischen der Eingangs­ größe Drehzahl und den Ausgangsgrößen Spannung und Versatzwinkel nachgebildet werden.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in:

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen als Radnabenmotor ausgebildeten Antriebs-Elektromotor;

Fig. 2 ein Blockschaltbild des elektrischen Antriebssystems gemäß der Ausführungsform;

Fig. 3 ein Blockschaltbild der Ansteuerungslogik gemäß der Ausführungsform;

Fig. 4 ein Signalpulsdiagramm der Sensor-Ausgangssignale und der Ansteuerungsimpulse für beide Betriebszustände des Antriebssystems gemäß der Ausführungsform;

Fig. 5 eine Diagrammdarstellung der Spannungs-Vorgabewerte in Abhängigkeit von der Drehzahl;

Fig. 6 eine Diagrammdarstellung der Versatzwinkel-Vorgabewerte in Anhängigkeit von der Drehzahl;

Fig. 7 eine Diagrammdarstellung der Hüllkurve des Impulssi­ gnals für die Stromleiter;

Fig. 8 ein Flußdiagramm mit Verfahrensschritten zum Steuern eines Antriebs-Elektromotors.

Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht eines als Radnabenmotor ausge­ bildeten Antriebs-Elektromotors M gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. An einem Außenläufer (Rotor) 10 ist eine Felge 12 durch eine Schraubverbindung 14 befestigt. Der Rotor 10 ist über Lager 16 auf dem Ansatz einer Radachse 18 drehbar gelagert. Der Rotor 10 weist an seinem äußeren Umfang einen ringförmigen Arbeitsmagnetträger 20 auf, an dem eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung mit abwechselnder Polarität angeordneten Arbeitsmagneten (Permanentmagneten) 22 - aus Neodym oder einem anderen Seltene-Erden-Material - befestigt ist.

Den Polflächen der Arbeitsmagnete 22 liegen, durch einen Luft­ spalt 24 getrennt, aus Statorblechen gebildete Pole 26 eines Stators 28 gegenüber, die eine Wicklungsanordnung 32 bzw. 33 tragen. Der Stator 28 ist in üblicher Weise drehfest auf der Ra­ dachse 18 befestigt.

Am Stator 28 sind zwei als Hallgeneratoren ausgebildete, die Rotorposition abtastende Sensoren 34, 35 vorgesehen, von denen in Fig. 1 nur der erste Sensor 34 gezeigt ist. Die Sensoren 34, 35 sind - voneinander in Umfangsrichtung um 90° versetzt - in Ausnehmungen in den Polen 26 aufgenommen, so daß sich die Hallgeneratoren im Wirkbereich des Magnetfeldes der Permanentmagneten 22 befinden.

Zusätzlich ist ein ringförmiger Innenbereich des Rotors 10 als Bremsfläche 36 einer Trommelbremse ausgebildet, gegen die Brems­ backen 38 bei Betätigung der Bremse wirken.

Fig. 2 zeigt ein Schaltbild des elektrischen Antriebssystems ge­ mäß der Ausführungsform, wobei ein Zweiphasensystem gezeigt ist. Am Antriebs-Elektromotor M sind schematisch die Wicklungsanord­ nungen 32 und 33 mit den zugehörigen Klemmenpaaren 32′, 32′′ bzw. 33′, 33′′ gezeigt. Die Anschlüsse der Wicklungsanordnungen sind mit einer Leistungsschalteinheit 40 verbunden, die vier Paare von jeweils bezüglich des Kanals in Reihe geschalteten Leistungs-MOS-Feldeffekttransistoren (MOS-FET) 42 aufweist. Je­ des der Paare der MOS-FETs 42 ist parallel zueinander mit den Klemmen der als Gleichspannungs-Versorgungsquelle des Antriebs­ systems dienenden Batterie 44 verbunden. Mit dem Verbindungskno­ ten 46 zwischen den zwei MOS-FETs 42 jedes Paares von MOS-FETs 42 ist jeweils einer der Klemmenanschlüsse 32′, 32′′, 33′, 33′, der Wicklungsanordnungen 32, 33 verbunden. Die Gates der insgesamt acht MOS-FETs 42 werden mit Steuersignalen S1 bis S8 beaufschlagt, die von einer Ansteuerungseinheit 47 erzeugt und über einen Treiber 48 gepuffert bzw. verstärkt werden.

Wie aus der Verschaltung der MOS-FET-Paare für jede Wicklungs­ einheit deutlich wird, liegen je nach Phasenlage der Ansteuerung zueinander komplementäre (gegenphasige) Signale S1, /S2 bzw. /S1, S2 am ersten MOS-FET-Paar für den Anschluß 32′ an, zueinan­ der komplementäre Signale /S3, S4 bzw. S3, /S4 liegen am zweiten MOS-FET-Paar für den Anschluß 32′′ an, usw. ("/" beschreibt ein invertiertes Signal). Auf diese Weise ist für jede Wicklungsein­ heit durch entsprechende Ansteuerung der MOS-FETs 42 eine Polaritätsumkehrung der über die MOS-FETs 42 angelegten Batteriespannung möglich.

Außerdem führen vom Antriebs-Elektromotors M Signalleitungen 34′, 35′ der Sensoren 32 bzw. 33 zur Ansteuerungseinheit 47, und ein (nur schematisch gezeigter) Temperatursensor 50 im Antriebs- Elektromotor M ist über eine Signalleitung 50′ mit der Ansteuerungseinheit 47 verbunden.

Durch eine Bedienperson betätigbare Steuerelemente 52 und 53 für "Gas" (Beschleunigung) bzw. Bremse, ausgebildet als regelbare Widerstände, sind ebenfalls mit der Ansteuerungseinheit 47 ver­ bunden. Schließlich erfaßt die Ansteuerungseinheit direkt die Klemmenspannung der Batterie 44.

Mit der Ansteuerungseinheit 47 verbunden ist schließlich eine Anzeigeeinheit 56 (Display), die nach Maßgabe von durch die An­ steuerungseinheit 47 ermittelten Werten aktuelle Betriebsparame­ ter des Antriebssystems auf geeignete Weise anzeigt.

Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild mit den wesentlichen Komponen­ ten der Ansteuerungseinheit 47 aus Fig. 2. Eine Frequenzmeßein­ heit 57 empfängt das Ausgangssignal der Sensoren 34, 35 und gibt ein der Motordrehzahl entsprechendes Frequenzsignal f aus, wobei das Frequenzsignal f durch Ermittlung des zeitlichen Abstands zweier aufeinanderfolgender Sensorsignale der Sensoren 34 und 35 bestimmt wird. Eine Vergleichslogik 58 ist mit der Frequenzmeß­ einheit 57 sowie den Sensoren 34, 35 verbunden und empfängt zu­ sätzlich ein Signal der Beschleunigungs-/Bremssteuerelemente 52 und 53.

Eine Spannungsvorgabeeinheit 59 ist mit der Frequenzmeßeinheit 57 und der Vergleichslogik 58 verbunden. Zusätzlich ist die Spannungsvorgabeeinheit 59 mit den Steuerelementen 52 und 53 für Beschleunigung bzw. Abbremsen sowie mit einer ersten Speichereinheit 59a verbunden.

Entsprechend ist eine Versatzwinkelvorgabeeinheit 60 mit der Frequenzmeßeinheit 57 und der Vergleichslogik 58 verbunden, zusätzlich mit den Steuerelementen 52 und 53. Für die Versatzwinkelvorgabeeinheit 60 ist eine zweite Speichereinheit 60a vorgesehen.

Die Spannungsvorgabeeinheit 59 ist mit einer Spannungs-Korrek­ tureinheit 61 verbunden, die wiederum mit den Polen der Batterie 44 verbunden ist.

Eine Hüllkurven-Erzeugungseinheit 62 ist mit der Spannungs-Kor­ rektureinheit 61, der Versatzwinkel-Vorgabeeinheit 60 und der Vergleichslogik 58 verbunden. Zusätzlich ist für die Hüllkurven- Erzeugungseinheit 62 eine dritte Speichereinheit 62a vorgesehen.

Die Hüllkurven-Erzeugungseinheit 64 erzeugt die in Fig. 2 gezeigten Steuersignale S1 bis S8 für die Treiber 48 bzw. die Leistungsschalteinheit 42.

Weitere in der Ansteuerungseinheit 47 enthaltene Komponenten, beispielsweise eine Steuereinheit für die Anzeigeeinheit 56 oder Schaltungen zur Batterieüberwachung sind im Blockschaltbild der Fig. 3 nicht gezeigt.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3, das Signal-Pulsdiagramm gemäß Fig. 4 und die Schaubilder gemäß Fig. 5 bis 7 wird nach­ folgend die Funktionsweise des Antriebssystems im Betrieb erläu­ tert.

Der Betrieb der beschriebenen Ausführungsform umfaßt zwei ver­ schiedene Betriebsarten, die in Abhängigkeit von der Drehzahl (Frequenz) gesteuert werden: Wie in dem Betriebs-Signaldiagramm gemäß Fig. 4 gezeigt, das Signalverläufe entlang des Umfangswin­ kels des Motors M im Betrieb zeigt, ist eine rechteckförmige An­ steuerung der Wicklungsanordnungen 32, 33 möglich (mittlere zwei Signalverläufe "Ansteuerung I"), und es ist eine Ansteuerung mit trapezförmigem Steuersignal möglich (untere zwei Signalverläufe "Ansteuerung II"). Bei der rechteckförmigen Ansteuerung (Ansteuerung I) folgt das rechteckige Phasensignal für die Wick­ lungseinheit 32 und 33 jeweils dem Ausgangssignal des Sensors 34 bzw. 35, während bei der Ansteuerung II ein Trapezsignal erzeugt wird. Es wird darauf verwiesen, daß allerdings die mit dem Sen­ sorsignal weitgehend phasengleiche Ansteuerung der Rechtecksi­ gnale und der Trapezsignale nur für das Anfahren des Motors bzw. für sehr geringe Drehzahlen gilt. Bei höheren Drehzahlen bildet sich ein Versatzwinkel aus, auf den an späterer Stelle noch im Detail eingegangen wird.

Der Motor M läuft unter Beaufschlagung mit Rechtecksignalen gemäß Ansteuerung I an, bezüglich der Phase dem Signal der Positionssensoren folgend. Dabei wird die Spannungshöhe über eine Pulsweitenmodulation zwischen 0V und einem vorgegebenen Maximalwert entsprechend dem Beschleunigungs-Steuerelement 52 eingestellt. Diese Einstellung erfolgt durch die Vergleichslogik 58 in Fig. 3, die den entsprechenden Stellwert des Steuerelements 52 sowie das Ausgangssignal der Sensoren 34, 35 empfängt. In diesem Betriebsmodus erzeugt die Hüllkurven- Erzeugungseinheit 62 als Reaktion auf die Vergleichslogik 58 die dem Rechtecksignal entsprechenden Impulse. Zusätzlich reagiert die Vergleichslogik 58 auf das Frequenzsignal f der Frequenzmeßeinheit 57.

Da beim Anfahren noch keine genaue Position des Läufers 10 bekannt ist, wird die Ansteuerung mit Rechtecksignalen wie bei bekannten bürstenlosen Gleichstrommotoren durchgeführt. Die in der Einleitung beschriebenen Probleme mit Induktion und ungleichförmigem Drehmoment wirken sich in dieser Anlaufphase durch die geringen Drehzahlen noch nicht gravierend aus und werden in Kauf genommen.

Bei einer Motorfrequenz von mehr als 2Hz - sobald über die Sensoren 34, 35 eine gleichförmige Drehung des Läufers in die richtige Richtung erkannt wird - schaltet das Antriebssystem in die zweite Betriebsart (Ansteuerung II) um. Dabei ist der Drehzahl-Schwellwert nicht notwendig auf 2Hz beschränkt, sondern kann davon abweichend entsprechend den jeweiligen Motorgegebenheiten gewählt werden.

Das Umschalten in die zweite Betriebsart erfolgt allerdings erst, wenn die Vergleichslogik 58 bei fünf aufeinanderfolgenden Messungen eine Drehfrequenz von größer als 2Hz erfaßt hat. Hierdurch werden mögliche Störungen beim Anlaufen wirksam unterdrückt und ein falsches Umschalten in den zweiten Betriebsmodus verhindert. Auch hier ist die Angabe von fünf aufeinanderfolgenden Messungen als Richtgröße zu verstehen, die abweichend gewählt werden kann.

Im beschriebenen Ausführungsbeispiel erzeugen die zwei Sensoren 34, 35 über eine volle Drehung von 360° vier Signale (bzw. Signalflanken) im Abstand von 90°, und auf der Basis dieser vier Sensorsignale kann das System durch zeitliche Interpolation zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgenden Signalflanken die jeweils aktuelle Position des Läufers 10 errechnen: Die Frequenzmeßeinheit 57 beginnt gesteuert durch eine erste Signalflanke mit der Erzeugung von Taktsignalen, ermittelt die Anzahl von Taktsignalen bis zur nächsten Signalflanke und kann so unter Einbeziehung der Taktfrequenz die aktuelle Drehzahl bzw. Drehfrequenz des letzten 90°-Drehwinkels bestimmen. Gleichzeitig steht aber mit der Taktsignalanzahl auch ein Vorgabe- bzw. Erwartungswert für die nächste 90°-Drehung zur Verfügung.

Auf der Basis dieser Taktsignale wird es also möglich, ein Steu­ ersignal für den nächsten 90° Drehwinkel vorzubestimmen und zu erzeugen, wobei sich dieses Steuersignal aus kurzen, aufeinan­ derfolgenden Taktsignalen zusammensetzt, die zusammen ein puls­ breitenmoduliertes Signal ergeben.

Fig. 7 zeigt die Hüllkurve eines derartigen Steuersignals, das von der Hüllkurven-Erzeugungseinheit 62 als Reaktion auf die Taktsignale der Frequenzmeßeinheit 57 erzeugt wird. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist der unter der horizontalen Zeitachse vorhandene Teil der Hüllkurve nur an dieser angedeutet; diese Zeitachse ist eine Art Symmetrieachse, unterhalb deren ein Teil der Hüllkurve spiegelbildlich - aber seitenversetzt - erscheint (rechte obere Abbildungsecke).

Die in Fig. 7 gezeigte Hüllkurve des Spannungssignals, das an den Wicklungseinheiten 32, 33 des Stators 28 anliegt, entspricht in ihrer Form demjenigen Spannungsverlauf, der sich bei Betrieb des Motors M als Generator in den Wicklungen einstellen würde. Die Hüllkurve wurde auf diese Weise als Digitalsignal erfaßt und der Spannungsverlauf numerisch als Folge von Einzelwerten in der dritten Speichereinheit 62a abgelegt.

Für die Erzeugung des Wicklungs-Steuersignals durch die Hüllkur­ ven-Erzeugungseinheit 62 setzt diese also das Signal taktweise aus den aufeinanderfolgenden Taktsignalen zusammen, wobei sich die jeweilige Amplitude der Taktsignale nach den gespeicherten Hüllkurvenwerten richtet. Ein typischer Wert für die Länge der aufeinanderfolgenden Taktsignale liegt bei 10 ms. Auf diese Weise wird für eine nachfolgende 90°-Drehung ein pulsbreitenmodulier­ tes Wicklungs-Steuersignal erhalten, das auf einer Extrapolation der gemessenen Frequenz der vorherigen 90°-Drehung beruht, und das in der Form des Spannungsverlaufs weitgehend der gespeicher­ ten Hüllkurvenform entspricht. Der Fehler, der dadurch entsteht, daß die Extrapolation für die nachfolgende 90°-Drehung bei einer beschleunigten oder gebremsten Drehung des Läufers 10 zu einer zu langen bzw. zu kurzen Umdrehungszeit führt, hat sich im praktischen Betrieb des Antriebssystems als vernachlässigbar herausgestellt.

Dieses Ansteuerungsverfahren ermöglicht nun auf einfache Weise eine vor- bzw. nacheilende Ansteuerung der Windungseinheiten. Wie bereits oben in der Beschreibungseinleitung diskutiert, ist es im Motorbetrieb wichtig, den Motor durch eine voreilende An­ steuerung bei unterschiedlichen Belastungen und Drehzahlen stets in einem optimalen Wirkungsgrad zu halten, um so die Batterie­ energie weitmöglichst auszunutzen. Wie bereits erwähnt ist aber der Versatzwinkel zwischen Ansteuerungssignal und Läufer abhän­ gig von der Last (bzw. dem Drehmoment) und der Drehzahl des Läu­ fers; dementsprechend ist also der jeweils optimale Wert des Versatzwinkels für die voreilende Ansteuerung in Abhängigkeit von Belastung und Drehzahl einzustellen.

Diese voreilende Ansteuerung wird nun bei der beschriebenen An­ triebseinheit wie folgt realisiert:

Der jeweils optimale Versatzwinkel für verschiedene Drehzahlen - von der Minimaldrehfrequenz 2Hz bis zur maximalen Drehfrequenz - wurde vorab durch Probeläufe des Motors M bei verschiedenen Drehzahlen und Belastungen ermittelt und in Form einer Tabelle numerisch abgelegt (Speichereinheit 60a). Ebenso wurde der optimale Spannungswert, der das Motordrehmoment beeinflußt, durch Probeläufe bei verschiedenen Drehzahlen und Belastungen ermittelt und in Form einer weiteren Tabelle (Speichereinheit 59a) abgelegt.

Damit stehen der Antriebseinheit nun zwei Tabellen mit Vorgabe­ werten zur Verfügung, die eine optimale Vorgabespannung bzw. einen optimalen Vorgabewinkel jeweils bezogen auf den gesamten Drehzahlbereich beschreiben. Diese beiden Tabellen sind in Fig. 5 bzw. Fig. 6 grafisch aufbereitet dargestellt:

Fig. 5 zeigt auf der X-Achse aufgetragen die Drehfrequenz von 0Hz als Minimum bis zur maximalen Drehzahl, und als Funktion da­ von auf der Y-Achse den jeweils vorzugebenden Spannungswert. In diesem Diagramm beschreibt die mittlere Kurve A die Leerlaufmi­ nimalspannung, bei der der Motor weder beschleunigt noch ab­ bremst, die obere Kurve B die maximale Differenzspannung bei je­ der Frequenz, die bis zu einer bestimmten Geschwindigkeit auch dem maximalen Drehmoment und Motorstrom entspricht, und die un­ tere Kurve C die minimale Differenzspannung für Abbremsung. Bei Betätigung der Beschleunigungs-/Brems-Steuerelemente 52 und 53 bewegen sich also die jeweiligen Werte weg von der Kurve A in Richtung auf und bis maximal zur Kurve B (maximale Beschleuni­ gung, also zusätzliche Erhöhung der Spannung); bzw. sie bewegen sich in Richtung auf und bis höchstens zur Kurve C (größte Ab­ bremsung, also Absenkung der Spannung).

Entsprechend zeigt Fig. 6 aufgetragen auf der Y-Achse den jewei­ ligen Versatzwinkel bezogen auf die Drehfrequenz. Hier be­ schreibt die Kurve D den Leerlaufwinkelversatz bei der gering­ sten Stromaufnahme, also bei unbetätigtem Beschleunigungs- /Bremssteuerelement 52, 53; die Kurve E den maximalen voreilen­ den Winkelversatz, der bei maximalem Strom dem optimalen Ver­ satzwinkel entspricht (also Beschleunigungssteuerelement 52 voll betätigt); und die Kurve F beschreibt den maximalen Winkelver­ satz, der bei maximalem Rückspeisestrom dem optimalen Wirkungs­ grad entspricht (also Bremssteuerelement 53 voll betätigt). Im Betrieb wird sich also auch hier in Abhängigkeit von Beschleuni­ gung oder Bremsen der Winkel für eine jeweilige Drehzahl zwi­ schen den Kurven E und F einstellen.

Aus der Darstellung der Fig. 5 und 6 geht hervor, daß sich diese Tabellenform auch für eine Erfassung von komplexen, nichtli­ nearen Zusammenhängen zwischen Drehzahl und Spannung bzw. Dreh­ zahl und Winkel eignet, die sich insbesondere bei Extremwerten der Drehzahl einstellen (im Bereich des Drehzahlminimums oder Drehzahlmaximums). Einen derartigen Zusammenhang regelungstech­ nisch nachzubilden, wäre ungleich aufwendiger.

Im Betrieb, nachdem die Vergleichslogik 58 (siehe Fig. 3) den zweiten Betriebsmodus eingestellt hat, empfängt nun die Span­ nungsvorgabeeinheit 59 das Drehfrequenzsignal f der Frequenzmeß­ einheit 57 sowie von der Bedienperson vorgegebene Werte der Steuerelemente 52 oder 53. Unter Bezug auf die Tabellenwerte in der ersten Speichereinheit 59a (Fig. 5) ermittelt die Spannungsvorgabeeinheit 59 dann den optimalen Spannungsvorgabewert gemäß Kurve A, gegebenenfalls nach oben oder unten beeinflußt durch die Beschleunigungs- bzw. Bremsvorgabe, wobei der ermittelte Wert innerhalb der durch die Kurven B und C bestimmten Grenzen liegt.

Entsprechend ermittelt die Versatzwinkelvorgabeeinheit 60 als Reaktion auf das Drehfrequenzsignal f und ggf. beeinflußt durch die Beschleunigungs- oder Bremsvorgabe den der Drehzahl entspre­ chenden Vorgabewinkel gemäß der in Fig. 6 dargestellten Tabelle. Auch in diesem Fall bewegen sich die Werte zwischen den durch die Kurven E und F bestimmten Grenzen.

Wie aus dem Blockschaltbild gemäß Fig. 3 erkennbar, wird der durch die Spannungsvorgabeeinheit 59 erzeugte Spannungsvorgabe­ wert durch die Korrektureinheit 61 einer Pegelkorrektur unterzo­ gen, wobei die Korrektur von dem augenblicklichen Klemmenwert der Spannung an Batterie 44 abhängig ist. Der Grund für diese Spannungskorrektur liegt in dem der Antriebseinheit zugrundeliegenden Prinzip, die Wicklungen mit einem konstanten Stromwert zu beaufschlagen, was nur dann möglich ist, wenn der Spannungsvorgabewert in Abhängigkeit von der gemessenen Batteriespannung angepaßt wird. Damit kann andererseits auf eine Strommessung und eine aufwendige Stromregelung verzichtet werden.

Sowohl der korrigierte Spannungsvorgabewert aus der Korrektur­ schaltung 61 als auch das durch die Versatzwinkelvorgabeeinheit 60 erzeugte Winkelsignal werden von der Hüllkurven-Erzeugungs­ einheit 62 empfangen und beeinflussen das erzeugte Hüllkurvensi­ gnal: Während der Spannungsvorgabewert die Amplitude des Hüll­ kurvensignals erhöht oder verringert (siehe Fig. 7), verschiebt der Versatzwinkel das Hüllkurvensignal horizontal (d. h. in der Phase relativ zum Läufer).

Das in Amplitude und/oder Winkel entsprechend der erfaßten Dreh­ frequenz angepaßte Hüllkurvensignal wird dann von der Hüllkur­ ven-Erzeugungseinheit 62 in Form der pulsbreitenmodulierten auf­ einanderfolgenden Impulssignale als Steuersignale S1 bis S8 an die Treiber 48 bzw. die Leistungsschalteinheit 42 ausgegeben.

Auf die beschriebene Weise kann sowohl eine an die besondere Spannungscharakteristik des Motors M angepaßte als auch eine den jeweils optimalen Versatzwinkel bezüglich der augenblicklichen Drehzahl berücksichtigende Ansteuerung des Radnabenmotors erfol­ gen, womit sich im Hinblick auf Steuerbarkeit, Drehmomentverhal­ ten und Wirkungsgrad eine deutliche Verbesserung gegenüber her­ kömmlichen bürstenlosen Gleichstrommotoren erreichen läßt. Ande­ rerseits ist aber durch eine Realisierung insbesondere der An­ steuerungslogik durch einen Microprozessor mit entsprechender Steuersoftware die Antriebseinheit mit vergleichsweise wenig Aufwand und weitgehend unempfindlich gegenüber Umwelteinflüssen erstellbar, so daß den Anforderungen an einen Betrieb im Fahr­ zeug Rechnung getragen wird.

Das Flußdiagramm in Fig. 8 faßt noch einmal die wesentlichen Schritte der Ansteuerung zusammen, wobei dieses Verfahren auch auf andere, beispielsweise stationäre, elektrische Antriebssy­ steme anwendbar ist.

Wie sich für den Fachmann unmittelbar ergibt, ist die Anwendung des Antriebssystems außerdem nicht auf einen Radnabenmotor be­ schränkt, vielmehr können beliebige andere Motorvarianten einge­ setzt werden.

Außerdem führt der Einsatz des erfindungsgemäßen elektrischen Antriebssystems auch dann zu einer Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik, wenn nur eine der im beschriebenen Ausfüh­ rungsbeispiel realisierten Ansteuerungstechniken umgesetzt wird:
Die Korrektur der Versatzwinkels und der Spannung in Abhängig­ keit von der Drehzahl wird selbst bei Ansteuerung mit einem im wesentlichen rechteckigen Signal die Motorleistung und die Be­ triebseigenschaften gegenüber der herkömmlichen Rechteckansteue­ rung verbessern, und die Ausbildung des Steuerspannungssignals entsprechend der Generator-Hüllkurve des Motors würde auch ohne Korrektur von Versatzwinkel und Spannung in Abhängigkeit von der Drehzahl die Motorleistung und Motorbetriebseigenschaften ver­ bessern.

Auch ist die im beschriebenen Ausführungsbeispiel dargestellte Sensoranordnung nicht auf eine Anbringung im Statorpol be­ schränkt. Vielmehr kann eine Erfassung durch Hall-Sensoren auch an anderen Positionen von Stator und Rotor erfolgen, oder aber eine Positionserfassung mittels optischer Einrichtungen oder Ul­ traschall ist möglich.

Eine besonders interessante Weiterbildung der Erfindung liegt in der Realisierung der Sensorerfassung durch eine Schaltung, die statt Sensorelementen die vom Läufer induzierte Spannung in den Wicklungen während kurzer Schaltpausen der Leistungselemente mißt: Beispielsweise bei dem Einsatz von Leistungs-MOS-FETs als Schaltelemente ist es ohnehin notwendig, zwischen einzelnen Im­ pulsperioden, während der die Wicklungen mit Spannung beauf­ schlagt werden, kurze geschaltete Unterbrechungen der Spannungs­ beaufschlagung vorzusehen (bedingt durch die kapazitive Wirkung der Gates der MOS-FETs beim Ausschalten). Damit steht in kurzen Abständen jeweils eine Periode zur Verfügung, während der sich die in der Wicklung induzierte Spannung als eine Meßgröße für die Umdrehungsgeschwindigkeit und die Läuferposition erfassen läßt. Durch Vergleich mit einem Schwellwert läßt sich dann bei­ spielsweise ein dem im Ausführungsbeispiel beschriebenen Sensor­ signal vergleichbares Signal erzeugen, oder aber die induzierte Spannung wird hoch aufgelöst erfaßt und gibt damit Aufschluß über die augenblickliche Rotorposition.

Zusätzlich könnten in das elektrische Antriebssystem weitere Funktionen wie ein intelligentes elektronisches Batteriemanage­ ment auf der Basis der ohnehin überwachten Batteriespannung oder eine Anti-Blockier-Regelung des Antriebsmotors auf der Basis der ermittelten Drehzahl integriert werden.

Claims (22)

1. Elektrisches Antriebssystem für ein gleichstrombetriebenes Fahrzeug mit einem Antriebs-Elektromotor (M), der einen mit Stromleitern (32, 33) versehenen Stator (28) und einen mit Dauermagneten (22) versehenen Läufer (10) aufweist, einem auf eine Drehbewegung des Läufers (10) reagierenden Sensor (34, 35) und einer elektronischen Ansteuereinrichtung (44), die auf ein Ausgangssignal des Sensors reagiert und die Stromleiter (32, 33) mit einem impulsförmigen Spannungssignal beaufschlagt, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuereinrichtung (46) eine auf das Ausgangssignal des Sensors (34, 35) reagierende Drehzahlmeßeinrichtung (57) zum Erzeugen eines der Läufer-Umdrehungsgeschwindigkeit entsprechenden Drehzahlsignals (f) aufweist, eine Spannungs- Steuereinrichtung (59, 60) aufweist, die ein vom Drehzahlsignal abhängiges Spannungs- und Winkelsteuersignal erzeugt, und eine Impulserzeugungseinrichtung (62) aufweist, die ein Impulssignal für die Stromleiter erzeugt, dessen Amplitude und Phasenwinkel relativ zur Stellung des Läufers in Abhängigkeit vom Spannungs- und Winkelsteuersignal variabel ist.

2. Elektrisches Antriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Spannungs-Steuereinrichtung (59, 60) eine Speichereinrichtung (59a, 60a) aufweist, die jeweils vorbestimmte Werte für das anzugebende Spannungs- und Winkelsignal enthält, wobei die vorbestimmten Werte für verschiedene Drehzahlen jeweils wirkungsgradoptimierte Spannungswerte und Versatzwinkelwerte sind.

3. Elektrisches Antriebssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Impulssignal ein Mehrphasensignal- Wechselsignal ist, dessen einzelne Phasen zueinander in einer konstanten Winkelbeziehung stehen.

4. Elektrisches Antriebssystem nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Sensor eine Mehrzahl von Sensorelementen (34, 35) aufweist, deren Anzahl gleich der Phasenzahl des Mehrphasen-Wechselsignals ist, die Sensorelemente in Umdrehungsrichtung des Läufers (10) in einem Abstand voneinander angeordnet sind und die Drehzahlmeßeinrichtung (57) zum Erzeugen des Drehzahlsignals (f) die Zeit erfaßt, die ein vorbestimmter Teil des Läufers zur Bewegung zwischen zwei Sensorelementen (34, 35) benötigt.

5. Elektrisches Antriebssystem nach Anspruch 3 oder 4, gekenn­ zeichnet durch eine Vergleichslogik (58), die auf das Drehzahlsignal (f) reagiert und die Spannungs-Steuereinrichtung (59, 60) und die Impulserzeugungseinrichtung (62) nach dem Anfahren des Antriebs-Elektromotors M erst dann aktiviert, wenn der Läufer (10) eine vorbestimmte Mindestdrehzahl erreicht hat, und die direkt ein vom Ausgangssignal des Sensors abhängiges, im wesentlichen rechteckförmiges Signal an Leistungsschaltelemente der Ansteuereinrichtung (47) anlegt, solange der Läufer die Min­ destdrehzahl noch nicht erreicht hat.

6. Elektrisches Antriebssystem nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Mehrphasen-Wechselsignal ein jeweils aus aufeinanderfolgenden kurzen Impulsen zusammengesetztes Signal ist, dessen Hüllkurve dem vom Antriebs- Elektromotor (M) im Generatorbetrieb erzeugten Spannungsverlauf angenähert ist.

7. Elektrisches Antriebssystem nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Mehrphasen-Wechselsignal jeweils ein pulsbrei­ tenmoduliertes Signal ist.

8. Elektrisches Antriebssystem nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hüllkurve der Form eines Sinus angenähert ist.

9. Elektrisches Antriebssystem nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hüllkurve der Form eines Trapezes angenähert ist.

10. Elektrisches Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungs-Steuereinrichtung (59, 60) mit einer Erfassungseinrichtung (52, 53) zum Erfassen eines Beschleunigungs- oder Bremssignals verbunden ist und das Beschleunigungs- oder Bremssignal das von der Spannungs- Steuereinrichtung erzeugte Spannungs- und Winkelsteuersignal be­ einflußt.

11. Elektrisches Antriebssystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Erfassungseinrichtung (52, 53) zum Erfassen des Beschleunigungs- oder Bremssignals eine Wahleinrichtung zugeordnet und durch diese bei gleichzeitigem Erfassen eines Beschleunigungs- und eines Bremssignals letzteres auswählbar ist.

12. Elektrisches Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungs-Steuereinrichtung (59, 60) eine Korrektureinrichtung (61) für den Spannungspegel des Spannungs-und Winkelsteuersignals aufweist, wobei die Korrektureinrichtung den Spannungspegel in Abhängigkeit von einer aktuellen Klemmenspannung der Spannungsquelle (44) des gleichstrombetriebenen Fahrzeugs anpaßt.

13. Elektrisches Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebs-Elektromotor (M) als Radnabenmotor ausgebildet ist, wobei der Läufer (10) in die Felge (12) des durch den Radnabenmotor angetriebenen Rades integriert ist.

14. Elektrisches Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulserzeugungseinrichtung eine Leistungsschaltvorrichtung (40) aufweist, die durch MOS- Feldeffekttransistoren (42) zum Beaufschlagen der Stromleiter (32, 33) realisiert ist.

15. Elektrisches Antriebssystem nach Anspruch 14, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Sensor (34, 35) durch eine Erfassungsschaltung realisiert ist, die die an den Stromleitern (32, 33) anliegende Induktionsspannung erfaßt, wobei die Erfassung während einer Zeitperiode durchgeführt wird, während der die MOS-Feldeffekttransistoren (42) keine Spannung an die Stromleiter anlegen.

16. Elektrisches Antriebssystem nach Anspruch 15, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Erfassungsschaltung als Schwellenwertschalter ausgebildet ist, zum Ausgeben eines Signals, wenn die Induktionsspannung einen vorgegebenen Schwellenwert übersteigt.

17. Verfahren zum Steuern eines gleichstrombetriebenen, elektro­ nisch kommutierten Antriebs-Elektromotors, der einen mit Strom­ leitern versehenen Stator und einen mit Dauermagneten versehenen Läufer aufweist, gekennzeichnet durch die Schritte:

• - Erfassen der Drehzahl des Läufers (S1),
• - Erzeugen eines Spannungs-Vorgabewerts in Abhängigkeit von der jeweiligen Drehzahl und auf der Basis von vorbestimmten gespeicherten Referenzwerten (S3),
• - Erzeugen eines Versatzwinkel-Vorgabewerts in Abhängigkeit von der jeweiligen Drehzahl und auf der Basis von vorbe­ stimmten gespeicherten Referenzwerten (S3), und
• - Kontinuierliches Erzeugen eines Spannungsimpulses für die Stromleiter, dessen Amplitude und Winkel relativ zum Läufer auf der Basis des Spannungs-Vorgabewerts bzw. des Versatz­ winkel-Vorgabewerts verändert sind (S5, S6).

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Erzeugens des Spannungs-Vorgabewerts die Schritte umfaßt:

• - Erfassen der Klemmenspannung einer Gleichstromquelle des An­ triebs-Elektromotors und
• - Korrigieren des Spannungs-Vorgabewerts in Abhängigkeit von der erfaßten Klemmenspannung.

19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, gekennzeichnet durch die Schritte:

• - Erfassen eines Beschleunigungs- oder Bremssignals,
• - Korrigieren des Spannungs-Vorgabewerts in Abhängigkeit vom erfaßten Signal durch Erhöhen bzw. Absenken des Spannungs- Vorgabewerts und
• - Korrigieren des Versatzwinkel-Vorgabewerts in Abhängigkeit vom erfaßten Signal durch Vergrößern bzw. Verringern des Versatzwinkel-Vorgabewerts.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, gekennzeichnet durch die Schritte:

• - Vergleichen der erfaßten Drehzahl mit einer vorbestimmten Mindestdrehzahl,
• - Deaktivieren der Erzeugung des Spannungs-Vorgabewerts und des Versatzwinkel-Vorgabewerts, wenn die erfaßte Drehzahl unterhalb der vorbestimmten Mindestdrehzahl liegt, und
• - Aktivieren der Erzeugung des Spannungs-Vorgabewerts und des Versatzwinkel-Vorgabewerts, wenn die erfaßte Drehzahl eine vorbestimmte Anzahl von Malen aufeinanderfolgend die vorbe­ stimmten Mindestdrehzahl übersteigt.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Schritt des kontinuierlichen Erzeugens des Spannungsimpulses den Schritt

• - Ausbilden des Spannungsimpulses angenähert an eine Impuls­ form, die dem Spannungsverlauf einer vom Antriebs-Elektromo­ tor im Generatorbetrieb erzeugten Spannung angenähert ist,

aufweist.