DK201500669A1 - Batteridreven fodre- eller halmstrøvogn, især til brug på pelsdyrfarme - Google Patents

Abstract

Opfindelsen angår en batteridreven foder- eller halmstrøvogn, især til brug på pelsdyrfarme, og nærmere bestemt af den art, hvor vognen er udstyret med et sæt faste, genopladelige batterier beregnet til elektrisk traktion af vognen. Kendte vogne af denne type er indrettet på en sådan måde, at de øvrige effektkrævende funktioner i vognen, såsom foderpumpe, foderomrører, halmdoseringsapparat, etc drives hydraulisk ved hjælp af en hydraulisk pumpe, der drives af en benzin, diesel eller gasdreven hjælpemotor indbygget i vognen. Opfindelsen er ejendommelig ved, at den batteridrevne foder- eller halmstrøvogn, foruden det faste sæt traktionsbatterier, er udstyret med et udskifteligt højkapacitetsbatteri (lO) af genopladelig type, og at vognens forskellige mekaniske funktioner drives elektrisk ved hjælp af en eller flere elektromotorer, som enten er koblet direkte til de respektive mekaniske arbejdsfunktioner i vognen, eller som fungerer indirekte via et hydraulisk system, hvis pumpe drives af en elektromotor. Formålstjenligt er det hydrauliske system indrettet med en eller flere magnetventiler beregnet dels til energioptimering af systemet, dels til sikring af præcis foderdosering og/eller halmdosering. Detudskiftelige højkapacitetsbatteri (l O) kan ifølge opfmdelsen med fordel være et batteri af typen lithium-ion, nikkel-cadmium, eller en tilsvarende genopladelig batteritype med høj kapacitet i forhold til størrelse og vægt. Dette batteri eller batterisæt kan med fordel indkapsles til en separat enhed i form af en kompakt power-pack. Power-packen kan da monteres lettilgængelig, fortrinsvis udvendig på vognen, eksempelvis på forenden eller bagenden af vognen for hurtig og ubesværet udskiftning af batteriet.

Description

Den foreliggende opfindelse angår en batteridreven foder- eller halmstrøvogn, især til brug på pelsdyrfarme, og nærmere bestemt af den i indledningen til krav 1 anførte art.

Kendte vogne af den omhandlede type er sædvanligvis udstyret med et sæt faste, genopladelige batterier beregnet til elektrisk traktion af vognen. De øvrige effektkrævende funktioner i vognen, såsom foderpumpe, foderomrører, halmdoseringsapparat, etc, drives hydraulisk ved hjælp af en hydraulisk pumpe, der er koblet til en dieselmotor indbygget i vognen.

Moderne pelsdyrfarme, især minkfarme, bygges ofte som stålhaller med lukkede sider. Stålhaller af denne type er følgelig dårligere ventilerede end de tidligere benyttede åbne minkfarme, hvor staldlængemes sider er helt åbne. De lukkede stålhaller giver anledning til et alvorligt luftforureningsproblem, når der, som det er almindeligt i dag, benyttes foder- eller halmstrøvogne med motordrevne arbejdsfunktioner. De motordrevne arbejdsfunktioner kan eksempelvis være foderpumper, foderomrøringssnegle, halmdoseringsaggregater og fejeaggregater, og de motorer, der benyttes til formålet, er hovedsagelig dieselmotorer. Disse motorer medfører en emission af skadelige udstødningsgasser, som forurener luften i stalden.

Et andet problem i forbindelse med anvendelsen af diesel- og benzinmotorer i lukkede staldrum, især på minkfarme, er det håraffald, som dyrene ved deres naturlige hårtab afgiver til omgivelserne. Håraffaldet består af ultrafine hår, som har en uheldig tilbøjelighed til at sætte sig i motorernes luft- og brændstoffiltre med tilstopning af disse til følge. Resultatet er, at motorerne oftere end normalt skal serviceres, dvs have filtrene renset eller udskiftet.

Med det formål, at komme de ovennævnte problemer til livs, foreslås det ifølge opfindelsen, at gøre de pågældende foder- eller halmstrøvogne fuldt elektrificerede, dvs således, at ikke kun traktionen, men også de forskellige arbejdsfunktioner i vognene drives med elektrisk kraft. På den måde undgår man luftforureningen i staldene og problemerne med den jævnlige tilstopning af forbrændingsmotorernes filtre. Opgavens løsning består ifølge opfindelsen i, at indrette foder- eller halmstrøvognen således som angivet i den kendetegnende del af krav 1.

Opfindelsen er ejendommelig ved, at den batteridrevne foder- eller halmstrøvogn, foruden det faste sæt traktionsbatterier, er udstyret med et udskifteligt højkapacitetsbatteri af genopladelig type. Endvidere ved, at vognens forskellige mekaniske funktioner drives elektrisk ved hjælp af dette batteri via en eller flere elektromotorer, som enten er koblet direkte til de respektive mekaniske funktioner i vognen, eller som fungerer indirekte via et hydraulisk system. Pumpefunktionen i det hydrauliske system drives da af en elektromotor. Ved på denne måde at gøre foder- eller halmstrøvognen fuldt elektrificeret opnår man den tilsigtede forbedring af luftkvaliteten i staldbygningerne, samtidig med, at vognens servicebehov minimeres. Endvidere opnår man, takket være elektrodriften, et langt lavere støjniveau sammenlignet med tilsvarende dieseldrevne køretøjer, og man undgår varmeafgivelsen fta en dieselmotor. Begge forhold bidrager i høj grad til at forbedre arbejdsmiljøet i stalden i forbindelse med fodring og halmstrøelse.

Formålstjenligt er det hydrauliske system indrettet som anført i krav 2. Det hydrauliske system omfatter som minimum: en hydraulikpumpe, der drives af en elektromotor, hvilken forsynes med strøm fra power-packen, en eller flere hydrauliske magnetventiler med kort responstid, en hydraulikmotor, der driver fodervognens foderpumpe, og som er aktiverbar og deakti verbar ved hjælp af de nævnte hydrauliske magnetventiler, og en olietank for hydraulikolien. Endvidere omfatter systemet en bypass-forbindelse indsat mellem hydraulikpumpen og olietanken for direkte trykaflastning af hydraulikpumpen i de perioder, hvor foderpumpens hydraulikmotor er deaktiveret, dvs i de perioder, hvor der ikke pumpes foder ud.

Hydraulikpumpen arbejder kontinuert så længe vognen er i drift. Magnetventileme gør det muligt, at styre foderpumpemotoren på en sådan måde, at foderet udpumpes i nøje afmålte doser. Udpumpningen foregår i korte intervaller under fodervognens passage af de i minkfarmen opstillede minkbure. Foderslangen 8 er til stadighed åben under fodringsprocessen; det er alene foderpumpen, som bestemmer mængden af foder, som afgives i hvert pumpeinterval. Magnetventilemes korte reaktionstid giver udpumpningssystemet en ekstrem hurtig respons, hvilket er en betingelse for, at man kan opnå den tilstræbte præcision i foderdoseringen. En nøjagtig fodertildeling til de enkelte bure er af afgørende betydning for økonomien i minkavlen og for dyrenes trivsel. I de mellemintervaller, hvor der ikke pumpes foder ud, sikrer hydrauliksystemets magnetventiler og bypass-forbindelse, at der sker omløb til tank. Man undgår på den måde, at hydraulikpumpen bruger effekt til unødig tomgangskørsel under modtryk. Princippet i hydrauliksystemet medvirker på denne måde til, at de til rådighed værende amperetimer i power-packen 10 bmges mest effektivt, dvs at driftstiden for en power-pack bliver så lang som mulig.

Driften af foder- eller halmstrøvognens forskellige arbejdsfunktioner er relativ energikrævende, hvorfor det ifølge opfindelsen er formålstjenligt, som højkapacitetsbatteri at vælge et batteri af typen lithium-ion, nikkel-cadmium, eller en tilsvarende genopladelig batteritype med høj kapacitet i forhold til størrelse og vægt. Et batteri af denne type tillader en relativ lang driftsperiode mellem hvert batteriskift. Fodereller halmstrøvognens fastmonterede traktionsbatterier er i de fleste tilfælde tilstrækkelige til at sikre vognen 8-10 timers effektiv køretid, idet vogne af den pågældende art sædvanligvis kører på et plant, vandret cementgulv, som ikke stiller store effektkrav til vognens traktionsmotor. I en foretrukken udførelsesform er det udskiftelige højkapacitetsbatteri indkapslet som en separat enhed, som udgør en kompakt power-pack, og denne power-pack er formålstjenligt monteret lettilgængelig, fortrinsvis udvendig på vognen, eksempelvis på forenden eller bagenden af vognen. Ved at indkapsle højkapacitetsbatteriet på denne måde opnår man en praktisk og let håndterbar batterienhed, som er hurtig at skifte. Specielt når enheden samtidig, som anført, er placeret lettilgængelig udvendig på vognen.

Som anført i krav 5 er vognen i en foretrukken udførelsesform forsynet med en bæreramme, som den udskiftelige power-pack kan ophænges i. Power-packen fastholdes i bærerammen ved hjælp af en eller flere hurtigspændeanordninger af en type, som kan betjenes manuelt uden brug af værktøj. Andre fikserings- og sikringsmåder for power-packen er naturligvis også mulige.

Til hver foder- eller halmstrøvogn hører ifølge opfindelsen mindst én batteri-ladestation, og mindst én ekstra power-pack. Endvidere findes der til håndtering og transport af power-packen ved udskiftning af denne et med hjul og hydraulisk eller mekanisk løfteanordning forsynet transport-hjælperedskab, som gør det muligt ubesværet at håndtere og transportere power-packen frem og tilbage mellem vognen og batteri-ladestationen. Transport-hjælperedskabet gør det muligt, at foretage batteriskiftet hurtigt og let. Batteri-ladestationen og den ekstra power-pack gør det muligt, at sætte batteriet til genopladning medens foder- eller halmstrøvognen fortsat er i drift med den anden netop opladede power-pack. På denne måde kan fodrings- og strøarbejdet fortsætte uafhængig af den tid, det tager, at genoplade power-packen. I en særlig udførelsesform er vognen udstyret med en elektrisk koblingsanordning, som gør det muligt at foretage en tilkobling af power-packen til det elektriske traktionssystem. Power-packen opnår på denne måde en supplerende funktion som backup for traktionsbatteriet i tilfælde, hvor dette er afladet eller næsten afladet for strøm. Fodrings- eller strøarbejdet kan i sådanne mere ekstreme situationer gennemføres uden unødig ophold for genopladning af traktionsbatterieme.

Til meget krævende opgaver, eksempelvis når der er tale om fodring eller strøarbejde på meget store mink- eller pelsdyrfarme, kan det ifølge opfindelsen være en fordel, at udstyre foder- eller halmstrøvognen med en trailer, der er koblet efter vognen. På traileren kan der medbringes op til flere power-packs, og via et fleksibelt el-kabel kobles disse til vognens elektriske drivsystem. På denne måde kan vognen opnå en nærmest ubegrænset rækkevidde både hvad kørestrækning og arbejdskapacitet angår.

En noget tilsvarende egenskab kan en foder- eller halmstrøvogn af den i krav 10 anførte hybridtype opnå. Vognens hybride drivsystem omfatter, foruden de faste, genopladelige traktionsbatterier og den udskiftelige power-pack, en relativ lille forbrændingsmotor, der driver en elektrisk generator. Motoren kan være en benzin-, diesel- eller gasmotor. Ved hjælp af den motordrevne generator kan vognens power-pack og/eller genopladelige traktionsbatterier på i og for sig kendt vis oplades, samtidig med at vognen er i drift. Resultatet er, at vognens rækkevidde både hvad kørestrækning og arbejdskapacitet angår, er ubegrænset.

Opfindelsen skal forklares nærmere i det følgende i forbindelse med tegningen, hvor Fig. 1 viser en elektrificeret fodervogn i en første udførelsesform ifølge opfindelsen, vist skematisk i sidebillede,

Fig. 2 samme fodervogn set forfra,

Fig. 3 en til fodervognen hørende powerpack-bæreramme, vist særskilt i perspektiv,

Fig. 4 power-packen set skråt fra siden i perspektiv,

Fig. 5 et hjælperedskab beregnet til manuel håndtering af power-packen ved batteriskift, vist skematisk i sidebillede, og

Fig. 6 viser en elektrificeret fodervogn i en anden udførelsesform, hvor et antal power-packs medbringes i en trailer, der er koblet til fodervognen, vist i sidebillede. I den på tegningens fig. 1 og 2 viste udførelsesform består fodervognen i det væsentlige af et chassis 1, et sæt forhjul 2 og et sæt baghjul 3, en foderbeholder 4, en førerplads 5 med sæde 6 og rat 7, en fleksibel foderdoseringsslange 8, og en ffontmonteret bæreramme 9 for en power-pack 10. Fodervognen er knækstyret, idet chassiset er todelt med en forende la og en bagende lb. De to chassisdele er forbundet i et fælles drejeled 11, der befinder sig omtrent midt i chassiset. Foderbeholderen 4 er monteret på den bagerste chassisdel lb, og førerpladsens sæde 6 er anbragt på den forreste chassisdel la. En skråtstillet stander 12 anbragt umiddelbart foran sædet 6 tjener som instrumentbrædt og som støtte for rattet 7.

Chassiset 1 er fremstillet af plade, der er svejset op i kasseform. Indvendig i chassiset fremkommer på denne måde et forreste og bagerste hulrum, hvori fodervognens foderpumpe, hydrauliksystem, hydraulikpumpe med tilhørende elektromotor, traktionsbatteri og øvrige tekniske komponenter er anbragt. De pågældende komponenter er ikke vist på tegningen.

Forrest på chassiset 1 er bærerammen 9 for power-packen 10 monteret. Bærerammen 9 udgøres af en rektangulær profiljemsramme 13, som forneden er forsynet med et bundstykke 14 i hver side, og hvor der på rammens to sidestykker 15 i hver side af rammen er anbragt en svingbar gribelaske 16. De to gribelasker kan åbnes ud til siderne (ikke vist), hvorved power-packen 10 kan indsættes eller udtages fra bærerammen 9.1 lukket tilstand (som vist på tegningen) griber laskerne ind omkring power-packen, hvorved denne fastholdes. Gribelaskeme 16 er forsynet med ikke viste låsemekanismer, der sikrer laskernes lukkede stilling.

En power-pack 10 af den her omhandlede type er sædvanligvis sammensat af et antal enkeltbatterier for at opnå den fornødne elektriske spænding og kapacitet. Enkeltbatterieme er indkapslet i et lukket hus 17 af metalplade. Huset 17 er i dette tilfælde formet som en flad kasse, der passer ind i bærerammen 9. Øverst på huset 17 er anbragt en tilkoblingsanordning 18, hvor den elektriske tilslutning til selve fodervognen finder sted ved hjælp af et ikke vist kabel.

Fodervognens traktionssystem omfatter en hjulmotor, der er monteret indvendig i den bagerste chassisdel lb. Hjulmotoren forsynes med elektricitet fra et sæt fast monterede blysyrebatterier, der er anbragt i den forreste eller bagerste chassisdel la eller lb. Batterierne giver vognen en samlet køretid på 8 - 10 timer, hvilket i de fleste tilfælde er fuldt tilstrækkeligt til den opgave, vognen skal klare.

Vognen er forsynet med et hydrauliksystem, hvis hydraulikpumpe drives af en elektromotor, der forsynes med strøm fra power-packen. Hydraulikpumpen arbejder kontinuert så længe vognen er i drift. I hydrauliksystemet indgår en hydraulisk motor, der driver vognens foderpumpe. Endvidere omfatter hydrauliksystemet en eller flere magnetventiler, hvormed den hydrauliske foderpumpemotor kan aktiveres og deaktiveres. Magnetventileme gør det muligt, at styre foderpumpemotoren på en sådan måde, at foderet udpumpes i nøje afmålte doser. Udpumpningen foregår i korte intervaller under fodervognens passage af de i minkfarmen rækkevis opstillede minkbure. Foderslangen 8 er til stadighed åben under fodringsprocessen; det er alene foderpumpen, som bestemmer mængden af foder, som afgives i hvert pumpeinterval via foderslangen.

Magnetventilemes korte reaktionstid giver udpumpningssystemet en ekstrem hurtig respons, hvilket er en betingelse for, at man kan opnå den tilstræbte præcision i foderdoseringen. En nøjagtig fodertildeling til de enkelte bure er af afgørende betydning for økonomien i minkavlen og for dyrenes trivsel. I de mellemintervaller, hvor der ikke pumpes foder ud, sikrer hydrauliksystemets magnetventiler sammen med en bypass-forbindelse, at der sker omløb fra hydraulikpumpe til tank. Man undgår på denne måde, at hydraulikpumpen bruger effekt til unødig tomgangskørsel under modtryk. Princippet i hydrauliksystemet medvirker til, at de til rådighed værende amperetimer i power-packen 10 bruges mest effektivt, således at driftstiden for hver power-pack bliver så lang som mulig.

Det i fig. 5 viste hjælperedskab 20 benyttes, når power-packen 10 skal udskiftes. Redskabet består i hovedsagen af et profiljemsstel 21, som har en vandret basisramme 22, og en på denne monteret lodret søjle 23. På søjlen er en gaffeldel 24 lejret lodret forskydeligt. Gaffeldelen 24 kan bevæges op og ned ved hjælp af et greb 25, som betjenes manuelt. Ved brug køres redskabet med gaffeldelen 24 ind under power-packen 10, som herefter løftes fri afbærerammen 9 ved hjælp af grebet 25. Power-packen kan nu køres frem til ladestationen og anbringes i denne. I fig. 6 er den elektrificerede fodervogn vist i en anden udførelsesform, hvor et antal powerpack-batterier 10 medbringes på en trailer 30, som er efterspændt fodervognen. Tegningen er umiddelbart forståelig, og skal derfor ikke forklares nærmere her.

Opfindelsen er ikke begrænset til den på tegningen viste og ovenfor beskrevne udførelsesform. Andre detailudformninger og andre konstruktive løsninger for fodervognens enkelte bestanddele og tilbehørsdele er tænkelig indenfor rammerne af denne opfindelse, ligesom anvendelsen af vognen kan tænkes udvidet til andre områder end det anførte. Andre elektrisk drevne arbejdsredskaber og -vogne af tilsvarende art, eksempelvis vogne til halmstrøning, fejning og transportopgaver i stalden, kan indrettes efter samme koncept, som beskrevet ovenfor, dvs med både drivlinje og arbejdsfunktioner fiildt elektrificeret.

Claims (10)

1. Batteridreven foder- eller halmstrøvogn, især til brug på pelsdyrfarme, og nærmere bestemt af den art, hvor vognen er udstyret med et sæt faste, genopladelige batterier beregnet til elektrisk traktion af vognen, og hvor vognens øvrige mekaniske funktioner såsom foderpumpe, foderomrører, halmdoseringsapparat, etc drives hydraulisk ved hjælp af en hydraulisk pumpe, der er koblet til en benzin, diesel eller gasdreven hjælpemotor indbygget i vognen, kendetegnet ved, at fodereller halmstrøvognen foruden det faste sæt traktionsbatterier er udstyret med et udskifteligt højkapacitetsbatteri (10) af genopladelig type, og at vognens forskellige arbejdsfunktioner drives elektrisk ved hjælp af dette batteri via en eller flere elektromotorer, som enten er koblet direkte til den respektive mekaniske arbejdsfunktion, eller som fungerer indirekte via et hydraulisk system, hvis pumpefunktion drives af en elektromotor, der strømforsynes fra højkapacitetsbatteriet (10).

2. Batteridreven fodervogn ifølge krav 1,kendetegnet ved, at fodervognen er indrettet med et hydraulisk system, som i det mindste omfatter: - en hydraulikpumpe, der drives af en elektromotor, hvilken forsynes med strøm fra højkapacitetsbatteriet (10), - en eller flere hydrauliske magnetventiler af en type med kort responstid, - en hydraulikmotor, der driver fodervognens foderpumpe, og som er aktiverbar og deaktiverbar ved kontrolleret aktivering af de nævnte hydrauliske magnetventiler, - en olietank for hydraulikolien, og - en bypass-forbindelse mellem hydraulikpumpen og olietanken for direkte trykaflastning af hydraulikpumpen i de perioder, hvor foderpumpens hydraulikmotor er deaktiveret, dvs i de perioder, hvor der ikke pumpes foder ud.

3. Batteridreven foder- eller halmstrøvogn ifølge krav 1,kendetegnet ved, at det udskiftelige høj kapacitetsbatteri (10) er sammensat af et eller flere batterier af typen lithium-ion, nikkelcadmium, eller en tilsvarende genopladelig batteritype med høj kapacitet i forhold til størrelse og vægt.

4. Batteridreven foder- eller halmstrøvogn ifølge krav 3, kendetegnet ved, at de omtalte genopladelige høj kapacitetsbatterier er indkapslet i en fælles separat enhed i form af en kompakt power-pack (10), og at denne power-pack er monteret udskifteligt og lettilgængelig, fortrinsvis udvendig på vognen, eksempelvis på forenden eller bagenden af vognen.

5. Batteridreven foder- eller halmstrøvogn ifølge krav 4,kendetegnet ved, at den udskiftelige power-pack (10) er ophængt i en på vognen udformet bæreramme (9), og er fastholdt til denne ved hjælp af en eller flere hurtigspændeanordninger (16) af en type, som kan betjenes manuelt uden brug af værktøj, eller er fastholdt til bærerammen på anden egnet vis.

6. Batteridreven foder- eller halmstrøvogn ifølge et eller flere af kravene 1 - 5,kendetegnet ved, at der til hver foder- eller halmstrøvogn hører mindst én batteri-ladestation, og mindst én ekstra power-pack (10), og at der til håndtering og transport af power-packen ved udskiftning af denne findes et med hjul og hydraulisk eller mekanisk løfteanordning (25) forsynet transporthjælperedskab (20), som gør det muligt ubesværet at håndtere og transportere power-packen frem og tilbage mellem vognen og batteri-ladestationen.

7. Batteridreven foder- eller halmstrøvogn ifølge et eller flere af kravene 1-6, kendetegnet ved, at vognen er udstyret med en elektrisk koblingsanordning, som gør det muligt at foretage en tilkobling af power-packen (10) til det elektriske traktionssystem, således at power-packen opnår en supplerende funktion som back-up for traktionsbatteriet i tilfælde, hvor dette er afladet eller næsten afladet for strøm.

8. Batteridreven foder- eller halmstrøvogn ifølge et eller flere af kravene 1-7, kend et e gnet ved, at vognen er udstyret med et dobbelt sæt power-packs (10), og at de to power-pack i dette dobbelt-sæt er indkoblelige på vognens elektriske system hver for sig, og er udskiftelige hver for sig.

9. Batteridreven foder- eller halmstrøvogn ifølge krav 1,kendetegnet ved, at der til vognen hører en trailer (30), der er koblet til vognen efter denne, og at denne trailer er indrettet til at medbringe en eller flere power-packs (10), som er koblet til vognens elektriske drivsystem via et fleksibelt el-kabel.

10. Batteridreven foder- eller halmstrøvogn ifølge krav \,kendetegnet ved, at vognen er indrettet med et hybrid drivsystem, hvor der foruden de faste, genopladelige traktionsbatterier og den udskiftelige power-pack (10) er indsat en relativ lille forbrændingsmotor (benzin-, diesel- eller gasmotor), der driver en elektrisk generator, hvormed vognens power-pack og/eller genopladelige traktionsbatterier løbende oplades, samtidig med at vognen er i drift.