DE19530110A1 - Antriebssystem mit Energieausgleichseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem, insbesondere für Hebezeuge gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Steuern eines Antriebssystems gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 16.

An derartige Antriebssysteme werden ganz unterschiedliche, zum Teil sich widerstreitende Anforderungen gestellt. Eine zentrale Forderung besteht hierbei darin, daß die eingesetzte Primärenergie sowohl im Hinblick auf die damit verbundenen Kosten als auch im Hinblick auf die Umweltbelastung optimal genutzt werden soll. Damit unmittelbar verbunden ist die Forderung nach niedrigen Herstellungs- sowie Betriebskosten für das An­ triebssystem. Diesen Forderung steht die Notwendigkeit gegenüber, daß das Antriebssystem allen Leistungsanforderungen gerecht werden muß.

Der Betrieb eines derartigen Antriebssystems läßt sich grob in drei Pha­ sen unterteilen: in eine Nullastphase, in eine Normallastphase und in eine Spitzenlastphase. Die zeitliche Dauer der einzelnen Phasen ist hierbei unterschiedlich, wobei, bezogen auf die Lebensdauer eines An­ triebssystems, die Normallastphase und die Nullastphase zusammengenommen einen längeren Zeitraum ergeben als die Spitzenlastphase alleine. Dennoch muß die Auslegung der Energiequelle an Hand der Spitzenlast erfolgen. Dies führt dazu, daß die Energiequelle entsprechend leistungsfähig dimen­ sioniert werden muß, was zum einen hohe Herstellkosten und zum anderen ebenfalls hohe Verbrauchswerte auch bereits bei der Normallastphase zur folge hat, obwohl der Bedarf an Spitzenleistung seitens der Energiequelle gegenüber den anderen Betriebsphasen verhältnismäßig selten ist.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Antriebssystem sowie ein Verfahren zum Steuern eines Antriebssystems gemäß der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei niedrigen Herstellkosten einen energiesparsamen und ökologischen Betrieb gestatten.

Die vorstehende Aufgabe wird vorrichtungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die Energieausgleichseinrichtung gestattet es nun­ mehr, daß die beispielsweise während einer bestimmten Phase des Antriebs­ systems von der Energiequelle erzeugte, aber nicht vollständig verbrauch­ te Energie nicht verloren geht, sondern durch die Energieausgleichsein­ richtung aufgenommen und vorübergehend zwischengespeichert wird. Schließt sich an diese Phase wiederum eine Phase mit hohem Energiebedarf an, so kann die in der Energieausgleichseinrichtung gespeicherte Energie neben der von der Energiequelle unmittelbar erzeugten Energie dem Verbraucher zusätzlich zugeführt werden. Hierdurch kann der Einsatz an Primärenergie reduziert und die Energiequelle entsprechend kleiner dimensioniert wer­ den, was unmittelbar folgen sowohl für die Herstellkosten als auch für die Betriebskosten des Antriebssystem hat. Dabei kann die erwähnte be­ stimmte Phase beispielsweise eine Nullastphase des Antriebssystems sein, in der die Energiequelle aber weiterhin Energie abgibt.

Die Energieausgleichseinrichtung kann ganz unterschiedlich ausgestaltet sein. Ist die Energiequelle beispielsweise eine hydraulische Energiequel­ le, so kann die Energieausgleichseinrichtung durch einen Druckspeicher oder dgl. gebildet sein. Im falle einer elektrischen Energiequelle kann die Energieausgleichseinrichtung durch eine Batterie oder einen entspre­ chend dimensionierten Kondensator gebildet sein. Ebenso kann die Energie­ ausgleichseinrichtung auch einen Motor und ein von dem Motor angetriebe­ nes Schwungrad enthalten. Die von der Energiequelle während zum Beispiel einer Nullastphase erzeugte Energie wird über die Energiespeiseleitung der Energieausgleichseinrichtung und dort dem Motor zugeführt, der wie­ derum das Schwungrad antreibt. Tritt dann beispielsweise eine Phase auf, bei der ein hoher Energiebedarf vorhanden ist, so wird die durch das Schwungrad gespeicherte Energie über die Energiespeiseleitung dem Ver­ braucher zusätzlich zugeführt. Der Motor selbst kann wiederum ganz unter­ schiedlich ausgestaltet sein, beispielsweise kann er ein Hydraulik- oder ein Elektor-Motor sein.

Die Kriterien für das Zuführen der Energie von der Energiespeiseleitung zu der Energieausgleichseinrichtung und für das Einspeisen der in der Energieausgleichseinrichtung vorübergehend gespeicherten Energie in die Energiespeiseleitung können je nach den Einsatzgegebenheiten des An­ triebssystem unterschiedlich gewählt werden. So besteht beispielsweise die Möglichkeit, den Verlauf des Energieverbrauchs an dem Verbraucher zu erfassen. Bei Unterschreiten eines vorbestimmten Energieverbrauchswertes wird die in der Energiespeiseleitung übertragene Energie der Energieaus­ gleichseinrichtung zugeführt und bei Überschreiten eines Energiever­ brauchswertes die in der Energieausgleichseinrichtung vorübergehend gespeicherte Energie wieder in die Energiespeiseleitung eingespeist. Zu bemerken ist hierbei, daß der Energieverbrauch selbstverständlich auch an Hand der durch die Energiespeiseleitung übertragenen und/oder durch die an der Energiequelle erzeugten Energie erfaßt werden kann. Desweiteren ist in diesem Zusammenhang zu bemerken, daß je nach Auslegung und Steue­ rung des Systems auch nur ein Teil der über die Energiespeiseleitung übertragenen Energie der Energieausgleichseinrichtung zugeführt und ebenso wieder nur teilweise in die Energiespeiseleitung eingespeist werden kann.

Um die Zuführung der von der Energiequelle zu der Energieausgleichsein­ richtung übertragenen Energie bzw. die Wiedereinspeisung der in der Energieausgleichseinrichtung vorübergehend gespeicherten Energie optimal vornehmen zu können, kann weiterhin eine Steuereinrichtung vorgesehen sein. Diese Steuereinrichtung kann beispielsweise die Energieflußrichtung innerhalb des Antriebssystems steuern. Mit anderen Worten wird durch die Steuereinrichtung der Weg des Energieflusses festgelegt, d. h., ob Energie von der Energiequelle zu dem Verbraucher und/oder zu der Energieaus­ gleichseinrichtung bzw. ob Energie von der Energieausgleichseinrichtung und ggf. ergänzend von der Energiequelle dem Verbraucher zugeführt wird. Hierzu kann die Steuereinrichtung ein in der Speiseleitung des Antriebs­ systems zwischen Energiequelle, Verbraucher und Energieausgleichsein­ richtung vorgesehene Lenkeinrichtung zum Beeinflussen der Energiefluß­ richtung steuern. Soll darüber hinaus, oder alternativ, der Energiefluß innerhalb des Antriebssystems von der Energiequelle zu dem Verbraucher und/oder zu der Energieausgleichseinrichtung bzw. von der Energieaus­ gleichseinrichtung zu dem Verbraucher nicht nur hinsichtlich seiner Rich­ tung sondern auch hinsichtlich seiner zeitlichen Dauer steuerbar sein, so kann die Steuereinrichtung eine in der Energiespeiseleitung angeordnete Schalteinrichtung steuern, mittels der eine Verbindung zwischen der Energiespeiseleitung und der Energieausgleichseinrichtung herstellbar sowie unterbrechenbar ist. Hierdurch kann einerseits auf einfache Weise die Energieflußrichtung der über die Energiespeiseleitung übertragenen Energie, die von der Energiequelle erzeugt worden ist, so festgelegt werden, daß sie entweder an den Verbraucher oder an die Energieaus­ gleichseinrichtung weitergegeben wird. Andererseits kann die in der Energieausgleichseinrichtung vorübergehend gespeicherte Energie über die Schalteinrichtung wieder in die Energiespeiseeinleitung zeitlich gesteu­ ert eingespeist und dem Verbraucher zugeführt werden. Es besteht also nicht nur die Möglichkeit, die Energieflußrichtung selbst zu manipulieren sondern auch die zeitliche Dauer der Energieübertragung von der Energie­ quelle und/oder der Energieausgleichseinrichtung.

Die Steuereinrichtung kann aber auch mit einer jeweils an dem Verbraucher und der Energieausgleichseinrichtung sowie ggf. an der Energiequelle vor­ gesehenen Schalteinrichtung verbunden sein, durch die in Abhängigkeit der aufgetretenen Kriterien die Energieflußrichtung festlegbar bzw. eine Verbindung zwischen Energiequelle und Verbraucher, zwischen Energiequelle und Energieausgleichseinrichtung sowie zwischen Verbraucher und Energie­ ausgleichseinrichtung jeweils über die Energiespeiseleitung herstellbar ist. Die Schalteinrichtungen übernehmen dann die Funktion der vorstehend erläuterten, gemeinsamen Schalteinrichtung, die in die Energiespeiselei­ tung eingesetzt ist. Das Vorsehen mehrer jeweils an den einzelnen Bau­ gruppen des Antriebssystems vorgesehenen Schalteinrichtungen hat den Vorteil, daß die Steuerung des Antriebssystems differenzierter erfolgen kann. Hierbei können die Schalteinrichtungen durch Umrichter gebildet sein.

Wie bereits vorstehend darauf hingewiesen worden ist, kann die Energie­ quelle selbst ganz unterschiedlich ausgestaltet sein. So besteht bei­ spielsweise die Möglichkeit daß die Energiequelle eine hydraulische Energiequelle ist. Ebenso kann die Energiequelle durch eine Diesel-Brenn­ kraftmaschine gebildet sein, die einen Generator antreibt. Derartige Dieselgeneratoren finden insbesondere bei Hebezeugen, wie beispielsweise Portalkränen für den Umschlag von Gütern Verwendung. Hierbei stellt sich das zusätzliche Problem, daß die Motoren der Lauf- bzw. Hubwerke beim Anheben bzw. Verfahren einer Last verhältnismäßig kurzfristig einen hohen Energiebedarf haben. Da eine Diesel-Brennkraftmaschine träge auf die Anforderung nach mehr Leistung anspricht, wird deshalb in diesem fall die Diesel-Brennkraftmaschine während einer Nullastphase, d. h., daß die Diesel-Brennkraftmaschine im Leerlauf betrieben wird, auf einer verhält­ nismäßig hohen Drehzahl gehalten, so daß sie bei einer Energieanforderung diese kurzfristig zur Verfügung stellen kann. Dies führt aber wiederum dazu, daß Energie während einer derartigen Nullastphase nutzlos erzeugt wird. Die vorgeschlagene Erfindung ermöglicht nun in einem derartigen fall, daß die während einer Nullastphase erzeugte Energie sinnvoll ge­ nutzt werden kann, indem sie der Energieausgleichseinrichtung zugeführt wird. Wird nun während einer Normallast- bzw. Spitzenlastphase ein hoher Energiebedarf von dem Verbraucher angefordert, so kann dieser kurzfristig hohe Energiebedarf nicht nur durch die Diesel-Brennkraftmaschine der Energiequelle, die auf einer entsprechend hohen Drehzahl gehalten worden ist und damit kurzfristig zur Verfügung steht, sondern auch durch die in der Energieausgleichseinrichtung vorübergehend gespeicherte Energie gedeckt werden. Damit besteht die Möglichkeit, daß die eingesetzte Pri­ märenergie sparsam verwendet wird und gleichzeitig die Diesel-Brennkraft­ maschine kleiner dimensioniert werden kann, da die jeweiligen Lastphasen nicht nur durch die Diesel-Brennkraftmaschine alleine sondern auch durch die Energieausgleichseinrichtung abgedeckt werden können.

Ist die Energiequelle durch eine Diesel-Brennkraftmaschine mit einem Generator gebildet, so können die Kriterien für die Zuführung von Energie zur Energieausgleichseinrichtung bzw. für das Einspeisen der in der Ener­ gieausgleichseinrichtung vorübergehend gespeicherten Energie durch Dreh­ moment- bzw. Leistungswerte der Diesel-Brennkraftmaschine definiert sein. Unterschreitet beispielsweise die Diesel-Brennkraftmaschine einen vor­ gegebenen Drehmoment- bzw. Leistungswert, so wird die Brennkraftmaschine auf diesem Drehmoment- bzw. Leistungswert, oder auf einem dicht unterhalb dieses Drehmoment- bzw. Leistungswertes liegenden Drehmoment- bzw. Lei­ stungswert gehalten und die hierbei erzeugte Energie der Energieaus­ gleichseinrichtung zugeführt. Übersteigt demgegenüber der Drehmoment­ bzw. Leistungswert der Diesel-Brennkraftmaschine diesen vorgegebenen Drehmoment- bzw. Leistungswert oder einen über diesen liegenden weiteren Drehmoment- bzw. Leistungswert, so wird die in der Energieausgleichsein­ richtung gespeicherte Energie wieder in die Energiespeiseleitung einge­ speist.

Der Verbraucher kann durch die unterschiedlichsten Vorrichtungen gebildet sein. So besteht die Möglichkeit, daß dem Verbraucher ausschließlich Energie zuführbar ist. Der Verbraucher kann aber ebenso ein Elektro-Motor sein, der auch als Generator betrieben werden kann. Hierdurch kann die während eines unter Verwendung des Elektro-Motors durchgeführten Brems­ vorgangs (Generatorbetrieb des Elektro-Motors) erzeugte Energie ebenfalls in die Energiespeiseleitung eingespeist und zu der Energieausgleichsein­ richtung geführt werden, wo sie vorübergehend gespeichert wird. Hierbei kann das Kriterium für die Zuführung von Energie zu der Energieaus­ gleichseinrichtung durch den Bremsvorgang des Motors definiert sein. Bei der vorstehend geschilderten Ausführungsform der Erfindung sorgt dann die Steuereinrichtung dafür, daß die Energieflußrichtung in entsprechender Weise festgelegt wird, d. h., daß der Energiefluß von der Energiequelle zu dem Verbraucher und/oder der Energieausgleichseinrichtung bzw. von dem Verbraucher zu der Energieausgleichseinrichtung bzw. von der Energieaus­ gleichseinrichtung und ggf. ergänzend von der Energiequelle zu dem Ver­ braucher festgelegt wird.

Verfahrensgemäß wird die vorstehend genannte Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 16 gelöst, wobei die gleichen Vorteile, wie sie bereits im Zusammenhang mit der vorrichtungsgemäßen Lösung der Aufgabe dargestellt worden sind, vorhanden sind. Es ist noch zu bemerken, daß das erste und zweite Kriterium auch beispielsweise durch einen gemeinsamen Wert gebil­ det sein können, wobei das Überschreiten bzw. Unterschreiten dieses Wertes das jeweilige Kriterium darstellt.

Das Verfahren zum Steuern kann hierbei beispielsweise so ausgestaltet sein, daß die Zuführung der Energie zu der Energieausgleichseinrichtung über eine Sollwertvorgabe erfolgt. Dies kann z. B. durch eine als "Power Control" bezeichnete Steuerung erfolgen. Die beispielsweise SPS, Fuzzy- Regel er enthaltende Steuerung kann hierbei in Abhängigkeit von Eingangs­ größen die Sollwertvorgabe der Energieausgleichseinrichtung und somit die Energieflußrichtung an der Energieausgleichseinrichtung steuern. Hierbei soll eine preventive Steuerung einen möglichen Energiebedarf vorgreifen und kann bei entsprechend niedrigem Energieniveau der Energiequelle und der Energieausgleichseinrichtung eine vorsorgliche Erhöhung des Energie­ potentials durch Erhöhung der Leistung der Energiequelle erreichen. Umgekehrt kann die preventive Steuerung auch eine Reduzierung der Lei­ stung der Energiequelle bewirken, und zwar in dem Fall, wenn genügend Energie in der Energieausgleichseinrichtung vorhanden ist. Durch die direkte Auswertung der Sollwertvorgaben bei mehreren Verbrauchern kann möglichen Spannungsbrüchen auf der Zwischenkreisebene vorgebeugt werden, indem ebenfalls die Energieflußrichtung der Energieausgleichseinrichtung (durch Ändern der Sollwertvorgabe) entsprechend gesteuert wird. Als Eingangsgrößen für die Regelung bzw. Steuerung kann z. B. bei mehreren Verbrauchern, die beispielsweise durch als Generatoren betreibbare Elek­ tro-Motoren gebildet sind, die aktuelle Stromrichtung und Größe des jeweiligen Verbrauchers sowie die aktuelle Energiemenge der Energieaus­ gleichseinrichtung herangezogen werden. Als Ausgangsgrößen werden bei der Steuerung bzw. Regelung die Sollwertvorgaben für die Schalteinrichtungen, die in diesem fall beispielsweise durch Umrichter gebildet sein können, erzeugt. Zusätzlich können Sollwertvorgaben für die Verbraucher sowie ggf. eine Steuerung der Energiequelle erfolgen. Ist die Energiequelle beispielsweise durch einen mittels einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Diesel-Brennkraftmaschine angetriebenen Generator gebildet, so kann die Sollwertvorgabe bei der Steuerung die Drehzahl der Brennkraftmaschine betreffen.

Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstände der Unteransprüche 17 bis 24.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sowie Ausführungsbeispiele werden nachstehend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbei­ spiels der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbei­ spiels der vorliegenden Erfindung.

Das in der Fig. 1 wiedergegebene, erfindungsgemäße Antriebssystem ent­ hält eine Energiequelle 10, die über eine Energiespeiseleitung 20 (20a- 20c) mit einem Verbraucher 30 verbunden ist. In der Energiespeiseleitung 20 ist eine Schalteinrichtung 40 angeordnet, mittels der die Energiefluß­ richtung in dem Antriebssystem beeinflußbar bzw. eine Energieausgleichs­ einrichtung 50 auf die Energiespeiseleitung 20 aufschaltbar bzw. von dieser wieder trennbar ist. Die Energiequelle 10, der Verbraucher 30, der Schalter 40 sowie die Energieausgleichseinrichtung 50 sind über Signal­ leitungen 60 (60a-60d) mit einer Steuereinrichtung 70 verbunden.

Die Energiequelle 10 weist eine Brennkraftmaschine 12 auf, die vorzugs­ weise eine Diesel-Brennkraftmaschine ist und die einen drehstromerzeugen­ den Generator 14 antreibt. An den Generator 14 schließt sich eine Schal­ tung 16 an, die einen frequenzkonstanten Drehstrom vorgegebener Frequenz erzeugt. Dieser Drehstrom wird anschließend der Energiespeiseleitung 20, und zwar dort dem Energiespeiseleitungszweig 20a, zugeführt. Grundsätz­ lich besteht aber auch die Möglichkeit, daß der Generator 14 ein Gleich­ stromgenerator ist. In diesem falle kann die Schaltung 16 entfallen, da dann Gleichstrom abgegeben wird.

Die Energieausgleichseinrichtung 50 enthält einen Elektro-Motor 52 sowie ein Schwungrad 54. Wird durch die Steuereinrichtung 70 über die Schalt­ einrichtung 40 sowie über die Energiespeiseleitungszweige 20a, 20c eine Verbindung zwischen der Energiequelle 10 und der Energieaus­ gleichseinrichtung 50 hergestellt, so wird durch die so übertragene elektrische Energie der Elektro-Motor 52 der Energieausgleichseinrichtung 50 angetrieben. Dieser wiederum treibt das Schwungrad 54 an, wodurch die von der Energiequelle 10 erzeugte Energie vorübergehend gespeichert werden kann.

Als Verbraucher 30 können die unterschiedlichsten Vorrichtungen, Ein­ heiten usw. vorgesehen sein. Insbesondere kann der Verbraucher das Hub­ werk eines Krans, vorzugsweise eines Portalkrans in Form einer Container­ brücke sein. Handelt es sich bei dem Verbraucher um einen als Generator betreibbaren Elektro-Motor, so kann die von ihm während eines Bremsvor­ ganges erzeugte Energie (Generatorbetrieb des Elektro-Motors) über den Energiespeiseleitungszweig 20b, der Schalteinrichtung 40 und dem Energie­ speiseleitungszweig 20c der Energieausgleichseinrichtung 50 ebenfalls zugeführt werden.

Wie bereits vorstehend dargelegt worden ist, steht die Steuereinrichtung 70 über Signalleitungen 60 (60a-60c) mit der Energiequelle 10, der Schalteinrichtung 40 und der Energieausgleichseinrichtung 50 in Verbin­ dung. Hierbei dient die Signalleitung 60a zur Erfassung des Drehmoments oder eines anderen Leistungswertes der Brennkraftmaschine 12 und die Signalleitung 60b zur Steuerung der Schalteinrichtung 40. Die Signallei­ tung 60c kann zur Erfassung von Werten und/oder zur Steuerung der Ener­ gieausgleichseinrichtung 50 dienen. Ebenso kann die Steuereinrichtung 70 über eine Signalleitung 60d noch mit dem Verbraucher 30 verbunden sein, um beispielsweise Werte von diesem Verbraucher 30 erfassen zu können.

Die Steuereinrichtung 70 steuert das erfindungsgemäße Antriebssystem in der Weise, daß bei Unterschreiten (= 1. Kriterium) eines vorbestimmten Wertes - hier zum Beispiel ein unterer, einen Leerlaufzustand der Brenn­ kraftmaschine bzw. eine Nullastphase des Antriebssystems anzeigender Leistungswert (z. B. das Drehmoment) der Diesel-Brennkraftmaschine 12 - die Schalteinrichtung 40 so geschaltet wird, daß sie eine Verbindung zwischen der Energiequelle 10 und der Energieausgleichseinrichtung 50 herstellt. Demnach kann der von der Energiequelle 10 während dieser Phase erzeugte elektrische Strom der Energieausgleichseinrichtung 50 zugeführt und durch das angetriebene Schwungrad 54 gespeichert werden. Überschrei­ tet (= 2. Kriterium) der Leistungswert der Diesel-Brennkraftmaschine 12 diesen vorbestimmten Wert wieder, so wird die Schalteinrichtung 40 durch die Steuereinrichtung 70 in der Weise betätigt, daß die in dem Schwungrad 54 gespeicherte Energie neben der von der Energiequelle 10 unmittelbar erzeugten Energie dem Verbraucher 30 zumindest teilweise zugeführt wird. Alternativ kann vorgesehen sein, daß erst bei Auftreten eines von dem vorstehend genannten, vorbestimmten Wert (= 1. Kriterium) unabhängigen, zweiten vorbestimmten Wertes (= 2. Kriterium) - hier beispielsweise ein oberer die Spitzenlastphase des Antriebssystem anzeigender Leistungswert der Diesel-Brennkraftmaschine 12 - die in der Energieausgleichseinrich­ tung 50 gespeicherte Energie dem Verbraucher 30 zugeführt wird. Wie bereits vorstehend darauf hingewiesen worden ist, können die Kriterien für die Zuführung bzw. Nicht-Zuführung von Energie zur Energieausgleichs­ einrichtung auch durch das Auftreten bzw. Nicht-Auftreten eines Bremsvor­ ganges eines als Generator betreibbaren Elektro-Motors definiert sein.

In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Hierbei sind die Bauteile bzw. Baugruppen, die in Funktion und Ausführung denen der im Zusammenhang mit der Fig. 1 geschilderten Ausführungsform entsprechen, mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Die Energiequelle 10 ist wiederum durch eine Diesel-Brennkraftmaschine 12 und einen drehstromerzeugenden Generator 14 gebildet. An den Generator 14 schließt sich ein Umrichter in form eines Gleichrichters 18 an, der den erzeugten Drehstrom in Gleichstrom umsetzt. Die Energiespeiseleitung 20 weist insgesamt vier Zweigleitungen 24a-24d auf, wobei die Zweigleitungen 24a-24c über je einen Gleichstrom in Drehstrom umwandelnden Umrichter bzw. Wechselrichter 80 mit einem durch einen auch als Generator betreib­ baren Elektro-Motor gebildeten Verbraucher 30 verbunden sind. Die Ver­ braucher können hierbei insbesondere die Antriebsmotoren eines Hubwerkes, eines Katzlaufwerkes sowie eines Fahrwerkes eines Portalkrans zum Um­ schlagen von Gütern, insbesondere Containern sein. Die Energieaus­ gleichseinrichtung 50 ist ebenfalls über einen Gleichstrom in Drehstrom umwandelnden Umrichter bzw. Wechselrichter 56 und der Zweigleitung 24d mit der Energiespeiseleitung 20 verbunden. Jeder der Gleich- bzw. Wech­ selrichter 18, 56, 80 ist mit der Steuereinrichtung 60 über entsprechende Signalleitungen 60b-60g verbunden, wobei die zusätzliche Signalleitung 60a zur Erfassung eines Leistungswertes (z. B. das abgegebene Drehmoment) der Diesel-Brennkraftmaschine 12 dient. Es besteht selbstverständlich auch die Möglichkeit, die Verbraucher 30 sowie die Energieausgleichsein­ richtung 50 über entsprechende Signalleitungen zu verbinden, um bei­ spielsweise Werte für eine optimale Steuerung zu erhalten, was jedoch aus Gründen der Übersichtlichkeit in der Fig. 2 unterlassen worden ist.

Die Zuführung von elektrischer Energie von der Energiequelle 10 erfolgt bei diesem Ausführungsbeispiel ebenso, wie dies bei dem Ausführungsbei­ spiel gemäß Fig. 1 der fall ist. Hierbei kann ebenso die beispielsweise während eines Bremsvorganges mittels eines einen Verbraucher bildenden Elektro-Motors 30 (Generatorbetrieb) gewonnene Energie über die Energie­ speiseleitung 20 der Energieausgleichseinrichtung 50 zugeführt und dort vorübergehend zwischengespeichert werden.

Es ist noch zu bemerken, daß der Generator 14 der Energiequelle 10 sowohl als Gleichstromgenerator als auch als Drehstromgenerator ausgeführt sein kann. Im letzteren Fall kann auf den Wechselrichter 18 der Energiequelle 10 verzichtet werden.

Weiterhin ist noch zu bemerken, daß bei den beiden vorstehend beschriebe­ nen Ausführungsbeispielen der Erfindung die Steuereinrichtung 70 sowohl die Energieflußrichtung über die Schalteinrichtung 40 bzw. den Gleich­ bzw. Wechselrichtern 18, 56, 80 sowie ggf. die zeitliche Dauer eines Energieflusses von der Energiequelle 10, einem der Verbraucher 30 oder der Energieausgleichseinrichtung 50 ebenfalls mittels der Schalteinrich­ tung 40 oder den Gleich- bzw. Wechselrichtern 18, 56, 80 steuern kann. Somit besteht also die Möglichkeit, beispielsweise die in der Energieaus­ gleichseinrichtung 50 gespeicherte Energie nicht nur mittels der Steuer­ einrichtung einem oder mehreren Verbrauchern 30 zuzuführen, sondern auch die zeitliche Dauer der Zuführung beeinflussen zu können.

Claims (24)

1. Antriebssystem, insbesondere für Hebezeuge, mit einer Energiequelle (10), mit wenigstens einem Verbraucher (30) und mit mindestens einer Energiespeiseleitung (20), die die Energiequelle (10) und den Ver­ braucher (30) zum Übertragen von Energie miteinander verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß eine Energieausgleichseinrichtung (50) vorgesehen ist, der bei Auftreten eines ersten Kriteriums zumindest ein Teil der über die Energiespeiseleitung (20) übertragenen Energie zuführbar ist und die diese zugeführte Energie vorübergehend spei­ chert sowie bei Auftreten eines zweiten Kriteriums die gespeicherte Energie wieder in die Energiespeiseleitung (20) einspeist.

2. Antriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieausgleichseinrichtung (50) durch ein von einem Motor (52) angetriebenes Schwungrad (54) gebildet ist.

3. Antriebssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Kriterium durch Auftreten eines an der Energiequelle (10) und/oder an dem Verbraucher (30) erfaßten Leerlauf- bzw. Nullastzustandes definiert ist.

4. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Kriterium durch Auftreten eines an der Energiequelle (10) und/oder an dem Verbraucher (30) erfaßten Spitzenlastzustandes definiert ist.

5. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinrichtung (70) vorgesehen ist, die die Zuführung der Energie von der Energiespeiseleitung (20) zu der Energieausgleichseinrichtung (50) und die Abgabe der gespei­ cherten Energie von der Energieausgleichseinrichtung (50) in die Energiespeiseleitung (20) steuert.

6. Antriebssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Steuereinrichtung (70) die Energieflußrichtung steuerbar ist.

7. Antriebssystem nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (70) mit einer in der Energiespeiseleitung (20) angeordneten Schalteinrichtung (40) verbunden ist, mittels der eine Verbindung zwischen der Energiespei­ seleitung (20) und der Energieausgleichseinrichtung (50) herstellbar sowie wieder unterbrechenbar ist.

8. Antriebssystem nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (70) mit einer jeweils an der Energiequelle (10), dem Verbraucher (30) und der Energieausgleichseinrichtung (50) vorgesehenen Schalteinrichtung (18, 56, 80) verbunden ist, durch die in Abhängigkeit der aufgetretenen Kriterien eine Verbindung zwischen Energiequelle (10) und Verbraucher (30), zwischen Energiequelle (10) und Energieausgleichseinrichtung (50) sowie zwischen Verbraucher (30) und Energieausgleichseinrichtung (50) herstellbar ist.

9. Antriebssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung durch einen zu­ mindest an dem Verbraucher (30) und an der Energieausgleichseinrich­ tung (50) vorgesehenen Wechselrichter (80, 56) gebildet ist.

10. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (70) mit einer Erfassungseinrichtung für die Last- bzw. Leistungsaufnahme des Ver­ brauchers (30) verbunden ist.

11. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (70) mit einer Erfassungseinrichtung für die Last- bzw. Leistungsabgabe der Energie­ quelle (10) verbunden ist.

12. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiequelle (10) durch eine Diesel- Brennkraftmaschine (12) gebildet ist, die einen Generator (14) an­ treibt.

13. Antriebssystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (70) mit einer Drehmomenterfassungseinrichtung verbunden ist, die das Drehmoment der den Generator (14) antreibenden Brennkraftmaschine (12) der Energie­ quelle (10) erfaßt.

14. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbraucher durch einen als Generator betreibbaren Elektro-Motor (30) gebildet ist.

15. Antriebssystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß insgesamt drei Verbraucher in form von als Generatoren betreibbare Elektro-Motoren (30) vorgesehen sind, die über jeweils einen Wechselrichter (80) mit der Energiespeiseleitung (20) verbunden sind, daß die Energiequelle (10) und die Energieaus­ gleichseinrichtung (50) ebenfalls über je einen Gleich- bzw. Wechsel­ richter (18, 56) mit der Energiespeiseleitung (20) verbunden sind und daß die Steuereinrichtung (70) mit jedem der Gleich- bzw. Wechsel­ richter (18, 56, 80) verbunden ist.

16. Verfahren zum Steuern eines Antriebssystem, insbesondere für Hebe­ zeuge, vorzugsweise nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei das Antriebssystem eine Energiequelle, wenigstens einen Verbraucher sowie mindestens eine Energiespeiseleitung aufweist, die die Energiequelle mit dem Verbraucher zum Übertragen von Energie verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß bei Auftreten eines ersten Kriteriums die über die Energiespeiseleitung übertragene Energie einer Energieaus­ gleichseinrichtung zumindest teilweise zugeführt wird, welche die Energie aufnimmt sowie vorübergehend speichert, und daß bei Auftreten eines zweiten Kriteriums die in der Energieausgleichseinrichtung gespeicherte Energie wieder in die Energiespeiseleitung eingespeist wird.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß als erstes Kriterium ein an der Ener­ giequelle und/oder an dem Verbraucher erfaßter Leerlauf- bzw. Null­ lastzustand verwendet wird.

18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß als zweites Kriterium ein an der Energie­ quelle und/oder dem Verbraucher erfaßter Spitzenlastzustand verwendet wird.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinrichtung das Zuführen der Energie zur Energieausgleichseinrichtung sowie das Einspeisen der in der Energieausgleichseinrichtung vorübergehend gespeicherten Energie steuert.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung die Energiefluß­ richtung steuert.

21. Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Steuereinrichtung eine in der Speiseleitung angeordnete Schalteinrichtung steuerbar ist.

22. Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Steuereinrichtung je eine zumindest an dem Verbraucher und der Energieausgleichseinrichtung und ggf. an der Energiequelle vorgesehene Schalteinrichtung steuerbar ist.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die von einem Verbraucher während einer seiner Betriebsphasen ggf. erzeugte Energie der Energieausgleichsein­ richtung zugeführt wird.

24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß als ein Kriterium zum Zuführen von Ener­ gie zu der Energieausgleichseinrichtung ein Bremsvorgang des durch einen als Generator betreibbaren Elektro-Motor gebildeten Verbrau­ chers verwendet wird.