CN102398526B - 具有电的行驶驱动装置的地面运输车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种地面运输车，包括电的行驶驱动装置和控制装置，所述控制装置能够将所述电的行驶驱动装置转换成发电运行，用以制动所述地面运输车，其中，设有涡流制动器，该涡流制动器在发电运行期间由所述控制装置控制或调节，用以制动所述地面运输车，其中所述控制装置根据所述电的行驶驱动装置的转速控制或调节所述涡流制动器，并且其中所述控制装置这样地控制或调节所述涡流制动器，即：使得所述行驶驱动装置的制动力矩在高转速时通过由所述涡流制动器产生的制动力矩补充。

Description

具有电的行驶驱动装置的地面运输车
技术领域
本发明涉及一种具有电的行驶驱动装置的地面运输车，所述行驶驱动装置可由控制装置转换成发电运行，以制动所述地面运输车。在发电运行中，所述行驶驱动装置用作发电机，其产生的电流输入到电池中。
背景技术
由EP 2 006 563 A1已知一种用于地面运输车的自动的弹簧蓄能制动器。在该已知的地面运输车中，可以设有形式为涡流制动器的磁性装置，其与设有摩擦片的制动器配合作用。
由DE 10 2006 051 264 A1已知一种地面运输车，其驱动轴配备有用于行驶驱动装置的电动的或液压的驱动马达并且所述驱动轴配备有涡流制动器。为了能够利用涡流制动器的优点，所述地面运输车配备有内燃机。所设置的电动马达仅仅用作马达，而不用作发电机。
由DE 10 2006 051 264 A1已知一种具有制动设备的地面运输车，所述地面运输车具有用于行驶驱动装置的电动或液压驱动马达以及至少一个用于制动叉式装卸机的行驶运动的制动设备，其中所述制动设备构造为涡流制动器。在使用电动的驱动马达的情况下，其仅仅用作马达，而不用作发电机。
由DE 10 2006 019 494 A1已知一种用于车辆的具有电动马达的制动系统，其具有机械制动器以及附加的电动制动器。根据制动操作装置的操作，首先仅激活电动制动器，然后激活机械制动器。
由DE 197 31 847 A1已知一种特别是用于车辆的减速器的控制和/或调节设备作为附加制动装置。该控制和调节设备具有可控的功率半导体，作为用于流过减速器的电流的调整元件，该电流可根据车辆的一个或多个运行参数来调节。该控制和调节设备的特别的特性在于，其在低于阈值的速度下自动地切断。
由DE 103 10 105 A1已知一种用于涡流制动系统的调节算法，其中根据减速器组件的求得的反馈电流和该减速器组件的转子速度，确定控制电流作为反馈电流的函数。
由DE 39 08 234 A1已知一种用于具有电动涡流制动器的载重汽车和公共汽车的附加制动装置，其中，为了在涡流制动器运行期间实现尽可能小的整车电源的负载，涡流制动器配备有自身的电的发电机，其励磁电流取自车辆的整车电源。
由GB 2 387 418 A已知一种用于在机动车中的涡流制动器的调节算法。为了调节涡流制动器，确定涡流制动器的反馈电流和涡流制动器的转子的转子速度，并且由用于涡流制动器的额定值经由调节器求得用于涡流制动器的控制电流。
由US 2010/0039054 A1已知一种车辆的控制装置，其中借助于机械运行的发电机提供用于电动的行驶驱动装置的电功率。在使用涡流制动器的情况下，当由涡流制动器产生的电功率大于行驶驱动装置所需的功率时，电的行驶驱动装置由涡流制动器供给。
由EP 2 006 563 A1已知一种用于地面运输车的自动的弹簧蓄能制动器，其具有能电磁操作的驻车制动器。
由WO 2007/053889 A1已知一种用于车辆的电动的行驶驱动装置，其中制动盘同时构造为用于电动马达的转子。
为了制动地面运输车，单级的摩擦制动器的使用经常是不适合的，因为这种根据最大载荷设计的摩擦制动器在没有载荷时过强地制动车辆。
为了电动运行地面运输车，例如推杆铲车(Schubmaststapler)、短程/长程升降车(Nieder-/Hochhubwagen)和类似物，已知将行驶马达用作发电机。在设计行驶驱动装置时，对马达驱动装置提出要求，目标是出于经济性和能量有效的原因尽可能小地保持行驶驱动装置的功率。但是特别是在高速度和高净负载的情况下，这导致行驶驱动装置的功率在发电机运行时经常不足以达到所需的制动距离。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种具有电的行驶驱动装置的地面运输车，其在发电运行时能够用于制动地面运输车，其中对于该地面运输车，产生足够大的制动力矩，从而即使在装卸台装有负载的情况下和/或当车辆电池几乎完全充满电时依然能够可靠地制动该地面运输车。
根据本发明，该目的通过具有以下技术特征的地面运输车实现，即：地面运输车包括电的行驶驱动装置和控制装置，所述控制装置能够将所述电的行驶驱动装置转换成发电运行，用以制动所述地面运输车，并且设有涡流制动器，该涡流制动器在所述发电运行期间由所述控制装置控制或调节，用以制动所述地面运输车，其中所述控制装置根据所述电的行驶驱动装置的转速控制或调节所述涡流制动器，并且所述控制装置将所述涡流制动器控制或调节成使得所述行驶驱动装置的制动力矩在高转速时通过由所述涡流制动器产生的制动力矩补充；由所述行驶驱动装置的发电运行和所述涡流制动器产生的制动力矩是恒定的；所述控制装置检测在所述行驶驱动装置的发电运行中产生的反馈电流并将该反馈电流与预定的最大值比较，以便在超过所述最大值的情况下减小所述行驶驱动装置的制动力矩并增大所述涡流制动器的制动力矩。
根据本发明的地面运输车配备有电的行驶驱动装置和控制装置，该控制装置能够将电的行驶驱动装置转换为用以制动地面运输车的发电运行。在此获得的反馈电流优选用于对车辆电池再充电。根据本发明的地面运输车还配备有涡流制动器，其在行驶驱动装置的用以制动地面运输车的发电运行期间由控制装置控制或调节。根据本发明，在该地面运输车中在行驶驱动装置的发电运行期间通过涡流制动器实现对地面运输车的附加制动，该涡流制动器产生的制动力矩由控制装置控制或调节。附加使用的涡流制动器的优点在于，电的行驶驱动装置的设计也能够根据对地面运输车的行驶驱动装置的要求实现。涡流制动器在发电制动时被附加使用，以便防止可能出现的过大的反馈电流并且因此防止电池过压，或者在大负载时产生用于地面运输车的附加制动力矩。
根据本发明，控制装置根据电的行驶驱动装置的转速控制或调节涡流制动器。这基于如下认识，即：在电的行驶驱动装置的情况下，特别是在发电运行时的高转速的情况下，仅得到很小的制动力矩。在高转速时的小的制动力矩通过由涡流制动器产生的制动力矩补充。因此，本发明提供这种可能性，即：即使在高转速时(其中发电运行仅提供小的制动力矩)，通过涡流制动器的附加控制依然获得足够强的制动力矩。
在特别优选的实施方案中，控制装置规定用于由涡流制动器产生的制动力矩的额定值，并根据该额定值控制涡流制动器或将涡流制动器调节成相应的额定值。在该实施方案中，制动控制装置作为用于涡流制动器的额定值生成器工作，以便通过涡流制动器产生用于地面运输车的所需的制动力矩。
在优选的实施方案中，控制装置根据电的行驶驱动装置的转速求得用于涡流制动器的制动力矩的额定值。优选地，由控制装置设定的额定值与转速有关，其中随着转速的减小，用于涡流制动器的额定值的大小减小，从而来自发电运行的制动力矩增大。这意味着，电的行驶驱动装置的可能很低的制动力矩在其发电运行中在高转速时通过用于涡流制动器的制动力矩的相应设定的额定值补充。优选地，用于涡流制动器的额定值的控制如下确定，即：由行驶驱动装置和涡流制动器的发电运行产生的制动力矩恒定。通过这种方式，对于地面运输车能够总是产生恒定的制动力矩，从而即使在电的行驶驱动装置的高转速下也实现车辆的可靠制动。
在根据本发明的地面运输车的优选改进方案中如下设置：控制装置在制动过程中动态地设定用于涡流制动器的额定值，以便防止在制动时抱死一个或多个驱动轮。涡流制动器在特定尺寸上适于实现ABS功能。
在本发明的优选实施方案中，可替代地或附加地，也可根据检测的电池电压实现对涡流制动器的控制或调节。控制装置在此被设计为，使得检测在行驶驱动装置的发电运行中出现的电池电压，并与预定的最大值比较。在超过用于电池电压的最大值的情况下，能使发电运行的行驶驱动装置的制动力矩减小，并且能使涡流制动器中的制动力矩增大。在该实施方案中，可避免由于过高的反馈电流而出现过压，该过压引起地面运输车中的紧急停止。
可替代地，用于反馈电流的值也可根据车辆电池的电量状态检测，与用于反馈电流的最大值比较，并在超过该最大值时减小行驶驱动装置的力矩，同时增大涡流制动器的制动力矩。由此确保以涡流制动器的相应的高制动力矩实现平缓的制动，而与电池的电量状态无关。
在另一优选实施方案中，控制装置检测由地面运输车承受的负载，并根据该负载增大用于涡流制动器的制动力矩的额定值。在此，地面运输车所需的总制动力矩也根据负载调节。
附图说明
下文中借助于附图更详细地解释本发明。在附图中：
图1示出在具有涡流制动器的地面运输车中的被驱动的轮的示意图；
图2示出电动的行驶驱动装置的转速－转矩的特征曲线；
图3示出通过调节的涡流制动器在地面运输车上产生的制动力矩；
图4示出用于涡流制动器的制动力矩的与负载相关的设定；
图5示出用于根据电池电压增大涡流制动器的制动力矩的示意性流程图；并且
图6示出借助于所述转速或速度斜坡调节制动力矩的示意图。
具体实施方式
图1示意性地示出在地面运输车上的行驶驱动装置的结构。驱动轮10经由单级或多级的传动机构12借助于电的行驶马达14驱动。电的行驶马达例如为三相交流异步马达，但也可使用其他的电机，例如同步马达。在行驶马达的远离驱动轮的一端设有系统制动器，该系统制动器具有涡流制动器和附加的驻车制动器。系统制动器16直接作用在行驶马达14的电枢18上。设有控制装置20，其经由连接线22检测马达转速和马达电流。同样经由连接线(Verbindung)22，将用于电动的行驶驱动装置的当前的额定值提供给该控制装置。经由连接线24实现对在系统制动器16内的涡流制动器的调节。涡流制动器的调节以尽可能恒定地保持制动力矩为目标进行。
图2借助于转速－转矩的特征曲线示例性地示出用作行驶驱动装置的电动机的特性。随着转速的增大，所提供的转矩明显下降。该特征曲线基本上示出一曲线，其与是否涉及用作马达的电机的驱动力矩或发电运行的电机的制动力矩无关。因此，在较高速度下从而在较高转速下，通过发电的制动仅提供很低的制动力矩，其可能不足以维持用于车辆的规定的制动距离。
通过增大反馈电流不可能使制动力矩增大超出在图2中示出的水平，因为车辆专用的控制装置出于其部件的工作强度(最大电流、温度)的原因在发电制动时仅仅能够持续地处理有限的反馈电流。因此，在超过设定的最大温度时，例如行驶控制装置通过减小速度或功率而限制车辆的功率。
此外，在超过最大允许的反馈电流时在控制装置中出现过压，该过压导致紧急停止。根据本发明，出现这种过压的最频繁的情况是在车辆电池几乎完全充满电时在斜坡(爬坡行驶)上的操作制动，因为该操作制动不能接收由发电运行产生的反馈电流。这特别是适用于具有低容量的电池，从而必须频繁地耗费具有比技术上所需的容量更高的容量的电池。
图3示出异步电机的原理上的转速－转矩曲线26。同样地，在图3中示出涡流制动器中的转速－转矩曲线28。明显可见的是，由涡流制动器产生的制动力矩在低转速时比在高转速时更小。因此，发电的制动和涡流制动器在转速方面彼此补充。特征曲线28示出涡流制动器在其未被调节的运行时的制动力矩。在涡流制动器的受调节的运行中，可以为每个转速设定制动力矩，其小于由特征曲线28设定的用于制动力矩的最大值。特征曲线30示出涡流制动器的调节的制动力矩。该调节的制动力矩30在图3中被选择为，使得随着行驶驱动装置的制动力矩26变得较弱，在整个转速区域上总是产生恒定的制动力矩32。因此，马达的制动力矩与涡流制动器的制动力矩一起的总和产生恒定的制动力矩32。
除了前述地根据转速控制涡流制动器以外，可替代地或附加地可根据图4设定根据负载控制涡流制动器。在该实施方案中，地面运输车包括负载传感器34，其求得由地面运输车承受的负载的值。借助于特征曲线36，根据地面运输车的负载求得用于涡流制动器的制动力矩的额定值M额定。由特征曲线36得出的用于制动力矩的额定值提供给涡流制动器38。在该实施方案中，在制动过程中根据地面传输工具上的负载接通涡流制动器。由此确保涡流制动器38在地面传输工具被完全加载时比在地面传输工具被部分加载时以更强的制动力矩接通。通过这种方式避免过强地制动没有加载最大负载的地面运输车，由此可能危害到车辆驾驶员或使负载滑动。
图5示出除了根据负载和/或根据转速控制涡流制动器之外也可以使用的可替代的实施方案。在该实施方案中，在第一步骤40中，由控制装置20将当前存在的电池电压与用于该电池电压的设定最大值进行比较。如果超过用于该电池电压的设定最大值，则在方法步骤42中，使行驶驱动装置的制动力矩减小，在方法步骤44中，使涡流制动器的制动力矩增大。通过减小行驶驱动装置的制动力矩，避免进一步增大电池电压，从而不必引起地面运输车的紧急停止。涡流制动器的在步骤44中设定的制动力矩的增大可以不同地设计。例如，可以增大涡流制动器的制动力矩的大小，其中使行驶驱动装置的制动力矩减小。
图6示出根据取决于时间的转速或速度斜坡控制涡流制动器的另一示意图。可替代地或除了用于控制涡流制动器的上述方法能够使用涡流制动器的这种控制。
在根据速度斜坡控制时，经由特征曲线46设定用于转速的取决于时间的额定值48。特征曲线46的走向在此被选择为，使得在启动制动过程之后，用于转速的额定值斜坡状地减小到零。由特征曲线46得出的转速的额定值48与转速的实际值50比较并提供给调节器52。调节器52由所提供的调节差形成用于涡流制动器54的额定值。涡流制动器54作用在行驶驱动装置56上，从而调节路径是闭合的。通过使用取决于时间的用于地面运输车的转速和/或速度的额定值，可确保涡流制动器的平稳启动并避免车辆的震动。总之，涡流制动器起初很强地作用，因为马达在高转速下提供很弱的制动力矩。当转速下降时，马达的力矩增大，并且其使涡流制动器的力矩下降，直到涡流制动器被切断。

Claims (8)

1.地面运输车，包括电的行驶驱动装置(14)和控制装置(20)，所述控制装置能够将所述电的行驶驱动装置(14)转换成发电运行，用以制动所述地面运输车，并且
设有涡流制动器(16)，该涡流制动器在所述发电运行期间由所述控制装置(20)控制或调节，用以制动所述地面运输车，其中所述控制装置(20)根据所述电的行驶驱动装置的转速控制或调节所述涡流制动器(16)，并且所述控制装置(20)将所述涡流制动器(16)控制或调节成使得所述行驶驱动装置的制动力矩在高转速时通过由所述涡流制动器产生的制动力矩补充；
由所述行驶驱动装置的发电运行和所述涡流制动器产生的制动力矩是恒定的；
所述控制装置(20)检测在所述行驶驱动装置的发电运行中产生的反馈电流并将该反馈电流与预定的最大值比较，以便在超过所述最大值的情况下减小所述行驶驱动装置(14)的制动力矩并增大所述涡流制动器的制动力矩。
2.按照权利要求1所述的地面运输车，其特征在于，所述控制装置(20)设定用于要由所述涡流制动器产生的制动力矩的额定值，并根据该额定值控制或调节所述涡流制动器。
3.按照权利要求2所述的地面运输车，其特征在于，所述控制装置(20)根据所述电的行驶驱动装置的转速求得用于所述涡流制动器的制动力矩的额定值。
4.按照权利要求1至3中任一项所述的地面运输车，其特征在于，所述控制装置(20)动态地设定用于所述涡流制动器的额定值，以便防止在制动时抱死一个或多个驱动轮(10)。
5.按照权利要求1至3中任一项所述的地面运输车，其特征在于，用于所述反馈电流的最大值根据车辆电池的电量状态选择。
6.按照权利要求1至3中任一项所述的地面运输车，其特征在于，所述控制装置(20)检测由所述地面运输车承受的负载，并且根据所述负载选择用于所述涡流制动器的制动力矩的额定值。
7.按照权利要求1至3中任一项所述的地面运输车，其特征在于，所述控制装置(20)与时间相关地设定用于所述涡流制动器的制动力矩的额定值。
8.按照权利要求7所述的地面运输车，其特征在于，所述控制装置(20)在制动过程中与时间相关地设定用于转速或速度的额定值，所述涡流制动器通过所述制动力矩被调节到所述额定值，此时与时间相关的额定值斜坡状地变为零。
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