DE102016201887A1

DE102016201887A1 - Batterie-Entnahmeeinrichtung und Abstellstation

Info

Publication number: DE102016201887A1
Application number: DE102016201887.6A
Authority: DE
Inventors: Michael Hutter; Falk Reichenbach
Original assignee: Jungheinrich AG
Current assignee: Jungheinrich AG
Priority date: 2016-02-09
Filing date: 2016-02-09
Publication date: 2017-08-10

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Batterieüberführungssystem für elektrisch betriebene Fahrzeuge, insbesondere elektrisch betriebene Flurförderzeuge, umfassend eine dem Fahrzeug zugeordnete Batterieüberführungsvorrichtung (20), welche einen Batterieblock trägt und dazu eingerichtet ist, den Batterieblock zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position zu verlagern, wobei der Batterieblock sich in der ersten Position vollständig innerhalb einer Kontur des Fahrzeugs befindet und sich in der zweiten Position im Wesentlichen außerhalb des Fahrzeugs befindet; und eine separat von dem Fahrzeug vorgesehene Batteriestation (30), wobei die Batterieüberführungsvorrichtung (20) und die Batteriestation (30) derart ausgebildet sind, dass die Batteriestation (30) den Batterieblock in seiner zweiten Position direkt oder indirekt trägt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Batterieüberführungssystem für elektrisch betriebene Fahrzeuge, insbesondere elektrisch betriebene Flurförderzeuge, sowie ein System aus einem elektrisch betriebenen Fahrzeug und einer Batteriestation und ein Verfahren zum Überführen eines Batterieblocks eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Batterieüberführungssystems.
Elektrisch betriebene Fahrzeuge und insbesondere elektrisch betriebene Flurförderzeuge werden in Logistik- und Industrieanlagen in Bereichen eingesetzt, in denen beispielsweise aufgrund von Luftreinhaltevorschriften lokale Emissionen ausgeschlossen werden müssen und daher Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor nicht eingesetzt werden können. Im Gegensatz zu Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren, die innerhalb von wenigen Minuten betankt werden können, bedarf es bei elektrisch betriebenen Fahrzeugen einer wesentlich längere Zeitspanne, in der Regel mehrere Stunden, um den häufig als Batterieblock bezeichneten Akkumulator vollständig aufzuladen.
Insbesondere in Anlagen, in denen im Schichtbetrieb gearbeitet wird, ist allerdings ein derart langer Ladevorgang mit dem damit verbundenen Stillstand des Fahrzeugs nicht akzeptabel. Daher ist vorgeschlagen worden, Batterieblöcke in entsprechenden Fahrzeugen nicht fest zu verbauen, sondern sie entnehmbar bzw. austauschbar in den Fahrzeugen anzuordnen, um entladene Batterieblöcke durch außerhalb der Fahrzeuge aufgeladenen Batterieblöcke ersetzen zu können. Hierdurch kann die effektive Standzeit der entsprechenden Fahrzeuge von mehreren Stunden auf wenige Minuten gesenkt werden, und der Batteriewechsel lässt sich beispielsweise während Schichtwechseln in den Logistikanlagen ohne Beeinträchtigung anderer Abläufe abwickeln.
Da die üblicherweise verwendeten Batterieblöcke allerdings relativ schwer sind, können sie nicht händisch gewechselt werden, sondern ist eine Zusatzausrüstung erforderlich, wie beispielsweise Kräne oder Niederhubfahrzeuge, die entladene Batterieblöcke aus Fahrzeugen entnehmen und extern aufgeladene Batterieblöcke wiederum in die entsprechenden Fahrzeuge einsetzten können.
Da die Batterieblöcke allerdings in dafür vorgesehenen Batteriekammern innerhalb der Kontur der Fahrzeuge angeordnet sind, sind sie nicht ohne Weiteres für die genannten Entnahmevorrichtungen zugänglich. Es ist daher vonnöten, die Batterieblöcke zunächst einmal aus der Kontur des Fahrzeugs heraus zu verlagern, um sie dann mit einer entsprechenden Ausrüstung übernehmen zu können.
Ein Beispiel für eine derartige Vorrichtung ist aus der DE 10 2013 110 811 A1 bekannt, in der ein Batterieträger aktiv horizontal aus der Fahrzeugkontur ausgeschoben wird und Durchbrechungen aufweist, durch die hindurch der Batterieblock dann beispielsweise mittels eines Hubwagens herausgenommen werden kann. Diese Vorrichtung erfordert somit die direkte Übernahme des Batterieblocks aus dem Batterieträger, der sich bei Fahrzeugen mit vergrößerter Bodenfreiheit allerdings zwangsläufig in einer gewissen Höhe über dem Boden befindet, die für übliche Niederhubfahrzeuge, wie beispielsweise handbetriebene Hubwägen, nicht mehr zugänglich ist. Dieses Problem wird ferner dadurch verstärkt, dass sich der Antriebsmechanismus für den Batterieträger zwischen diesem und dem Unterboden des Fahrzeugs befindet, was zu einem weiter erhöhten Abstand des Batterieträgers vom Untergrund führt.
Ein anderer Ansatz wird beispielsweise in der EP 1 405 778 A1 verfolgt, in der auf einen handelsüblichen Gabelhubwagen eine Batterieaufnahme aufgesetzt wird, wobei die Batterieaufnahme derart gestaltet ist, dass der in dem Fahrzeug befindliche Batterieblock mit dem Gabelhubwagen unterfahren und anschließend aus dem Flurförderzeug angehoben und herausbewegt werden kann. Allerdings weist diese Batterieüberführungseinrichtung den Nachteil auf, dass zwangsläufig ein Hubwagen zur Entnahme des Batterieblocks aus dem Fahrzeug vonnöten ist und die entsprechende Batterieaufnahme auf das jeweilige Fahrzeug abgestimmt sein muss, was die Flexibilität des Systems deutlich einschränkt.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Batterieüberführungssystem für elektrisch betriebene Fahrzeuge bereitzustellen, das einerseits eine beliebig große Bodenfreiheit des Fahrzeugs erlaubt, das nicht notwendigerweise auf den Einsatz eines externen Hubwagens zur Überführung des Batterieblocks aus der Fahrzeugkontur heraus angewiesen ist und das sich darüber hinaus durch eine große Flexibilität auszeichnet.
Zur Lösung dieser Aufgabe umfasst das erfindungsgemäße Batterieüberführungssystem eine dem Fahrzeug zugeordnete Batterieüberführungsvorrichtung, welche einen Batterieblock trägt und dazu eingerichtet ist, den Batterieblock zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position zu verlagern, wobei der Batterieblock sich in der ersten Position vollständig innerhalb einer Kontur des Fahrzeugs befindet und sich in der zweiten Position im Wesentlichen außerhalb des Fahrzeugs befindet, sowie eine separat von dem Fahrzeug vorgesehene Batteriestation. Hierbei sind die Batterieüberführungsvorrichtung und die Batteriestation derart ausgebildet, dass die Batteriestation den Batterieblock in seiner zweiten Position direkt oder indirekt tragen kann.
Der Begriff „Kontur des Fahrzeugs” beschreibt hierbei den Umriss des Fahrzeugs in einer Draufsicht in einer fahrbereiten Konfiguration, wobei der Batterieblock selbst durchaus abschnittsweise die Kontur des Fahrzeugs bilden kann. Demgegenüber entspricht die zweite Position einer Konfiguration, in der der Batterieblock so weit aus der eben definierten Kontur ausgeschoben worden ist, dass er von einer externen Vorrichtung, wie beispielsweise einem Niederhubwagen oder einem Kran, aus dem Fahrzeug entnommen werden kann.
Des Weiteren zeigt der Begriff des „direkten oder indirekten Tragens”, dass der Batterieblock nicht notwendigerweise direkt auf der Batteriestation auf stehen muss, sondern dass sich zwischen der Batteriestation und dem Batterieblock durchaus noch weitere Komponenten, wie beispielsweise ein Batterietrog, befinden können. Zuletzt muss die Batteriestation auch nicht zwangsläufig in der zweiten Position auf dem Untergrund aufstehen, sondern kann beispielsweise auch auf der Gabel eines Niederhubfahrzeugs aufliegen.
In einer möglichen Ausführungsform kann die Batterieüberführungsvorrichtung einen Batteriewagen umfassen, auf dem der Batterieblock in der ersten Position und während der Verlagerung wenigstens abschnittsweise aufliegt. Dieser Batteriewagen kann bei Entnahme des Batterieblocks entweder bei der Batterieüberführungsvorrichtung verbleiben oder selbst zusammen mit dem Batterieblock entnommen werden. Alternativ könnte auch ein Batterieträger verwendet werden, welcher das Herausheben der Batterie durch entsprechende Ausschnitte ermöglicht.
Ferner kann die Batteriestation an ihrer Oberseite eine Mehrzahl von Aufstellpunkten oder wenigstens einen Aufstellbereich aufweisen, welcher bzw. welche dazu vorgesehen ist/sind, mit dem Batterieblock bzw. dem Batteriewagen in der zweiten Position in Kontakt zu stehen. Durch diese dedizierten Aufstellpunkte bzw. -bereiche kann sichergestellt werden, dass der Batterieblock sicher auf der Batteriestation aufsteht, was insbesondere dann von großer Bedeutung ist, wenn der Batterieblock auf der Batteriestation aufstehend abtransportiert werden soll.
Hierzu kann die Batteriestation dazu eingerichtet sein, um von einem Niederhubfahrzeug anhebbar zu sein, beispielsweise mittels an ihrer Unterseite vorgesehener Gabeltaschen für die Gabel des Niederhubfahrzeugs.
In einer Weiterbildung des vorliegenden Batterieüberführungssystems kann die Batteriestation höhenverstellbar ausgebildet sein. Hierbei umfasst der Begriff „höhenverstellbar” sowohl Konfigurationen, in denen die Batteriestation als Ganzes höhenverstellbar ist, beispielsweise durch längenveränderbare Beine, oder nur die Aufstellpunkte bzw. Aufstellbereiche in ihrer Höhe eingestellt werden können. Durch diese Weiterbildung kann die entsprechende Basisstation nicht nur mit verschiedenen Fahrzeugen zusammen eingesetzt werden, deren Batterieüberführungsvorrichtungen sich in verschiedener Höhe befinden, sondern es kann auch für einzelne Fahrzeuge in einem Fall die Höhe der Batteriestation nachgeregelt werden, in dem sich die Höhe der Batterieüberführungsvorrichtung, beispielsweise durch einen geänderten Reifendruck oder ähnliches, geändert hat.
Ganz allgemein kann die Batteriestation zum Tragen von Batterieblöcken mit wenigstens zwei verschiedenen Abmessungen eingerichtet sein. Dies kann beispielsweise durch mehrere Sätze von Aufstellpunkten erreicht werden, die jeweils auf eine bestimmte Bauform von Batterieblöcken angepasst sind.
In einem zweiten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein System, das aus einem elektrisch betriebenen Fahrzeug, insbesondere einem Flurförderzeug, weiter insbesondere einem Elektro-Gegengewichtstapler, umfassend eine dem Fahrzeug zugeordnete Batterieüberführungsvorrichtung, sowie einer Basisstation gebildet ist, wobei die Batterieüberführungsvorrichtung und die Batteriestation ein Batterieüberführungssystem der eben beschriebenen Art bilden.
Hierbei kann die Verlagerung des Batterieblocks zwischen der ersten Position und der zweiten Position vorzugsweise in Breitenrichtung des Fahrzeugs ablaufen. In diesem Fall kann der Batterieblock beispielsweise im Fall eines Gegengewichtstaplers unterhalb der Fahrerkabine zwischen den beiden Achsen angeordnet sein.
Das erfindungsgemäße System kann ferner ein Niederhubfahrzeug umfassen, welches dazu eingerichtet ist, in der Lage zu sein, die Basisstation aufzunehmen und zu transportieren.
Zuletzt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Überführen eines Batterieblocks eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs zwischen einer ersten Position innerhalb einer Kontur des Fahrzeugs und einer zweiten Position im Wesentlichen außerhalb der Kontur des Fahrzeugs unter Verwendung eines Batterieüberführungssystems wie oben beschrieben, umfassend die Schritte eines Positionierens der Batteriestation in einer vorbestimmten Position und Orientierung bezüglich des Fahrzeugs, während sich der Batterieblock in seiner ersten Position befindet und eines Überführens des Batterieblocks von seiner ersten Position zu seiner zweiten Position mittels der Batterieüberführungsvorrichtung. Hierbei kann die relative Positionierung der Batteriestationen des Fahrzeugs sowohl durch Bewegen der Batteriestation während eines Stillstands des Fahrzeugs oder durch Bewegen des Fahrzeugs während eines Stillstands der Batteriestation erfolgen.
Die Vorteile und weitere Einzelheiten der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand der beiliegenden 1 näher erläutert, die eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems zeigt.
Hierzu ist in 1 lediglich schematisch ein elektrisch betriebenes Fahrzeug 10 im Bereich seiner Batteriekammer 12 gezeigt, wobei sich die Batteriekammer 12 in Längsrichtung L des Fahrzeugs 10 hinter der Vorderachse 14 des Fahrzeugs 10 befindet. Die Batteriekammer 12 ist dazu vorgesehen, im Fahrbetrieb des Fahrzeugs 10 einen nicht dargestellten Batterieblock auf zunehmen, der in dem Batteriewagen 16 sitzt und unter anderem den elektrischen Antrieb des Fahrzeugs 10 speist. Der Batteriewagen 16 ist hierbei Teil einer Batterieüberführungsvorrichtung 20, die den Batteriewagen 16 in Breitenrichtung B des Fahrzeugs 10 aus der Batteriekammer 12 hinaus verlagern kann. Die Batterieüberführungsvorrichtung 20 kann beispielsweise von elektrischen Linearaktuatoren oder Hydraulikzylindern angetrieben sein und weitere Baugruppen wie beispielsweise ein Übersetzungsgetriebe umfassen.
Des Weiteren umfasst das gezeigte System eine Batteriestation 30, die in 1 in Breitenrichtung B des Fahrzeugs 10 neben dem Fahrzeug 10 angeordnet ist und bereits den Batteriewagen 16 trägt. Somit entspricht die in 1 gezeigte Konfiguration des Batterieüberführungssystems ihrer oben beschriebenen zweiten Position. Die Batteriestation 30 weist an ihrer Oberseite Aufstellpunkte 32 auf, die in zwei Reihen jeweils von außen nach innen treppenförmig nach unten verlaufen. Durch diese Gestaltung kann sichergestellt werden, dass Batteriewägen mit verschiedenen Breiten stets sicher auf der Batteriestation 30 aufstehen können. Des Weiteren weist die Batteriestation 30 zwei Gabeltaschen 34 auf, die dazu vorgesehen sind, von der Gabel eines Niederhubfahrzeugs eingegriffen zu werden. Im in 1 gezeigten Fall handelt es sich bei dem Niederhubfahrzeug um einen üblichen handgeführten und elektrisch angetriebenen Hubwagen 40, dessen Gabel 42 in die Gabeltaschen 34 der Batteriestation 30 eingeführt ist.
Wie angesprochen befindet sich die gezeigte Batterieüberführungsvorrichtung 20 und damit der nicht gezeigte Batterieblock in der zweiten Position. Das bedeutet, dass der Batterieblock für einen Wechsel, eine Inspektion oder ähnliches aus der Kontur des Fahrzeugs 10 herausgeschoben worden ist. Er ist somit in einer Weise zugänglich, die beispielsweise seinen Abtransport mittels eines Krans erlaubt. Andererseits könnte aber auch der Batteriewagen 16 von der Batterieüberführungsvorrichtung 20 gelöst werden und der Batterieblock gemeinsam mit dem Batteriewagen 16 abtransportiert werden. Im Fall eines Wechsels des Batterieblocks kann dann ein extern aufgeladener Batterieblock samt eines weiteren Batteriewagens auf einer zweiten Batteriestation herangeführt werden, der zweite Batteriewagen kann mit der Batterieüberführungsvorrichtung 20 verbunden werden und die Batterieüberführungsvorrichtung 20 kann den ersetzten Batterieblock wieder in die Kontur des Fahrzeugs 10 einziehen, bis dieser sich in der ersten Position befindet und das Fahrzeug 10 wieder einsatzbereit ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102013110811 A1 [0006]
EP 1405778 A1 [0007]

Claims

Batterieüberführungssystem für elektrisch betriebene Fahrzeuge, insbesondere elektrisch betriebene Flurförderzeuge, umfassend: – eine dem Fahrzeug zugeordnete Batterieüberführungsvorrichtung (20), welche einen Batterieblock trägt und dazu eingerichtet ist, den Batterieblock zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position zu verlagern, wobei der Batterieblock sich in der ersten Position vollständig innerhalb einer Kontur des Fahrzeugs befindet und sich in der zweiten Position im Wesentlichen außerhalb des Fahrzeugs befindet; und – eine separat von dem Fahrzeug vorgesehene Batteriestation (30); wobei die Batterieüberführungsvorrichtung (20) und die Batteriestation (30) derart ausgebildet sind, dass die Batteriestation (30) den Batterieblock in seiner zweiten Position direkt oder indirekt tragen kann.
Batterieüberführungssystem nach Anspruch 1, wobei die Batterieüberführungsvorrichtung (20) einen Batteriewagen (16) umfasst, auf welchem der Batterieblock in der ersten Position und während der Verlagerung wenigstens abschnittsweise aufliegt.
Batterieüberführungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Batteriestation (30) an ihrer Oberseite eine Mehrzahl von Aufstellpunkten (32) oder wenigstens einen Aufstellbereich auf weist, welche bzw. welcher dazu vorgesehen ist/sind, mit dem Batterieblock bzw. dem Batteriewagen (16) in der zweiten Position in Kontakt zu stehen.
Batterieüberführungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Batteriestation (30) dazu eingerichtet ist, von einem Niederhubfahrzeug (40) anhebbar zu sein, beispielsweise mittels an ihrer Unterseite vorgesehener Gabeltaschen (34) für die Gabel (42) des Niederhubfahrzeugs (40).
Batterieüberführungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Batteriestation (30) höhenverstellbar ist.
Batterieüberführungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Batteriestation (30) zum Tragen von Batterieblöcken mit wenigstens zwei verschiedenen Abmessungen eingerichtet ist.
System, gebildet aus einem elektrisch betriebenen Fahrzeug (10), insbesondere einem Flurförderzeug, weiter insbesondere einem Elektro-Gegengewichtstapler, umfassend eine dem Fahrzeug (10) zugeordnete Batterieüberführungsvorrichtung (20), sowie einer Batteriestation (30), wobei die Batterieüberführungsvorrichtung (20) und die Batteriestation (30) ein Batterieüberführungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6 bilden.
System nach Anspruch 7, wobei die Verlagerung des Batterieblocks in Breitenrichtung (B) des Fahrzeugs (10) abläuft.
System nach einem der Ansprüche 7 und 8, ferner umfassend ein Niederhubfahrzeug (40), welches dazu eingerichtet ist, in der Lage zu sein, die Batteriestation (30) aufzunehmen und zu transportieren.
Verfahren zum Überführen eines Batterieblocks eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs (10) zwischen einer ersten Position innerhalb einer Kontur des Fahrzeugs (10) und einer zweiten Position im Wesentlichen außerhalb der Kontur des Fahrzeugs (10) unter Verwendung eines Batterieüberführungssystems nach einem Ansprüche 1 bis 6, umfassend die Schritte: – Positionieren der Batteriestation (30) in einer vorbestimmten Position und Orientierung bezüglich des Fahrzeugs (10), während sich der Batterieblock in seiner ersten Position befindet; – Überführen des Batterieblocks von seiner ersten Position zu seiner zweiten Position mittels der Batterieüberführungsvorrichtung (20).