EP1396465A2 - Flurförderzeug mit einem elektrischen Antrieb - Google Patents

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EP1396465A2
EP1396465A2 EP03019250A EP03019250A EP1396465A2 EP 1396465 A2 EP1396465 A2 EP 1396465A2 EP 03019250 A EP03019250 A EP 03019250A EP 03019250 A EP03019250 A EP 03019250A EP 1396465 A2 EP1396465 A2 EP 1396465A2
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EP
European Patent Office
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converter
engine
temperature
motor
industrial truck
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Withdrawn
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EP03019250A
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English (en)
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EP1396465A3 (de
Inventor
Torsten Dr. Leifert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
STILL GmbH
Original Assignee
STILL GmbH
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Application filed by STILL GmbH filed Critical STILL GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66F—HOISTING, LIFTING, HAULING OR PUSHING, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. DEVICES WHICH APPLY A LIFTING OR PUSHING FORCE DIRECTLY TO THE SURFACE OF A LOAD
    • B66F9/00—Devices for lifting or lowering bulky or heavy goods for loading or unloading purposes
    • B66F9/06—Devices for lifting or lowering bulky or heavy goods for loading or unloading purposes movable, with their loads, on wheels or the like, e.g. fork-lift trucks
    • B66F9/075—Constructional features or details
    • B66F9/07572—Propulsion arrangements

Definitions

  • the invention relates to an industrial truck, in particular a forklift, with a electric drive consisting of a voltage source, control electronics and at least one three-phase motor with at least one converter.
  • the invention also relates to a method for operating an electric drive of an industrial truck consisting of a voltage source and control electronics and at least one three-phase motor with at least one converter.
  • Industrial trucks with an electric drive usually have one Power source, an electric motor and control electronics for regulation of speed and direction of rotation of the drive, which, for example, a driver via controls.
  • Three-phase motors are increasingly being used as motors Use, which are controlled by a converter that its specifications from the Control electronics received
  • These converters are usually separate from the Motor housing arranged.
  • cables for the transmission of electrical power are usually additional Cables for the transmission of information between the motor and converter, such as For example, for engine speed and temperature, necessary, their laying large Effort means. In the event of damage to the connecting cables between the motor and Troubleshooting can be time-consuming and time-consuming.
  • the Connection cables between converter and motor are shielded in order electromagnetic interference on the environment of the industrial truck or its to avoid electrical components.
  • a temperature sensor should be there be appropriate where the temperature during operation is at its highest value reached. This so-called hot spot is mostly difficult to access and requires complex wiring with the associated, already mentioned Disadvantages.
  • the invention is therefore based on the object of an industrial truck, in particular Forklift, with an electric drive, consisting of a voltage source, control electronics and at least one three-phase motor with at least one Inverters to provide that with a simple structure and compact Installation dimensions of the drive have a low electromagnetic interference and has reduced energy losses.
  • the invention is also based on the object of a method for operating a electric drive of an industrial truck with the simplest possible structure, consisting of a voltage source, control electronics and at least one To enable three-phase motor with at least one converter, in which one Overheating of the engine is avoided.
  • this object is achieved in that that the converter is in close proximity to the three-phase motor essentially is arranged within the radial dimensions.
  • the arrangement of the converter in close proximity to the motor means that Connection cable between these two components very short. That will make him Construction of the truck simplified and due to reduced line losses and thus energy losses extend the operating time and electromagnetic interference reduced. Since the converter is essentially within the radial dimensions of the Three-phase motor is arranged, there are compact installation dimensions, with an electric travel drive, in particular, no components of the drive clearly above the front axle protrude. As a result, the counterweight stacker can Mast should be placed near the front axle.
  • the converter and the three-phase motor are in one common housing, especially one behind the other in the longitudinal direction of the motor, are arranged and the electrical contact between the converter and Electric motor is done entirely within the common housing. This will the length of the connecting cable is further reduced and the structure is simplified since none additional housing for the converter is required. If the electrical Contact between converter and electric motor completely within one common housing, the shielding is used for reduction electromagnetic interference further improved. In addition, the cooling of both Components with a single cooling air flow possible.
  • the converter is cooled by at least one fan wheel arranged on the motor shaft takes place. This will make the Construction simplified, since no additional fan device is necessary and simple Way the energy consumption for cooling when the engine is stopped automatically is reduced.
  • At least one sensor for detection of operating conditions of the engine in particular the temperature and / or the Speed, in operative connection with at least one of the boards of the converter, wherein the wiring is completely within the common housing of the motor and Converter runs.
  • At least one sensor for detecting a temperature its measured value for calculating a relevant one when the engine is operating Temperature at a different location than the installation location of the sensor, especially the one above hot point, serves, with at least one of the boards of the converter in Active connection is established.
  • Appropriate placement of the sensor makes it easier Construction and the shortest possible cable lengths achieved while at the same time through the Calculating the temperature elsewhere in the engine ensures that this temperature relevant for the operation of the engine is determined.
  • the temperature at The hot spot of the engine which is difficult to access, can easily be reached with one accessible sensor located at a different location from the hot spot be determined.
  • the task is related to the method of operating an electric drive of an industrial truck according to the invention solved in that at one point temperature determined for the engine is relevant for the operation of the engine Temperature at another point in the engine, especially the so-called Hot point, is calculated and the control electronics or the converter of the motor when a critical calculated temperature and / or a critical temperature is exceeded Temperature gradient operating parameters of the engine or a cooling device such influenced that a further increase in temperature at this or another for the operation relevant points and / or a critical temperature gradient is prevented.
  • FIG. 1 shows a typical installation space for an axle and hydraulic drive Forklift truck with a frame 1, in the front area of an axle construction 2 is attached with a drive motor 3.
  • a lifting mast 4 is located close to the axis 2 attached, which can be changed in its inclination via a tilt cylinder 5.
  • a Hydraulic drive 6 is provided, which is arranged above the axis 2.
  • the hydraulic drive 6, as shown in Figure 2, consists of an electric motor 7 as Drive and a hydraulic pump 8.
  • the converter 10 is essentially within the radial dimensions of the motor 3 and with it in the longitudinal direction of the motor 3 arranged one behind the other in the common housing 9.
  • the Connection cable 12, via the contact between in the example shown Inverter 10 and motor 3 are carried out completely within the housing 9. This ensures short cable lengths and optimal shielding.
  • For the converter 10 is therefore not a separate housing that this before Protects environmental influences, necessary what the construction of the truck overall simplified, especially because a separate housing is essential takes up more space than the design according to the invention.
  • the converter is cooled by a Fan wheel 13, which is arranged on the motor shaft 11. This will operate the Motor 3 of the converter 10 effectively cooled, when at a long standstill when the Converter 10 does not deliver a significant amount of power and therefore none Cooling is required, no power is required for cooling. Consequently the operating time is extended until the batteries are recharged.
  • the speed of the engine is monitored by a sensor 14, the Connection cable 15 to the converter 10 also with the known advantages shortest path and run completely within the housing 9.
  • the temperature of the motor 3 is detected by a sensor 16, which is connected via connecting cable 17 the converter 10 is connected. Attaching the sensor 16 to a coil 18 of the motor 3 is selected in the present exemplary embodiment such that a results in the smallest possible length of the cable 17, which in turn is completely within the Housing 9 is guided and thus offers the known advantages.
  • the place where the sensor 16 is attached is not necessarily the so-called hot spot, that is, the point at which the highest temperature occurs in motor 3. To still be one To prevent the motor 3 from overheating, the measured value becomes the value anywhere, especially at the hot spot of the engine 3, calculated.
  • the drive 7 of the hydraulic pump 8 shown in FIG. 2 can be used as required also be designed as a three-phase motor in the inventive design.
  • traction drive Travel motors which are attached to a drive axle.
  • a arrangement according to the invention of these traction motors and the associated converter is shown in Fig. 4.
  • the two motors 3 and the converter are in one common housing 19 arranged.
  • the arrangement of each engine 3 assigned components is used as a preferred embodiment similar to that in FIG Single motors are shown, in particular the arrangement of the Converter in the air flow of one or more fans and the attachment of the sensors to record the operating status of the motors, but there are also others Possible designs.
  • the arrangement of motors 3 and converters in one Common housing offers the advantages mentioned for a single motor the advantage of an additional space saving and a common one Power supply from the voltage source to the traction motors and thus reduced Wiring.
  • a temperature T mess is determined at one point on the motor of the electric drive. From this temperature, the temperature T over at least one other point in the engine is calculated using a mathematical model of the temperature development in the engine.
  • this model will be optimized on the basis of the physical principles for the operation of electric motors on the basis of comparative measurements on real test motors in such a way that the real temperature is reproduced as precisely as possible under certain operating conditions and at certain points of the motor.
  • the accuracy of the model is optimized for those operating conditions and locations in the engine where there is a risk of damage due to overheating.
  • the temperature distribution in the entire motor can also be calculated, for example, in order to determine large local temperature gradients and to prevent them from rising by suitable measures.
  • the test engines on the basis of which the model is optimized should be as largely as possible identical in construction to the engines for which the model is used and should be operated under the conditions typical in operation.
  • a control which can be integrated, for example, in the converter of a three-phase motor.
  • this can be the activation of a device for cooling. If such additional cooling is not available or is already in operation, the controller can, for example, change engine operating parameters so that the temperature of the engine drops.

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Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Flurförderzeug, insbesondere Gabelstapler, mit einem elektrischen Antrieb bestehend aus einer Spannungsquelle, einer Steuerelektronik und mindestens einem Drehstrommotor (3) mit mindestens einem Umrichter (10). Erfindungsgemäß wird durch die Anordnung des Umrichters (10) in unmittelbarer Nähe des Drehstrommotors (3) im Wesentlichen innerhalb dessen radialer Abmessungen, vorzugsweise in einem gemeinsamen Gehäuse (9), ein Flurförderzeug mit einfachem Aufbau und kompakten Einbaumaßen des Antriebs geschaffen, das einen niedrigen elektromagnetischen Störeinfluss und durch verringerte Leitungsverluste eine verlängerte Betriebszeit besitzt
Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Antriebs eines Flurförderzeugs bestehend aus einer Spannungsquelle, einer Steuerelektronik und mindestens einem Drehstrommotor (3) mit mindestens einem Umrichter (10). Erfindungsgemäß wird durch die Berechnung einer für den Betrieb des Motors (3) relevanten Temperatur an einer Stelle des Motors (3) aus der an einer anderen Stelle des Motors (3) ermittelten Temperatur und die Beeinflussung von Betriebsparametern des Motors (3) oder einer Kühlvorrichtung in der Art, dass ein weiteres Ansteigen der Temperatur an dieser oder anderen für den Betrieb relevanten Stellen verhindert wird, sobald ein bestimmter Wert der berechneten Temperatur überschritten wird, eine Überhitzung des Motors vermieden und die Leistungsfähigkeit des Flurförderzeugs voll ausgenutzt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Flurförderzeug, insbesondere Gabelstapler, mit einem elektrischen Antrieb bestehend aus einer Spannungsquelle, einer Steuerelektronik und mindestens einem Drehstrommotor mit mindestens einem Umrichter.
Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Antriebs eines Flurförderzeugs bestehend aus einer Spannungsquelle, einer Steuerelektronik und mindestens einem Drehstrommotor mit mindestens einem Umrichter.
Flurförderzeuge mit einem elektrischen Antrieb besitzen üblicherweise eine Spannungsquelle, einen elektrischen Motor und eine Steuerelektronik zur Regelung von Geschwindigkeit und Drehrichtung des Antriebs, die beispielsweise ein Fahrer über Bedienelemente vorgibt. Als Motoren kommen vermehrt Drehstrommotoren zum Einsatz, die über einen Umrichter angesteuert werden, der seine Vorgaben von der Steuerelektronik erhält Diese Umrichter sind üblicherweise getrennt vom Motorgehäuse angeordnet.
Bei als Gegengewichtsstaplern ausgebildeten Flurförderzeugen beispielsweise befinden sich die Motoren des Fahrantriebs meist direkt an der Vorderachse. Dort ist der Einbauraum sehr knapp bemessen und es sollten möglichst keine Bauteile nach vorn über die Vorderachse hinausragen, damit der Hubmast möglichst nahe an der Achse platziert werden kann. Dies ist nötig, um eine optimale Schwerpunktlage und damit gute Kippstabilität zu erreichen. Daher werden die dazugehörigen Umrichter üblicherweise im Bereich des Gegengewichts angeordnet, wo auch eine gute Ableitung der beim Betrieb auftretenden Wärme gewährleistet werden kann. Da von der meist zentral angeordneten Batterie zunächst eine Zuleitung zum Umrichter und dann vom Umrichter zum Motor erfolgen muss, bedingt diese Anordnung erhebliche Kabellängen und damit neben dem Herstellaufwand vor allem Energieverluste in den Leitungen. Bei batteriebetriebenen Fahrzeugen führt dieser Energieverlust zu verringerter Einsatzzeit.
Neben den Kabeln zur Übertragung der elektrischen Leistung sind meist zusätzlich Kabel zur Übertragung von Informationen zwischen Motor und Umrichter, wie beispielsweise für Motordrehzahl und -temperatur, nötig, deren Verlegung großen Aufwand bedeutet. Bei Schäden an den Verbindungskabeln zwischen Motor und Umrichter kann die Fehlersuche aufwändig und langwierig sein. Zudem müssen die Verbindungskabel zwischen Umrichter und Motor abgeschirmt werden, um elektromagnetische Störeinflüsse auf die Umgebung des Flurförderzeugs oder dessen elektrische Komponenten zu vermeiden.
Um eine Überhitzung des Motors zu vermeiden, sollte ein Temperatursensor dort angebracht sein, wo die Temperatur während des Betriebs ihren höchsten Wert erreicht. Dieser so genannte Heißpunkt ist zumeist schwer zugänglich und erfordert eine aufwändige Verkabelung mit den damit verbundenen, bereits erwähnten Nachteilen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Flurförderzeug, insbesondere Gabelstapler, mit einem elektrischen Antrieb, bestehend aus einer Spannungsquelle, einer Steuerelektronik und mindestens einem Drehstrommotor mit mindestens einem Umrichter, zur Verfügung zu stellen, das bei einfachem Aufbau und kompakten Einbaumaßen des Antriebs einen niedrigen elektromagnetischen Störeinfluss und verringerte Energieverluste besitzt.
Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Antriebs eines Flurförderzeugs mit einem möglichst einfachen Aufbau, bestehend aus einer Spannungsquelle, einer Steuerelektronik und mindestens einem Drehstrommotor mit mindestens einem Umrichter, zu ermöglichen, bei dem eine Überhitzung des Motors vermieden wird.
[zu Anspruch 1]
Diese Aufgabe wird bezüglich des Flurförderzeugs erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Umrichter in unmittelbarer Nähe zum Drehstrommotor im Wesentlichen innerhalb dessen radialer Abmessungen angeordnet ist.
Durch die Anordnung des Umrichters in unmittelbarer Nähe zum Motor sind die Verbindungskabel zwischen diesen beiden Komponenten sehr kurz. Daduch wird der Aufbau des Flurförderzeugs vereinfacht und durch reduzierte Leitungsverluste und somit Energieverluste die Betriebszeit verlängert sowie elektromagnetische Störungen verringert. Da der Umrichter im Wesentlichen innerhalb der radialen Abmessungen des Drehstrommotors angeordnet ist, ergeben sich kompakte Einbaumaße, wobei bei einem elektrischen Fahrantrieb insbesondere keine Bauteile des Antriebs deutlich über die Vorderachse hinausragen. Dadurch kann bei einem Gegengewichststapler der Hubmast nahe der Vorderachse platziert werden.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn der Umrichter und der Drehstrommotor in einem gemeinsamen Gehäuse, insbesondere in Längsrichtung des Motors hintereinander, angeordnet sind und die elektrische Kontaktierung zwischen Umrichter und Elektromotor vollständig innerhalb des gemeinsamen Gehäuses erfolgt. Dadurch wird die Länge der Verbindungskabel weiter reduziert und der Aufbau vereinfacht, da kein zusätzliches Gehäuse für den Umrichter benötigt wird. Wenn die elektrische Kontaktierung zwischen Umrichter und Elektromotor vollständig innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses erfolgt, wird die Abschirmung zur Reduzierung elektromagnetischer Störungen weiter verbessert. Zudem ist die Kühlung beider Komponenten mit einem einzigen Kühluftstrom möglich.
Es ist weiterhin besonders vorteilhaft, wenn die Kühlung des Umrichters durch mindestens ein auf der Motorwelle angeordnetes Lüfterrad erfolgt. Dadurch wird der Aufbau vereinfacht, da keine weitere Lüftervorrichtung notwendig ist und auf einfache Weise der Energieverbrauch für die Kühlung bei Stillstand des Motors automatisch reduziert wird.
In einer besonders vorteilhaften Ausbildung steht mindestens ein Sensor zur Erfassung von Betriebszuständen des Motors, insbesondere der Temperatur und/oder der Drehzahl, mit mindestens einer der Platinen des Umrichters in Wirkverbindung, wobei die Verkabelung vollständig innerhalb des gemeinsamen Gehäuses von Motor und Umrichter verläuft. Dadurch werden bei einfachem Aufbau Kabellängen und Störeinflüsse reduziert
Es ist von Vorteil, wenn mindestens ein Sensor zur Erfassung einer Temperatur, dessen Messwert zur Berechnung einer beim Betrieb des Motors relevanten Temperatur an anderer Stelle als der Einbaustelle des Sensors, insbesondere des so genannten Heißpunktes, dient, mit mindestens einer der Platinen des Umrichters in Wirkverbindung steht. Durch geeignete Platzierung des Sensors werden ein einfacher Aufbau und möglichst kurze Kabellängen erreicht, während gleichzeitig durch die Berechnung der Temperatur an anderer Stelle des Motors sichergestellt ist, dass diese für den Betrieb des Motors relevante Temperatur ermittelt wird. Die Temperatur am schwer zugänglichen Heißpunkt des Motors kann somit mit einem an einer leicht zugänglichen, vom Heißpunkt abweichenden Einbaustelle angeordneten Sensor bestimmt werden.
Es ist vorteilhaft, wenn eine Anordnung aus mehreren Motoren und dazugehörigen Umrichtern in einem gemeinsamen Gehäuse angebracht ist. Dadurch wird ein einfacher und kompakter Aufbau erreicht, der einen gemeinsamen Kühlluftstrom für sämtliche Komponenten ermöglicht und bei dem sämtliche Motoren mit den dazugehörigen Umrichtern über einen einzigen Kabelstrang von der Spannungsquelle mit Spannung versorgt werden. Mit einer derartigen Anordnung kann ein Platz sparender Fahrantrieb mit zwei Motoren für Flurförderzeuge zur Verfügung gestellt werden.
Die Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens zum Betrieb eines elektrischen Antriebs eines Flurförderzeugs erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass aus der an einer Stelle des Motors ermittelten Temperatur eine für den Betrieb des Motors relevante Temperatur an einer anderen Stelle des Motors, insbesondere des so genannten Heißpunktes, berechnet wird und die Steuerelektronik oder der Umrichter des Motors bei Überschreiten einer kritischen berechneten Temperatur und/oder eines kritischen Temperaturgradienten Betriebsparameter des Motors oder einer Kühlvorrichtung derart beeinflusst, dass ein weiteres Ansteigen der Temperatur an dieser oder anderen für den Betrieb relevanten Stellen und/oder eines kritischen Temperaturgradienten verhindert wird.
Durch die Berechnung der Temperatur des Motors an mindestens einer Stelle, die von der Stelle, an der eine Bestimmung der Temperatur vorgenommen wird, verschieden ist, ist es möglich, die Bestimmung der Temperatur an einer gut zugänglichen Stelle vorzunehmen, was einen einfachen Aufbau des elektrischen Antriebs ermöglicht, während gleichzeitig die Überhitzung des Motors dadurch verhindert wird, dass die Temperatur und/oder der Temperaturgradient an einer für den Betrieb des Motors relevanten Stelle durch Berechnung bekannt ist und bei Überschreiten eines kritischen Wertes die Betriebsparameter des Motors derart beeinflusst werden, dass ein weiterer Anstieg der Temperatur und/oder des Temperaturgradienten vermieden wird.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Berechnung anhand eines mathematischen Modells der Temperaturentwicklung im Motor erfolgt, dessen Parameter in Versuchen an realen Motoren experimentell ermittelt wurden. Bei einer experimentellen Ermittlung der Parameter an realen Motoren wird der Fehler, der sich bei aus rein theoretischen Überlegungen gewonnenen Modellen ergeben kann, wenn diese Gegebenheiten des realen Betriebs nicht hinreichend berücksichtigen, vermieden. Die Übereinstimmung des berechneten Wertes mit dem realen Wert wird so verbessert und sichergestellt, dass weder durch einen wesentlich zu niedrigen berechneten Wert der Motor überhitzt und beschädigt wird, noch durch einen wesentlich zu hohen berechneten Wert eine zu frühe Veränderung der Betriebsparameter und damit eine Reduzierung der Leistung vorgenommen wird.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand des in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigt
Figur 1
eine typische Achsanordnung in einem Gabelstapler mit einem erfindungsgemäßen Antrieb in einer Schnittdarstellung,
Figur 2
eine typische Achsanordnung in einem Gabelstapler mit einem erfindungsgemäßen Antrieb von vom gesehen,
Figur 3
eine erfindungsgemäße Anordnung von Motor und Umrichter in einem Längsschnitt,
Figur 4
eine erfindungsgemäße Anordnung von zwei Motoren und dazugehörigen Umrichtern in einem Gehäuse,
Figur 5
ein Ablaufschema für ein erfindungsgemäßes Verfahren.
Figur 1 zeigt einen typischen Einbauraum für Achse und Hydraulikantrieb eines Gabelstaplers mit einem Rahmen 1, in dessen vorderen Bereich eine Achskonstruktion 2 mit einem Antriebsmotor 3 angebracht ist. Dicht vor der Achse 2 ist ein Hubmast 4 angebracht, der über einen Neigezylinder 5 in seiner Neigung verändert werden kann. Zur Versorgung der hydraulischen Verbraucher, also auch des Neigezylinders 5, ist ein Hydraulikantrieb 6 vorgesehen, der oberhalb der Achse 2 angeordnet ist.
Der Hydraulikantrieb 6 besteht, wie in Figur 2 dargestellt, aus einem Elektromotor 7 als Antrieb und einer Hydraulikpumpe 8.
In Fig. 3 ist eine erfindungsgemäße Anordnung von Umrichter 10 und Motor 3 in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung gezeigt. Der Umrichter 10 ist im Wesentlichen innerhalb der radialen Abmessungen des Motors 3 und mit diesem in Längsrichtung des Motors 3 hintereinander in dem gemeinsamen Gehäuse 9 angeordnet. Die Verbindungskabel 12, über die im dargestellen Beispiel die Kontaktierung zwischen Umrichter 10 und Motor 3 erfolgt, sind vollständig innerhalb des Gehäuses 9 verlegt. Dadurch werden kurze Leitungslängen und eine optimale Abschirmung erreicht. Für den Umrichter 10 ist damit kein eigenes Gehäuse, das diesen vor Umgebungseinflüssen schützt, notwendig, was den Aufbau des Flurförderzeugs insgesamt vereinfacht, insbesondere auch, weil ein separates Gehäuse wesentlich mehr Platz beansprucht als die erfindungsgemäße Ausführung.
Die Kühlung des Umrichters erfolgt im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch ein Lüfterrad 13, das auf der Motorwelle 11 angeordnet ist. Dadurch wird bei Betrieb des Motors 3 der Umrichter 10 effektiv gekühlt, während bei längerem Stillstand, wenn der Umrichter 10 keine Leistung in nennenswertem Umfang abgibt und damit keine Kühlung benötigt wird, auch keine Leistung für die Kühlung beansprucht wird. Somit wird die Betriebszeit bis zum nächsten Aufladen der Batterien verlängert.
Die Drehzahl des Motors wird über einen Sensor 14 überwacht, dessen Verbindungskabel 15 zum Umrichter 10 ebenfalls mit den bekannten Vorteilen auf kürzestem Wege und vollständig innerhalb des Gehäuses 9 verlaufen. Die Temperatur des Motors 3 wird über einen Sensor 16 erfasst, der über Verbindungskabel 17 mit dem Umrichter 10 verbunden ist. Die Anbringung des Sensors 16 an einer Spule 18 des Motors 3 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel so gewählt, dass sich eine möglichst geringe Länge des Kabels 17 ergibt, das wiederum vollständig innerhalb des Gehäuses 9 geführt wird und somit die bekannten Vortreile bietet. Die Stelle, an der der Sensor 16 angebracht ist, ist nicht notwendigerweise der so genannte Heißpunkt, also die Stelle, an der die höchste Temperatur im Motor 3 auftritt. Um dennoch eine Überhitzung des Motors 3 zu verhindern, wird aus dem gemessenen Wert der Wert an einer beliebigen Stelle, insbesondere am Heißpunkt des Motors 3, berechnet.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung des Umrichters 10 im Wesentlichen innerhalb der radialen Abmessungen des Motors 3 und mit diesem in Längsrichtung des Motors 3 hintereinander in dem gemeinsamen Gehäuse 9 wird der zur Verfügung stehende Bauraum, wie in Fig. 1 und Fig. 2 gezeigt, optimal genutzt.
Der in Fig. 2 dargestellte Antrieb 7 der Hydraulikpumpe 8 kann je nach Erfordernissen ebenfalls als Drehstrommotor in erfindungsgemäßer Ausführung gestaltet sein.
Insbesondere bei größeren Flurförderzeugen sind für den Fahrantrieb zwei Fahrmotoren vorgesehen, die an einer Antriebsachse angebracht sind. Eine erfindungsgemäße Anordnung dieser Fahrmotoren und der dazugehörigen Umrichter ist in Fig. 4 dargestellt. Dabei sind die beiden Motoren 3 und die Umrichter in einem gemeinsamen Gehäuse 19 angeordnet. Die Anordnung der jedem Motor 3 zugeordneten Komponenten wird als bevorzugte Ausführung ähnlich wie in Fig. 3 für Einzelmotoren dargestellt vorgenommen werden, insbesondere die Anordnung der Umrichter im Luftstrom eines oder mehrerer Lüfter sowie die Anbringung der Sensoren zur Erfassung des Betriebszustandes der Motoren, jedoch sind auch andere Ausführungen denkbar. Die Anordnung von Motoren 3 und Umrichtern in einem gemeinsamen Gehäuse bietet neben den für einen Einzelmotor genannten Vorteilen noch den Vorteil einer zusätzlichen Platzersparnis und einer gemeinsamen Stromzuführung von der Spannungsquelle zu den Fahrmotoren und damit reduziertem Verkabelungsaufwand.
Für das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Antriebs eines Flurförderzeugs ist in Fig. 5 der prinzipielle Ablauf eines bevorzugten Ausführungsbeispiels schematisch dargestellt. Zunächst wird an einer Stelle des Motors des elektrischen Antriebs eine Temperatur Tmess ermittelt. Aus dieser Temperatur wird die Temperatur Tber an mindestens einer anderen Stelle des Motors anhand eines mathematischen Modells der Temperaturentwicklung im Motor berechnet. Dieses Modell wird in einer bevorzugten Ausführungsform beruhend auf den physikalischen Grundlagen für den Betrieb von Elektromotoren anhand von Vergleichsmessungen an realen Versuchsmotoren dahingehend optimiert sein, dass die reale Temperatur bei bestimmten Betriebszuständen und an bestimmten Punkten des Motors möglichst genau wiedergegeben wird. Insbesondere ist dabei die Genauigkeit des Modells für diejenigen Betriebszustände und Stellen im Motor, bei denen eine Gefahr der Beschädigung durch Überhitzung gegeben ist, optimiert. Es kann beispielsweise aber auch die Temperaturverteilung im gesamten Motor berechnet werden, um große lokale Temperaturgradienten zu bestimmen und durch geeignete Maßnahmen deren Ansteigen zu verhindern. Zur Erzielung höchstmöglicher Genauigkeit sollten die Versuchsmotoren, anhand derer das Modell optimert wird, möglichst weitgehend baugleich mit den Motoren sein, für die das Modell zum Einsatz kommt, und unter den im Betrieb typischen Bedinungen betrieben werden. Übersteigt der berechnete Temperaturwert Tber einen vorgegebenen Grenzwert Tmax, so werden durch eine Steuerung, die beispielsweise im Umrichter eines Drehstrommotors integriert sein kann, Maßnahmen zur Reduzierung der Temperatur ausgelöst. Dies kann beispielsweise, wie im vorliegenden Fall, die Aktivierung einer Vorrichtung zur Kühlung sein. Sollte eine solche Zusatzkühlung nicht vorhanden oder aber bereits in Betrieb sein, so kann die Steuerung beispielsweise Motorbetriebsparameter so verändern, dass die Temperatur des Motors sinkt. Dies kann auch so weit gehen, dass eine Abschaltung des Motors erfolgt, so dass mittels dieses Verfahrens eine Überhitzung des Motors zuverlässig vermieden wird. Gleichzeitig wird eine zu frühe Reduzierung der Leistung, wie sie sich bei einer groben Abschätzung der Maximaltemperatur aufgrund des dabei nötigen Sicherheitszuschlags ergäbe, ebenfalls zuverlässig vermieden und so die Leistungsfähigkeit des Flurförderzeugs optimal genutzt.

Claims (8)

  1. Flurförderzeug, insbesondere Gabelstapler, mit einem elektrischen Antrieb bestehend aus einer Spannungsquelle, einer Steuerelektronik und mindestens einem Drehstrommotor mit mindestens einem Umrichter, dadurch gekennzeichnet, dass der Umrichter (10) in unmittelbarer Nähe zum Drehstrommotor (3) im Wesentlichen innerhalb dessen radialer Abmessungen angeordnet ist.
  2. Flurförderzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Umrichter (10) und der Drehstrommotor (3) in einem gemeinsamen Gehäuse (9), insbesondere in Längsrichtung des Motors (3) hintereinander, angeordnet sind und die elektrische Kontaktierung (12) zwischen Umrichter (10) und Motor (3) vollständig innerhalb des gemeinsamen Gehäuses (9) erfolgt.
  3. Flurförderzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlung des Umrichters (10) durch mindestens ein auf der Motorwelle (11) angeordnetes Lüfterrad (13) erfolgt.
  4. Flurförderzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Sensor (14) zur Erfassung von Betriebszuständen des Motors (3), insbesondere der Temperatur und/oder der Drehzahl, mit mindestens einer der Platinen des Umrichters (10) in Wirkverbindung steht, wobei die Verkabelung (15) vollständig innerhalb des gemeinsamen Gehäuses (9) von Motor (3) und Umrichter (10) verläuft.
  5. Flurförderzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Sensor (16) zur Erfassung einer Temperatur, dessen Messwert zur Berechnung einer beim Betrieb des Motors (3) relevanten Temperatur an mindestens einer anderen Stelle als der Einbaustelle des Sensors, insbesondere des so genannten Heißpunktes, dient, mit mindestens einer der Platinen des Umrichters (10) in Wirkverbindung steht.
  6. Flurförderzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anordnung aus mehreren Motoren (3) und Umrichtern in einem gemeinsamen Gehäuse (19) angebracht ist.
  7. Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Antriebs eines Flurförderzeugs bestehend aus einer Spannungsquelle, einer Steuerelektronik und mindestens einem Drehstrommotor mit mindestens einem Umrichter, dadurch gekennzeichnet, dass aus der an einer Stelle des Motors ermittelten Temperatur mindestens eine für den Betrieb des Motors relevante Temperatur an mindestens einer anderen Stelle des Motors, insbesondere am so genannten Heißpunkt, berechnet wird und die Steuerelektronik oder der Umrichter des Motors bei Überschreiten einer kritischen berechneten Temperatur und/oder eines kritischen Temperaturgradienten im Motor Betriebsparameter des Motors und/oder einer Kühlvorrichtung derart beeinflusst, dass ein weiteres Ansteigen der Temperatur an dieser oder anderen für den Betrieb relevanten Stellen und/oder eines kritischen Temperaturgradienten im Motor verhindert wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnung anhand eines mathematischen Modells der Temperaturentwicklung im Motor erfolgt, dessen Parameter in Versuchen an realen Motoren optimiert wurden.
EP03019250A 2002-09-06 2003-08-26 Flurförderzeug mit einem elektrischen Antrieb Withdrawn EP1396465A3 (de)

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DE2002141420 DE10241420A1 (de) 2002-09-06 2002-09-06 Flurförderzeug mit einem elektrischen Antrieb
DE10241420 2002-09-06

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Publication Number Publication Date
EP1396465A2 true EP1396465A2 (de) 2004-03-10
EP1396465A3 EP1396465A3 (de) 2005-12-14

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ID=31502461

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EP03019250A Withdrawn EP1396465A3 (de) 2002-09-06 2003-08-26 Flurförderzeug mit einem elektrischen Antrieb

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP1396465A3 (de)
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