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Die
Erfindung betrifft ein Steuerungsverfahren für ein Flurförderzeug.
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Bei
Flurförderzeugen
wie etwa Gegengewichtsgabelstaplern oder Schubmaststaplern ist trotz Optimierung
des Fahrantriebs der Energieverbrauch relativ hoch und es entstehen
dadurch hohe Kosten aufgrund der Energiekosten, wie etwa der Kosten
für Brennstoffe
bei mit Verbrennungsmotoren angetriebenen Flurförderzeugen. Dabei ist zukünftig mit
weiter steigenden Kosten für
Energie sowohl für
den Ladestrom von batteriebetriebenen Flurförderzeugen, als auch für die Brennstoffe
von verbrennungsmotorbetriebenen Flurförderzeugen zu rechnen.
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Das
Einsatzprofil von Flurförderzeugen
ist sehr unterschiedlich und in vielen Fällen kommt es zu Einsatzprofilen,
bei denen nicht kontinuierlich das Flurförderzeug fährt sowie eine Last aufnimmt
oder absetzt, sondern bei denen solche Einsatzzeiten von Wartezeiten
unterbrochen werden.
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Wenn
ein Flurförderfahrzeug
mit maximal möglicher
Geschwindigkeit und maximaler Beschleunigung gefahren wird, so ist
der Energieverbrauch gerechnet auf die zurückgelegte Fahrstrecke am größten. Wenn
jedoch nicht die volle mögliche
Geschwindigkeit bzw. Beschleunigung durch einen Fahrer ausgenutzt
wird, bestehen Schwierigkeiten bei der Einschätzung, ob die dadurch sich
ergebende Verzögerung
in der Arbeitsgeschwindigkeit durch die Energieeinsparung gerechtfertigt
ist und andererseits die Energieeinsparung ausreichend ist, um z.
B. die gewünschte
Intervalldauer bis zu einem Batteriewechsel zu erreichen.
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Weiter
werden zusätzliche
elektrische Verbraucher in der Regel durch den Fahrer geschaltet und
verbleiben aktiv, bis diese wiederum abgeschaltet werden. Dies kann
beispielsweise dazu führen, dass
eine Sitzheizung in Betrieb ist, obwohl der Fahrer nicht auf dem
mit der Sitzheizung versehenen Sitz sich befindet. Insbesondere
bei einem kurzen Verlassen des Flurförderzeugs, beispielsweise wegen
einer Kommissioniertätigkeit,
werden Verbraucher durch den Fahrer oft nicht abgeschaltet und belasten
weiterhin mit ihrem Energieverbrauch eine Batterie oder eine andere
Energiequelle, wie etwa einen durch einen Diesel- oder Gasmotor
angetriebenen Generator.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Steuerungsverfahren
für ein Flurförderzeug
zur Verfügung
zu stellen, dass ohne merkliche Beeinträchtigung der Umschlagsleistung des
Flurförderzeugs
zu einer Reduzierung des Energieverbrauchs führt.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs
1 sowie ein Flurförderzeug
mit den Merkmalen des Anspruchs 16 gelöst. In den Unteransprüchen sind
vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung angegeben.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein
Steuerungsverfahren für
ein Flurförderzeug
mit einem Fahrantrieb gelöst,
dessen Drehmoment abhängig
von der Drehzahl von einer Steuereinheit geregelt werden kann. Durch
ein Signal an die Steuereinheit ist ein Normalzustand und zumindest
ein weiterer Energiesparzustand einstellbar und die Steuereinheit
stellt in dem Normalzustand eine Normalkennlinie des Drehmoments
abhängig
von der Drehzahl ein und in dem Energiesparzustand eine reduzierte
Kennlinie des Drehmoments abhängig
von der Drehzahl ein.
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Dadurch
lässt sich
der Energiebedarf des Flurförderzeugs
durch die Regelung der Kennlinie des Drehmoments über der
Drehzahl und somit über der
Geschwindigkeit günstig
beeinflussen. Durch die Absenkung des Drehmoments nimmt vor allem
die Dynamik des Flurförderfahrzeugs
geringfügig
ab, da die Beschleunigung herabgesetzt wird. Jedoch sinkt der Energieverbrauch überproportional.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren
ist eine Anpassung an unterschiedliche Einsatzprofile von Flurförderfahrzeugen
möglich.
Etwa bei einem Einsatzprofil mit häufigen kurzen Standzeiten führt der
Energiesparzustand dazu, dass die Betriebszeiten des Flurförderzeugs
länger
dauern und diese Standzeiten sich verkürzen, da die Beschleunigungszeiten
sich verlängern.
Insgesamt wird aber derselbe Warenumsatz erreicht, jedoch mit einem
geringeren Energieverbrauch.
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Vorteilhaft
erfolgt die Reduzierung des Drehmoments im Wesentlichen in einem
Bereich mittlerer Drehzahlen des Drehzahlbandes des Fahrantriebs, insbesondere
bei einem Drehzahlband von 0 U/min bis 5000 U/min in einem Bereich
zwischen 500 U/min bis 3000 U/min.
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Durch
Reduzierung der Leistung im Bereich der mittleren Drehzahlen sinkt
der Energieverbrauch deutlich. Jedoch ist der Verlust an Dynamik
im Vergleich gering und wird nicht als störend empfunden. Da die Reduzierung
im mittleren Teil der Kennlinie vorgenommen wird, bleiben Endgeschwindigkeit
und Anfahrverhalten identisch. Die Steigfähigkeit und die Zugkraft des
Flurförderzeugs
bleiben erhalten. Das Erreichen der Endgeschwindigkeit erfolgt nach
einem etwas längeren
Zeitraum.
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Vorteilhaft
können
mehrere Energiesparzustände
mit reduzierten Drehmomentkennlinien eingestellt werden.
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Dies
ermöglicht
eine genauere Anpassung an verschiedene Einsatzprofile.
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Der
Fahrantrieb kann aus einem Elektromotor, insbesondere einem asynchronen
Drehstrommotor, bestehen und die Steuereinheit die Leistungselektronik
der Stromversorgung des Elektromotors ansteuern.
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Bei
einem Elektromotor als Fahrantrieb, insbesondere einem Drehstrommotor
lässt sich
das Drehmoment kostengünstig
und gut regeln, etwa durch eine Ansteuerung der Wechselrichter.
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In
günstiger
Ausführungsform
dient zur Stromversorgung des Fahrantriebs eine Batterie und die
Steuereinheit misst oder berechnet über einen Messzeitraum den
Energieverbrauch des Flurförderzeugs
und bestimmt aus dem Ladezustand der Batterie und einer gewünschten
Betriebsdauer bis zu einem Batteriewechsel einen erforderlichen
Energiesparzustand und stellt diesen ein. Die Messung oder Berechnung
des Stromverbrauchs und die Einstellung des Energiesparzustands
kann wiederholt erfolgen.
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Dadurch
kann eine automatische Anpassung erfolgen und sichergestellt werden,
dass nicht vorzeitig ein Batteriewechsel erfolgen muss, der zu größeren Nachteilen
und Kosten führt,
als die langsamere Arbeitsgeschwindigkeit.
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Alternativ
ist auch denkbar, dass die Steuereinheit die Stillstandzeiten oder
die während
der Betriebszeiten gefahrenen Geschwindigkeiten misst und daraus
ein Einsatzprofil bestimmt. Aus dem Einsatzprofil kann dann ein
nutzbarer Energiesparzustand und somit eine maximale Energieeinsparung für den weiteren
Betrieb des Flurförderzeugs
bestimmt werden.
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Vorteilhaft
ist bei Inbetriebnahme des Flurförderzeugs
ein anfänglicher
Energiesparzustand einstellbar.
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Dadurch
kann von der Inbetriebnahme an, z. B. bei Beginn einer Arbeitsschicht,
ein Energiesparzustand eingestellt werden und verhindert werden, dass
subjektiv für
den Fahrer der Eindruck entsteht, das Flurförderzeug verliert an Leistung.
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In
günstiger
Ausführungsform
wird das Signal an die Steuereinheit von einem durch einen Fahrer
bedienbaren Schalter gesandt.
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Dadurch
kann die gewünschte
Energieeinsparung eingeschaltet oder im Fall von mehreren Stufen
eingestellt werden.
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Das
Signal an die Steuereinheit kann von einer drahtlosen Empfangseinheit,
insbesondere einer RFID-Empfangseinheit gesandt werden und die die drahtlose
Empfangseinheit kann eine Verbindung mit einem zentralen Rechner
herstellen.
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Dadurch
kann abhängig
vom Bewegungsbereich des Flurförderzeugs
der Energiesparzustand eingestellt werden, etwa, wen aufgrund der
Geländebedingungen
oder der dort üblicherweise
durchgeführten
Transportaufgaben ein sparsamer Energieverbrauch erforderlich ist,
um etwa dafür
zu sorgen, dass eine Batterie für
eine Schichtdauer reicht. Wenn mehrere Flurförderzeuge, auf denen das erfindungsgemäße Verfahren
eingesetzt wird, mit einem Zentralrechner z. B. eines Lagers verbunden
sind und kontinuierlich ihre Daten, etwa Batterieladezustand und
Einsatzprofile, an den Zentralrechner übermitteln, kann von diesem
Zentralrechner jedem Flurförderzeug
ein optimaler Energiesparzustand zugewiesen werden, je nach geplantem
Einsatz.
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Vorteilhaft
können
Verbraucher abgeschaltet werden, wenn das Flurförderzeug einen Mindestzeitraum
inaktiv ist oder ein Fahrersitz nicht besetzt ist und wieder angeschaltet
werden, wenn der Fahrersitz wieder besetzt ist oder ein Steuerbefehl
an das Flurförderzeug
erfolgt.
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Dadurch
kann bis zu 50% der von diesen Verbrauchern benötigten Energie eingespart werden.
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Vorteilhaft
können
die Verbraucher eine Fahrerraumheizung und/oder eine Fahrersitzheizung und/oder
Suchscheinwerfer sein. Ein Verbraucher kann das Fahrlicht sein,
das auf Standlicht umgeschaltet wird.
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In
einer günstigen
Ausführungsform
können fahrtrichtungsabhängig genutzte
Verbraucher, insbesondere Suchscheinwerfer und Scheibenwischer bei Fahrt
in der Gegenrichtung abgeschaltet werden.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird auch von einem Flurförderzeug mit einem Fahrantrieb
gelöst, dessen
Drehmoment abhängig
von der Drehzahl von einer Steuereinheit geregelt werden kann, bei
dem die Steuereinheit ein zuvor beschriebenes Verfahren durchführt.
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Weitere
Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der in den
schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Hierbei
zeigt
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1 einen
Gegengewichtsgabelstapler bei dem das erfindungsgemäße Steuerungsverfahren zur
Anwendung kommt in Seitenansicht,
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2 ein
Drehmoment zu Drehzahldiagramm des Fahrmotors des Gegengewichtsgabelstaplers
der 1,
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3 ein
Betriebsphasendiagramm des Gegengewichtsgabelstaplers der 1 mit
dem erfindungsgemäßen Steuerungsverfahren
bei Normalbetrieb und
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4 ein
Betriebsphasendiagramm des Gegengewichtsgabelstaplers der 1 mit
dem erfindungsgemäßen Steuerungsverfahren
bei Betrieb im Energiesparzustand.
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Die 1 zeigt
einen Gabelstapler, bei dem ein erfindungsgemäßes Steuerungsverfahren zur Anwendung
kommt, in Seitenansicht mit einem Hubmast 1, an dem Lastaufnahmemittel 2 mit
einer Last anhebbar sind. Ein Fahrscheinwerfer 3 ist nach
vorne gerichtet und ein Suchscheinwerfer 4 ist an einer Fahrerkabine 5 angebracht.
In der Fahrerkabine 5 befindet sich ein Fahrersitz 6.
Antriebsräder 7 des
als ein elektrischer Gegengewichtsstapler mit einem Gegengewicht 8 ausgebildeten
Flurförderzeugs
werden von einem nicht dargestellten Drehstrommotor angetrieben.
Eine ebenfalls nicht zu sehende Steuereinheit kann das Drehmoment
des Drehstrommotors abhängig
von der Drehzahl regeln.
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2 zeigt
ein Diagramm des Drehmoments über
der Drehzahl des als Drehstrommotor ausgebildeten Fahrmotors des
Gegengewichtsgabelstaplers der 1. Das Drehmoment
ist auf der Hochachse als Prozentwert des Maximalwerts angegeben.
Die Rechtswertachse zeigt die Drehzahlen von 0 bis 6000 U/min. Die
obere eingezeichnete Linie mit den kreisförmigen Punkten zeigt den Drehmomentverlauf des
Normalzustands 20. Beginnend bei 0 U/min bleibt das Drehmoment
bis 100 U/min bei 100% und fällt
dann auf unter 20% bei 3000 U/min ab.
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Die
darunter liegende Linie mit den rechteckigen Punkten zeigt den Drehmomentverlauf
in dem Energiesparzustand 21. Das Drehmoment bleibt nur bis
zu 500 U/min bei 100% und fällt
dann unterhalb der Normalzustand-Drehmomentkennlinie 20 bis 3000
U/min ab. Ab diesem Wert sind beide Kennlinien 20,21 wieder
gleich.
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3 zeigt
ein Betriebsphasendiagramm des Gegengewichtsgabelstaplers der 1 mit
dem erfindungsgemäßen Steuerungsverfahren
bei Normalbetrieb. Es sind Betriebsphasen aufeinanderfolgend im
zeitlichen Ablauf dargestellt, der durch den Pfeil verdeutlicht
ist. Auf einen Betriebszeitraum 30 von 160 Minuten bei
einem Endbatterieladezustand von 63% folgt eine Standzeit 31 von
15 Minuten. Auf einen Betriebszeitraum 32 von 180 Minuten
bei einem Endbatterieladezustand von 22% folgt eine Standzeit 33 von
10 Minuten. Nach einem weiteren Betriebszeitraum 34 von
90 Minuten ist die Batterie entladen und in einem verbleibenden
Zeitraum 35, z. B. einem Teil einer Arbeitsschicht, kann
der Gabelstapler nicht mehr genutzt werden.
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4 zeigt
demgegenüber
ein Betriebsphasendiagramm des Gegengewichtsgabelstaplers der 1 mit
dem erfindungsgemäßen Steuerungsverfahren
während
des Energiesparzustands. Es sind wiederum Betriebsphasen aufeinanderfolgend
im zeitlichen Ablauf dargestellt, der durch den Pfeil verdeutlicht
ist. Auf einen Betriebszeitraum 40 von 165 Minuten bei
einem Endbatterieladezustand von 66% folgt eine Standzeit 41 von
10 Minuten. Auf einen Betriebszeitraum 42 von 185 Minuten
bei einem Endbatterieladezustand von 28% folgt eine Standzeit 43 von 4
Minuten. Nach einem weiteren Betriebszeitraum 44 von 93
Minuten ist die Batterie bei einem Ladezustand von 9% und in einem
verbleibenden Zeitraum 45 von 22 Minuten kann der Gabelstapler
weiter genutzt werden. Dabei wurde jedoch bis zu diesem verbleibenden
Zeitraum 45 derselbe Warenumschlag erreicht, lediglich
die Standzeiten 41, 43 haben sich verkürzt und
die Betriebszeiträume 40, 42, 44 entsprechend
verlängert.
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Somit
kann eine Energieeinsparung und effizientere Nutzung eines Flurförderzeugs
durch das erfindungsgemäße Verfahren
erreicht werden, indem eine Anpassung an das Einsatzprofil und dessen Stillstandzeiten
erfolgt. Da nur im mittleren Drehzahlbereich das Drehmoment abgesenkt
ist, wird dieselbe Höchstgeschwindigkeit,
wie auch Anfahrzugkraft erreicht. Lediglich die Beschleunigung ist
vermindert. Dies führt
jedoch bereits zu einer erheblichen Energieeinsparung.
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Zusätzlich können noch
der Fahrscheinwerfer 3 und der Suchscheinwerfer 4 abgeschaltet
bzw. auf Standlicht umgeschaltet werden, wenn der Gabelstapler rückwärts fährt oder
der Fahrersitz 6 unbesetzt ist. Wird der Fahrersitz wieder
besetzt, so werden diese wieder eingeschaltet.