DE102016119677A1 - Batterieladevorrichtung für Flurförderzeug - Google Patents

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Abstract

Bei einer Batterieladevorrichtung für das induktive Laden einer Traktionsbatterie eines Flurförderzeugs mit einer Primärspule (1), die in einer von einem Flurförderzeug (2) überfahrbaren Bodenfläche (7) eingelassen ist, wobei die Primärspule (1) aus einem oder mehreren, nebeneinander angeordneten Modulen (8) mit jeweiligen Modulspulen (9) aufgebaut ist, und die Primärspule (1) elektrische Leistung an eine Sekundärspule (4) des Flurförderzeugs (2) übertragen kann, kann jedes Modul (8) für den Betrieb in Bezug auf ein festgelegtes benachbartes Modul (8) auf einen Betrieb als Verbundmodul oder als Fahrwegmodul eingestellt werden, wobei im Betrieb als Verbundmodul die Modulspule (9) mit dem benachbarten Modul (8) synchron betrieben wird und im Betrieb als Fahrwegmodul von dem benachbarten Modul (8) aktiviert wird, wenn dieses ein Flurförderzeug (2) erfasst, oder umgekehrt das benachbarte Modul (8) aktiviert, wenn durch das Modul (8) selbst ein Flurförderzeug (2) erfasst wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Batterieladevorrichtung für ein Flurförderzeug. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Batterieladevorrichtung für das induktive Laden einer Traktionsbatterie eines Flurförderzeugs mit einer Primärspule, die in einer von einem Flurförderzeug überfahrbaren Bodenfläche eingelassen ist, wobei die Primärspule aus einem oder mehreren, nebeneinander angeordneten Modulen mit jeweiligen Modulspulen aufgebaut ist, und die Primärspule elektrische Leistung an eine Sekundärspule des Flurförderzeugs übertragen kann.
  • Bei Flurförderzeugen ist es üblich und Stand der Technik, dass Traktionsbatterien entweder bei einem Mehrschichtbetrieb zum Laden aus einem Batteriefach entnommen und gegen eine aufgeladene Traktionsbatterie ausgewechselt werden, oder der Fahrer gegen Ende seiner Arbeitsschicht ein Ladegerät über eine Steckerverbindung mit der Traktionsbatterie verbindet, um diese während der Arbeitspause aufzuladen. Typischerweise erfolgt dies pro Arbeitsschicht einmal, da eine Traktionsbatterie eines batterieelektrischen Flurförderzeugs im Regelfall so bemessen wird, dass mit einer Ladung der Traktionsbatterie eine komplette Arbeitsschicht gefahren und gearbeitet werden kann.
  • Überdies ist es bei Blei-Säurebatterie anzustreben, diese mindestens bis zu einem gewissen Maß zu entladen, bevor ein Wiederaufladen erfolgt, da die Technologie dieser Batterien nicht für ein Zwischenladen geeignet ist und sich beispielsweise unerwünschte Memory-Effekte einstellen können.
  • Durch neuere Technologien können inzwischen Batterien bzw. Akkumulatoren hergestellt werden und auch im industriellen Einsatz verwendet werden, die bessere Leistungsdaten bieten. Solche Batterien kann man als Hochleistungsbatterien bezeichnen, die sich dadurch auszeichnen, dass sie gegenüber einem Blei-Säureakkumulator eine höhere Energiedichte in Bezug auf Gewicht und/oder Volumen aufweisen und eine andere Technik als eine Blei-Säure Reaktion für die Energiespeicherung nutzen. Hinzu kommt bei vielen Hochleistungsbatterien als Merkmal, dass eine hohe Leistung beim Entladen abgegeben werden kann und/oder mit großer Leistung geladen werden kann. Die typischen Energiedichten in Bezug auf Gewicht und/oder Volumen liegen bei einer Hochleistungsbatterie dabei mindestens für einen der beiden Werte oberhalb und außerhalb der entsprechenden Kenngrößen für Blei-Säurebatterien.
  • Zunehmend in größerem Umfang eingesetzt werden als Beispiel solcher Hochleistungsbatterien Lithium-Ionenbatterien, die sich durch hohe Energiedichte auszeichnen und nur einem geringen Memoryeffekt unterliegen sowie ein Entladen der Batterie bzw. Aufladen der Batterie mit großer Leistung ermöglichen.
  • Besonders vorteilhaft ist der Einsatz solcher Hochleistungsbatterien bei Fahrzeugen und beispielsweise bei Flurförderzeugen, da aufgrund der hohen Energiedichte in Bezug auf das Volumen bei dem vorgegebenen Bauraum für die Traktionsbatterie eine größere Menge elektrische Energie gespeichert werden kann und somit die Reichweite eines Fahrzeugs bzw. die Einsatzdauer des Flurförderzeugs vergrößert werden kann. Insbesondere ist es jedoch möglich, solche Hochleistungsbatterie und vor allem Lithium-Ionenbatterien zwischenzuladen und somit kurze Arbeitspausen oder sonstige Möglichkeiten zum Wiederaufladen der Traktionsbatterie zu nutzen. Durch ein Zwischenladen wird es auch möglich, eine kleinere Kapazität für die Traktionsbatterie zu wählen und dadurch Kosten einzusparen.
  • Für das Laden von Traktionsbatterien von Elektrofahrzeugen ist es bekannt, ein induktives Ladungssystem einzusetzen, bei dem eine Ladeeinheit über eine Primärspule mit einer Sekundärspule des Fahrzeugs induktiv koppelt und elektrische Leistung überträgt, die beispielsweise dazu dient, die Traktionsbatterie des Elektrofahrzeugs aufzuladen. Eine optimale Leistungsübertragung ist dann möglich, wenn die Primärspule und die Sekundärspule möglichst parallel ausgerichtet sind und einen möglichst kleinen Abstand aufweisen. Das Laden kann während des Stillstands des Elektrofahrzeugs an einer Ladestation geschehen, aber auch beispielsweise während der Fahrt, wenn Ladeeinheiten mit Primärspulen in der Fahrbahnfläche eingelassen sind.
  • Als Problem erweist sich dabei eine flexible Anpassung der wirksamen und effektiven Größe der Primärspule. So kann es wünschenswert sein, eine große Querschnittsfläche der Primärspule zu erreichen mit einer entsprechend gleichgroßen Querschnittsfläche der Sekundärspule, um dadurch eine hohe Leistungsübertragung zu ermöglichen. Ebenso ist es vorteilhaft, eine möglichst große Querschnittsfläche der Primärspule zu erreichen, wenn die Querschnittsfläche der Sekundärspule deutlich kleiner ist, um auf diesem Weg die Positionierung zu erleichtern. Beispielsweise kann Rangieraufwand vermieden werden, wenn ein Flurförderzeug oder Elektrofahrzeug über einer Ladeeinheit mit einer in der Fahrbahnfläche angeordneten Primärspule abgestellt wird, solange die gesamte Querschnittsfläche der im Bodenbereich des Flurförderzeugs angeordneten Sekundärspule aufgrund der großen Querschnittsfläche der Primärspule überdeckt wird. Wenn ein Aufladen während einer Fahrt stattfinden soll, muss ein Fahrweg als Ladestation mit einer Primärspule überdeckt werden. Hier ist es wünschenswert, dass diese nicht die ganze Zeit aktiviert sein muss und daher anzustreben, die Primärspule in mehrere aufeinanderfolgende aufzuteilen. Dabei muss in Fahrtrichtung jeweils die nächste Primärspule aktiviert werden.
  • Zur flexiblen Anpassung einer Ladestation und der Größe und Form der Primärspule ist es bekannt, Module einzusetzen, aus denen eine Gesamtfläche aus Primärspulen der Module zusammen gesetzt wird. Dies wird beispielsweise offenbart in der DE 10 2013 015 424 A1 für im Boden angeordnete Primärspulen.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Batterieladevorrichtung zur Verfügung zu stellen, bei der eine flexible Anpassung der Querschnittsfläche einer Primärspule durch die Verwendung von Modulen mit Spulen erfolgt und die oben genannten Nachteile vermieden werden, und das Verhalten der Ladevorrichtung an den Einsatz angepasst werden kann.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Batterieladevorrichtung für ein Flurförderzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bei einer Batterieladevorrichtung für das induktive Laden einer Traktionsbatterie eines Flurförderzeugs mit einer Primärspule, die in einer von einem Flurförderzeug überfahrbaren Bodenfläche eingelassen ist, wobei die Primärspule aus einem oder mehreren, nebeneinander angeordneten Modulen mit jeweiligen Modulspulen aufgebaut ist, und die Primärspule elektrische Leistung an eine Sekundärspule des Flurförderzeugs übertragen kann, jedes Modul für den Betrieb in Bezug auf ein festgelegtes benachbartes Modul auf einen Betrieb als Verbundmodul oder als Fahrwegmodul eingestellt werden kann, wobei im Betrieb als Verbundmodul die Modulspule mit dem benachbarten Modul synchron betrieben wird und im Betrieb als Fahrwegmodul von dem benachbarten Modul aktiviert wird, wenn dieses ein Flurförderzeug erfasst, oder umgekehrt das benachbarte Modul aktiviert, wenn durch das Modul selbst ein Flurförderzeug erfasst wird.
  • Es ist durch diese erfindungsgemäße Lösung möglich, nahezu beliebige geometrische Formen für die Batterieladevorrichtung als im Boden eingelassene Primärspule zu bilden. Durch eine „intelligente“ Vernetzung kann dabei festgelegt werden, welche Module insgesamt eine größere Fläche bilden, die synchron und zusammenwirkt, um beispielsweise eine größere Leistung auf eine entsprechende Sekundärspule zu übertragen oder aber auch das Positionieren eines Flurförderzeugs an einer Ladestation zu erleichtern. Es ist kein exaktes Ausrichten des Flurförderzeugs erforderlich, solang die Querschnittsfläche der Sekundärspule des Flurförderzeugs von einer Mehrzahl synchron arbeitender Modulspulen von Modulen im Betrieb als Verbundmodul überdeckt wird. Im Betrieb als Fahrwegmodul kann das Modul von dem benachbarten Modul eine Information erhalten, dass sich ein Flurförderzeug annähert. Es kann dann mit einer Verzögerung, aber auch bewusst bereits vorab eine Aktivierung der eigenen Modulspule erfolgen. Durch letzteres werden auftretende Latenzzeiten bei der Bereitstellung der elektrischen Ladeleistung minimiert. Mit denselben Modulen können somit auch Fahrwege gebildet werden, die als Batterieladevorrichtung dienen und mit denen ein Flurförderzeug während der Fahrt wieder aufgeladen werden kann. Dabei ist auch eine Kombination der Betriebsweise denkbar, beispielsweise dass je zwei nebeneinander angeordnete Module im Verbundbetrieb arbeiten und eine Fahrstraße mit einer Breite von zwei Modulen gebildet wird, so dass in der Richtung 90° zu den zwei Modulen die benachbarten wiederum zwei Module jeweils zueinander im Betrieb als Fahrwegmodule stehen.
  • Vorteilhaft erfolgt die Einstellung über eine Kabelverbindung, wobei jedes Modul zwei Kabelanschlüsse aufweist und bei einer Verbindung mit einem benachbarten Modul über beide Kabelanschlüsse ein Betrieb als Verbundmodule festgelegt ist während bei einem Betrieb über einen Kabelanschluss ein Betrieb als Fahrwegmodule festgelegt ist.
  • Das Modul kann quadratische Form haben und an allen vier Seiten je zwei Kabelanschlüsse aufweisen.
  • Dies ermöglicht eine Festlegung der Betriebsweise beim Verlegen der Module im Boden und ist daher sehr effizient und intuitiv erfassbar durchzuführen.
  • In einer günstigen Weiterbildung weist das Modul eine Steuerungsvorrichtung mit einem Bussystem auf, über die die Belegung der Kabelanschlüsse erfasst wird.
  • Die Einstellung kann über einen Schalter an dem Modul erfolgen.
  • Das Modul kann eine Steuerungsvorrichtung aufweisen und die Einstellung über einen Softwareparameter erfolgen.
  • In vorteilhafter Ausführung erfasst das Modul im Betrieb als Fahrwegmodul über Sensoren ein Flurförderzeug.
  • Als Sensor kann die Modulspule selbst dient, wenn durch diese Leistung abgegeben.
  • Dabei kann beispielsweise durch das Ansteigen der abgegebenen Leistung eventuell auch die Geschwindigkeit des Flurförderzeugs eingeschätzt werden. Bei entsprechender Geometrie des Fahrweges kann aus dem Ansteigen der Leistung geschlossen werden, dass das Flurförderzeug als nächstes über das Modul selbst fahren wird und mit einer entsprechenden Regelung bzw. einer gewünschten Zeitdistanz die eigene Modulspule aktiviert werden.
  • Es kann durch eine Steuerungsvorrichtung über eine Abfolge von Modulen im Betrieb als Fahrwegmodul eine Fahrtrichtung des Flurförderzeugs erfasst werden.
  • Eine solche Steuerungsvorrichtung kann in jedem der Module vorhanden sein oder auch nur in einem zentral für mehrere. Diese Steuerungsvorrichtung kann aus der Abfolge der Leistungsabgabe der Module die Fahrtrichtung und eventuell die Fahrgeschwindigkeit des Flurförderzeugs erfassen. Abhängig davon kann die Aktivierung des nächstfolgenden Moduls erfolgen.
  • Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Hierbei zeigt
  • 1 schematisch eine Batterieladevorrichtung mit einem darüber stehenden erfindungsgemäßen Flurförderzeug,
  • 2a ein erfindungsgemäßes Modul in einer Draufsicht,
  • 2b eine Draufsicht auf mehrere erfindungsgemäße, im Betrieb als Fahrwegmodule betriebene Module,
  • 2c eine Draufsicht auf mehrere erfindungsgemäße, im Betrieb als Verbundmodule betriebene Module,
  • 2d eine Draufsicht auf mehrere erfindungsgemäße, im Betrieb als Verbundmodule wie auch als Fahrwegmodule betriebene Module,
  • 3 eine Draufsicht auf mehrere erfindungsgemäße Module im Betrieb als Verbundmodule und
  • 4 eine Draufsicht auf mehrere erfindungsgemäße Module im Betrieb als Fahrwegmodule.
  • Die 1 zeigt schematisch eine Batterieladevorrichtung 1 mit einem darüber stehenden erfindungsgemäßen Flurförderzeug 2. Die in eine Fahrbahn 7 eingelassene Batterieladevorrichtung 1 weist eine Primärspule 3 auf, während das Flurförderzeug 2 an der Unterseite angeordnet eine entsprechende Sekundärspule 4 zwischen einer Vorderachse 5 und eine Hinterachse 6 aufweist. Von der Primärspule 3 wird induktiv in die Sekundärspule 4 des Flurförderzeugs 2 elektrische Energie übertragen, um beispielsweise eine Traktionsbatterie des Flurförderzeugs 2 aufzuladen.
  • Die 2a zeigt in Aufsicht ein Modul 8, das eine durch die stilisierten Funkwellen dargestellte Modulspule 9 aufweist.
  • Die 2b zeigt in Aufsicht eine Fahrstraße 10 aus mehreren Modulen 8 im Betrieb als Fahrwegmodule, bei denen entlang der nach rechts am oberen Ende abbie genden Strecke (Fahrstraße 10) die Module 8 nacheinander die Modulspulen 9 zur Leistungsabgabe aktivieren, wenn die Fahrstraße 10 von einem Flurförderzeug 2 befahren wird.
  • Die 2c zeigt in Aufsicht mehrere Module 8 im Betrieb als Verbundmodule. Dabei werden die Modulspulen 9 synchron betrieben, um eine größere Fläche für die Primärspule 1 zu erreichen.
  • Die 2d zeigt in Aufsicht mehrere Module 8 im Betrieb als Verbundmodule wie auch als Fahrwegmodule. Je zwei Module 8, die nebeneinander angeordnet sind, befinden sich im Betrieb als Verbundmodule. Mit den darüber angeordneten zwei Modulen 8 bzw. entlang der nach rechts abbiegenden Fahrstraße 10 besteht jeweils eine Verbindung für einen Betrieb als Fahrwegmodule. Somit kann ein Flurförderzeug 2 die Breite von zwei Modulen für seine Sekundärspule nutzen während die Fahrstraße 10 befahren wird.
  • Die 3 zeigt in Aufsicht Module 8 im Betrieb als Verbundmodule. An allen vier Seiten des jeweiligen Moduls 8 bestehen jeweils zwei Kabelanschlüsse 11, die durch die Pfeile dargestellt sind. In dem vorliegenden Beispiel sind die vier benachbart angeordneten Module 8 mit jedem anliegenden Modul 8 über je beide Kabelanschlüsse 11 verbunden, so das alle vier Module 8 als Verbundmodule betrieben werden.
  • Die 4 zeigt in Aufsicht Module 8 im Betrieb als Fahrwegmodule. Die Module 8 sind mit dem jeweils an dieses anstoßenden Modul 8 nur über einen Kabelanschluss 11 verbunden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102013015424 A1 [0009]

Claims (9)

  1. Batterieladevorrichtung für das induktive Laden einer Traktionsbatterie eines Flurförderzeugs mit einer Primärspule (1), die in einer von einem Flurförderzeug (2) überfahrbaren Bodenfläche (7) eingelassen ist, wobei die Primärspule (1) aus einem oder mehreren, nebeneinander angeordneten Modulen (8) mit jeweiligen Modulspulen (9) aufgebaut ist, und die Primärspule (1) elektrische Leistung an eine Sekundärspule (4) des Flurförderzeugs (2) übertragen kann, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Modul (8) für den Betrieb in Bezug auf ein festgelegtes benachbartes Modul (8) auf einen Betrieb als Verbundmodul oder als Fahrwegmodul eingestellt werden kann, wobei im Betrieb als Verbundmodul die Modulspule (9) mit dem benachbarten Modul (8) synchron betrieben wird und im Betrieb als Fahrwegmodul von dem benachbarten Modul (8) aktiviert wird, wenn dieses ein Flurförderzeug (2) erfasst, oder umgekehrt das benachbarte Modul (8) aktiviert, wenn durch das Modul (8) selbst ein Flurförderzeug (2) erfasst wird.
  2. Batterieladevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellung über eine Kabelverbindung erfolgt, wobei jedes Modul (8) zwei Kabelanschlüsse (11) aufweist und bei einer Verbindung mit einem benachbarten Modul (8) über beide Kabelanschlüsse (11) ein Betrieb als Verbundmodule festgelegt ist während bei einem Betrieb über einen Kabelanschluss (11) ein Betrieb als Fahrwegmodule festgelegt ist.
  3. Batterieladevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul (8) quadratische Form hat und an allen vier Seiten zwei Kabelanschlüsse (11) aufweist.
  4. Batterieladevorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul (8) eine Steuerungsvorrichtung mit einem Bussystem aufweist, über die die Belegung der Kabelanschlüsse (11) erfasst wird.
  5. Batterieladevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellung über einen Schalter an dem Modul (8) erfolgt.
  6. Batterieladevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul (8) eine Steuerungsvorrichtung aufweist und die Einstellung über einen Softwareparameter erfolgt.
  7. Batterieladevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul (8) im Betrieb als Fahrwegmodul über Sensoren ein Flurförderzeug (2) erfasst.
  8. Batterieladevorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Sensor die Modulspule (9) selbst dient, wenn durch diese Leistung abgegeben wird.
  9. Batterieladevorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Steuerungsvorrichtung über eine Abfolge von Modulen (8) im Betrieb als Fahrwegmodul eine Fahrtrichtung des Flurförderzeugs erfasst wird.
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