DE10003271B4 - Elektrische Antriebsvorrichtung für ein Flurförderzeug - Google Patents
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Abstract
Elektrische
Antriebsvorrichtung für ein
Flurförderzeug
mit mindestens einem elektrischen Antriebsmotor, einer das Bordnetz
speisenden Batterie (26), einem aus einem Verbrennungsmotor (52)
und einem Generator (44) bestehenden Stromerzeuger (30), der auf
die elektrische Verbindung zwischen Batterie (26) und Bordnetz schaltbar
ist und einer Steuer- und Regeleinrichtung (40), die den Stromerzeuger
(30) einschaltet, wenn der Ladezustand der Batterie (26) einen vorgegebenen
Wert hat, dadurch gekennzeichnet, daß beidseits der Längsachse des
Flurförderzeugs
zur Seite hin offene, gleiche Aufnahmeräume (24, 28) mit jeweils einer
Kontakteinheit (32) vorgesehen sind, der Stromerzeuger (30) als
Modul ausgeführt
ist, das auch einen Kraftstofftank (50) enthält, das entfernbar in einem
der Aufnahmeräume
(28) des Flurförderzeugs
(10) aufnehmbar ist und seinerseits eine Kontakteinheit (54) aufweist,
die mit der Kontakteinheit (32) des betreffenden Aufnahmeraums (28)
zusammenwirkt, und die Außenabmessungen
der Batterie (26) denen des Moduls (30) entsprechen zur Aufnahme
im jeweils anderen Aufnahmeraum (24), wobei eine Kontakteinheit
der Batterie (26) mit...
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Antriebsvorrichtung für ein Flur förderzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 (
DE 43 21 767 A1 ). - Wie bei anderen Fahrzeugen auch wird beim frei fahrenden Flurförderzeug die notwendige Energie in einem Energiespeicher mitgeführt. Bei Flurförderzeugen mit verbrennungsmotorischem Antrieb dient hierzu der Kraftstofftank. Der Nachfüllvorgang läßt sich bekanntermaßen sehr schnell durchführen. Der Energiespeicher für den größten Teil der elektrisch betriebenen Flurförderzeuge ist zur Zeit die Batterie (Akkumulator). Die Energiemenge, die von der Batterie aufgenommen und zur Verfügung gestellt werden kann, ist begrenzt und reicht normalerweise nur für den Einsatz für die Dauer einer Schicht. Bei einem mehrschichtigen Betrieb der Fahrzeuge ist dann nach jeder Schicht ein Austausch der leeren Batterie gegen eine geladene notwendig.
- Die Art des Antriebes und damit auch des Energiespeichers bestimmt unter anderem den Einsatzbereich und die Betriebskosten des Fahrzeugs. Verbrennungsmotorisch angetriebene Fahrzeuge sind vom Betriebsaufwand deutlich günstiger, sind jedoch, bedingt durch die Abgasemission, nicht oder nur vorübergehend in geschlossenen Räumen einsetzbar. Hierfür kommen batterieelektrisch angetriebene Fahrzeuge in Frage. Diese Fahrzeuge haben jedoch den Nachteil, daß die Energieauffüllung, d.h. das Laden der Batterie, sehr lange dauert. Sollen die Fahrzeuge über zwei Schichten eingesetzt werden, ist normalerweise eine zweite Batterie erforderlich. Dies führt naturgemäß zu einer erheblichen Erhöhung des Betriebsaufwandes.
- Aufgrund der beschriebenen Beschränkungen werden häufiger zwei Flurförderzeuge gleichzeitig eingesetzt, nämlich ein verbrennungsmotorisch angetriebenes für den wirtschaftlichen Außeneinsatz und ein batterieelektrisch angetriebenes für den Inneneinsatz. Bei kleinerem Transportaufkommen oder bei bestimmten betrieblichen Abläufen sind die Fahrzeuge unter Umständen nicht ausgelastet, was naturgemäß die Wirtschaftlichkeit verschlechtert.
- Außerdem sind Verbrennungsmotoren in ihrer Nennleistung so auszulegen, daß das Flurförderzeug seine maximalen Leistungsdaten erreichen kann. Diese Leistungen werden jedoch nur während eines kleinen Anteils der Betriebszeit abgefordert, da das Fahrzeug oft nur teilbeladen oder unbeladen bewegt wird und maximale Fahrgeschwindigkeiten oft aus räumlichen Gründen gar nicht erreicht werden. Diese Umstände reduzieren die Wirtschaftlichkeit derartiger Flurförderzeuge. Verbrennungsmotorisch betriebene Flurförderzeuge haben schließlich den Nachteil, daß beim Bremsen frei werdende Energie nicht rückgewonnen werden kann.
- Aus
DE 43 21 768 A1 ist ein Hybridantrieb bekannt geworden mit einer Brennkraftmaschine, zwei Elektromaschinen und einer Steuerung, die abhängig von den Betriebsbedingungen den elektrischen Antriebsmotor mit dem Strom des Generators versorgt oder mit dem Strom einer Batterie. Die Brennkraftmaschine treibt den elektrischen Generator an. Ein ähnlicher Hybridantrieb ist ausDE 197 20 817 A1 bekannt geworden. Bei diesem ist jeweils einem Antriebsrad ein Elektromotor zugeordnet. Ein derartiger Hybridantrieb findet sich im übrigen auch in derDE 43 21 767 A1 . - Aus
DE 43 21 768 A1 ist bekannt geworden, eine Traktionsbatterie, eine Brennkraftmaschine und einen Generator in einem nach oben offenen Raum eines elektrisch betriebenen Flurförderzeugs anzuordnen. Traktionsbatterie, Brennkraftmaschine und Generator sind auf einer gemeinsamen Grundplatte befestigt, wobei die Masse der Grundplatte im wesentlichen gleich ist der Differenz aus der Masse einer den Raum vollständig ausfüllenden Traktionsbatterie und der gemeinsamen Masse der auf der Grundplatte angeordneten Bauteile. - Aus
DE 198 46 000 A1 ist eine elektrische Antriebsvorrichtung für ein Flurförderzeug bekannt geworden, bei der beidseits der Längsachse Aufnahmeräume angeordnet sind, in die jeweils Batterieblöcke eingebaut werden können. - Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Antriebsvorrichtung für ein Flurförderzeug zu schaffen, die den Einsatz des Flurförderzeugs sowohl im Innen- als auch im Außenbetrieb ermöglicht und bei dem eine Überdimensionierung verhindert wird.
- Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
- Wie an sich bekannt, sieht die Erfindung einen elektrischen Antriebsmotor vor, der von einer Batterie gespeist wird. Zusätzlich ist eine Stromerzeugereinheit vorgesehen, die aus einem Generator und einem den Generator antreibenden Verbrennungsmotor besteht. Der Generator ist vorzugsweise so ausgelegt, daß er als Startermotor betrieben werden kann. Der Generator arbeitet auf das Netz des Flurförderzeugs und damit parallel auch auf die Klemmen der Batterie. Die Stromerzeugereinheit kann mit Hilfe einer Steuer- und Regeleinrichtung automatisch ein- und ausgeschaltet werden.
- Dies etwa dann, wenn die Steuer- und Regeleinrichtung den Ladezustand der Batterie überwacht und den Verbrennungsmotor einschaltet, wenn der Ladezustand einen vorgegebenen unteren Wert erreicht. Der Verbrennungsmotor kann automatisch auch wieder ausgeschaltet werden, wenn zum Beispiel ein Vollladezustand der Batterie detektiert wird. Erfindungsgemäß sind beidseits der Längsachse des Flurförderzeugs zur Seite hin offene Aufnahmeräume mit jeweils einer Kontakteinheit vorgesehen, und der Stromerzeuger ist als Modul ausgeführt, das auch einen Kraftstofftank enthält und das entfernbar in einem der Aufnahmeräume des Flurförderzeugs aufnehmbar ist und seinerseits eine Kontakteinheit aufweist, die mit der Kontakteinheit des betreffenden Aufnahmeraums zusammenwirkt. Die Außenabmessungen der Batterie entsprechen denen des Moduls zur Aufnahme im jeweils anderen Aufnahmeraum, wobei eine Kontakteinheit der Batterie mit der Kontakteinheit des betreffenden Aufnahmeraums zusammenwirkt.
- Der Stromerzeuger kann so ausgelegt werden, daß er diejenige Energie bereitstellt, welche während eines üblichen Arbeitseinsatzes des Flurförderzeugs abgefordert wird. Ein externes Nachladen der Batterie kann daher entfallen.
- Mit Hilfe des Stromerzeugers kann mithin die Batterie im optimal geladenen Zustand gehalten werden. Die Energie, die der Generator als Startermotor zum Starten des Verbrennungsmotors benötigt, kann der Batterie entnommen werden, die auch als Pufferbatterie arbeitet. Der Betrieb des Verbrennungsmotors erfolgt mithin unabhän gig vom Betrieb des Flurförderzeugs, wobei ein quasi-stationärer Betriebszustand für den Verbrennungsmotor vorgesehen werden kann, wodurch ein optimaler Wirkungsgrad bei minimierten Geräusch- und Abgasemissionen erzielt wird.
- Beim Betrieb des Flurförderzeugs im gemischten Innen-/Außeneinsatz ist sicherzustellen, daß der Verbrennungsmotor beim Einfahren in geschlossene Räume abgeschaltet wird. Hierfür können die Tore der Gebäude mit entsprechenden Sendeeinheiten ausgerüstet werden, die mit Empfängereinheiten am Flurförderzeug zusammenwirken und den Verbrennungsmotor beim Einfahren in einen geschlossenen Raum automatisch abschalten und beim Herausfahren automatisch den Start freigeben. Je nach Ladezustand wird der Verbrennungsmotor durch die Steuer- und Regeleinrichtung gestartet.
- Erreicht der Ladezustand der Batterie während des Betriebs in geschlossenen Räumen einen zweiten unteren Grenzwert, wird der Fahrer mit Hilfe einer optischen und/oder akustischen Warneinrichtung auf den Zustand hingewiesen und aufgefordert, die geschlossenen Räume zu verlassen, damit das erneute Laden der Batterie nach Ausfahrt automatisch gestartet werden kann. Je nach Anteil des Inneneinsatzes an der Gesamteinsatzdauer sind die Leistungsfähigkeit des Energiemoduls und die Kapazität der Batterie auszulegen.
- Ist das Verlassen der geschlossenen Räume nicht sinnvoll oder möglich, muß unter Umständen die Neuladung der Batterie oder der Austausch der Batterie durch eine geladene in Kauf genommen werden. Das Energiemodul kann auf diese Weise wahlweise eingesetzt und zum Beispiel durch eine Batterie ersetzt werden, wenn ausschließlich ein Inneneinsatz des Flurförderzeugs vorgesehen ist. Die fahrzeugfeste Kontakteinheit ist mit dem Netz des Fahrzeugs verbunden. Es ist daher vom Fahrzeug aus gesehen gleich, ob ein Stromerzeugermodul oder eine Batterie aufgenommen ist. Das Modul weist vorzugsweise ein Gehäuse auf, das seitlich mit Rollen oder Gleitelementen versehen ist, die mit Schienen oder dergleichen des seitlich offenen Aufnahmeraums zusammenwirken. Das Gehäuse kann nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung mindestens einen Verriegelungsansatz aufweisen, der mit einer Verriegelungsvorrichtung im Aufnahmeraum zusammenwirkt zur automatischen Verriegelung des Moduls bei vollständiger Aufnahme im Aufnahmeraum. Die Verriegelungsvorrichtung kann nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung so ausgebildet sein, daß sie mit Hilfe einer Transportvorrichtung für das Modul oder die Batterie entriegelbar ist.
- Da bei der Erfindung sowohl für den Fahrantrieb als auch für z. B. den Hubantrieb ein Elektromotor vorgesehen werden kann, kann dieser auch als Generator betrieben werden. Somit besteht auch bei der Erfindung die Möglichkeit, eine Energierückgewinnung beim Bremsen oder beim Senken einer Last vorzusehen. Außerdem kann eine elektromotorische Bremsung vorgesehen werden. Energierückgewinnung und elektrisches Bremsen ist an sich bekannt.
- Der Stromerzeuger nach der Erfindung kann vollständig gekapselt werden und dadurch eine minimale Schallemission verursachen. Er kann schwingungstechnisch vom übrigen Flurförderzeug entkoppelt sein. Eine spezielle Starterbatterie für den Startermotor des Verbrennungsmotors entfällt. Es kann auch ein Ladegerät entfallen und gegebenenfalls auch eine Wechselbatterie bei gemischtem Innen-/Außeneinsatz.
- Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.
-
1 zeigt die Seitenansicht eines Flurförderzeugs mit einem Antrieb nach der Erfindung. -
2 zeigt einen horizontalen Schnitt durch das Flurförderzeug nach1 in Höhe der seitlichen Kontaktiereinheit. -
3 zeigt die Seitenansicht eines Stromerzeugermoduls des Flurförderzeugs nach1 . -
4 zeigt einen horizontalen Schnitt durch das Modul nach3 . - In den
1 und2 ist ein Gabelstapler10 dargestellt. Er weist einen Fahrzeugrahmen12 , eine Lastachse14 , eine Lenkachse16 , einen Hubmast18 sowie eine Lastgabel20 auf. Die beschriebenen Teile sind an sich bekannt. Unterhalb des Sitzes22 des Gabelstaplers10 ist beidseits der Längsachse jeweils ein Aufnahmeraum angeordnet, die mit24 bzw.28 bezeichnet sind. Sie sind zur Seite hin offen. Der Aufnahme raum24 nimmt eine Batterie26 auf und der Aufnahmeraum28 ein Stromerzeugermodul30 . In beiden Aufnahmeräumen24 ,28 , die gleich ausgebildet sind, ist eine fahrzeugfeste Kontaktiereinheit32 vorgesehen. Ferner weist jeder Aufnahmeraum seitliche Führungen36 ,38 auf zur Aufnahme von Rollenpaaren40 auf jeder Seite des Gehäuses für die Batterie26 bzw. das Modul30 . Batterie26 bzw. Modul30 können daher seitlich mit Hilfe eines nicht gezeigten Transportgerätes in die Aufnahmeräume24 ,28 eingeschoben werden, wobei die Rollen40 und Führungen36 ,38 das Beladen und das Entladen erleichtern. - Das Stromerzeugermodul
30 ist in den3 und4 vergrößert dargestellt. Es weist ein Gehäuse42 auf, das außen die bereits beschriebenen Rollen40 lagert und das einen Generator44 , eine Steuer- und Regeleinrichtung46 , eine Radiator-/Ventilatoreinheit48 und einen Tank50 umschließt. Ferner ist ein Verbrennungsmotor52 vorgesehen. Außen am Gehäuse42 ist eine Kontakteinheit54 angebracht, welche mit der zugeordneten Kontakteinheit32 im Aufnahmeraum28 zusammenwirkt. Auf gegenüberliegenden Seiten weist das Gehäuse42 Ansätze56 ,58 auf, die mit nicht gezeigten Verriegelungsvorrichtungen im Aufnahmeraum zusammenwirken. Ist das Gehäuse42 vollständig in den zugehörigen Aufnahmeraum28 eingeschoben, werden die Ansätze56 ,58 automatisch verriegelt, so daß das Modul30 sicher im Aufnahmeraum gehalten ist. Die Verriegelung kann automatisch durch das nicht gezeigte Transportgerät gelöst werden, wenn das Modul30 entfernt werden soll. - Da die Aufnahmeräume
24 ,28 völlig gleich aufgebaut sind, kann anstelle des Moduls30 auch eine weitere Batterie26 eingesetzt werden. - Die dem Aufnahmeraum
28 zugehörige Kontakteinheit32 ist ebenfalls mit dem nicht gezeigten elektrischen Netz des Flurförderzeugs10 und somit mit den Klemmen der Batterie26 verbunden, so daß die Batterie geladen werden kann, wenn ihr Ladezustand unterhalb eines oberen Wertes liegt. Das Stromerzeugermodul30 kann so ausgelegt werden, daß es diejenige Energie erzeugt, welche für den normalen Arbeitsbetrieb des Gabelstaplers10 aufgewendet werden muß. Ein Entladen der Batterie26 findet dann nicht statt. Bewegt sich jedoch der Gabelstapler10 in geschlossenen Räumen, kann der Verbrennungsmotor52 nicht betrieben werden, so daß die Energieversorgung für den Gabelstapler10 ausschließlich aus der Batterie26 erfolgt. Der Ladezustand der Pufferbatterie26 wird permanent von der Steuer- und Regeleinrichtung46 überwacht. Der Generator44 dient als Startermotor für den Verbrennungsmotor52 , und seine erforderliche Energie wird der Pufferbatterie26 entnommen. Der Betrieb des Verbrennungsmotors52 erfolgt vorzugsweise unabhängig vom Betrieb des Gabelstaplers10 in einem quasi-stationären Betriebszustand, der durch einen optimalen Wirkungsgrad bei minimierten Geräusch- und Abgasemissionen gekennzeichnet ist. Bei Erreichen eines oberen vorgegebenen Ladezustands der Batterie26 wird der Verbrennungsmotor52 durch die Steuer- und Regeleinrichtung46 automatisch gestoppt. - Dem Gabelstapler
10 ist ferner eine Empfangseinheit zugeordnet (nicht gezeigt), die auf Signale einer Sendeeinheit ansprechen, die an Toren oder sonstigen Einfahrten in Gebäuden angebracht ist. Mit Hilfe der Empfangseinheit kann festgestellt werden, ob der Gabelstapler10 ein Gebäude verläßt oder befährt. Je nachdem welcher Zustand erfaßt wird, wird der Verbrennungsmotor gestoppt oder gestartet. Empfangseinheiten oder Sensoren, mit denen das Ein- oder Ausfahren des Gabelstaplers10 erfaßt werden kann, sind bekannt. - Weiterhin ist es möglich, nur das Fahrzeug mit Sensoren auszurüsten, die erkennen, ob das Fahrzeug z. B. in geschlossenen Räumen, wie Containern, arbeitet. Die Signale dieser Sensoren dienen zur Steuerung des Betriebs des Stromversorgungsmoduls.
Claims (9)
- Elektrische Antriebsvorrichtung für ein Flurförderzeug mit mindestens einem elektrischen Antriebsmotor, einer das Bordnetz speisenden Batterie (
26 ), einem aus einem Verbrennungsmotor (52 ) und einem Generator (44 ) bestehenden Stromerzeuger (30 ), der auf die elektrische Verbindung zwischen Batterie (26 ) und Bordnetz schaltbar ist und einer Steuer- und Regeleinrichtung (40 ), die den Stromerzeuger (30 ) einschaltet, wenn der Ladezustand der Batterie (26 ) einen vorgegebenen Wert hat, dadurch gekennzeichnet, daß beidseits der Längsachse des Flurförderzeugs zur Seite hin offene, gleiche Aufnahmeräume (24 ,28 ) mit jeweils einer Kontakteinheit (32 ) vorgesehen sind, der Stromerzeuger (30 ) als Modul ausgeführt ist, das auch einen Kraftstofftank (50 ) enthält, das entfernbar in einem der Aufnahmeräume (28 ) des Flurförderzeugs (10 ) aufnehmbar ist und seinerseits eine Kontakteinheit (54 ) aufweist, die mit der Kontakteinheit (32 ) des betreffenden Aufnahmeraums (28 ) zusammenwirkt, und die Außenabmessungen der Batterie (26 ) denen des Moduls (30 ) entsprechen zur Aufnahme im jeweils anderen Aufnahmeraum (24 ), wobei eine Kontakteinheit der Batterie (26 ) mit der Kontakteinheit (32 ) des betreffenden Aufnahmeraums (24 ) zusammenwirkt. - Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Modul (
30 ) mit dem Stromerzeuger in einem Gehäuse (42 ) aufgenommen ist, das seitlich Rollen (40 ) oder Gleitelemente aufweist, die mit Führungen bzw. Schienen (36 ,38 ) der Aufnahmeräume (24 ,28 ) zusammenwirken. - Antriebsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Gehäuse (
42 ) außen mindestens ein Verriegelungsansatz (56 ,58 ) vorgesehen ist, der mit einer Verriegelungsvorrichtung im Aufnahmeraum (24 ,28 ) zusammenwirkt zur automatischen Verriegelung des Moduls (30 ) bei vollständiger Aufnahme im betreffenden Aufnahmeraum (24 ,28 ). - Antriebsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungsvorrichtung so ausgebildet ist, daß sie mit Hilfe einer Transportvorrichtung für das Modul (
30 ) oder die Batterie (26 ) entriegelbar ist. - Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator (
44 ) als Startermotor betrieben werden kann. - Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Betrieb des Verbrennungsmotors (
52 ) in einem quasi-stationären Zustand erfolgt. - Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer- und Regeleinrichtung (
46 ) den Betrieb des Verbrennungsmotors (52 ) automatisch stoppt, wenn die Batterie (26 ) einen vorgegebenen oberen Ladezustand erreicht hat. - Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromerzeuger so ausgelegt ist, daß die vom Flurförderzeug (
10 ) im Arbeitsbetrieb verbrauchte Energie durch den Stromerzeuger ersetzt wird. - Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Flurförderzeug (
10 ) entweder mit einem Sensor und/oder einer Empfangseinheit versehen ist, der die auf eine an Gebäudeeinfahrten angebrachte Sendeeinheit anspricht zur Abschaltung des Verbrennungsmotors (52 ) über die Steuer- und Regelvorrichtung (46 ), wenn das Flurförderzeug (10 ) in ein Gebäude hineinfährt bzw. zur Freigabe des Starts des Verbrennungsmotors (52 ) beim Verlassen des Gebäudes.
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