DE102019112323A1

DE102019112323A1 - Verfahren sowie System zur Verriegelung einer Ladeverbindung

Info

Publication number: DE102019112323A1
Application number: DE102019112323.2A
Authority: DE
Inventors: Lennart von Mirbach-Wahn; Kai Ruschmeier; Till Muhl
Original assignee: Jungheinrich AG
Current assignee: Jungheinrich AG
Priority date: 2019-05-10
Filing date: 2019-05-10
Publication date: 2020-11-12

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verriegelungssystem zur Verriegelung einer Ladeverbindung zwischen einer elektrischen Batterie, die zur Versorgung eines Antriebs eines Flurförderzeugs dient, und einem Ladegerät, das Verriegelungssystem umfassend eine Verriegelungsmechanik und eine Verriegelungssteuerung, wobei die Verriegelungsmechanik verstellbar ist zwischen einer Verriegelungsstellung, in der die Verriegelungsmechanik die Ladeverbindung derart verriegelt, dass die Ladeverbindung nicht gelöst werden kann, und einer Freigabestellung, in der die Verriegelungsmechanik die Verriegelung der Ladeverbindung aufhebt, so dass die Ladeverbindung gelöst werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungssteuerung dazu ausgebildet ist, zu prüfen, ob eine Kommunikation zwischen der Batterie und dem Ladegerät aufgebaut wurde und die Verriegelungsmechanik in die Verriegelungsstellung zu verstellen, wenn die Prüfung ergibt, dass eine Kommunikation zwischen der Batterie und dem Ladegerät aufgebaut wurde.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie ein System zur Verriegelung einer Ladeverbindung, die zwischen einer elektrischen Batterie, die zur Versorgung eines Antriebs eines Flurförderzeugs dient, und einem Ladegerät aufgebaut wird. Ein solches Verriegelungssystem umfasst eine Verriegelungsmechanik und eine Verriegelungssteuerung, wobei die Verriegelungsmechanik verstellbar ist zwischen einer Verriegelungsstellung, in der die Verriegelungsmechanik die Ladeverbindung derart verriegelt, dass die Ladeverbindung nicht gelöst werden kann, und einer Freigabestellung, in der die Verriegelungsmechanik die Verriegelung der Ladeverbindung aufhebt, so dass die Ladeverbindung gelöst werden kann.
Mit einer solchen Verriegelung soll sichergestellt werden, dass das Ladegerät nicht zu einem unerwünschten Zeitpunkt von der Batterie bzw. einem die Batterie tragenden Flurförderzeug getrennt wird. Mit der Batterie kann ein elektrisch angetriebenes Flurförderzeug versorgt werden, insbesondere ein Fahrantrieb des Flurförderzeugs. Auch kann die zur Bewegung eines eventuell vorgesehenen Hubgerüsts des Flurförderzeugs benötigte Leistung aus der Batterie entnommen werden. Die Batterien solcher elektrisch angetriebener Flurförderzeuge müssen regelmäßig aufgeladen werden. Hierfür kann die Batterie über das Flurförderzeug mit dem Ladegerät verbunden werden. Auch kann die Batterie aus dem Flurförderzeug entnommen und unmittelbar mit dem Ladegerät verbunden werden. In beiden Fällen erfolgt ein Aufladen der Batterie über das Ladegerät mittels einer Ladeverbindung. Die Ladeverbindung wird dabei meist über das Zusammenfügen einer Ladebuchse und einem korrespondierend ausgebildeten Ladestecker hergestellt. Wird die Ladeverbindung getrennt während der Ladevorgang noch läuft, kann es zu einer Beschädigung insbesondere des Steckers kommen. Zudem besteht die Gefahr eines Kontaktbrandes.
Es ist daher bekannt, die Ladeverbindung zu verriegeln, so dass die Ladeverbindung nicht ohne weiteres gelöst werden kann. Beispielsweise können Ladestecker und Ladebuchse aneinander arretiert oder verriegelt werden. Eine Verriegelung einer Ladeverbindung ist für einen Kraftwagen bekannt aus DE 10 2015 012 864 A1 . Dort wird ein dauerhaft mit dem Kraftwagen verbundener Energiespeicher als Teil einer Ladeeinrichtung mit einer Ladesäule verbunden indem ein Ladestecker in eine Ladedose eingesteckt wird. Eine zwischen einer Verriegelungsstellung und einer Offenstellung verstellbare Verriegelungseinrichtung hält den Ladestecker in der Verriegelungsstellung beispielsweise durch einen Formschluss fest an der Ladedose. Erkennt ein Näherungssensor, dass eine Bedienperson den Ladestecker mit ihrer Hand ergreift, wird der Ladevorgang beendet und die Verriegelungseinrichtung aus der Verriegelungsstellung in die Offenstellung verstellt. Der Ladestecker kann dann aus der Ladedose gezogen werden. Steckt die Bedienperson den Ladestecker in die Ladedose und entfernt anschließend ihre Hand von dem Ladestecker, so erkennt dies der Sensor, und die Verriegelungseinrichtung wird aus der Offenstellung in Verriegelungsstellung verstellt.
Ausgehend von dem erläuterten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bzw. ein System zur Verriegelung einer Ladeverbindung zwischen einer elektrischen Batterie und einem Ladegerät zur Verfügung zu stellen, die in konstruktiv einfacher Weise ein sichere Ladeverbindung für ein breites Einsatzfeld ermöglichen.
Die Erfindung löst die Aufgabe durch ein Verriegelungssystem gemäß Anspruch 1 sowie ein Verfahren gemäß Anspruch 15. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche, der Beschreibung sowie der Figuren.
Bei dem erfindungsgemäßen Verriegelungssystem der eingangs genannten Art ist die Verriegelungssteuerung dazu ausgebildet, zu prüfen, ob eine Kommunikation zwischen der Batterie und dem Ladegerät aufgebaut wurde und die Verriegelungsmechanik in die Verriegelungsstellung zu verstellen, wenn die Prüfung ergibt, dass eine Kommunikation zwischen der Batterie und dem Ladegerät aufgebaut wurde.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Verriegelung einer Ladeverbindung zwischen einer elektrischen Batterie, die zur Versorgung eines Antriebs eines Flurförderzeugs dient, und einem Ladegerät, umfasst die folgenden Schritte, insbesondere in der folgenden Reihenfolge:

a. Herstellen einer Ladeverbindung zwischen dem Ladegerät und der Batterie,
b. Aufbau einer Kommunikation zwischen der Batterie und dem Ladegerät,
c. Prüfen mittels einer Verriegelungssteuerung, ob die Kommunikation zwischen der Batterie und dem Ladegerät aufgebaut wurde,
d. Verstellen einer Verriegelungsmechanik in eine Verriegelungsstellung, in der die Ladeverbindung nicht gelöst werden kann, wenn die Prüfung ergibt, dass die Kommunikation zwischen der Batterie und dem Ladegerät aufgebaut wurde.

Das Verfahren und das Verriegelungssystem dienen, wie eingangs bereits erwähnt, der Verriegelung einer Ladeverbindung zwischen einer Batterie eines Flurförderzeugs und einem die Batterie über die Ladeverbindung ladenden Ladegerät. Die Ladeverbindung bezeichnet also eine Verbindung zwischen Batterie und Ladegerät, die das Aufladen der Batterie durch das Ladegerät ermöglicht. Über die Ladeverbindung kann ein zum Laden der Batterie notwendiger Strom fließen. Die Ladeverbindung ist somit hergestellt, wenn das Aufladen der Batterie über das Ladegerät in der vorgesehenen Weise erfolgen kann, also insbesondere ein vorgesehener Ladestrom fließen kann. Die Batterie kann hierbei unmittelbar mit dem Ladegerät verbunden sein, beispielsweise über eine Steckverbindung mittels Ladestecker und Ladebuchse. Auch kann die Batterie mittelbar mit dem Ladegerät verbunden sein, insbesondere über ein Flurförderzeug. Beispielsweise kann das Flurförderzeug über eine Steckverbindung Ladestecker-Ladebuchse mit dem Ladegerät verbunden sein und eine Verbindung zu der Batterie dann über das Flurförderzeug erfolgen, beispielsweise über intern im Flurförderzeug verlaufende Leitungen. Das Flurförderzeug kann beispielsweise ein Gabelstapler sein. Die Batterie kann beispielsweise eine Lithium-Ionen-Batterie sein.
Um ein unerwünschtes Trennen der Ladeverbindung, insbesondere während eines laufenden Ladevorgangs, zu unterbinden, erfolgt eine Verriegelung der Ladeverbindung. Das hierfür vorgesehene Verriegelungssystem verfügt über eine Verriegelungsmechanik und eine Verriegelungssteuerung, die die Verriegelungsmechanik ansteuert. Mittels der Verriegelungssteuerung ist die Verriegelungsmechanik zumindest in die Verriegelungsstellung verstellbar. Die Verriegelungssteuerung kann beispielsweise Teil einer Fahrzeugsteuerung des Flurförderzeugs oder Teil eines Batteriemanagementsystems der Batterie oder Teil einer Steuereinheit des Ladegeräts sein. In der Verriegelungsstellung verriegelt die Verriegelungsmechanik die Ladeverbindung derart, dass sie nicht ohne weiteres gelöst werden kann. Insbesondere kann in der Verriegelungsstellung die Ladeverbindung nicht unter Aufbringung eines Kraftaufwands gelöst werden, der für die Trennung einer Ladeverbindung üblich ist. Insbesondere kann die Ladeverbindung in der Verriegelungsstellung nicht zerstörungsfrei getrennt werden. Während des Ladevorgangs, also während ein Ladestrom zwischen Ladegerät und Batterie fließt, befindet sich die Verriegelungsmechanik in der Verriegelungsstellung. Die Verriegelungsmechanik kann an der Batterie oder an dem Ladegerät oder grundsätzlich auch an einem die Batterie aufnehmenden Flurförderzeug angeordnet sein. Insbesondere kann die Verriegelungsmechanik aus mehreren miteinander zusammenwirkenden Elementen bestehen, die in den unterschiedlichen zu verbindenden Teilen, also Batterie bzw. Flurförderzeug und Ladegerät, angeordnet sind.
Die Verriegelungsstellung wird erfindungsgemäß abhängig davon eingenommen, ob eine Kommunikation zwischen der Batterie und dem Ladegerät besteht. Hierfür wird zunächst geprüft, ob eine solche Kommunikation zwischen der Batterie und dem Ladegerät aufgebaut wurde. Ergibt diese Prüfung, dass die Kommunikation besteht, wird die Verriegelungsmechanik in die Verriegelungsstellung verstellt und somit die Ladeverbindung gesichert. Mit einer Kommunikation zwischen der Batterie und dem Ladegerät ist insbesondere eine Datenübermittlung gemeint und nicht lediglich das Bestehen einer elektrischen Verbindung. Die Kommunikation zwischen der Batterie und dem Ladegerät kann insbesondere unabhängig von der Ladeverbindung, beispielsweise über eine separate Datenverbindung erfolgen. Auch kann die Kommunikation im Sinne einer sogenannten Powerline-Kommunikation über die Ladeverbindung erfolgen. Grundsätzlich kann auch eine kabellose Kommunikation zwischen Batterie und Ladegerät erfolgen. So kann die Kommunikation zwischen der Batterie und dem Ladegerät beispielsweise darin bestehen, dass eine Ladebereitschaft vom Ladegerät zur Batterie oder von der Batterie zum Ladegerät übermittelt wird. Die Kommunikation zwischen der Batterie und dem Ladegerät kann insbesondere in einem den Start des Ladevorgangs anzeigenden Signal bestehen. Auch kann die Ausführung eines vorbestimmten Kommunikationsprotokolls die Herstellung der Kommunikation zwischen Batterie und Ladegerät definieren. Die Kommunikation kann dabei beispielsweise zwischen einem Batteriemanagementsystem der Batterie und einer Steuereinheit des Ladegeräts aufgebaut werden. Die Kommunikation zwischen der Batterie und dem Ladegerät kann auch mittelbar über das Flurförderzeug aufgebaut sein. Beispielsweise kann die Kommunikation zwischen dem Ladegerät und einer Fahrzeugsteuerung des Flurförderzeugs einerseits und zwischen der Fahrzeugsteuerung des Flurförderzeugs und einem Batteriemanagementsystem der Batterie andererseits bestehen. Auch hierin wird eine Kommunikation zwischen der Batterie und dem Ladegerät verstanden.
Stellt die Verriegelungssteuerung fest, dass die Kommunikation zwischen Batterie und Ladegerät aufgebaut wurde, verstellt sie die Verriegelungsmechanik in die Verriegelungsstellung. Somit wird also erfindungsgemäß die Verriegelung abhängig von der Kommunikation zwischen Batterie und Ladegerät durch die Verriegelungssteuerung aktiviert. Es ist kein weiterer Sensor notwendig. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Verriegelungsmechanik ausschließlich abhängig von dem Bestehen der Kommunikation zwischen Batterie und Ladegerät in die Verriegelungsstellung verbracht wird, dass also insbesondere kein Sensor die Verriegelung auslöst. Dies führt zu einer konstruktiven Vereinfachung gegenüber der DE 10 2015 012 864 A1 , gewährt jedoch eine hohe Sicherheit. Insbesondere kann die Ladeverbindung während eines laufenden Ladevorgangs nicht getrennt werden. Zudem kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. System die Batterie bevorzugt auch unabhängig von dem Flurförderzeug, insbesondere im aus dem Flurförderzeug entnommenen Zustand geladen werden. Die Verriegelungsmechanik und die Verriegelungssteuerung sind hierfür bevorzugt an der Batterie bzw. an dem Ladegerät und nicht am Flurförderzeug angeordnet, wie später noch erläutert wird. Die erfindungsgemäße Verriegelung funktioniert also unabhängig davon, ob die Batterie außerhalb des Flurförderzeugs mit dem Ladegerät verbunden wird oder aufgenommen im Flurförderzeug mit dem Ladegerät verbunden wird. Die erfindungsgemäße Verriegelung ist dabei geeignet sowohl für im Flurförderzeug aufgenommene Batterien, die unmittelbar mit dem Ladegerät verbunden werden, als auch für im Flurförderzeug aufgenommene Batterien, die nur mittelbar über das Flurförderzeug mit dem Ladegerät verbunden werden, wie oben erläutert. Somit eignet sich das Verfahren bzw. System für ein breiteres Einsatzfeld.
Nach einer Ausgestaltung ist die Verriegelungssteuerung dazu ausgebildet, zu prüfen, ob eine Kommunikation zwischen der Batterie und dem Ladegerät beendet wurde und die Verriegelungsmechanik in die Freigabestellung zu verstellen, wenn die Prüfung ergibt, dass eine Kommunikation zwischen der Batterie und dem Ladegerät beendet wurde. Somit kann die Verriegelungssteuerung die Verriegelungsmechanik nicht nur in die Verriegelungsstellung sondern auch aus der Verriegelungsstellung in die Freigabestellung bewegen. Nach dem Beenden eines Ladevorgangs und dem anschließenden Beenden der Kommunikation zwischen Batterie und Ladegerät erfolgt also eine Entriegelung der Ladeverbindung. Insbesondere kann ein Beenden der Kommunikation vorliegen, wenn die Verriegelungssteuerung ein das Beenden des Ladevorgangs anzeigendes Signal empfängt. Die Ladeverbindung kann dann getrennt werden, beispielsweise können Ladestecker und Ladebuchse voneinander getrennt werden. Eine Bedienperson kann dann ohne die Gefahr von Beschädigungen die Ladeverbindung trennen. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Verriegelungsmechanik nur dann in die Freigabestellung verstellt wird, wenn die Kommunikation zwischen der Batterie und dem Ladegerät beendet wird. Eine Entriegelung der Ladeverbindung ist dann ausschließlich abhängig von dem Bestehen der Kommunikation zwischen Batterie und Ladegerät möglich. Dies ist besonders sicher. Zudem kann so verhindert werden, dass ein Ladevorgang unerwünscht unterbrochen wird, beispielsweise weil die Batterie noch nicht vollständig geladen ist.
Das Verfahren kann entsprechend die weiteren Schritte, insbesondere den Schritten a bis d nachfolgend in der folgenden Reihenfolge umfassen:

e. Beenden der Kommunikation zwischen der Batterie und dem Ladegerät,
f. Prüfen mittels der Verriegelungssteuerung, ob die Kommunikation zwischen der Batterie und dem Ladegerät beendet wurde,
g. Verstellen der Verriegelungsmechanik in eine Freigabestellung, in der die Ladeverbindung gelöst werden kann, wenn die Prüfung ergibt, dass die Kommunikation zwischen der Batterie und dem Ladegerät beendet wurde.

Nach einer Ausgestaltung ist die Batterie dazu ausgebildet ist, zum Laden aus dem Flurförderzeug entnommen zu werden. Insbesondere kann nach einer Ausgestaltung die Verriegelungssteuerung batterieseitig und/oder ladegeräteseitig vorgesehen sein, sodass die Ladeverbindung zwischen Batterie und Ladegerät sowohl in einem aus dem Flurförderzeug entnommenen Zustand der Batterie als auch in einem in das Flurförderzeug aufgenommenen Zustand der Batterie verriegelt werden kann. Die Verriegelungssteuerung kann also als Teil der Batterie vorgesehen sein, als Teil des Ladegeräts oder als Teil beider. Die Verriegelungssteuerung kann beispielsweise durch das Batteriemanagementsystem realisiert sein oder durch die Steuereinheit des Ladegeräts oder auch durch beide. Ebenso kann die Verriegelungsmechanik batterieseitig und/oder ladegerätseitig vorgesehen sein, sodass die Ladeverbindung zwischen Batterie und Ladegerät sowohl in einem aus dem Flurförderzeug entnommenen Zustand der Batterie als auch in einem in das Flurförderzeug aufgenommenen Zustand der Batterie verriegelt werden kann. Die Verriegelungsmechanik kann also als Teil der Batterie vorgesehen sein, als Teil des Ladegeräts oder als Teil beider. Die Verriegelungsmechanik kann insbesondere an einem Ladestecker und/oder einer Ladebuchse angeordnet sein, die wiederum an der Batterie bzw. am Ladegerät angeordnet sind. Eine Anordnung der Verriegelungssteuerung bzw. der Verriegelungsmechanik als Teil der Batterie bzw. des Ladegeräts anstatt als Teil des Flurförderzeugs ermöglicht somit, die Ladeverbindung zwischen Batterie und Ladegerät sowohl im aus dem Flurförderzeug entnommenen Zustand der Batterie als auch im in das Flurförderzeug aufgenommenen Zustand der Batterie zu verriegeln, wie bereits angesprochen. Die Verriegelungsmechanik kann also insbesondere sowohl im aus dem Flurförderzeug entnommenen Zustand der Batterie als auch im in das Flurförderzeug aufgenommenen Zustand der Batterie zwischen der Verriegelungsstellung und der Freigabestellung verstellt werden. Die erfindungsgemäße Verriegelung der Ladeverbindung funktioniert dann unabhängig davon, ob die Batterie außerhalb des Flurförderzeugs oder aufgenommen im Flurförderzeug mit dem Ladegerät verbunden wird, kann also unabhängig vom Flurförderzeug aktiviert werden.
Nach einer Ausgestaltung ist die Ladeverbindung herstellbar über eine Ladebuchse und einen in der Ladebuchse aufgenommenen Ladestecker, wie bereits erwähnt. Ladestecker und Ladebuchse können korrespondierend zueinander ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Batterie und/oder das die Batterie aufnehmende Flurförderzeug über eine Ladebuchse und das Ladegerät über einen Ladestecker verfügen. Natürlich kann auch die Batterie und/oder das die Batterie aufnehmende Flurförderzeug über einen Ladestecker und das Ladegerät über eine Ladebuchse verfügen. Durch Zusammenfügen von Ladebuchse und Ladestecker wird die Ladeverbindung hergestellt. Der Ladestecker kann insbesondere über ein Ladekabel mit dem Ladegerät bzw. mit Batterie und/oder Flurförderzeug verbunden sein. Nach einer diesbezüglichen Ausgestaltung ist die Verriegelungsmechanik an der Ladebuchse und/oder an dem Ladestecker angeordnet. Die Verriegelungsmechanik kann ist somit batterieseitig und/oder ladegerätseitig vorgesehen und nicht am Flurförderzeug. Hierdurch kann die Verriegelung unabhängig vom Flurförderzeug aktiviert werden, wie oben erläutert.
Nach einer Ausgestaltung umfasst das Verriegelungssystem eine Erkennungseinheit, die dazu ausgebildet ist, zu erkennen, ob die Ladeverbindung zwischen dem Ladegerät und der Batterie hergestellt wurde, und eine Wegfahrsperre des Flurförderzeugs zu aktivieren, wenn die Erkennungseinheit erkennt, dass die Ladeverbindung hergestellt wurde. Die Erkennungseinheit kann beispielsweise Teil der Verriegelungssteuerung und/oder einer Fahrzeugsteuerung des Flurförderzeugs sein. Insbesondere kann eine Fahrzeugkomponente als Teil der Erkennungseinheit die Wegfahrsperre aktivieren. Die Erkennungseinheit kann grundsätzlich batterieseitig und/oder ladegerätseitig angeordnet sein, bevorzugt jedoch fahrzeugseitig. Abhängig von dem Bestehen der Ladeverbindung zwischen Ladegerät und Batterie kann also eine Wegfahrsperre des Flurförderzeugs aktiviert werden. Die Wegfahrsperre hindert das Flurförderzeug daran, zu fahren. Somit kann sichergestellt werden, dass während einer bestehenden Ladeverbindung - und insbesondere während eines laufenden Ladevorgangs - das Flurförderzeug fortbewegt und so die Ladeverbindung beschädigt werden kann. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn die Ladeverbindung durch eine Steckverbindung aus Ladestecker und Ladebuchse realisiert wird. Wenn die erfindungsgemäße Verriegelung als erster Sicherheitsmechanismus verstanden wird, wird durch die Wegfahrsperre ein zweiter Sicherheitsmechanismus gebildet. Das Verfahren kann entsprechend weiterhin die Schritte umfassen: Erkennen, ob die Ladeverbindung zwischen dem Ladegerät und der Batterie hergestellt wurde, Aktivieren einer Wegfahrsperre des Flurförderzeugs wenn die Erkennung ergibt, dass die Ladeverbindung hergestellt wurde. Diese Verfahrensschritte finden nach dem Schritt a. des erfindungsgemäßen Verfahrens und insbesondere vor dem Schritt b. des erfindungsgemäßen Verfahrens statt.
Nach einer Ausgestaltung ist die Erkennungseinheit dazu ausgebildet, zu erkennen, ob die Ladeverbindung zwischen dem Ladegerät und der Batterie getrennt wurde und die Wegfahrsperre des Flurförderzeugs zu deaktivieren, wenn die Erkennungseinheit erkennt, dass die Ladeverbindung getrennt wurde. Somit kann bei getrennter Ladeverbindung, also insbesondere bei voneinander getrenntem Ladestecker und Ladebuchse, das Flurförderzeug wieder verwendet werden. Ein entsprechendes Verfahren kann weiterhin die Schritte umfassen: Erkennen, ob die Ladeverbindung zwischen dem Ladegerät und der Batterie getrennt wurde, Deaktivieren der Wegfahrsperre des Flurförderzeugs wenn die Erkennung ergibt, dass die Ladeverbindung getrennt wurde.
Nach einer weiteren Ausgestaltung weist die Erkennungseinheit einen Schalter zur Erkennung der hergestellten Ladeverbindung auf, der durch Herstellen der Ladeverbindung betätigbar ist. Zusätzlich oder alternativ kann die Erkennungseinheit zur Erkennung der hergestellten Ladeverbindung einen Sensor aufweisen, der dazu ausgebildet ist, das Herstellen der Ladeverbindung kontaktlos zu detektieren. Beispielsweise kann der Sensor die hergestellte Ladeverbindung kapazitiv, induktiv oder per Ultraschall detektieren. Ebenso kann vorgesehen sein, dass über den Schalter bzw. den Sensor erkannt wird, ob die Ladeverbindung getrennt ist. Beispielsweise kann der Schalter durch Herstellen der Ladeverbindung, insbesondere durch Verbinden des Ladesteckers mit der Ladebuchse, automatisch betätigt werden. Auch kann vorgesehen sein, dass der Schalter beim Trennen der Ladeverbindung wiederum automatisch betätigt wird, insbesondere durch Entnahme des Ladesteckers aus der Ladebuchse. Der Sensor kann die hergestellte oder getrennte Ladeverbindung beispielsweise dadurch erkennen, indem er den in die Ladebuchse gesteckten Ladestecker detektiert.
Nach einer Ausgestaltung umfasst die Verriegelungsmechanik einen Aktor, insbesondere einen Elektromotor, und mindestens ein Verriegelungselement, das in der Verriegelungsstellung die Verriegelung herstellt. Das Verriegelungselement wird über den Aktor zwischen der Verriegelungsstellung und der Freigabestellung bewegt. Beispielsweise kann ein Elektromotor als Aktor einen Verriegelungsstift in eine Verriegelungsaufnahme einführen bei Übergang der Verriegelungsmechanik von der Freigabestellung in die Verriegelungsstellung. Verriegelungsstift und Verriegelungsaufnahme bilden dabei Verriegelungselemente.
Nach einer Ausgestaltung ist die Erkennungseinheit batterieseitig und/oder ladegerätseitig angeordnet. Wird die Batterie zum Laden aus dem Flurförderzeug entnommenen, wird die Datenverbindung zwischen der Steuereinheit der Batterie, also insbesondere dem Batteriemanagementsystem, und der Fahrzeugsteuerung getrennt. Bei einer derartigen Anordnung der Erkennungseinheit bleibt somit der zweite Sicherheitsmechanismus bei entnommener Batterie inaktiv, es wird also die Wegfahrsperre nicht ausgelöst.
Die Erfindung betrifft zudem ein Flurförderzeug mit einem erfindungsgemäßen Verriegelungssystem, insbesondere mit einem Verriegelungssystem dessen Erkennungseinheit am Flurförderzeug angeordnet ist. Wird die Batterie zum Laden aus dem Flurförderzeug entnommenen, kann die am Fahrzeug angeordnete Erkennungseinheit keine Ladeverbindung zwischen Ladegerät und Batterie erkennen, sodass auch hier der zweite Sicherheitsmechanismus bei entnommener Batterie inaktiv bleibt, die Wegfahrsperre also nicht ausgelöst wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist mit dem Verriegelungssystem ausführbar. Das Verriegelungssystem ist entsprechend geeignet zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die zu dem Verriegelungssystem ausgeführten Erläuterungen gelten entsprechend für das Verfahren und umgekehrt.
Eine Ausgestaltung der Erfindung wird im Folgenden anhand von Figuren erläutert. Es zeigen:

1 ein Flurförderzeug mit einer Batterie, die über ein Ladegerät geladen wird,
2 eine freistehende Batterie, die über ein Ladegerät geladen wird, und
3 ein Ablaufschema für das erfindungsgemäße Verriegelungsverfahren.

Soweit nichts anderes angegeben ist, bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Gegenstände.
1 zeigt ein Flurförderzeug 10 mit einem Antriebsteil 12 und einem Lastteil 14. Das Lastteil 14 verfügt über einen Hubmast 16 und Lastgabeln 18. Zudem verfügt das Flurförderzeug 10 über eine Fahrerkabine 20, in dem eine Bedienperson sitzend das Flurförderzeug steuern kann. Eine Batterie 22 ist in dem Flurförderzeug 10 aufgenommen und dient der Versorgung eines nicht dargestellten elektrischen Antriebs. Über den Antrieb kann das Flurförderzeug gefahren sowie insbesondere auch das Lastteil 14 bewegt werden. Die Batterie verfügt über ein im Allgemeinen bekanntes Batteriemanagementsystem 24. Über eine elektrische Verbindung 26 ist eine Ladebuchse 28 mit dem Batteriemanagementsystem 24 verbunden. Zudem ist das Batteriemanagementsystem über eine Datenleitung 30 mit einer Fahrzeugsteuerung 32 des Flurförderzeugs 10 verbunden. In 1 ist zudem ein Ladegerät 34 ersichtlich, von welchem sich ein Ladekabel 36 mit einem am freien Ende angeordneten Ladestecker 38 erstreckt. Der Ladestecker 38 ist mit der Ladebuchse 28 verbunden und bildet mit dieser eine Steckverbindung. Zudem verläuft auch ein Datenkabel 40 von dem Ladegerät 34 zu dem Ladestecker 38.
Es ist dabei ein erfindungsgemäßes Verriegelungssystem vorgesehen mit einer Verriegelungssteuerung und einer durch die Verriegelungssteuerung betätigten Verriegelungsmechanik. Die Verriegelungsmechanik ist in 1 nicht dargestellt. Die Verriegelungssteuerung kann durch das Batteriemanagementsystem 24, die Fahrzeugsteuerung 32 des Flurförderzeugs oder auch durch eine Steuereinheit des Ladegeräts 34 realisiert sein. Grundsätzlich kann auch eine unabhängige, weitere Steuereinheit als Verriegelungssteuerung dienen. Zwischen der Batterie 22 und dem Ladegerät 34 besteht eine Ladeverbindung, hergestellt durch die Steckverbindung zwischen Ladestecker 38 und Ladebuchse 28. Das Bestehen der Ladeverbindung kann beispielsweise über einen Schalter oder einen Sensor erkannt und beispielsweise dem Batteriemanagementsystem 24 und/oder der Steuereinheit 42 mitgeteilt werden. Zudem kann das Bestehen der Ladeverbindung über die Datenleitung 30 auch von dem Batteriemanagementsystem 24 an die Steuereinheit 32 des Flurförderzeugs übermittelt werden. Anschließend wird eine Kommunikation zwischen dem Batteriemanagementsystem 24 sowie der Steuereinheit 42 des Ladegeräts 34 und damit zwischen Ladegerät 34 und Batterie 22 aufgebaut. Diese Kommunikation erfolgt als Datenverbindung über das Datenkabel 40. Alternativ kann die Datenverbindung auch, im Sinne einer sogenannten Powerline-Kommunikation, über die Ladeverbindung erfolgen, also über das Ladekabel 36. Auf das Datenkabel 40 kann dann verzichtet werden. Unter einer Kommunikation wird hierbei eine Datenübermittlung wie beispielsweise die Übermittlung einer Ladebereitschaft oder die Übermittlung von Befehlen zwischen Batteriemanagementsystem und Steuereinheit des Ladegeräts verstanden.
Die Verriegelungssteuerung prüft anschließend, ob die Kommunikation zwischen der Batterie und dem Ladegerät, also vorliegend zwischen Batteriemanagementsystem 24 und Steuereinheit 42, aufgebaut wurde. Die Verriegelungssteuerung kann, wie erwähnt, auch Teil des Batteriemanagementsystems sein. Auch kann das Batteriemanagementsystem von sich aus ein Signal an die Verriegelungssteuerung schicken, dass die Kommunikation aufgebaut wurde. Beispielsweise kann die Verriegelungssteuerung hierfür versuchen, eine Anfrage an das Batteriemanagementsystem und/oder die Steuereinheit zu senden. Anschließend verstellt die Verriegelungssteuerung erfindungsgemäß die Verriegelungsmechanik in eine Verriegelungsstellung, in der die Ladeverbindung nicht gelöst werden kann, sofern die vorherige Prüfung positiv verlaufen ist, also ergeben hat, dass die Kommunikation zwischen der Batterie und dem Ladegerät aufgebaut wurde. Die Prüfung kann beispielsweise positiv sein, wenn die Verriegelungssteuerung eine Antwort auf ihre Anfrage erhalten hat. Die Verriegelungssteuerung kann diese Prüfung regelmäßig durchführen, um festzustellen, ob die Kommunikation noch besteht. Die Verriegelungssteuerung kann, wie erwähnt, auch Teil des Batteriemanagementsystems sein. Auch kann das Batteriemanagementsystem von sich aus ein Signal an die Verriegelungssteuerung schicken, dass die Kommunikation beendet wurde. Stellt die Verriegelungssteuerung fest, dass die Kommunikation zwischen der Batterie und dem Ladegerät beendet wurde, beispielsweise weil die Verriegelungssteuerung keine Antwort mehr auf ihre Anfragen erhält, so verstellt die Verriegelungssteuerung die Verriegelungsmechanik in eine Freigabestellung, in der die Ladeverbindung gelöst werden kann. Folglich wird also die Verriegelung der Ladeverbindung zwischen Batterie 22 und Ladegerät 34 abhängig von dem Bestehen der Kommunikation zwischen Batterie 22 und Ladegerät 34, d. h. insbesondere zwischen Batteriemanagementsystem 24 und Steuereinheit 42, hergestellt bzw. gelöst. Die Verriegelung kann somit unabhängig vom Fahrzeug aktiviert werden. Dies ermöglicht es, die Batterie sowohl im in das Flurförderzeug eingebauten Zustand wie auch außerhalb des Flurförderzeugs zu laden.
2 zeigt die Verbindung der Batterie 22 mit dem Ladegerät 34 außerhalb des Flurförderzeugs. Die Verbindung wird hierbei auf die gleiche Weise hergestellt, wie bereits zu 1 erläutert. Eine Verbindung zu einer Fahrzeugsteuerung des Flurförderzeugs besteht hier naturgemäß nicht. Auch hier ist jedoch die erfindungsgemäße Verriegelung der Ladeverbindung einsetzbar. Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. das erfindungsgemäße Verriegelungssystem ist somit flexibel einsetzbar. Neben den in 1 und 2 gezeigten Ausgestaltungen kann das erfindungsgemäße Verfahren bzw. Verriegelungssystem auch verwendet werden für ein Flurförderzeug mit darin aufgenommener Batterie, wobei nicht die Batterie sondern das Flurförderzeug selbst die Ladebuchse aufweist. Die Kommunikation zwischen Batterie und Ladegerät kann dann mittelbar über das Flurförderzeug erfolgen. Die Verriegelungsmechanik kann dann an dem Flurförderzeug sowie auch an der Batterie vorgesehen sein, insbesondere sofern die Batterie entnehmbar ist. Bei nicht aus dem Flurförderzeug entnehmbarer Batterie kann die Verriegelungsmechanik auch lediglich am Flurförderzeug vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Verriegelungsmechanik an dem Ladegerät vorgesehen sein, insbesondere am Ladestecker.
Bei der in 1 gezeigten Ausgestaltung ist darüber hinaus auch eine Wegfahrsperre vorgesehen (nicht dargestellt). Hierfür umfasst das Verriegelungssystem eine Erkennungseinheit, die das Herstellen und das Trennen der Ladeverbindung zwischen Ladegerät und Batterie erkennen kann. Die nicht dargestellte Erkennungseinheit kann beispielsweise durch einen Schalter oder einen Sensor realisiert sein. Der Schalter oder der Sensor kann mit dem Batteriemanagementsystem 24, der Steuereinheit 32 des Flurförderzeugs oder auch über die Datenleitung 40 mit der Steuereinheit 42 des Ladegeräts 34 verbunden sein. Bevorzugt ist die Steuereinheit 32 des Flurförderzeugs stets mit der Erkennungseinheit, ggf. mittelbar über beispielsweise das Batteriemanagementsystem 24, verbunden. Die fahrzeuginterne Kommunikation kann über einen CAN-Bus erfolgen. Als Erkennungseinheit kann dabei die jeweilige Steuereinheit in Verbindung mit dem Schalter oder dem Sensor verstanden werden. Besteht eine Ladeverbindung zwischen Ladegerät und Batterie, ist also der Ladestecker 38 mit der Ladebuchse 28 verbunden, so aktiviert die Erkennungseinheit die Wegfahrsperre des Flurförderzeugs. Das Flurförderzeug kann dann nicht mehr weggefahren werden, was ansonsten zu einer ungewünschten Trennung der Ladeverbindung und insbesondere der Beschädigung von Komponenten führen könnte. Wird die Ladeverbindung getrennt, also der Ladestecker 38 aus der Ladebuchse 28 gezogen, deaktiviert die Erkennungseinheit die Wegfahrsperre. Das Flurförderzeug kann dann wiederverwendet werden. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden somit zwei separate Sicherheitskreise gebildet: zum einen die Wegfahrsperre und zum anderen die Verriegelung der Ladeverbindung. Diese Sicherheitskreise sind voneinander unabhängig.
3 zeigt ein Ablaufschema für das erfindungsgemäße Verfahren. Bei Schritt 100 wird zunächst geprüft, ob der Ladestecker in die Ladebuchse gesteckt, ob also die Ladeverbindung zwischen dem Ladegerät und der Batterie hergestellt ist. Wie erläutert, kann die Erkennung der Ladeverbindung beispielsweise über einen Schalter oder einen Sensor erfolgen. Ist die Ladeverbindung getrennt, so wird die Wegfahrsperre gelöst bzw. gar nicht erst aktiviert, Schritt 110. Ist eine Ladeverbindung hergestellt, wird die Wegfahrsperre aktiviert, Schritt 120. Anschließend wird in Schritt 130 überprüft, ob Ladegerät und Batterie kommunizieren. Dies wird solange regelmäßig geprüft, bis eine Kommunikation zwischen Ladegerät und Batterie festgestellt wird, woraufhin in Schritt 140 der Ladestecker an der Ladebuchse verriegelt wird, wodurch eine Verriegelung der Ladeverbindung erfolgt. Anschließend wird regelmäßig überprüft, ob die Kommunikation zwischen Ladegerät und Batterie noch besteht oder schon beendet ist, Schritt 150. Besteht die Kommunikation weiterhin, bleibt es bei der Verriegelung. Ist die Kommunikation beendet, wird die Verriegelung aufgehoben, Schritt 160. Anschließend kann das Verfahren von vom beginnen.
Bezugszeichenliste

10: Flurförderzeug
12: Antrieb steil
14: Lastteil
16: Hubmast
18: Lastgabeln
20: Fahrerkabine
22: Batterie
24: Batteriemanagementsystem
26: elektrische Verbindung
28: Ladebuchse
30: Datenleitung
32: Fahrzeugsteuerung
34: Ladegerät
36: Ladekabel
38: Ladestecker
40: Datenkabel
42: Steuereinheit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102015012864 A1 [0003, 0011]

Claims

Verriegelungssystem zur Verriegelung einer Ladeverbindung zwischen einer elektrischen Batterie (22), die zur Versorgung eines Antriebs eines Flurförderzeugs (10) dient, und einem Ladegerät (34), das Verriegelungssystem umfassend eine Verriegelungsmechanik und eine Verriegelungssteuerung (24, 32, 42), wobei die Verriegelungsmechanik verstellbar ist zwischen einer Verriegelungsstellung, in der die Verriegelungsmechanik die Ladeverbindung derart verriegelt, dass die Ladeverbindung nicht gelöst werden kann, und einer Freigabestellung, in der die Verriegelungsmechanik die Verriegelung der Ladeverbindung aufhebt, so dass die Ladeverbindung gelöst werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungssteuerung (24, 32, 42) dazu ausgebildet ist, zu prüfen, ob eine Kommunikation zwischen der Batterie (22) und dem Ladegerät (34) aufgebaut wurde und die Verriegelungsmechanik in die Verriegelungsstellung zu verstellen, wenn die Prüfung ergibt, dass eine Kommunikation zwischen der Batterie (22) und dem Ladegerät (34) aufgebaut wurde.
Verriegelungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungssteuerung (24, 32, 42) dazu ausgebildet ist, zu prüfen, ob eine Kommunikation zwischen der Batterie (22) und dem Ladegerät (34) beendet wurde und die Verriegelungsmechanik in die Freigabestellung zu verstellen, wenn die Prüfung ergibt, dass eine Kommunikation zwischen der Batterie (22) und dem Ladegerät (34) beendet wurde.
Verriegelungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie (22) dazu ausgebildet ist, zum Laden aus dem Flurförderzeug (10) entnommen zu werden.
Verriegelungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungssteuerung (24, 32, 42) batterieseitig und/oder ladegerätseitig vorgesehen ist, sodass die Ladeverbindung zwischen Batterie (22) und Ladegerät (34) sowohl in einem aus dem Flurförderzeug (10) entnommenen Zustand der Batterie (22) als auch in einem in das Flurförderzeug (10) aufgenommenen Zustand der Batterie (22) verriegelt werden kann.
Verriegelungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungsmechanik batterieseitig und/oder ladegerätseitig vorgesehen ist, sodass die Ladeverbindung zwischen Batterie (22) und Ladegerät (34) sowohl in einem aus dem Flurförderzeug (10) entnommenen Zustand der Batterie (22) als auch in einem in das Flurförderzeug (10) aufgenommenen Zustand der Batterie (22) verriegelt werden kann.
Verriegelungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladeverbindung herstellbar ist über eine Ladebuchse (28) und einen in der Ladebuchse (28) aufgenommenen Ladestecker (38),
Verriegelungssystem nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungsmechanik an der Ladebuchse (28) und/oder an dem Ladestecker (38) angeordnet ist.
Verriegelungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungsmechanik einen Aktor, insbesondere einen Elektromotor, und mindestens ein Verriegelungselement umfasst, das in der Verriegelungsstellung die Verriegelung herstellt.
Verriegelungssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Verriegelungselemente vorgesehen sind, nämlich ein verfahrbarer Stift und eine den Stift in der Verriegelungsstellung aufnehmende Stiftaufnahme.
Verriegelungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Erkennungseinheit, die dazu ausgebildet ist, zu erkennen, ob die Ladeverbindung zwischen dem Ladegerät (34) und der Batterie (22) hergestellt wurde, und eine Wegfahrsperre des Flurförderzeugs (10) zu aktivieren, wenn die Erkennungseinheit erkennt, dass die Ladeverbindung hergestellt wurde.
Verriegelungssystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Erkennungseinheit dazu ausgebildet ist, zu erkennen, ob die Ladeverbindung zwischen dem Ladegerät (34) und der Batterie (22) getrennt wurde, und die Wegfahrsperre des Flurförderzeugs (10) zu deaktivieren, wenn die Erkennungseinheit erkennt, dass die Ladeverbindung (26) getrennt wurde.
Verriegelungssystem nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Erkennungseinheit zur Erkennung der hergestellten Ladeverbindung einen Schalter aufweist, der durch Herstellen der Ladeverbindung betätigbar ist, und/oder dass die Erkennungseinheit zur Erkennung der hergestellten Ladeverbindung einen Sensor aufweist, der dazu ausgebildet ist, das Herstellen der Ladeverbindung kontaktlos zu detektieren.
Verriegelungssystem nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Erkennungseinheit batterieseitig und/oder ladegerätseitig angeordnet ist.
Flurförderzeug mit einem Verriegelungssystem nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Erkennungseinheit am Flurförderzeug angeordnet ist.
Verfahren zur Verriegelung einer Ladeverbindung zwischen einer elektrischen Batterie (22), die zur Versorgung eines Antriebs eines Flurförderzeugs (10) dient, und einem Ladegerät (34), wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: a. Herstellen einer Ladeverbindung zwischen dem Ladegerät (34) und der Batterie (22), b. Aufbau einer Kommunikation zwischen der Batterie (22) und dem Ladegerät (34), c. Prüfen mittels einer Verriegelungssteuerung (24, 32, 42), ob die Kommunikation zwischen der Batterie (22) und dem Ladegerät (34) aufgebaut wurde, d. Verstellen einer Verriegelungsmechanik in eine Verriegelungsstellung, in der die Ladeverbindung nicht gelöst werden kann, wenn die Prüfung ergibt, dass die Kommunikation zwischen der Batterie (22) und dem Ladegerät (34) aufgebaut wurde.