DE102009013649B4 - Method for determining the remaining operating time of an industrial truck - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Bestimmung einer Restbetriebszeit eines durch eine Batterie (1) betriebenen Flurförderzeuges mit einem Spannungsmesser (3), der die Spannung der Batterie (1) erfassen kann, einem Controller (2), der mit dem Spannungsmesser (3) verbunden ist und Betriebsdaten des Flurförderzeugs erfassen kann, sowie mit einem Speicher,aufweisend die SchritteAbspeichern der Gesamtkapazität der Batterie (1) in dem Speicher, Erfassen der Batteriespannung durch den Spannungsmesser (3), Bestimmen einer Restladung der Batterie (1) durch den Controller (2), Berechnen einer Restbetriebszeit anhand eines Berechnungsstromverbrauchs durch den Controller (2),dadurch gekennzeichnet,dass der Berechnungsstromverbrauch anhand geschätzter Arbeitszyklen zuvor festgelegt wurde.Method for determining a remaining operating time of an industrial truck operated by a battery (1) with a voltmeter (3) which can detect the voltage of the battery (1), a controller (2) which is connected to the voltmeter (3) and operating data of the Industrial truck can detect, as well as with a memory, having the steps of storing the total capacity of the battery (1) in the memory, detecting the battery voltage by the voltmeter (3), determining a remaining charge of the battery (1) by the controller (2), calculating a Remaining operating time based on a calculation power consumption by the controller (2), characterized in that the calculation power consumption was previously determined based on estimated duty cycles.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Restbetriebszeit eines durch eine Batterie betriebenen Flurförderzeuges mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.The invention relates to a method for determining a remaining operating time of a battery-operated industrial truck with the features of the preamble of patent claim 1.
Ein großer Anteil der Flurförderzeuge, wie zum Beispiel Gabelstapler, wird heutzutage elektrisch angetrieben. Dies trifft insbesondere auf Flurförderzeuge in überdachten Lagern zu, die ihre Antriebsenergie aus regelmäßig nachzuladenden Batterien beziehen. Die Entladung der Batterie hängt dabei von einer Vielzahl von Faktoren ab, weshalb es auch bei noch bekanntem Ladezustand der Batterie sehr schwer ist, die verbleibende mögliche Betriebszeit einzuschätzen. Die Entladung hängt unter anderem ab von der Betriebsart.A large proportion of industrial trucks, such as forklifts, are now electrically powered. This is particularly true for industrial trucks in covered warehouses, which draw their drive energy from batteries that need to be recharged regularly. The discharge of the battery depends on a number of factors, which is why it is very difficult to estimate the remaining possible operating time, even if the battery charge level is still known. The discharge depends, among other things, on the operating mode.
Während einzelne Gabelstapler in kleinen Lagerhäusern leichte Lasten mehrfach am Tage stapeln und auf kurzen Wegen bewegen, gibt es auch Flottengabelstapler, die in großen Lagerhäusern schwerere Lasten kontinuierlich heben und in einem Zwei- oder Dreischichtensystem eingesetzt werden. Es ist offensichtlich, dass deren Batterien nicht einen ebenso langen Zeitraum die Stromversorgung gewährleisten können, sondern früher entladen sind.While individual forklifts in small warehouses stack light loads several times a day and move them over short distances, there are also fleet forklifts that continuously lift heavier loads in large warehouses and are used in a two or three shift system. It is obvious that their batteries cannot provide power for such a long period of time and are discharged earlier.
Dabei spielt die Art der Arbeitszyklen eine Rolle. Es kommt darauf an, ob ein Gabelstapler in einem in seinen Dimensionen kleinem Lagerhaus mit sehr hohen Regalen oder auf einer großen Fläche, bei der eine Last nur auf niedrige Höhen gehoben werden muss, eingesetzt wird. Das Heben einer Last erfordert eine viel größere Energie, als das Bewegen einer Last parallel zum Untergrund und einige Gabelstapler werden zu 50% der Zeit zum Heben eingesetzt, während andere nur zu 5% der Zeit.The type of work cycle plays a role here. It depends on whether a forklift is used in a small warehouse with very high shelves or in a large area where a load only needs to be lifted to low heights. Lifting a load requires much greater energy than moving a load parallel to the ground and some forklifts are used for lifting 50% of the time while others only 5% of the time.
Weiter spielt die Selbstentladung der Batterie eine Rolle. Auch wenn diese bei in schwerem Einsatz stehenden Gabelstaplern als Langzeiteffekt keine Rolle spielt, kann die Selbstentladung für Gabelstapler die nur leicht belastet und für kurze Zeiten eingesetzt werden und ansonsten längere Zeit abgestellt werden, erheblich zu einer Verringerung der noch möglichen Betriebszeit beitragen.The self-discharge of the battery also plays a role. Even if this does not play a long-term effect on forklifts that are in heavy use, self-discharge can significantly contribute to a reduction in the remaining possible operating time for forklifts that are only lightly loaded and used for short periods of time and are otherwise parked for a longer period of time.
Schließlich hängt die einer Batterie entnehmbare elektrische Ladung auch von der Entladerate und Umgebungsbedingungen wie etwa der Temperatur ab.Finally, the electrical charge that can be extracted from a battery also depends on the discharge rate and environmental conditions such as temperature.
Bekannt ist, bei batteriebetriebenen Flurförderzeugen eine Anzeige vorzusehen, die die in der Batterie noch vorhandene Ladung anzeigt. Dabei wird üblicherweise die Spannung zwischen den Batteriepolen gemessen und die verbleibende Ladung bestimmt. Für Blei-Säure Batterien besteht ein ungefähres Verhältnis zwischen der Batteriespannung und dem Ladezustand.It is known to provide a display in battery-operated industrial trucks that shows the charge still present in the battery. This usually involves measuring the voltage between the battery poles and determining the remaining charge. For lead-acid batteries there is an approximate relationship between the battery voltage and the state of charge.
Jedoch bestehen bei diesem Verfahren einige Probleme. Die gemessene Spannung hängt von dem zurzeit fließenden Entladestrom ab und über die Spannung ist der Ladestrom nur zuverlässig bestimmbar, wenn sie an der unbelasteten Batterie gemessen wird. Wie bereits zuvor dargestellt, ist dieser Ladungszustand ein theoretischer Wert und hängt die tatsächlich nutzbare Energie von der Entladerate ab, mit der die Batterie entladen wird. Auch kann ein Bediener zwar ablesen, dass beispielsweise 50% der maximalen Ladung noch vorhanden sind, jedoch kann er daraus nicht absehen, was dies wirklich für die noch verbleibenden Betriebszeit bedeutet, falls er nicht genaue Erfahrungswerte in Bezug auf die Art des Einsatzes und die Umgebung des Einsatzortes hat.However, there are some problems with this method. The measured voltage depends on the discharge current currently flowing and the charging current can only be reliably determined via the voltage if it is measured on the unloaded battery. As already explained before, this state of charge is a theoretical value and the actual usable energy depends on the discharge rate at which the battery is discharged. An operator can also see that, for example, 50% of the maximum charge is still available, but he cannot tell from this what this really means for the remaining operating time unless he has precise experience with regard to the type of use and the environment of the place of use.
Aus der
Aus der
Die
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen sowie ein Flurförderzeug, durch die die verbleibende Betriebszeit besser bestimmt werden kann.The present invention is based on the object of providing a method and an industrial truck through which the remaining operating time can be better determined.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren nach Anspruch 1 sowie ein Flurförderzeug nach Anspruch 7 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.The object is achieved according to the invention by a method according to claim 1 and an industrial truck according to
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Bestimmung einer Restbetriebszeit eines durch eine Batterie betriebenen Flurförderzeuges gelöst, wobei das Flurförderzeug einen Spannungsmesser, der die Spannung der Batterie erfassen kann, einen Controller, der mit dem Spannungsmesser verbunden ist und Betriebsdaten des Flurförderzeugs erfassen kann, sowie einen Speicher aufweist, In einem ersten Schritt wird die Gesamtkapazität der Batterie in dem Speicher abgespeichert, sodann während des Betriebes des Flurförderzeugs die Batteriespannung durch den Spannungsmesser gemessen, eine Restladung der Batterie durch den Controller bestimmt und eine Restbetriebszeit anhand eines Berechnungsstromverbrauchs durch den Controller bestimmt, wobei der Berechnungsstromverbrauch anhand geschätzter Arbeitszyklen zuvor festgelegt wurde.The task is solved by a method for determining a remaining operating time of an industrial truck powered by a battery, the industrial truck having a voltmeter which can detect the voltage of the battery, a controller which is connected to the voltmeter and can detect operating data of the industrial truck, and a Memory has, In a first step, the total capacity of the battery is stored in the memory, then the battery voltage during operation of the industrial truck voltage measured by the voltmeter, a remaining charge of the battery determined by the controller and a remaining operating time determined based on a calculation power consumption by the controller, the calculation power consumption being previously determined based on estimated work cycles.
Vorteilhaft kann dadurch eine tatsächlich noch zur Verfügung stehende Betriebszeit bestimmt werden, indem aus der verbleibenden Restladung der Batterie mit Hilfe eines Berechnungsstromverbrauchs ein Zeitwert bestimmt wird, für den das Flurförderzeug noch betriebsbereit ist. Dabei kann für den Berechnungsstromverbrauch ein theoretisch oder experimentell bestimmter Wert genommen werden. Die berechnete Restbetriebszeit kann in Bruchteilen von Stunden, z. B. Zehnteln, oder in Minuten oder einem sonstigen gewünschten und den Einsatzumstände entsprechenden Format angegeben werden. Besonders vorteilhaft ist das erfindungsgemäße Verfahren bei Flurförderzeugen, die Hebevorrichtungen haben, wie z.B. Gabelstaplern. Bei Gabelstaplern kann der Stromverbrauch sehr stark schwanken, abhängig davon, wie viel Hebeleistungen erbracht werden müssen. Das Verfahren kann jedoch auch vorteilhaft bei Schleppern und sonstigen Arten von Elektrofahrzeugen angewandt werden. Dabei wird die nominale, maximale Kapazität der Batterie berechnet, üblicherweise für eine Entladedauer von 5h bestimmt und in dem Speicher abgespeichert. Soweit Batterien zum Einsatz kommen, die ausgewechselt werden können, muss bei einer Änderung der Batteriekapazität der neue Wert in dem Speicher abgespeichert werden, beispielsweise nach Eingabe durch einen Bediener über eine Eingabevorrichtung.Advantageously, an operating time that is actually still available can be determined by determining a time value for which the industrial truck is still ready for operation from the remaining charge of the battery using a calculation of current consumption. A theoretically or experimentally determined value can be used for the calculation power consumption. The calculated remaining operating time can be in fractions of hours, e.g. B. tenths, or in minutes or any other format desired and appropriate to the circumstances of use. The method according to the invention is particularly advantageous for industrial trucks that have lifting devices, such as forklifts. For forklifts, the power consumption can vary greatly, depending on how much lifting work needs to be done. However, the method can also be used advantageously for tractors and other types of electric vehicles. The nominal, maximum capacity of the battery is calculated, usually determined for a discharge period of 5 hours and stored in the memory. If batteries are used that can be replaced, if the battery capacity changes, the new value must be stored in the memory, for example after input by an operator via an input device.
Erfindungsgemäß wird der Berechnungsstromverbrauch anhand geschätzter Arbeitszyklen zuvor festgelegt.According to the invention, the calculation power consumption is determined in advance based on estimated work cycles.
Es kann ein für die übliche Nutzung des Flurförderzeugs typischer Stromverbrauch, experimentell oder durch Berechnung bestimmt, schon von dem Hersteller vorgegeben werden.A typical power consumption for the usual use of the industrial truck, determined experimentally or by calculation, can already be specified by the manufacturer.
Vorteilhaft sind durch Eingabemittel verschiedene Arbeitszyklen auswählbar.Different work cycles can advantageously be selected using input means.
Dadurch kann eine Anpassung des Berechnungsstromverbrauchs anhand von verschiedenen typischen Arbeitszyklen erfolgen. Etwa können typische Arbeitszyklen für großflächige Lager mit niedrigen Regalen oder Hallenlager mit hohen Regalen für Gabelstapler berücksichtigt werden. Es kann auch eine branchenspezifische Aufteilung erfolgen, wenn typische Arbeitszyklen für bestimmte Arten von Unternehmen bekannt sind.This allows the calculation power consumption to be adjusted based on different typical work cycles. For example, typical work cycles for large-scale warehouses with low shelves or hall warehouses with high shelves for forklifts can be taken into account. An industry-specific breakdown can also be done if typical work cycles for certain types of companies are known.
In günstiger Ausführungsform wird der Entladestrom über einen vorherigen Zeitraum durch den Controller ermittelt und wird aus dem Durchschnittsentladestrom der Berechnungsstromverbrauch bestimmt.In a favorable embodiment, the discharge current is determined over a previous period of time by the controller and the calculation power consumption is determined from the average discharge current.
Neben einer Bestimmung des Berechnungsstromverbrauch nach bestimmten Arbeitszyklen, ist es anstatt dessen oder zusätzlich hierzu möglich, den Entladestrom über einen davor liegenden Zeitraum jeweils zu bestimmen und aus diesem Entladestrom einen Mittelwert zu bilden, der als Berechnungsstromverbrauch verwendet wird. Dabei können unterschiedliche, jeweils unmittelbar vor dem Berechnungszeitpunkt liegende Zeiträume von wenigen Sekunden bis zu Zeiträumen im Stundenbereich genutzt werden. Wenn die Berechnung der Restbetriebszeit kontinuierlich erfolgt, so ergibt sich, abhängig von der Länge des Zeitraum zur Bestimmung des Berechnungsstromverbrauchs, eine kontinuierliche Anpassung an ein verändertes Betriebsverhalten. Es ist auch denkbar, dass über Eingabemittel ein Bediener für diesen Zeitraum einen Wert eingeben kann, so dass die Empfindlichkeit des Systems, sich an Veränderungen des Betriebsverhaltens, zum Beispiel während einer Arbeitschicht, anzupassen, eingestellt werden kann.In addition to determining the calculation power consumption after certain work cycles, it is instead or in addition possible to determine the discharge current over a previous period of time and to form an average value from this discharge current, which is used as the calculation power consumption. Different periods of time, ranging from a few seconds to periods in the hour range, can be used, each immediately before the calculation time. If the calculation of the remaining operating time is carried out continuously, then, depending on the length of the period for determining the calculation power consumption, there is a continuous adaptation to changed operating behavior. It is also conceivable that an operator can enter a value for this period using input means, so that the sensitivity of the system to adapt to changes in operating behavior, for example during a work shift, can be adjusted.
In günstiger Ausgestaltung wird der Messwert des Spannungsmessers über einen digitalen Filter dem Controller zugeführt.In a favorable embodiment, the measured value of the voltmeter is fed to the controller via a digital filter.
Dadurch werden Hochfrequenzeffekte herausgefiltert und ein zuverlässiger Spannungswert erzielt.This filters out high-frequency effects and achieves a reliable voltage value.
Vorteilhaft kann anhand des Entladestroms der Wert für die Restladung der Batterie korrigiert werden.Advantageously, the value for the remaining charge of the battery can be corrected based on the discharge current.
Dadurch kann zuverlässiger die noch in der Batterie enthaltene Ladung bestimmt werden.This allows the charge still contained in the battery to be determined more reliably.
In vorteilhafter Ausgestaltung wird der ermittelte Wert für die Restbetriebszeit auf einem Display dargestellt.In an advantageous embodiment, the determined value for the remaining operating time is shown on a display.
Das Display kann dabei ein LCD oder jede andere Art von digitalem Display, wie VFD oder LED Display sein. Die Anzeige kann auch auf analogen Instrumenten erfolgen. Dabei kann der Fahrer durch eine Anordnung des Displays im Armaturenbrett oder am Rand einer Windschutzscheibe informiert werden.The display can be an LCD or any other type of digital display, such as VFD or LED display. The display can also be done on analogue instruments. The driver can be informed by arranging the display in the dashboard or on the edge of a windshield.
Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Flurförderzeug, das durch Strom aus einer Batterie betrieben wird, und einen Spannungsmesser, der die Spannung der Batterie erfassen kann, einen Controller, der mit dem Spannungsmesser verbunden ist und Betriebsdaten des Flurförderzeugs erfassen kann, sowie einen Speicher aufweist, wobei der Controller ein zuvor beschriebenes Verfahren durchführt.The task is also solved by an industrial truck that is powered by electricity from a battery and a voltmeter that can detect the voltage of the battery, a controller that is connected to the voltmeter and can record operating data of the industrial truck, as well as a memory, with the controller carrying out a previously described method.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand des in der schematischen Figur dargestellten Ausführungsbeispiels des Verfahrens näher erläutert. Hierbei zeigt die
- Figur schematisch eine Batterie eines Flurförderzeugs mit einem Controller.
- Figure schematically shows a battery of an industrial truck with a controller.
Die Figur zeigt schematisch eine Batterie 1 eines nicht dargestellten Flurförderzeugs mit einem Controller 2. Ein Spannungsmesser 3 erfasst die Spannung an Polen 4 der Batterie 1. Den Spannungswert führt der Spannungsmesser 3 über einen digitalen Filter 5 dem Controller 2 zu, der mit einem Display 6 verbunden ist. Der Controller 2, der digitale Filter 5 und das Display 6 sind in einem gemeinsamen Gehäuse 7 angeordnet.The figure shows schematically a battery 1 of an industrial truck, not shown, with a
In einem nicht dargestellten Speicher ist die Gesamtkapazität der Batterie 1 abgespeichert. Im Betrieb des Flurförderzeugs wird die Batteriespannung durch den Spannungsmesser 3 erfasst, die gemessene Spannung im digitalen Filter 5 gefiltert und aus der Spannung von dem Controller 2 die Restladung der Batterie 1 bestimmt. Hieraus bestimmt der Controller 2, eventuell nach einer Korrektur der Restladung anhand des momentanen Entladestroms, eine Restbetriebszeit anhand eines Berechnungsstromverbrauchs. Dabei wird der Berechnungsstromverbrauch durch den gemittelten Entladestrom eines vorherigen Zeitraums, z.B. eines Zeitraums von einer halben Stunde gebildet.The total capacity of the battery 1 is stored in a memory, not shown. When the industrial truck is in operation, the battery voltage is recorded by the voltmeter 3, the measured voltage is filtered in the
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