DE102020203221A1 - Vehicle for a storage system and charging station for the vehicle - Google Patents
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Abstract
Ein Fahrzeug (1) für ein Lagersystem, insbesondere Lager- und Entnahmesystem, wobei das Fahrzeug (1) zum Transport eines Lagerguts oder eines Behälters für ein Lagergut in dem Lagersystem, in das Lagersystem hinein oder aus dem Lagersystem heraus ausgebildet ist und wobei das Fahrzeug (1) einen Energiespeicher zur Speicherung von Energie für einen Antrieb des Fahrzeugs (1) aufweist, ist im Hinblick auf eine hohe, möglichst unterbrechungsfreie Leistung des Fahrzeugs (1) in einem Lagersystem derart ausgestaltet und weitergebildet, dass der Energiespeicher für die Speicherung von Energie einen Kondensator aufweist. Des Weiteren ist eine entsprechende Ladestation und ein Verfahren zum Betreiben eines Systems aus Fahrzeug (1) und Ladestation angegeben.A vehicle (1) for a storage system, in particular a storage and removal system, the vehicle (1) being designed to transport a storage item or a container for a storage item in the storage system, into or out of the storage system, and wherein the vehicle (1) has an energy store for storing energy for driving the vehicle (1), is designed and developed in a storage system in such a way that the energy store for storing energy has a capacitor. Furthermore, a corresponding charging station and a method for operating a system comprising a vehicle (1) and a charging station are specified.
Description
Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug für ein Lagersystem, insbesondere Lager- und Entnahmesystem, wobei das Fahrzeug zum Transport eines Lagerguts oder eines Behälters für ein Lagergut in dem Lagersystem, in das Lagersystem hinein oder aus dem Lagersystem heraus ausgebildet ist und wobei das Fahrzeug einen Energiespeicher zur Speicherung von Energie für einen Antrieb des Fahrzeugs aufweist.The invention relates to a vehicle for a storage system, in particular a storage and removal system, the vehicle being designed to transport a storage item or a container for a storage item in the storage system, into or out of the storage system, and wherein the vehicle is an energy storage device Having storage of energy for driving the vehicle.
Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung eine Ladestation für ein Fahrzeug für ein Lagersystem, wobei die Ladestation zur Aufladung eines Energiespeichers zur Speicherung von Energie für einen Antrieb des Fahrzeugs ausgebildet ist.The present invention also relates to a charging station for a vehicle for a storage system, the charging station being designed to charge an energy store for storing energy for driving the vehicle.
Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung noch ein System aus einen derartigen Fahrzeug und einer derartigen Ladestation sowie ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Systems.The present invention also relates to a system comprising such a vehicle and such a charging station and a method for operating such a system.
Fahrzeuge der eingangs genannten Art existieren in unterschiedlichen Ausführungsformen und für unterschiedliche Lagersysteme. Derartige Fahrzeuge weisen Energiespeicher in Form von elektrochemisch arbeitenden Akkumulatoren auf, die die Energie für einen Antrieb des Fahrzeugs speichern und bei Bedarf abgeben können. Dabei handelt es sich also um Energiespeicher, die die Energie für eine Fortbewegung des Fahrzeugs liefern. Derartige Energiespeicher werden auch als Traktionsbatterien bezeichnet. Insoweit weisen die bekannten Fahrzeuge üblicherweise geeignete Elektromotoren zum Antreiben von beispielsweise Rädern, Riemen oder Ketten des Fahrzeugs auf. Als gattungsgemäße Fahrzeuge sind beispielsweise Robotersysteme für Blocklager bekannt.Vehicles of the type mentioned exist in different embodiments and for different storage systems. Such vehicles have energy stores in the form of electrochemically operating accumulators, which store the energy for driving the vehicle and can release it when required. These are energy stores that supply the energy for the vehicle to move. Such energy stores are also referred to as traction batteries. In this respect, the known vehicles usually have suitable electric motors for driving, for example, wheels, belts or chains of the vehicle. Robot systems for block storage, for example, are known as generic vehicles.
Diese herkömmlichen als Batterien ausgebildete Energiespeicher sind entweder fest im Fahrzeug verbaut oder können über ein automatisches Wechselsystem im Betrieb getauscht werden. Fest im Fahrzeug verbaute Batterien haben den grundsätzlichen Nachteil, dass das Fahrzeug nach einer gewissen Betriebsdauer aus dem Lagerbetrieb ausscheidet, um die Batterien an entsprechenden Ladestationen nachzuladen. Ein Batteriewechselsystem hat den Nachteil, dass es häufig einen zusätzlichen Arbeitsschritt benötigt und mechanisch aufwendig und aufgrund der Mechanik störanfällig ist.These conventional energy stores, designed as batteries, are either permanently installed in the vehicle or can be exchanged during operation using an automatic exchange system. Batteries permanently installed in the vehicle have the fundamental disadvantage that the vehicle is withdrawn from storage operations after a certain period of operation in order to recharge the batteries at appropriate charging stations. A battery changing system has the disadvantage that it often requires an additional work step and is mechanically complex and prone to failure due to the mechanics.
Des Weiteren besteht im Fall von Lithium-Ionen-Batterien eine nicht unerhebliche Brandgefahr. Durch die kompakte Bauart von beispielsweise Blocklagern wird dabei das Risiko eines Brandes der üblicherweise verwendeten Kunststoff-Behälter erhöht.Furthermore, in the case of lithium-ion batteries, there is a not inconsiderable risk of fire. The compact design of block storage systems, for example, increases the risk of fire in the plastic containers usually used.
Aus der
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Schließlich ist aus der
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeug, eine Ladestation, ein System aus Fahrzeug und Ladestation sowie ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Systems anzugeben, wonach eine hohe, möglichst unterbrechungsfreie Leistung des Fahrzeugs in einem Lagersystem auf sichere Weise und mit konstruktiv einfachen Mitteln ermöglicht ist.The present invention is based on the object of specifying a vehicle, a charging station, a system comprising a vehicle and a charging station, and a method for operating such a system, according to which a high, uninterrupted performance of the vehicle in a storage system in a safe manner and with structurally simple means is made possible.
Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe durch ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1, eine Ladestation mit den Merkmalen des Anspruchs 11, ein System mit den Merkmalen des Anspruchs 15 sowie durch ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Systems mit den Merkmalen des Anspruchs 16 gelöst.According to the invention, the above object is achieved by a vehicle with the features of
Danach sind das Fahrzeug gemäß Anspruch 1 und die Ladestation gemäß Anspruch 11 derart ausgestaltet und weitergebildet, dass der Energiespeicher für die Speicherung von Energie einen Kondensator aufweist, und ist ein Verfahren gemäß Anspruch 16 angegeben, wobei ein Ladevorgang für das Fahrzeug mittels der Ladestation an mindestens einer Position in einem Lagersystem erfolgt, an der ein Fahrzeug gemäß einem vorgegebenen Lager- und/oder Entnahmevorgang zur Erfüllung des Lager- und/oder Entnahmevorgangs üblicherweise oder vorgangsbedingt einen Zwischenstopp durchführt, d. h. nicht extra für den Ladevorgang anhält.Accordingly, the vehicle according to
In erfindungsgemäßer Weise ist erkannt worden, dass die voranstehende Aufgabe durch geschickte Ausgestaltung des Energiespeichers auf überraschend einfache Weise gelöst wird. Danach weist der Energiespeicher in weiter erfindungsgemäßer Weise einen Kondensator auf. Hierbei ist nochmals betont, dass dieser Kondensator zur Bereitstellung der Energie für den Antrieb des Fahrzeugs - im Sinne einer Traktionsbatterie - ausgebildet ist. Derartige Kondensatoren zeichnen sich in besonders vorteilhafter Weise durch kurze Ladezeiten und eine hohe Zyklenfestigkeit auf. Dies ermöglicht, dass ein vorgegebener Lager- und/oder Entnahmevorgang in einem Lagersystem durch Ladevorgänge möglichst wenig oder gar nicht beeinträchtigt oder verlangsamt wird. In erfindungsgemäßer Weise kann hierbei ein Ladevorgang für das Fahrzeug mittels der Ladestation an mindestens einer Position oder Positionen in einem Lagersystem erfolgen, an der ein Fahrzeug gemäß einem vorgegebenen Lager- und/oder Entnahmevorgang zur Erfüllung des Lager- und/oder Entnahmevorgangs üblicherweise oder vorgangsbedingt sowieso einen Zwischenstopp durchführt, d. h. nicht extra für den Ladevorgang anhält. Hierdurch wird ein vorgegebener Lager- und/oder Entnahmevorgang durch den Ladevorgang überhaupt nicht beeinträchtigt oder verlangsamt. Hierzu können eine oder mehrere Ladestationen in geeigneter Weise in dem Lagersystem angeordnet werden.In the manner according to the invention, it has been recognized that the above object is achieved in a surprisingly simple manner by cleverly designing the energy store. According to this, the energy store has a capacitor in a further manner according to the invention. It is emphasized once again that this capacitor is designed to provide the energy for driving the vehicle - in the sense of a traction battery. Such capacitors are particularly advantageously characterized by short charging times and high cycle stability. This enables a specified storage and / or removal process in a storage system to be impaired or slowed down as little or not at all by loading processes. According to the invention, a charging process for the vehicle by means of the charging station can take place in at least one position or positions in a storage system at which a vehicle is usually or process-related anyway according to a predetermined storage and / or removal process to fulfill the storage and / or removal process makes a stopover, d. H. does not stop especially for the charging process. As a result, a specified storage and / or removal process is not impaired or slowed down at all by the loading process. For this purpose, one or more charging stations can be arranged in a suitable manner in the storage system.
Kondensatoren können gespeicherte Energiemengen deutlich schneller abgeben und Energiemengen auch deutlich schneller wieder aufnehmen als herkömmliche Batterien. Aufwändige elektrochemische Vorgänge sind hierbei vermieden. Im Ergebnis ergeben sich mit dem erfindungsgemäßen Energiespeicher sehr kurze Ladezeiten und eine hohe Flexibilität im Lagersystem. Ladebedingte Unterbrechungen des Einsatzes von Fahrzeugen können weitestgehend vermieden oder zumindest signifikant reduziert werden. Eine mögliche geringere Kapazität der Kondensatoren im Vergleich mit herkömmlichen elektrochemischen Akkumulatoren und damit eine mögliche geringere Reichweite der Fahrzeuge lassen sich durch eine intelligente Positionierung von Ladestationen im Lagersystem und eine häufigere Aufladung kompensieren oder sogar überkompensieren.Capacitors can release stored amounts of energy much faster and also absorb amounts of energy much faster than conventional batteries. Complex electrochemical processes are avoided here. As a result, the energy store according to the invention results in very short charging times and a high degree of flexibility in the storage system. Charging-related interruptions in the use of vehicles can largely be avoided or at least significantly reduced. A possible lower capacity of the capacitors compared to conventional electrochemical accumulators and thus a possible shorter range of the vehicles can be compensated or even overcompensated by intelligent positioning of charging stations in the storage system and more frequent charging.
Darüber hinaus ist eine Brandgefahr mit den erfindungsgemäßen Kondensatoren wesentlich geringer als bei herkömmlichen Batterien. Hierdurch ergibt sich ein besonders sicheres Fahrzeug und Lagersystem, sowie System aus Fahrzeug und Ladestation.In addition, the risk of fire with the capacitors according to the invention is significantly lower than with conventional batteries. This results in a particularly safe vehicle and storage system, as well as a vehicle and charging station system.
Folglich sind mit der erfindungsgemäßen Lehre ein Fahrzeug, eine Ladestation, ein System aus Fahrzeug und Ladestation sowie ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Systems bereitgestellt, wonach eine hohe, möglichst unterbrechungsfreie Leistung des Fahrzeugs in einem Lagersystem auf sichere Weise und mit konstruktiv einfachen Mitteln ermöglicht ist.Consequently, the teaching according to the invention provides a vehicle, a charging station, a system comprising a vehicle and a charging station and a method for operating such a system, according to which a high, uninterrupted performance of the vehicle in a storage system is made possible in a safe manner and with structurally simple means .
Im Hinblick auf eine besonders hohe Leistung und Flexibilität des Fahrzeugs kann der Kondensator ein Superkondensator sein. Derartige Superkondensatoren, auch Ultrakondensatoren genannt, sind elektrochemische Kondensatoren und als solche eine Weiterentwicklung der Doppelschichtkondensatoren. Im Vergleich zu Akkumulatoren gleichen Gewichts weisen Superkondensatoren nur etwa 10 % von deren Energiedichte auf, allerdings ist ihre Leistungsdichte etwa 10- bis 100-mal so groß. Superkondensatoren können deshalb sehr viel schneller ge- und entladen werden. Sie überstehen außerdem sehr viel mehr Schaltzyklen als Akkumulatoren.With regard to a particularly high performance and flexibility of the vehicle, the capacitor can be a supercapacitor. Such supercapacitors, also called ultracapacitors, are electrochemical capacitors and as such are a further development of the double-layer capacitors. Compared to batteries of the same weight, supercapacitors only have about 10% of their energy density, but their power density is about 10 to 100 times as high. Supercapacitors can therefore be charged and discharged much faster. They also survive a lot more switching cycles than accumulators.
Hinsichtlich einer besonders flexiblen und sicheren Betriebsweise im Lagersystem kann das Fahrzeug eine Steuerung zur Überwachung und/oder Auswertung von Betriebsdaten des Kondensators, beispielsweise des Ladezustands, von Sensordaten und/oder von Daten eines dem Kondensator zugeordneten Spannungsteilers aufweisen. Mit einer derartigen Steuerung können unterschiedlichste Parameter überwacht und/oder ausgewertet werden, um eine hocheffiziente Betriebsweise zu gewährleisten. Beispielsweise können diese Parameter in vorteilhafter Weise den Antrieb, den Energiespeicher und Systeme zum Aufnehmen und Abgeben von Lagergut oder Behältern für das Lagergut betreffen. Zur weiteren Optimierung eines flexiblen und sicheren Betriebs des Fahrzeugs kann die Steuerung zur Übertragung von Betriebsdaten, Sensordaten und/oder Daten des Spannungsteilers an eine überlagerte - für beispielsweise die Auftragszuteilung und Ladeplanung des Kondensators vorgesehene - Systemsteuerung ausgebildet sein. Die Steuerung oder Systemsteuerung kann in weiter vorteilhafter Weise zur Kommunikation mit mindestens einer Ladestation für das Fahrzeug ausgebildet sein. Insoweit kann eine Kommunikation und Abstimmung zwischen Ladestation und Fahrzeug stattfinden, um beispielsweise einen möglichst effizienten und den Betrieb des Lagersystems möglichst wenig oder gar nicht behindernden Ladevorgang zu realisieren.With regard to a particularly flexible and safe mode of operation in the storage system, the vehicle can have a controller for monitoring and / or evaluating operating data of the capacitor, for example the state of charge, of sensor data and / or of data from a voltage divider assigned to the capacitor. A wide variety of parameters can be monitored and / or evaluated with such a control in order to ensure a highly efficient mode of operation. For example, these parameters can advantageously relate to the drive, the energy store and systems for receiving and releasing stored goods or containers for the stored goods. To further optimize the flexible and safe operation of the vehicle, the controller can be designed to transmit operating data, sensor data and / or data from the voltage divider to a superimposed system controller, which is provided, for example, for order allocation and charge planning of the capacitor. The control or system control can be designed in a further advantageous manner for communication with at least one charging station for the vehicle. In this respect, communication and coordination between the charging station and the vehicle can take place, for example in order to ensure that the storage system is operated as efficiently as possible to realize as little or no obstructive charging process as possible.
Weiterhin im Hinblick auf eine besonders sichere und effiziente Betriebsweise des Fahrzeugs kann das Fahrzeug eine Sensorik für die Bestimmung der Position des Fahrzeugs, vorzugsweise relativ zu einer Ladestation für den Kondensator, aufweisen. Hierdurch kann über eine geeignete Kommunikation zwischen Fahrzeug und einer Systemsteuerung des Lagersystems eine mittels der Systemsteuerung erfolgende Überwachung und Steuerung der Position des Fahrzeugs erfolgen. Insbesondere im Hinblick auf einen sicheren und schnellen Ladevorgang kann diese Überwachung und Steuerung besonders vorteilhaft sein, da die Position des Fahrzeugs relativ zu einer Ladestation überwacht und gesteuert werden kann.Furthermore, with a view to a particularly safe and efficient mode of operation of the vehicle, the vehicle can have a sensor system for determining the position of the vehicle, preferably relative to a charging station for the capacitor. As a result, the position of the vehicle can be monitored and controlled by means of the system control via suitable communication between the vehicle and a system control of the storage system. In particular with regard to a safe and fast charging process, this monitoring and control can be particularly advantageous, since the position of the vehicle relative to a charging station can be monitored and controlled.
Im Hinblick auf einen besonders komfortablen und sicheren Betrieb des Fahrzeugs kann das Fahrzeug mehrere Bordnetze unterschiedlicher Spannung aufweisen, wobei vorzugsweise mindestens ein Bordnetz einen Spannungswandler zur Anpassung einer von dem Kondensator bereitgestellten Spannung für beispielsweise den Antrieb, die Sensorik und/oder die Steuerung aufweisen kann. Mittels mehrere Bordnetze können unterschiedliche Spannungen für unterschiedliche Komponenten des Fahrzeugs bereitgestellt werden. Dabei können die unterschiedlichen Komponenten in vorteilhafter Weise jeweils mit der für eine einzelne Komponente besonders günstigen, beispielsweise besonders energieeffizienten oder verbrauchseffizienten, Spannung betrieben werden.With a view to particularly comfortable and safe operation of the vehicle, the vehicle can have several electrical systems of different voltages, with at least one electrical system preferably being able to have a voltage converter for adapting a voltage provided by the capacitor for, for example, the drive, the sensors and / or the controller. Different voltages can be provided for different components of the vehicle by means of several vehicle electrical systems. The different components can advantageously each be operated with the voltage that is particularly favorable for an individual component, for example particularly energy-efficient or consumption-efficient.
Hinsichtlich eines besonders sicheren Betriebs kann dem Kondensator eine Einrichtung zur Verhinderung eines Stromflusses von dem Kondensator zurück in eine Ladestation zugeordnet sein, wobei die Einrichtung mindestens eine Diode aufweisen kann. Eine solche Einrichtung verhindert in vorteilhafter Weise eine Beschädigung der Ladestation durch einen Rückfluss des Stroms aus dem Kondensator und verhindert ein mögliches Auftreten eines Lichtbogens beim Laden. Insoweit wird hierdurch insbesondere ein Schutz beispielsweise eines Technikers bei einer Wartung oder Störungsbeseitigung erreicht.With regard to particularly safe operation, a device for preventing a current flow from the capacitor back into a charging station can be assigned to the capacitor, wherein the device can have at least one diode. Such a device advantageously prevents damage to the charging station by a backflow of the current from the capacitor and prevents a possible occurrence of an electric arc during charging. In this respect, protection is achieved, for example, for a technician during maintenance or troubleshooting.
Weiterhin im Hinblick auf einen besonders sicheren Betrieb des Fahrzeugs und eines Lagersystems kann dem Kondensator eine Sicherung oder ein Solidstate-Relais zur Verhinderung eines Kurzschlusses für ein Kabel von einem Ladekontakt zum Kondensator und/oder ein Kabel vom Kondensator zu einem oder mehreren Spannungswandlern zugeordnet sein.Furthermore, with a view to particularly safe operation of the vehicle and a storage system, the capacitor can be assigned a fuse or a solid state relay to prevent a short circuit for a cable from a charging contact to the capacitor and / or a cable from the capacitor to one or more voltage converters.
In besonders komfortabler Weise und zur Gewährleistung eines schnellen Ladevorgangs kann das Fahrzeug eine Ladebuchse zur direkten Aufladung des Kondensators aufweisen. Verlustreiche Spannungswandlungen beim Ladevorgang können hierbei vermieden werden. Es können auch mehrere derartiger Ladebuchsen an unterschiedlichen Positionen am Fahrzeug realisiert werden, um Ladevorgänge von unterschiedlichen Seiten des Fahrzeugs aus oder bei Vorliegen unterschiedlicher Orientierungen des Fahrzeugs relativ zu einer Ladestation zu ermöglichen.In a particularly convenient way and to ensure a fast charging process, the vehicle can have a charging socket for direct charging of the capacitor. Lossy voltage conversions during the charging process can be avoided here. A plurality of such charging sockets can also be implemented at different positions on the vehicle in order to enable charging processes from different sides of the vehicle or when the vehicle is oriented differently relative to a charging station.
Ebenfalls im Hinblick auf einen besonders sicheren und flexiblen Ladevorgang kann das Fahrzeug mindestens einen Ladekontakt, vorzugsweise mehrere an unterschiedlichen Positionen am Fahrzeug angeordnete Ladekontakte, zum Kontakt mit einer Ladestation und Aufladen des Kondensators an der Ladestation aufweisen. Auch hierdurch können Ladevorgänge von unterschiedlichen Seiten des Fahrzeugs aus oder bei Vorliegen unterschiedlicher Orientierungen oder Positionierungen des Fahrzeugs relativ zu einer Ladestation ermöglicht werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass Kontakte am Fahrzeug meistens nicht unter Spannung stehen müssen und somit das Berühren der Kontakte direkt mit der Hand oder indirekt durch Werkzeug nicht zu einem Stromschlag oder einem Lichtbogen führen kann.Also with a view to a particularly safe and flexible charging process, the vehicle can have at least one charging contact, preferably several charging contacts arranged at different positions on the vehicle, for contact with a charging station and charging of the capacitor at the charging station. This also enables charging processes from different sides of the vehicle or when there are different orientations or positions of the vehicle relative to a charging station. Another advantage is that the contacts on the vehicle usually do not have to be live, so touching the contacts directly with the hand or indirectly with a tool cannot lead to an electric shock or an electric arc.
Im Hinblick auf einen besonders flexiblen Betrieb in einem Lagersystem und damit im Hinblick auf einen besonders hohen Durchsatz kann das Fahrzeug auf einem Lagersystem oder Grid mit sich kreuzenden Fahrschienen, vorzugsweise über gestapelten Behältern oder gestapeltem Lagergut, fahren oder hierfür ausgebildet sein und darüber hinaus eine absenkbare Greifeinrichtung für Behälter oder Lagergut aufweisen. Mittels einer absenkbaren Greifeinrichtung ist ein besonders schneller und flexibler Zugriff auf Behälter und Lagergut, die bzw. das unterhalb des Fahrzeugs gestapelt oder gelagert sind oder ist, ermöglicht.With regard to particularly flexible operation in a storage system and thus with regard to a particularly high throughput, the vehicle can drive on a storage system or grid with crossing rails, preferably over stacked containers or stacked storage goods, or be designed for this and also a lowerable Have gripping device for containers or stored goods. A lowerable gripping device enables particularly quick and flexible access to containers and storage goods that are or are stacked or stored underneath the vehicle.
Im Hinblick auf einen besonders flexiblen, effektiven und sicheren Betrieb kann weiterhin die Ladestation eine Steuereinrichtung zur Auswertung von Signalen von Lichtschranken und/oder einer Sensorik für eine Position des Fahrzeugs im Bereich der Ladestation und/oder zur Steuerung eines Ladestroms und/oder einer Ladespannung und/oder zur vorzugsweise motorischen Bewegung mindestens eines Ladekontakts zum Hinführen und/oder Andocken dieses Ladekontakts an einen Ladekontakt des Fahrzeugs aufweisen. Mit einer derartigen Steuereinrichtung kann nicht nur eine umfassende Auswertung sondern im Rahmen einer besonders bevorzugten Ausführungsform alternativ oder zusätzlich eine Überwachung von Signalen von im Lagersystem angeordneten oder der Ladestation oder dem Fahrzeug zugeordneten Lichtschranken und/oder einer Sensorik für eine Position des Fahrzeugs im Bereich der Ladestation erfolgen. Weiter alternativ oder zusätzlich kann eine derartige Auswertung und/oder Überwachung im Hinblick auf die Steuerung eines Ladestroms und/oder einer Ladespannung erfolgen. Weiter alternativ oder zusätzlich kann eine derartige Auswertung und/oder Überwachung in weiter vorteilhafter Weise zur Bewegung mindestens eines Ladekontakts zum Hinführen und/oder Andocken dieses Ladekontakts an einen Ladekontakt des Fahrzeugs erfolgen. Ein vorzugsweise motorisches Hinführen und/oder Andocken eines derartigen Ladekontakts kann einen Ladevorgang sicher und schnell machen.With regard to particularly flexible, effective and safe operation, the charging station can also have a control device for evaluating signals from light barriers and / or a sensor system for a position of the vehicle in the area of the charging station and / or for controlling a charging current and / or a charging voltage and / or for preferably motorized movement have at least one charging contact for guiding and / or docking this charging contact to a charging contact of the vehicle. With such a control device, not only a comprehensive evaluation but, within the scope of a particularly preferred embodiment, alternatively or additionally a monitoring of signals from light barriers arranged in the storage system or assigned to the charging station or the vehicle and / or a sensor system for a position of the vehicle in the area of the Charging station. As an alternative or in addition, such an evaluation and / or monitoring can take place with regard to the control of a charging current and / or a charging voltage. As an alternative or in addition, such an evaluation and / or monitoring can take place in a further advantageous manner for moving at least one charging contact for guiding and / or docking this charging contact to a charging contact of the vehicle. A preferably motorized introduction and / or docking of such a charging contact can make a charging process safe and fast.
Hinsichtlich einer besonders sicheren und effektiven Betriebsweise kann die Steuereinrichtung zur Kommunikation mit mindestens einem Fahrzeug ausgebildet sein. Die Kommunikation kann in weiter vorteilhafter Weise mit einer überlagerten oder übergeordneten Systemsteuerung des Lagersystems erfolgen. Hierdurch ist ein unter den Komponenten Fahrzeug, Ladestation und Lagersystem besonders abgestimmter und effektiver Betrieb des Lagersystems und damit auch der Komponenten Fahrzeug und Ladestation ermöglicht.With regard to a particularly safe and effective mode of operation, the control device can be designed for communication with at least one vehicle. The communication can take place in a further advantageous manner with a superimposed or superordinate system control of the storage system. This enables a particularly coordinated and effective operation of the storage system and thus also of the components vehicle and charging station, which is coordinated among the components vehicle, charging station and storage system.
Im Rahmen einer besonders bevorzugten Ausführungsform können in einem Lagersystem mehrere Ladestationen an vorzugsweise mit üblichen Betriebsweisen des Lagersystems abgestimmten Positionen angeordnet sein. Durch die Abstimmung der Positionen kann beispielsweise ein Aufladen von Fahrzeugen an Zeitpunkten gewährleistet werden, an denen die Fahrzeuge - auftragsbedingt oder betriebsbedingt - sowieso einen Zwischenstopp einlegen würden. Damit muss für den Aufladevorgang keine zusätzliche Zeit oder keine Unterbrechung des Betriebs von Fahrzeugen aufgebracht oder toleriert werden. In einer solchen Situation mit mehreren Ladestationen kann eine Ladestation oder können mehrere Ladestationen eine Schalteinrichtung aufweisen, um einen Stromfluss gezielt auf eine oder mehrere weitere zugeordnete Ladestationen zu steuern. Hierbei könnte eine effektive und kostengünstige Master & Slave-Anordnung realisiert werden, bei der sich mehrere Ladestationen auf einfache und kostengünstige Weise Netzteile teilen können. Hierbei könnte eine Schalteinrichtung, vorzugsweise ein Solidstate-Relais, realisiert werden, um einen Stromfluss zu den einzelnen Ladestationen zu steuern.Within the scope of a particularly preferred embodiment, a plurality of charging stations can be arranged in a storage system at positions that are preferably coordinated with the usual operating modes of the storage system. By coordinating the positions, it is possible, for example, to ensure that vehicles are charged at times at which the vehicles - due to orders or operations - would make an intermediate stop anyway. This means that no additional time or no interruption in the operation of vehicles has to be spent or tolerated for the charging process. In such a situation with several charging stations, a charging station or several charging stations can have a switching device in order to control a current flow in a targeted manner to one or more further assigned charging stations. Here, an effective and inexpensive master & slave arrangement could be implemented in which several charging stations can share power supplies in a simple and inexpensive manner. A switching device, preferably a solid state relay, could be implemented in order to control a current flow to the individual charging stations.
In weiter erfindungsgemäßer Weise kann neben einem wie oben beschriebenen Fahrzeug und neben einer wie oben beschriebenen Ladestation ein System aus einem wie oben beschriebenen Fahrzeug und einer wie oben beschriebenen Ladestation realisiert werden. Mit einem derartigen System ist ein besonders effektiver, komfortabler und sicherer Betrieb eines Lagersystems auf einfache und kostengünstige Weise realisierbar.In a further manner according to the invention, a system of a vehicle as described above and a charging station as described above can be implemented in addition to a vehicle as described above and in addition to a charging station as described above. With such a system, a particularly effective, comfortable and safe operation of a storage system can be implemented in a simple and inexpensive manner.
Mit einem derartigen System kann in vorteilhafter Weise ein Verfahren zum Betreiben dieses Systems aus Fahrzeug und Ladestation realisiert werden, wobei ein Ladevorgang für das Fahrzeug mittels der Ladestation an mindestens einer Position in einem Lagersystem erfolgt, an der ein Fahrzeug gemäß einem vorgegebenen Lager- und/oder Entnahmevorgang zur Erfüllung des Lager- und/oder Entnahmevorgangs üblicherweise oder vorgangsbedingt einen Zwischenstopp durchführt, d. h. nicht extra für den Ladevorgang anhält.With such a system, a method for operating this system comprising a vehicle and a charging station can be implemented in an advantageous manner, a charging process for the vehicle being carried out by means of the charging station at at least one position in a storage system at which a vehicle can be stored according to a specified storage and / or storage system. or the removal process to fulfill the storage and / or removal process usually or due to the process carries out an intermediate stop, d. H. does not stop especially for the charging process.
Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Fahrzeugs weisen zusammengefasst die folgenden wichtigen Komponenten auf:
- • einen oder mehrere Kondensatoren, um die für den Antrieb und gegebenenfalls weitere Komponenten erforderliche Energie zu speichern. Dabei können mehrere Kondensatoren parallel geschaltet werden, um die Kapazität zu erhöhen.
- • Steuerung für:
- ◯ Auswertung der Sensorik bzw. von einzelnen Positionssensoren
- o Auswertung von Daten des Kondensators oder der Kondensatoren
- o Auswertung eines oder mehrerer Spannungsteiler
- • einen oder mehrere Spannungsteiler, um beispielsweise 48 V in 10 V zum Verhältnis zu setzen, damit eine Analogkarte der Steuerung einen Ladezustand erfassen kann. Ein Ladezustand des Fahrzeugs kann verschiedene Aktionen im Betrieb des Lagersystems auslösen:
- - Auftragszuteilung
- - Ladeplanung
- • eine Sensorik, um zu erkennen, ob das Fahrzeug an einer Ladestation für einen Ladevorgang relativ zur Ladestation korrekt positioniert ist, wobei hier eine Abstimmung mit Komponenten der Ladestation erfolgen kann, beispielsweise kann eine gemeinsame Steuerung der Sensorik für einerseits das Fahrzeug und andererseits die Ladestation erfolgen, um die sichere Positionierung des Fahrzeugs relativ zur Ladestation für oder während eines Ladevorgangs zu gewährleisten
- • einen oder mehrere Spannungswandler, beispielsweise einen Spannungswandler für ein 24 V-Netz und einen Spannungswandler für ein 48 V-Netz
- • eine oder mehrere Einrichtungen, vorzugsweise Dioden, zur Verhinderung eines Stromflusses vom Fahrzeug zurück in Kondensatoren eines Netzteils in der Ladestation, um beispielsweise einen Lichtbogen beim Laden zu verhindern
- • Not-Aus-Schalter mit zugehörigen Komponenten zur Auswertung und vorzugsweise automatischen Betätigung des Not-Aus-Schalters
- • Sicherungen,
- - um das Kabel vom Ladekontakt zum Kondensator vor einem Kurzschluss zu sichern
- - um ein Kabel vom Kondensator zu Spannungswandler vor einem Kurzschluss zu sichern
- • mindestens eine Ladebuchse, die direkt mit dem Kondensator in Verbindung ist
- •
mindestens 2 Bordnetze
- • One or more capacitors to store the energy required for the drive and, if necessary, other components. Several capacitors can be connected in parallel to increase the capacitance.
- • Control for:
- ◯ Evaluation of the sensors or of individual position sensors
- o Evaluation of data from the capacitor or capacitors
- o Evaluation of one or more voltage dividers
- • One or more voltage dividers, for example to set the ratio between 48 V and 10 V, so that an analog card of the control system can detect a state of charge. A charge level of the vehicle can trigger various actions in the operation of the storage system:
- - Assignment of orders
- - Loading planning
- • a sensor system to recognize whether the vehicle is correctly positioned at a charging station for a charging process relative to the charging station, whereby a coordination with components of the charging station can take place, for example a common control of the sensors for the vehicle on the one hand and the charging station on the other hand take place in order to ensure the safe positioning of the vehicle relative to the charging station for or during a charging process
- • one or more voltage converters, for example one voltage converter for a 24 V network and one voltage converter for a 48 V network
- • one or more devices, preferably diodes, to prevent a current flow from the vehicle back into the capacitors of a power supply in the charging station, for example to prevent an electric arc during charging
- • Emergency stop switch with associated components for evaluation and preferably automatic actuation of the emergency stop switch
- • fuses,
- - To protect the cable from the charging contact to the capacitor from a short circuit
- - To protect a cable from the capacitor to the voltage converter from a short circuit
- • at least one charging socket that is directly connected to the capacitor
- • at least 2 electrical systems
Vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Ladestation weisen zusammengefasst die folgenden wichtigen Komponenten auf:
- ■ ein oder mehrere Netzteile, um die notwendige Spannung/Strom bereitzustellen, gesteuert von einer Steuereinrichtung
- ■ Steuereinrichtung, vorzugsweise eine sichere Steuereinrichtung für
- ◯ Überwachung und/oder Auswertung von Signalen von Lichtschranken
- ◯ Überwachung und/oder Auswertung und/oder Steuerung von Ladestrom und Ladespannung (Netzteil)
- ◯ vorzugsweise Ansteuerung von aktiven Ladekontakten, die mit Motoren an das Fahrzeug angedockt werden können
- ■ Not-Aus-Schalter einschließlich entsprechender Schaltschrankkomponenten
- ■ Sensorik, um zu erkennen, dass ein Fahrzeug an der Ladestation an der für den Ladevorgang geeigneten Position steht, und um den Ladevorgang zu steuern
- ◯ eine oder mehrere Sender-/Empfänger-Lichtschranken, vorzugsweise entgegengesetzt eingebaut
- ◯ Signalisierungseinrichtung von Fahrzeug an Ladestation, um eine Ladung anzufordern
- ◯ Signalisierungseinrichtung von Ladestation an Fahrzeug, um mitzuteilen, dass der Ladevorgang abgeschlossen ist
- ■ Kontakte oder Ladekontakte, um den Stromfluss zwischen Fahrzeug und Ladestation herzustellen
- ■ Steuereinrichtung, vorzugsweise Solidstate Relais bei Master & Slave Ladestationen, um einen Stromfluss gezielt auf eine Station, entweder auf Master oder auf Slave, zu erreichen
- ◯ Master-Ladestationen weisen ein Netzteil auf, Slave-Ladestationen weisen nur Ladekontakte auf
- ■ one or more power supply units to provide the necessary voltage / current, controlled by a control device
- ■ Control device, preferably a safe control device for
- ◯ Monitoring and / or evaluation of signals from light barriers
- ◯ Monitoring and / or evaluation and / or control of charging current and charging voltage (power supply unit)
- ◯ Preferably control of active charging contacts that can be docked to the vehicle with motors
- ■ Emergency stop switch including the corresponding control cabinet components
- ■ Sensors to recognize that a vehicle is at the charging station in a suitable position for the charging process and to control the charging process
- ◯ one or more transmitter / receiver light barriers, preferably installed in opposite directions
- ◯ Signaling device from the vehicle to the charging station to request a charge
- ◯ Signaling device from the charging station to the vehicle to notify that the charging process has been completed
- ■ Contacts or charging contacts to establish the flow of current between the vehicle and the charging station
- ■ Control device, preferably solid state relay for master & slave charging stations, in order to achieve a targeted current flow to a station, either on the master or on the slave
- ◯ Master charging stations have a power supply unit, slave charging stations only have charging contacts
In diesem Dokument sind von dem Begriff „Sensorik“ oder „Sensoren“ sämtliche Arten von geeigneten Sensoren umfasst, wobei in vorteilhafter Weise beispielsweise optische, elektrische oder induktive Sensoren verwendet werden können.In this document, the term “sensor system” or “sensors” encompasses all types of suitable sensors, it being possible, for example, to advantageously use optical, electrical or inductive sensors.
Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die nachgeordneten Ansprüche und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung bevorzugter Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Lehre anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigen
-
1 in einer Draufsicht, in einer Seitenansicht und in einer perspektivischen Ansicht ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Fahrzeugs sowie in zwei weiteren perspektivischen Ansichten jeweils ein Paar aus einer Abdeckplatte eines Fahrzeugs sowie einer Kontakte aufweisenden Kunststoffplatte eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Ladestation und -
2 in weiteren perspektivischen Darstellungen und relativen Anordnungen zueinander die Abdeckplatte sowie dieKunststoffplatte aus 1 .
-
1 in a top view, in a side view and in a perspective view an embodiment of the vehicle according to the invention and in two further perspective views each a pair of a cover plate of a vehicle and a plastic plate having contacts of an embodiment of the charging station according to the invention and -
2 in further perspective representations and relative arrangements to one another, the cover plate and theplastic plate 1 .
Im oberen Bereich des Fahrzeugs
Im unteren Bereich der
In der Kunststoffplatte
Die Kontakte
Kondensatoren, Spannungswandler, Netzteile und Sensorik sind im oberen Bereich des Fahrzeugs
Wesentliche konstruktive Elemente von Ausführungsbeispielen von erfindungsgemäßen Fahrzeugen und Ladestationen und damit auch Systemen aus Fahrzeug und Ladestation werden im Folgenden nochmals erläutert:
Ein Fahrzeug 1 kann auf einem Grid eines Lagersystems fahren,wobei das Fahrzeug 1 mindestens ein Paket an Kondensatoren als einzige und dauerhafte Energiequelle für seinen Bewegungsantrieb, d. h. als „Traktionsbatterie“ aufweist.Das Fahrzeug 1 kann insbesondere für den Ein- und Auslagerbetrieb genutzt werden. Diese Konstruktion steht im Gegensatz zu herkömmlichen Fahrzeugen, bei denen Kondensatoren als Überbrückungselement verwendet werden, um eine Zeit für einen Batteriewechsel zu überbrücken.
- A
vehicle 1 can drive on a grid of a storage system, with thevehicle 1 has at least one package of capacitors as the only and permanent energy source for its motion drive, ie as a "traction battery". Thevehicle 1 can be used in particular for storage and retrieval operations. This construction is in contrast to conventional vehicles, in which capacitors are used as a bridging element to bridge a time for a battery change.
Eine Steuerung kann mit dem Kondensator verbunden sein, um ihn auszuwerten und den Ladevorgang zu steuern. Die Steuerung kann mit einer Steuereinrichtung der Ladestation, beispielsweise über Lichtschranken, insbesondere Einweg-Lichtschranken, kommunizieren und den Ladevorgang steuern. Eine Sensorik im Fahrzeug
Es können zwei Bordnetze unterschiedlicher Spannung im Fahrzeug
Weiterhin können eine oder mehrere Ladebuchsen am Fahrzeug realisiert werden, mit denen der Kondensator direkt geladen werden kann, ohne dass Wandler oder Netzteile beteiligt sind. Dabei geht der Ladestrom direkt in den Kondensator, wobei die richtige Ladespannung extern über eine Ladestation oder einen Wartungswagen erzeugt werden kann. Mit einem derartigen Wartungswagen kann ein Benutzer in vorteilhafter Weise zum Fahrzeug
Am Fahrzeug
Geeignete Ladestationen können über Netzteile verfügen, die die passende Spannung erzeugen, um Fahrzeuge
Eine Sensorik an der Ladestation kann in der Regel eine Einweg-Lichtschranke aufweisen, wobei eine Position des Fahrzeugs
Die Ladestation oder Ladestationen können dort positioniert werden, wo das Fahrzeug
Über den Fahrzeugen
Um Platz im Fahrzeug einzusparen, können die notwendigen Netzteile zur Erzeugung der Ladespannung und des Ladestroms in der Ladestation untergebracht sein. Hierdurch können Fahrzeuge
Es können richtungsunabhängige Ladekontakte
In besonders vorteilhafter Weise kann durch eine oder mehrere Lichtschranken erkannt werden, welcher Pluspol der Ladestation kontaktiert ist, sodass nur dieser Pluspol der Ladestation unter Strom gesetzt oder bestromt wird.In a particularly advantageous manner, one or more light barriers can detect which positive pole of the charging station is contacted, so that only this positive pole of the charging station is energized or energized.
Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Lehre wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf den allgemeinen Teil der Beschreibung sowie auf die beigefügten Ansprüche verwiesen.With regard to further advantageous embodiments of the teaching according to the invention, reference is made to the general part of the description and to the appended claims in order to avoid repetition.
Schließlich sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele lediglich zur Erörterung der beanspruchten Lehre dienen, diese jedoch nicht auf die Ausführungsbeispiele einschränken.Finally, it should be expressly pointed out that the exemplary embodiments described above only serve to explain the teaching claimed, but do not restrict them to the exemplary embodiments.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- Fahrzeugvehicle
- 22
- FahrschieneRunway
- 33rd
- Sensorsensor
- 44th
- Ladekontakt MinuspolCharging contact negative pole
- 55
- Ladekontakt PluspolCharging contact positive pole
- 66th
- Kontakt MinuspolContact negative pole
- 77th
- Kontakt PluspolContact positive pole
- 88th
- Federfeather
- 99
- Anschlussconnection
- 1010
- Kunststoffplatte der LadestationPlastic plate of the charging station
- 1111
- Abdeckplatte des FahrzeugsCover plate of the vehicle
- 1212th
- AnschraubelementScrew-on element
- 1313th
- AbdeckhaubeCover hood
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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- WO 2019/238702 A1 [0010, 0012]WO 2019/238702 A1 [0010, 0012]
- WO 2017/14939 A1 [0011]WO 2017/14939 A1 [0011]
- WO 2019/215221 A1 [0012]WO 2019/215221 A1 [0012]
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