DE102020103108A1

DE102020103108A1 - System zum induktiven Laden von Flurförderzeugen in einem Lager sowie Verfahren zur Herstellung des Lagers

Info

Publication number: DE102020103108A1
Application number: DE102020103108.4A
Authority: DE
Inventors: Marinus Petersen; Ralf Wetegrove
Original assignee: Jungheinrich AG
Current assignee: Jungheinrich AG
Priority date: 2020-02-06
Filing date: 2020-02-06
Publication date: 2021-08-12

Abstract

Verfahren zum Herstellen eines Lagers für eine Vielzahl von elektrisch betriebenen Flurförderzeugen, die jeweils mit einer induktiven elektrischen Ladeeinrichtung versehen sind, wobei das Lager eine Vielzahl von Regalen und/oder Lagerplätzen aufweist, die über Fahrwege miteinander für ein Ein- und Auslagern verbunden sind, das Verfahren weist folgende Schritte auf:■ Ermitteln einer Verweildauer für ein Flurförderzeug auf einem Fahrweg für Vorgänge zum Be- und Entladen sowie für den Transport innerhalb und außerhalb des Lagers,■ Auswählen der Fahrwege deren Verweildauer größer als eine vorbestimmte Mindestverweildauer ist,■ Einrichten der ausgewählten Fahrwege mit Lademitteln, um die Flurförderzeuge während ihres Betriebs und insbesondere ihrer Fahrt auf den ausgewählten Fahrwegen induktiv zu laden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Lagers für eine Vielzahl von elektrisch betriebenen Flurförderzeugen. Ebenso betrifft die Erfindung ein System zum induktiven Laden von Flurförderzeugen in einem Lager.
Für elektrisch betriebene Flurförderzeuge ist ein Rekuperationsbetrieb bekannt. Hierbei wird für leichte Bremsvorgänge die generatorische Bremse eines Flurförderzeugs genutzt, d. h. der Antriebsmotor wird in einen generatorischen Betrieb umgeschaltet und die gewonnene Energie zurück in die Batterie gespeist. Ist der Ladezustand der Batterie hoch oder erfolgt ein starker Bremsvorgang, so kann die Rekuperationsenergie nicht vollständig von der Fahrzeugbatterie aufgenommen werden. Es ist dann vorgesehen, die mechanische Bremse einzusetzen, um die notwendige Bremswirkung zu erzielen und/oder zusätzliche Verbraucher vorzusehen, mit denen die zusätzliche Energie in Wärme umgewandelt wird.
Für Flurförderzeuge, die in einer Lagerhalle eingesetzt werden, ist ein induktives Laden der Flurförderzeuge während der Fahrt von großem Vorteil, da hierdurch Standzeiten für das Flurförderzeug reduziert werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines Lagers für eine Vielzahl von elektrisch betriebenen Flurförderzeugen sowie ein System mit einem solchen Lager und entsprechenden Flurförderzeugen bereitzustellen, die sich in einfacher Weise herstellen und betreiben lassen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen aus Anspruch 1 gelöst ebenso durch ein System mit den Merkmalen nach Anspruch 10. Vorteilhafte Ausgestaltungen bilden die Gegenstände der Unteransprüche.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist vorgesehen und bestimmt zur Herstellung eines Lagers für eine Vielzahl von elektrisch betriebenen Flurförderzeugen. Das Herstellungsverfahren betrifft ein Lager, wobei hier Lager nicht als Maschinenelement, sondern Lager im Sinne von Lagergebäude oder Lagerhalle gemeint ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die elektrisch betriebenen Flurförderzeuge jeweils mit einer induktiven elektrischen Lagereinrichtung ausgestattet sind. Das Lager weist eine Vielzahl von Regalen und/oder Lagerplätzen auf, die über Fahrwege für ein Aus- und Einlagern miteinander verbunden sind. Bei dem Verfahren zur Herstellung des Lagers wird vorab eine Verweildauer für ein Flurförderzeug auf einem Fahrweg für Vorgänge zum Be- und Entladen sowie für den Transport innerhalb und außerhalb des Lagers ermittelt. Diese Ermittlung kann beispielsweise auf vorab durchgeführten Berechnungen und Simulationen zu den Bewegungen des Fahrzeuges im Lager beruhen. Es ist aber auch möglich, zur Ermittlung einer Verweildauer auf Messungen in dem Lager selbst oder auf Werte von vergleichbaren Lagern zurückzugreifen.
In einem nachfolgenden Verfahrensschritt werden Fahrwege ausgewählt, deren Verweildauer größer als eine vorbestimmte Mindestverweildauer ist. Je nach Topologie und Nutzung des Lagers treten immer wieder Fälle auf, in denen über einen vorbestimmten Zeitraum betrachtet, sich die Flurförderzeuge weniger aufhalten als an anderen Orten. In einem weiteren Schritt erfolgt das Einrichten der ausgewählten Fahrwege mit Lademitteln, um die Flurförderzeuge während ihres Betriebs und insbesondere ihrer Fahrt auf den ausgewählten Fahrwegen induktiv zu laden. Das erfindungsgemäß hergestellte Lager ist somit dadurch gekennzeichnet, dass abhängig von einer Mindestverweildauer nicht sämtliche Fahrwege in dem Lager mit induktiven Lademitteln ausgestattet sind, sondern nur die ausgewählten Fahrwege. Mit dem vorausgehenden Schritt zur Ermittlung der Verweildauer wird sichergestellt, dass die eingesetzten Lademittel intensiv genutzt werden und die Situation vermieden wird, dass in einem selten genutzten Seitengang Lademittel für ein induktives Laden des Flurförderzeugs installiert werden, ohne einen Nutzen zu liefern.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens wird dem Schritt zur Ermittlung der Verweildauer eine durchschnittliche Benutzung des Lagers zugrunde gelegt. Hierbei kann insbesondere der Wert für die Mindestverweildauer derart bestimmt werden, dass bei einer durchschnittlichen Benutzung des Lagers mit einer vorbestimmten Anzahl von Flurförderzeugen die induktiv an diese abgegebene Leistung einen Höchstwert nicht überschreitet. Durch die Festlegung des Höchstwertes der induktiv abgegebenen Leistung kann sichergestellt werden, dass die Leistungsentnahme während des Betriebs durch das induktive Laden nicht überschritten wird. Alternativ oder zusätzlich kann die Mindestverweildauer auch derart bestimmt werden, dass bei einer durchschnittlichen Benutzung des Lagers die sich ergebende Zeitdauer für die induktive Leistungsabgabe eine Mindestladedauer überschreitet. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass das induktiv geladene Flurförderzeug nach einer durchschnittlichen Benutzung während seiner Schicht eine gewisse Mindestladezeit bereits absolviert hat. So ist auch sichergestellt, dass das Fahrzeug bei einem sich an die Bewegung anschließenden Ladebetrieb nicht vollständig entladen ist, sondern, ausgehend von einer im Betrieb gewonnenen Grundladung, wieder aufgeladen werden kann.
In einer bevorzugten Ausgestaltung besteht das Lademittel aus einer Abfolge von Ladespulen, die während einer Überfahrt des Flurförderzeugs dieses laden oder über die eine Rückspeisung erfolgt. Die Verwendung von einzelnen, in sich abgeschlossenen Ladespulen, die in Längsrichtung des Fahrweges hintereinander angeordnet sind, besteht darin, dass diese sowohl beim Lade- als auch beim Entladevorgang besser gesteuert werden können.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist ein Energiemanagementsystem vorgesehen, dass die Ladezustände der in dem Lager eingesetzten Flurförderzeuge überwacht. Bevorzugt steuert das Energiemanagementsystem auch die Lademittel, beispielsweise mit den einzelnen Ladespulen an. Das Energiemanagementsystem kann hierdurch abhängig vom Ladezustand das Flurförderzeug gezielt in dem Ladevorgang unterstützen bzw. den Entladevorgang vorantreiben. Bevorzugt kann das Energiemanagementsystem auch dazu ausgebildet sein, für ein Flurförderzeug, dessen Ladezustand einen ersten vorbestimmten Wert für den Ladezustand unterschreitet, Routenvorschläge bereitzustellen, die über die Fahrwege mit den Lademitteln führen. Auf diese Weise kann ein Fahrzeug mit einem niedrigen Ladezustand über eine Route geführt werden, in der es besonders günstig wieder aufgeladen werden kann. Der Routenvorschlag kann auch vorsehen, dass dem Flurförderzeug Stellen zum Be- und Entladen von Gütern zugewiesen werden, die ein entsprechendes Laden des Flurförderzeugs erlauben. Auch kann vorgesehen sein, dass das Energiemanagement für ein Flurförderzeug, dessen Ladezustand einen zweiten vorbestimmten Wert für den Ladezustand unterschreitet, eine reduzierte Höchstgeschwindigkeit bereitgestellt bekommt, durch die sich die Ladezeit verlängert. Fährt ein Flurförderzeug beispielsweise mit einer halben Geschwindigkeit, so kann es doppelt so viel geladen werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die durch das generatorische Bremsen am Flurförderzeug gewonnene Rekuperationsenergie von dem Flurförderzeug vollständig oder teilweise über die Lademittel in den Fahrwegen eingespeist wird. Je nach Ausgestaltung kann die an dem Flurförderzeug gewonnene Rekuperationsenergie im Flurförderzeug gespeichert werden oder über die Lademittel zurückgespeist werden. Die zurückgespeiste Rekuperationsenergie kann direkt als Ladeenergie an ein anderes Flurförderzeug abgegeben werden oder aber in einem Energiespeicher lokal für die Lademittel in den Fahrwegen gespeichert werden.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird ebenfalls durch ein System zum induktiven Laden von Flurförderzeugen mit den Merkmalen aus Anspruch 10 gelöst.
Das erfindungsgemäße System dient zum induktiven Laden von Flurförderzeugen in einem Lager, insbesondere wenn die Flurförderzeuge sich im Betrieb befinden, sei es das Lasten ein- und ausgelagert werden oder das Flurförderzeug durch das Lager fährt. Das Lager selbst weist eine Vielzahl von Regalen und/oder Lagerplätzen auf, die über Fahrwege miteinander verbunden sind. Einige der Fahrwege sind mit Lademitteln versehen, um die Flurförderzeuge während ihres Betriebs und insbesondere ihrer Fahrt auf den ausgewählten Fahrwegen elektrisch laden zu können. Einige Fahrwege umfassen hier eine oder mehrere Fahrstrecken, da oft nicht unterschieden werden kann, wo ein bestimmter Fahrweg aufhört und der nächste Fahrweg anfängt. Einige Fahrwege bedeutet zudem, dass in dem Lager nicht sämtliche Fahrwege mit Lademitteln ausgestattet sind, sondern in dem Lager einige Fahrwege kein Lademittel aufweisen. Die Lademittel sind geeignet, um auch während der Fahrt induktiv das Flurförderzeug zu laden. Der Vorteil eines solchen Systems besteht darin, dass nicht alle Fahrwege des Lagers mit Lademitteln ausgestattet sein müssen. Es genügt, wenn einige und insbesondere die am stärksten frequentierten Fahrwege entsprechend ausgestattet sind.
Bevorzugt weist das System ein Energiemanagement auf, das die jeweiligen Ladezustände der Batterien und der in dem Lager eingesetzten Flurförderzeuge überwacht. Auf diese Weise ist das Energiemanagementsystem zu jedem Zeitpunkt darüber im Bilde, welches Flurförderzeug welchen aktuellen Ladestand besitzt.
Zwischen jedem Flurförderzeug und dem Datenmanagement besteht eine Datenverbindung, über die dem Flurförderzeug bei niedrigem Ladezustand seiner Batterie ein Routenplan bereitgestellt werden kann. Mit dem bereitgestellten Routenplan kann beispielsweise ein Ladevorgang für das Flurförderzeug dahingehend unterstützt werden, dass dieses soweit wie möglich lädt.
Neben dem Routenplan ist es auch möglich, den Flurförderzeugen geringere Höchstgeschwindigkeiten zuzuweisen. Durch eine geringere Höchstgeschwindigkeit erhöht sich die Ladedauer für das Flurförderzeug und damit auch sein Ladezustand. Zudem wird bei reduzierter Höchstgeschwindigkeit auch die Leistungsentnahme aus der Batterie reduziert, so dass die reduzierte Höchstgeschwindigkeit einen doppelten Effekt auf den Ladezustand der Batterie hat.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist ein elektrischer Energiespeicher für die Ladespulen in den Fahrwegen vorgesehen, der von den Flurförderzeugen in die Ladespulen eingespeiste Energie aus einem Rekuperationsbetrieb des Flurförderzeugs speichern kann. Die gespeicherte Leistung kann dann zu einem späteren Zeitpunkt abgegeben werden.
Bevorzugt ist mindestens eines der Flurförderzeuge mit einer Positionierhilfe ausgestattet, die eine Fahrt mittig über die Lademittel unterstützt. Die Positionierhilfe kann die Fahrt durch entsprechende Anzeigenelemente unterstützen.
Die Erfindung wird nachfolgend an einer einzigen Figur näher erläutert. Die 1 zeigt in einer schematischen Ansicht einen Schubmaststapler 10 und ein Niederhubfahrzeug 12. Beide Fahrzeuge sind elektrisch gespeist, wobei in der dargestellten Situation die Batterie 14 des Schubmaststaplers 10 vollgeladen ist, während die Batterie 16 des Niederhubfahrzeugs 12 einen kritischen Ladezustand erreicht hat. Beide Fahrzeuge 10 und 12 sind mit induktiven Lademitteln 18, 20 ausgestattet. Die fahrzeugseitigen Lademittel 18, 20 wirken zusammen mit Lademitteln 22, die unter dem Fahrweg 24 verlegt sind. Die fahrwegseitigen Lademittel 22 sind als einzelne Spulen 26a-d ausgebildet. Jede einzelne Ladespule 26a-d sowie die weiteren in der 1 dargestellten fahrwegseitigen Ladespulen können separat von einer Leistungselektronik 28 angesteuert werden. Wie schematisch in 1 zu erkennen, wird über die fahrwegseitige Ladespule 26A das Flurförderzeug 12 geladen, während aus dem Flurförderzeug 10 gewonnene überschüssige Rekuperationsenergie über die Ladespule 26B in die entsprechende Ladespule zurückgeladen wird.

1 zeigt ebenfalls ein Funkinterface 32, das mit entsprechenden Funkempfängern 34, 36 an den Flurförderzeugen Daten austauschen kann. Ein Datenaustausch betrifft beispielsweise den Ladezustand der Batterien 14, 16 ebenso wie die Rückführung 29 von Rekuperationsenergie. Das lagerseitige Funkinterface 32 steht mit einer Steuerung 30 für die Energieflüsse in Verbindung. Die Steuerung 30 bestimmt über die Leistungselektronik 28 jeweils das Verhalten der Ladespulen 26. Gespeist wird die Leistungselektronik 28 über einen Netzanschluss 35.

Bei der Erfindung erfolgt eine Identifikation geeigneter Fahrwege, die sind stark frequentierte Strecken und Gänge in einem Lager. Diese werden beispielsweise mit Hilfe des Lagerverwaltungssystems oder einer Positionsortung für die Fahrzeuge bestimmt. Bei der Entscheidung, eingesetzte Fahrzeuge während des Betriebs induktiv zu laden, kann die Einsatzdauer und der Ladezustand des Fahrzeugs berücksichtigt werden. Bei dem erfindungsgemäßen Lager sind die ausgewählten Gänge und Fahrwege mit induktiven Ladespulen ausgestattet. In breiten Gängen, die stark frequentiert sind, können auch zwei Ladestrecken nebeneinander vorgesehen sein. In schmalen Gängen kann auch ein Fahrweg mit seinen Ladespulen für beide Fahrtrichtungen der Flurförderzeuge genutzt werden. Eine Ladestrecke ist universell für unterschiedliche Flurförderzeuge nutzbar, beispielsweise für Kommissionierer, Schlepper und Schubmaststapler. Die Ladestrecke ist auch kompatibel zu unterschiedlichen Batteriespannungen der Fahrzeuge, beispielsweise 24V, 48V, 80V. Hierbei ist für die induktive Übertragung zum Fahrzeug der Primärteil immer gleich und der in dem Fahrzeug befindliche Sekundärteil an das Fahrzeug und seine Betriebsspannung angepasst. Die Ladespulen sind dabei so konzipiert, dass die übertragene Leistung an das jeweilige Fahrzeug angepasst werden kann. So können beispielsweise Schubmaststapler mit einer höheren Leistung geladen werden als Niederhubfahrzeuge. Die unterschiedliche Lademenge wird von der Steuerung 30 über die Leistungselektronik 28 vorgegeben.
Bevorzugt kann auch eine Positionierhilfe auf dem Boden oder im Fahrzeug vorgesehen sein, die den Fahrer bei der mittigen Überfahrt über die Ladestrecke unterstützt. Auch können im Lagerbereich Markierungen am Boden vorgesehen sein oder es ist auch möglich, optische Signale und verständliche optische Projektionen auf dem Fahrweg vorzusehen.
Die Steuerung 30 überwacht die Ladezustände 14, 16 der Fahrzeuge 10, 12.
Das von der Steuerung 30 sowie der Leistungselektronik 28 und dem Funkinterface 32 gebildete Energiemanagementsystem überwacht die Ladezustände der Fahrzeuge. Bei Bedarf können Routenvorschläge an die Fahrzeuge mit kritischen Ladezuständen gesendet werden, mit dem Ziel, die induktive Ladestrecke effektiv in die Route des Fahrzeugs einzubinden. Auch besteht mit dem stationären Batteriespeicher 31 die Möglichkeit, Rekuperationsenergie von den Fahrzeugen bei Bedarf zwischen zu speichern.
Bezugszeichenliste

10: Schubmaststapler
12: Niederhubfahrzeug
14: Batterie
16: Batterie
18: Lademittel
20: Lademittel
22: Lademittel
24: Fahrweg
26a-d: Spulen
26A: Ladespule
26B: Ladespule
28: Leistungselektronik
29: Rückführung
30: Steuerung
31: Batteriespeicher
32: Funkinterface
34: Funkempfänger
35: Netzanschluss
36: Funkempfänger / Netzanschluss

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Lagers für eine Vielzahl von elektrisch betriebenen Flurförderzeugen (10, 12), die jeweils mit einer induktiven elektrischen Ladeeinrichtung versehen sind, wobei das Lager eine Vielzahl von Regalen und/oder Lagerplätzen aufweist, die über Fahrwege (24) miteinander für ein Ein- und Auslagern verbunden sind, das Verfahren weist folgende Schritte auf: ■ Ermitteln einer Verweildauer für ein Flurförderzeug (10, 12) auf einem Fahrweg (24) für Vorgänge zum Be- und Entladen sowie für den Transport innerhalb und außerhalb des Lagers, ■ Auswählen der Fahrwege (24) deren Verweildauer größer als eine vorbestimmte Mindestverweildauer ist, ■ Einrichten der ausgewählten Fahrwege (24) mit Lademitteln (18, 20, 22), um die Flurförderzeuge (10, 12) während ihres Betriebs und insbesondere ihrer Fahrt auf den ausgewählten Fahrwegen (24) induktiv zu laden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass den Schritt zum Ermitteln der Verweildauer eine durchschnittliche Benutzung des Lagers zu Grunde gelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert für die Mindestverweildauer derart bestimmt wird, dass bei einer durchschnittlichen Benutzung des Lagers mit einer vorbestimmten Anzahl von Flurförderzeugen (10, 12) die induktiv an diese abgegebene Leistung einen Höchstwert nicht überschreitet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert für die Mindestverweildauer derart bestimmt wird, dass bei einer durchschnittlichen Benutzung des Lagers die sich ergebende Zeitdauer für die induktive Leistungsabgabe eine Mindestladedauer überschreitet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Lademittel (18, 20, 22) eine Abfolge von Ladespulen (26a-d) vorgesehen, die während einer Überfahrt des Flurförderzeugs dieses laden oder von diesem geladen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass für das Lager ein Energiemanagementsystem vorgesehen ist, das die Ladezustände der in dem Lager eingesetzten Flurförderzeuge (10, 12) überwacht.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Energiemanagement für ein Flurförderzeug (10, 12), dessen Ladezustand einem ersten vorbestimmten Wert für den Ladezustand unterschreitet, Routenvorschläge bereitstellt, die über die Fahrwege (24) mit den Lademitteln (18, 20, 22) führen.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Energiemanagement für ein Flurförderzeug (10, 12), dessen Ladezustand einem zweiten vorbestimmten Wert für den Ladezustand unterschreitet eine reduzierte Höchstgeschwindigkeit bereitstellt, durch die sich die Ladezeit verlängert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass Rekuperationsenergie von dem Flurförderzeug (10, 12) vollständig oder teilweise über die Lademittel (18, 20, 22) in den Fahrwegen (24) zurückgespeist werden.
System zum induktiven Laden von Flurförderzeugen (10, 12) in einem Lager, durch folgende Komponenten gekennzeichnet: ■ Das Lager eine Vielzahl von Regalen und/oder Lagerplätzen aufweist, die über Fahrwege (24) miteinander verbunden sind, ■ einige der Fahrwege (24) sind mit Lademitteln (18, 20, 22) versehen sind, um die Flurförderzeuge (10, 12) während ihres Betriebs und insbesondere ihrer Fahrt auf den ausgewählten Fahrwegen elektrisch laden können und ■ die Lademittel der Fahrwege (24) als Ladespulen (26a-d) ausgebildet sind.
System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Energiemanagement vorgesehen ist, das die jeweiligen Ladezustände der Batterien (14, 16) der in dem Lager eingesetzten Flurförderzeuge (10, 12) überwacht.
System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Energiemanagement mit jedem der Flurförderzeuge (10, 12) eine Datenverbindung aufweist, über die dem Flurförderzeug (10, 12) bei niedrigem Ladezustand der Batterie (14, 16) ein Routenplan bereitgestellt werden kann.
System nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Energiemanagement mit jedem der Flurförderzeuge (10, 12) eine Datenverbindung aufweist, über die dem Flurförderzeug (10, 12) bei niedrigem Ladezustand der Batterie (14, 16) eine geringere Höchstgeschwindigkeit zugewiesen werden kann, um die Ladedauer zu vergrößern.
System nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein elektrischer Energiespeicher für die Ladespulen (26a-d) an den Fahrwegen (24) vorgesehen ist, der von Flurförderzeugen (10, 12) in die Ladespulen (26a-d) eingespeiste Energie aus einem Rekuperationsbetrieb der Flurförderzeuge (10, 12) speichern kann.
System nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Flurförderzeuge (10,12) mit einer Positionierhilfe ausgestattet ist, die eine Fahrt mittig über die Lademittel (18, 20, 22) unterstützt.