EP2473369A1 - Vorrichtung und verfahren zur induktiven übertragung elektrischer energie an bewegliche verbraucher - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur induktiven übertragung elektrischer energie an bewegliche verbraucher

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EP2473369A1
EP2473369A1 EP10734141A EP10734141A EP2473369A1 EP 2473369 A1 EP2473369 A1 EP 2473369A1 EP 10734141 A EP10734141 A EP 10734141A EP 10734141 A EP10734141 A EP 10734141A EP 2473369 A1 EP2473369 A1 EP 2473369A1
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EP
European Patent Office
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section
power
total power
current
consumers
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Withdrawn
Application number
EP10734141A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Mathias Wechlin
Andrew Green
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Conductix Wampfler GmbH
Original Assignee
Conductix Wampfler GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Conductix Wampfler GmbH filed Critical Conductix Wampfler GmbH
Publication of EP2473369A1 publication Critical patent/EP2473369A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/12—Inductive energy transfer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L5/00—Current collectors for power supply lines of electrically-propelled vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L5/00—Current collectors for power supply lines of electrically-propelled vehicles
    • B60L5/005—Current collectors for power supply lines of electrically-propelled vehicles without mechanical contact between the collector and the power supply line
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
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    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles

Definitions

  • the invention relates to a device for the inductive transmission of electrical energy to movable consumers according to the preamble of claim 1 and a related method according to the preamble of claim. 6
  • DE 602 90 141 T2 discloses an automatic transport and passenger guidance system and the control of transport modules in such a system with a rolling track as a guide device for the transport modules. Furthermore, this system comprises an electrical supply system with a distributor device for the electrical supply of different, successive supply circuits. The supply system controls the movement of the transport modules, in which different supply circuits are energized or de-energized. In this case, the presence of a transport module in a supply circuit prohibits energizing one or more circuits located directly behind the occupied circuit so as to maintain a safe distance between the different transport modules operating separately on the track. There, an automatic movement of the vehicles is ensured if the transport modules are supplied with electrical energy via the supply circuits.
  • DE 601 25 579 T2 discloses a contactless power supply device, in which a primary-side induction line transmits electrical energy by high-frequency current without contact to a secondary-side load, as a secondary-side load a moving carriage is provided, which is assigned to a robot area. In order to be able to repair or service electrical devices in the moving carriage there, the corresponding section of the movement path can be switched off there, so that the carriage is not supplied with electrical voltage.
  • WO93 / 23909 also describes a roadway for inductively supplying an automatic guided vehicle with a roadway divided into individual segments, which is only supplied with energy when a vehicle is in this segment.
  • WO 2007/006400 A2 discloses a primary conductor divided into a plurality of sections which are not electrically separated from each other, wherein a section controller can be assigned to each section so that each section of the route can be precisely controlled, regulated and / or controlled.
  • the individual sections have no own power source for impressing a continuous current, there is only a single feed circuit for alternating current in the primary conductor, which are capable of the track controller for data exchange with this feed circuit.
  • the route controller the number of consumers, which are to be supplied in the section respectively, as well as other data, such as their required power and existing energy capacity in the energy buffer, are transmitted to the feed circuit.
  • the feed circuit allows to determine the required power and thus also the pulse width modulation ratio and / or the course of the peak value of the current in the entire primary conductor and impress accordingly.
  • sinusoidal current blocks are impressed during a switch-on, during a switch-off period, the primary conductor current is turned off, during which time an energy buffer of the consumer supplies the required voltage. A needs-based power supply of different sections is not possible there.
  • DE 10 2007 026 896 A1 discloses a method for load-adaptive control of a generated transmission conductor current which is impressed into a transmission path of an arrangement for inductive transmission of electrical power to at least two movable consumers.
  • a local transmission line is also not in sections each provided with its own power source for impressing a continuous current in the respective route section, a needs-based power supply of different sections is not possible there.
  • the mobile loads carry out additional activities, for example, turning, lifting or pivoting operations for lifting loads or gripping components. This results in a wide variety of demands on the energy required by the consumers.
  • a traveling consumer or vehicle needs only electrical power for its car control and drive, while more electrical power is needed for additional rotational movement.
  • such vehicles are also in a waiting position at a standstill, ie, in this case, only the car control must be supplied with electrical power.
  • the maximum power requirement is maintained in the known systems, ie, a section of the route is switched to current and voltage-free only in the complete absence of vehicles. Since such systems are often operated with constant current supply, this results in a constant, high current in the current and voltage-carrying supply elements of the sections, which leads to constant high energy losses.
  • the power supply is switched off in sections in which all vehicles are in waiting position, then the car controls the local vehicles would have to be booted at a new start this section first, which prevents a fast or immediate restart of the vehicles.
  • the vehicles could be equipped with a vehicle battery, which ensures the necessary for the maintenance of the operation of the car control power even when the route is switched off.
  • the vehicle battery discharges, so that it is only possible to start off again with the lengthy startup of the vehicle control system.
  • a battery of greater capacity must be provided, or the route is, as known, constantly supplied with full electrical power.
  • An aforementioned device for the inductive transmission of electrical energy to mobile consumers is characterized in that a means for determining the respective individual sections required total power of the mobile consumers located there and a means for driving the power sources for impressing the required total power of the respective Section section corresponding electric continuous current is provided.
  • An initially mentioned method for inductive transmission of electrical energy to mobile consumers is inventively characterized in that determines the required total power of the mobile consumers located there for each section and the respective section of the associated power sources, a continuous electrical current is impressed, which corresponds to the total power required there , As a result, the energy required by the device can be significantly reduced without major influence on the operation of the device, since only the power required there is provided in the individual sections and thus the power loss can be reduced.
  • An advantageous embodiment of the invention can provide that Means for determining the required total power includes an allocation table, are assigned in the different supply levels of the required total power in a section of the values of the continuous current to be impressed in the section.
  • the values of the continuous current can advantageously correspond in each case to the largest total required power in this supply stage.
  • An advantageous embodiment of the method according to the invention can provide that a supply stage is selected on the basis of the specific total power required in a section of the route and the section of the route a value of the continuous current to be impressed assigned to the selected supply stage is impressed in the route section. As a result, a constant adaptation of the impressed continuous current to slight fluctuations in the total required power can be avoided.
  • a further advantageous embodiment can provide that stored in the means for determining the required total power different operating states of the consumer associated power values are stored.
  • the consumers may have a controller, a travel drive and one or more working units, wherein the power values required in each case for the operation thereof are stored in the means for determining the required total power.
  • current measuring devices can be assigned in the sections.
  • a further advantageous embodiment of the invention can provide that different operating states of the consumers are determined in a section, and the required total power in this section is determined on the basis of the determined operating conditions.
  • different operating states of the consumers can be linked directly to the total power required by the current sources in the individual sections on the basis of the previously known power values.
  • the operating states may include a control state of the consumer having a first power value, a driving state of the consumer having a second power value, and / or a working state of the consumer having a third power value.
  • the required total power of at least one of the sections of the current operating state of one or more of the consumers can be determined.
  • a future required total power of one of the sections can be determined from a given future operating state of the consumers currently located there. This can advantageously be used when the device is operated in a controlled manner, the means for determining the total power required in the individual sections of the track there mobile consumers and the means for driving the power sources so from knowledge of the future operation already known in advance operating conditions and required overall performance in the control of the device can be considered.
  • a further preferred embodiment can provide that a future total required power of one of the sections is determined from a given future operating state of the consumers located in at least one adjacent section.
  • Fig. 1 is a schematic view of a device according to the invention with a
  • FIG. 2 shows the schematic illustration from FIG. 1 with the mobile consumers in a second operating state
  • FIG. 3 is a schematic representation of part of a device according to the invention.
  • FIG. 4 shows a flow chart for the operation of a device according to the invention.
  • FIG. 1 shows a device according to the invention for the inductive transmission of electrical energy to movable loads Fl to Fl 3 in the form of a per se known overhead monorail 1 with a per se known primary conductor arrangement 2, which runs along a non-illustrated infrastructure.
  • the primary conductor arrangement 2 is divided into a total of five electrically separate sections, a first and second collection section 3 and 4, a Hinfahrabterrorism 5, a working section 6 and a pollfahrabites 7. At one end of the first and second collection section 3 and 4 via a turnout 8 with the Adding section 7 and mechanically connectable at its other end via a switch 9 with the return section 7, an electrical coupling does not take place.
  • the individual sections 3 to 7 are supplied in each case by their own current sources 3 'to 7', which impress a continuous electrical current of varying intensity into the sections 3 to 7 as required. Since the energy transfer to the load F 1 to Fl 3 takes place inductively, the continuous current is an alternating current which generates an alternating magnetic field.
  • the current sources 3 'to 7' can be realized in a manner known per se and in turn are connected to an electrical, three-phase 50 Hz / 400 V power supply network 10.
  • the current sources 3 'to 7' are further connected to a system controller 11 which monitors the overall operation of the device 1 and in particular controls the current sources 3 'to 7'.
  • the system controller 11 provides a means for determining the respective total required power in the individual sections 3 to 7 of the mobile loads FL -Fl 3 located there and a means 11 for controlling the current sources 3 'to 7' for impressing the required total power of the respective section 3 to 7 corresponding to the electrical continuous current and may in turn be connected to a not shown parent factory control.
  • the system controller 11 can be constructed in a conventional manner centrally on a computer or even distributed on distributed computers. In the present case, the system controller 11 can control the current sources such that they deliver a continuous current of the maximum current intensity IVL at full load and currents of one third or half of the maximum current intensity IVL at lower load.
  • the monorail system 1 further comprises a plurality of mobile consumers in the form of electric motor-driven car Fl to Fl 3, as used for example in the automotive industry.
  • the inductive supply of the car Fl to Fl 3 with electrical energy is carried out in a conventional manner via the running along the track primary conductor assembly 2 and arranged on the car Fl to F13 secondary-side pickup devices.
  • the carriages Fl to F13 each have an electric traction drive, a carriage control and electrically operated working units, eg grabbing, lifting or rotating devices for vehicle body parts to be machined in the working section 6 of further processing plants.
  • the power values for different operating conditions of a carriage F l to F 13 are presently about 200 W for the car control, about 1000 W for the drive and about 2000 W for the working or rotary movement of the working unit.
  • a stationary car F l to F13 thus requires only 200 W for the car control, a moving car about 1200 W for car control and drive, a stationary, working car about 2200 W for car control and working aggregate and a moving, working car about 3200 W.
  • the individual operating conditions can thus occur simultaneously, the power required by the individual car is then obtained by adding together the different power values for the individual operating conditions.
  • a carriage Fl is already in the first collecting section 3 and moves to a waiting position shown in Fig. 2. While driving the traction drive of the car Fl and its car control are in operation, which are powered by the power source 3 'with electrical energy. Other cars F7 to F10 in the first collection section 3 are in the waiting position, so that only their car control is in operation.
  • the operation of the traction drive of a carriage Fl to F13 is indicated by a straight arrow "-" and the operation of the carriage control by a circle "°".
  • the first collecting section 3 is energized by the associated first current source 3 'with only half of the maximum continuous current IvL.
  • the second collecting section 4 contains only three "stationary" vehicles F1 to F1 in Fig. 1, thus requiring only one third of the maximum continuous current IVL to supply its vehicle controls with electrical power through the current source 4 ' that is, three times the amount of power required to operate a car control system.
  • Vehicles F5 and F6 are in Fig. 1 on the Hinfahrabêt 5 and move to the working section 6 back. Since both vehicles F5 and F6 only need the power necessary for travel drive and car control, it is therefore sufficient to supply the outward travel 5 through the power source 5 'only with half of the maximum continuous current IVL.
  • Carts F2, F3 and F4 are in Fig.
  • the car Fl is also in the waiting position, so it must be provided no more power for his drive more.
  • the current source 3 'of the first collecting section 3 can then be reduced from half to one third of the maximum continuous current IVL.
  • additional energy is saved because the losses can be reduced by the continuous current on this collecting section 3 again.
  • the state in the second collection section 4 remains unchanged. Since the carriages F 2 to F 4 in FIG. 2 have been moved out of the working section 6 and retracted into the return section 7, but the working units no longer perform any rotational movement, the return section 7 is supplied by the current source 7 to supply the traction drives and carriage controls of the carriages F 2 to F 4 'supplied only with half of the maximum continuous current IVL.
  • FIG. 3 schematically shows a part of the electrical construction of the embodiment according to FIGS. 1 and 2.
  • the three track sections 5, 6 and 7 are shown, the construction of the further track sections 3 and 4 corresponding to their construction.
  • the Track sections 3 to 7 are formed identically, the section of the Hinfahrabitess 5 is described below by way of example, in which in Fig. 3 is a single car F5.
  • the Hinfahrabites 5 has as a primary conductor arrangement 2 a known forward line 5h and a return line 5r.
  • the secondary-side pickup device of the carriage F5, not shown in FIG. 3 is guided, so that electrical energy is transmitted to the car F5 inductively.
  • the electric power for the outgoing line 5h is provided by a power module 5a of the power source 5 '.
  • the power module 5 a is formed in a conventional manner as an inverter, which is supplied from the voltage network 10.
  • the power module 5 a is controlled by a power control 5 b, which receives as input both the operating parameters of the power module 5 a, the current measured in the return line 5r via a known current measuring device 5 c in the Hinfahrabêt 5 and control signals from the system controller 11.
  • the system controller 11 transmits to the power controller 5b start, stop and other operating signals for the car Fl to F13, so in the present embodiment, all the functions for the operation of the car Fl to F 13 before. This includes signals for the sections to be traveled, the places or times at which loads are lifted, set down or rotated, etc.
  • the car Fl to Fl 3 may also be equipped with a "smart" car control, the receives from the system controller 11 only on an upper command level instructions for tasks to be done and then plans and executes them independently.
  • the plant controller 11 also receives messages, e.g. Status or error messages of the current sources 3 'to 7', information on the electrical states and values of the current sources 3 'to 7', information about the prevailing in the individual sections power, current and voltage conditions, possibly information on the current operating conditions the car Fl to F13, eg where a car is actually located, what functions it is currently running, etc.
  • messages e.g. Status or error messages of the current sources 3 'to 7', information on the electrical states and values of the current sources 3 'to 7', information about the prevailing in the individual sections power, current and voltage conditions, possibly information on the current operating conditions the car Fl to F13, eg where a car is actually located, what functions it is currently running, etc.
  • the transmission of the signals between the system controller 11, power control 5b and / or car Fl to F13 can be wired in a conventional manner, be made contactlessly via inductive coupling between appropriately equipped infrastructure and car Fl to F13 or via wireless communication means.
  • the system controller 11 also determines what total power is currently required on the individual sections, using the current measurement of the current measuring device 5c as well as the current measuring devices of the other sections. In an alternative embodiment, the system controller 11 can also calculate the required total power from the known current and possibly future operating states of the cars F1 to F13, so that a current measurement can be dispensed with.
  • the system controller 11 determines, for example, that there is no carriage F1 to F13 on a section 3 to 7, it switches the relevant section of the track to a voltage and currentless state.
  • the system controller 11 determines that one or more cars Fl to Fl 3 are located in a section of the route, it determines the required total output of this section 3 to 7 on the basis of the data known to it, i.a. the car located there Fl to Fl 3, and then controls the relevant current source 3 'to 7' so that the supplied continuous current covers this total power safely.
  • the relevant current source 3 'to 7' controls the relevant current source 3 'to 7' so that the supplied continuous current covers this total power safely.
  • several supply stages can be defined, between which, depending on the currently required total power of the wagons F1 to F13 located there and preferably also of their future operating conditions, the required total power of the respective track section 3 to 7 and determined then a corresponding continuous current is fed.
  • Present levels are defined as four supply levels: Supply level 1 corresponds to no power requirement, Supply level 2 corresponds to one third and Supply level 3 to half of the maximum total power required and thus to the maximum continuous current at full load.
  • Supply level 4 corresponds to the required total power or continuous current at full load. However, more or fewer levels of care can be defined as needed.
  • Fig. 1 is located in the return section 7 no car, so there prevails supply level 1, the return section 7 is voltage and currentless.
  • the second collection section 4 only the individual car controls of the car F1 to F13
  • supply level 2 is sufficient with one third of the continuous current I VL at full load.
  • the car controls the four resting car F7 to F10 and the moving car Fl and the drive must be powered so that it is supplied at supply level 3 with half of the maximum continuous current I VL .
  • the same applies to the Hinfahrabêt 5, must be supplied in the traction drive and car control of the car F5 and F6.
  • the working section 6 prevails due to the operating units in operation of the car F3 and F4 and the driving of cars F2 and F3 full load operation, so that there supply level 4 is set with maximum continuous current I VL at full load.
  • the system control 11 uses, in particular, the data already known or predefined by it.
  • the system controller 11 recognizes, on the basis of the driving data of the carriages F2 to F4, that these are expected to enter the return section 7 shortly (FIG. 2). It determines the expected power requirement due to the then to be supplied traction drives and car controls the car F2 to F4 and therefore, in good time before the entrance of the carriage F2 the corresponding signals to the power sources 7 'to change to the supply level 2 on.
  • an uninterruptible power supply and thus travel of the carriage F2 as well as the carriage F3 and F4 can be ensured.
  • the system controller 11 Since the system controller 11 already knows in advance the carriages F5 and F6 traveling in the direction of the working section 6 and knows from the activities of the carriages F5 and F6 planned there that there continues to be a large power requirement, it maintains the supply stage 4 there.
  • FIG. 1 VS 3 (1/2 IVL) VS 2 (1/3 I VL ) VS 3 (1/2 I VL ) VS 4 (I VL ) vs o
  • FIG. 4 An example of the control sequence in the system control 1 1 is shown in FIG. 4.
  • state ZI the overhead monorail 1 is at rest, the individual sections 3 to 7 are current and voltage. It is constantly monitored in query AI, whether a change occurs or not. A change may be, for example, the commissioning of the overhead monorail system 1 after a standstill or emergency shutdown. As long as no change occurs, the monorail 1 remains at rest. If a change is now transmitted in query AI, for example, a startup signal from the system controller 11 or a higher-level factory control (not shown), state Z2 is entered and the required total power in the individual sections 3 to 7 is determined there. For this purpose, the data present in the system controller 11 via the individual carriages F1 to F13 and / or data transmitted by them to the system controller 11 are used.
  • different operating states of the individual carriages F1 to Fl3 can already be linked with different power values in the system controller 11 for faster activation, e.g. in a mapping table. It can then be quickly determined via a comparison of the current operating conditions of the individual cars F l to Fl 3 in a section 3 to 7 with the power currently provided there, whether a change of this power is necessary.
  • each section 3 to 7 when restarting from idle state ZI, can also be supplied with the maximum continuous current necessary for full-load operation, in order to ensure reliable commissioning regardless of the current state of the individual sections 3 to 7 and the cars F1 to F13 to ensure the monorail 1. This can be useful especially after commissioning after an emergency stop.
  • the system controller 1 1 transmits the total power of the individual sections 3 to 7 determined in state Z2 for adjustment to the associated one Current sources 3 'to 7' (SQ in Fig. 4).
  • the system controller 11 queries whether the desired provision status of the energy supply in the individual route sections 3 to 7 has been reached. If not, then the provision status of the desired power supply in query A2 is not confirmed by one or more of the current sources 3 'to 7', the respective current source 3 'to 7' is first checked for errors in query A3. If there is an error, an error message is output to the system controller 11 in state Z4 and a suitable measure is initiated by the latter. If there is no longer an error in query A3, the system returns to state Z3 and transmits the required total power again to the respective energy supply devices 3 'to 7', preferably only to the sections 3 to 7 not yet prepared in query A2.
  • the overhead monorail 1 is now in the normal state Z5, the system controller 11 controls the individual car Fl to F13.
  • the state Z5 is constantly monitored by the plant controller 11 in query A4. As long as no changes occur, state Z5 is maintained. If changes occur, for example, the carriage F1 arrives in its rest position in FIG. 2, then the system controller 11 again determines the required total power in the sections Z3 through Z2 in state Z2. Subsequently, in state Z3, it gives a corresponding message of the total power required Current sources 3 'to T out, which then provide the required total power as described above. In the present exemplary embodiment according to FIGS. 1 and 2 and according to Table 1, therefore, no message would be output to the current sources 4 'and 6' in state Z3, since there the required overall performance has not changed.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur induktiven Übertragung elektrischer Energie an längs eines Fahrwegs verfahrbare bewegliche Verbraucher (F1-F13) mit einer längs des Fahrwegs verlaufenden, in elektrisch voneinander getrennte Streckenabschnitte (3-7) aufgeteilten Primärleiteranordnung (2), wobeiden einzelnen Streckenabschnitten (3-7) jeweils mindestens eine Stromquelle (3'-7') zum Einprägen eines Dauerstroms in den jeweiligen Streckenabschnitte (3-7) zugeordnet ist, sowie ein diesbezügliches Verfahren. Die Erfindung löst die Aufgabe, eine bedarfsangepasste, energiesparende Versorgung der beweglichen Verbraucher mit elektrischer Energie und geringe Reaktionszeiten im Betrieb der Vorrichtung zu ermöglichen, dadurch, dass die Vorrichtung ein Mittel (11) zum Bestimmen der in den einzelnen Streckenabschnitten (3-7) jeweils benötigten Gesamtleistung der dort befindlichen beweglichen Verbraucher (F1-F13) und ein Mittel (11) zum Ansteuern der Stromquellen (3'- 7') zum Einprägen des der benötigten Gesamtleistung des jeweiligen Streckenabschnitts (3-7) entsprechenden elektrischen Dauerstroms vorsieht, bzw. dadurch, dass verfahrensgemäß für jeden Streckenabschnitt (3-7) die benötigte Gesamtleistung der dort befindlichen beweglichen Verbraucher (F1-F13) bestimmtund dem jeweiligen Streckenabschnitt (3-7) von der zugeordneten Stromquelle (3'-7') ein elektrischer Dauerstrom einprägt wird, welcher der dort benötigten Gesamtleistung entspricht.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur induktiven Übertragung elektrischer Energie an bewegliche Verbraucher
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur induktiven Übertragung elektrischer Energie an bewegliche Verbraucher nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein diesbezügliches Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 6.
Bei der Übertragung elektrischer Energie an beweglicher Verbraucher, insbesondere bei Systemen mit entlang einem vorgegebenen Fahrweg geführten Verbrauchern wie Elektrohängebahnen oder fahrerlosen Transportsystemen in Montageanlagen oder Regallagern ist es bekannt, den gesamten Fahrweg zumindest elektrisch in einzelne Streckenabschnitte aufzuteilen. Die einzelnen Streckenabschnitte werden in der Regel jeweils über eigene Versorgungsmodule mit elektrischer Energie versorgt. Um die Sicherheit von unbefahrenen Streckenabschnitten zu erhöhen und den Energiebedarf der bekannten System zu verringern, werden üblicherweise nur die Streckenabschnitte mit elektrischer Energie versorgt, auf denen bewegliche Verbraucher in Betrieb sind.
So offenbart die DE 602 90 141 T2 eine automatische Transport- und Personenführungsanlage und die Steuerung von Transportmodulen in einer solchen Anlage mit einem Rollgleis als Führungsvorrichtung für die Transportmodule. Weiter umfasst diese Anlage ein elektrisches Versorgungssystem mit einer Verteilervorrichtung zur elektrischen Versorgung unterschiedlicher, aufeinanderfolgender Versorgungskreise. Das Versorgungssystem leitet die Fortbewegung der Transportmodule, in dem unterschiedliche Versorgungskreise unter Spannung gesetzt oder spannungslos geschaltet werden. Hierbei wird durch die Gegenwart eines Transportmoduls in einem Versorgungskreis das unter Spannung setzen eines oder mehrerer Kreise, die direkt hinter dem belegten Kreis angeordnet sind, untersagt, um so einen Sicherheitsabstand zwischen den unterschiedlichen Transportmodulen aufrecht zu erhalten, die getrennt voneinander auf dem Gleis verkehren. Dort wird eine automatische Bewegung der Fahrzeuge sichergestellt, wenn die Transportmodule mit elektrischer Energie über die Versorgungskreise versorgt werden. Werden die Transportmodule nicht mit elektrischer Energie von den Versorgungskreisen versorgt, wird in bei den Transportmodulen in diesen Versorgungskreisen automatisch eine Bremsvorrichtungen ausgelöst. Die DE 601 25 579 T2 offenbart eine kontaktlose Stromversorgungseinrichtung, bei der eine primärseitige Induktionsleitung durch hochfrequenten Strom elektrische Energie kontaktlos zu einer sekundärseitigen Last überträgt, wobei als sekundärseitige Last ein Bewegungswagen vorgesehen ist, der einem Roboterbereich zugeordnet ist. Um dort elektrische Einrichtungen im Bewegungswagen reparieren bzw. warten zu können, kann dort der entsprechende Abschnitt der Bewegungsbahn abgeschaltet werden, so dass der Wagen nicht mit elektrischer Spannung versorg wird.
Auch die WO93/23909 beschreibt eine Fahrbahn zum induktiven Versorgen eines automatischen geführten Fahrzeugs mit einem in einzelne Segmente unterteilten Fahrweg, der nur mit Energie versorgt wird, wenn sich ein Fahrzeug in diesem Segment befindet.
Aus der WO 2007/006400 A2 geht ein in mehrere, jedoch nicht elektrisch voneinander getrennte Abschnitte aufgeteilter Primärleiter hervor, wobei jedem Abschnitt jeweils ein Streckencontroller zugeordnet sein kann, so dass jeder Streckenabschnitt genau steuerbar, regelbar und/oder kontrollierbar ist. Die einzelnen Streckenabschnitte weisen keine eigene Stromquelle zum Einprägen eines Dauerstroms auf, dort ist lediglich eine einzige Einspeiseschaltung für Wechselstrom in den Primärleiter vorhanden, wobei die die Streckencontroller zum Datenaustausch mit dieser Einspeiseschaltung befähigt sind. Durch die Streckencontroller kann die Anzahl der Verbraucher, welche im Streckenabschnitt jeweilig zu versorgen sind, sowie weitere Daten, wie beispielsweise deren benötigte Leistung und vorhandene Energiekapazität im Energiepuffer, an die Einspeiseschaltung übermittelt werden. Daraus ist es dann der Einspeiseschaltung ermöglicht, die benötigte Leistung und somit auch das Pulsweitenmodulationsverhältnis und/oder den Verlauf des Spitzenwertes des Stromes im gesamten Primärleiter zu bestimmen und entsprechend einzuprägen. Zudem werden dort sinusförmige Stromblöcke während einer Einschaltdauer eingeprägt, während einer Ausschalt-Zeitdauer wird der Primärleiterstrom ausgeschaltet, wobei in dieser Zeit ein Energiepuffer des Verbrauchers die benötigte Spannung liefert. Eine bedarfsgerechte Leistungsversorgung unterschiedlicher Streckenabschnitte ist dort nicht möglich.
Die DE 10 2007 026 896 AI offenbart ein Verfahren zur lastadaptiven Steuerung eines generierten Übertragungsleiterstromes, der in eine Übertragungsstrecke einer Anordnung zur induktiven Übertragung elektrischer Leistung auf wenigstens zwei bewegbare Verbraucher eingeprägt wird. Eine dortige Übertragungsleitung ist ebenfalls nicht in Streckenabschnitte mit jeweils eigener Stromquelle zum Einprägen eines Dauerstroms in den jeweiligen Streckenabschnitt versehen, eine bedarfsgerechte Leistungsversorgung unterschiedlicher Streckenabschnitte ist dort nicht möglich. Gerade in Anlagen, in denen mehrere bewegliche Verbraucher zu unterschiedlichen Zeiten auf den unterschiedlichen Streckenabschnitten verkehren, besteht der Wunsch, auf einfache Weise den Energiebedarf zu verringern. Oft führen die beweglichen Verbraucher hierbei zusätzliche Tätigkeiten durch, beispielsweise Dreh-, Hub- oder Schwenkvorgänge zum Anheben von Lasten oder Greifen von Bauteilen. Hierdurch ergeben sich unterschiedlichste Anforderungen an die auf den Verbrauchern benötigte Energie. So braucht beispielsweise ein fahrender Verbraucher bzw. Fahrzeug lediglich elektrische Leistung für seine Wagensteuerung und seinen Fahrantrieb, während für eine zusätzliche Drehbewegung mehr elektrische Leistung benötigt wird. Oft befinden sich solche Fahrzeuge aber auch in einer Warteposition im Stillstand, d.h., in diesem Fall muss lediglich die Wagensteuerung mit elektrischer Leistung versorgt werden. Selbst wenn sich in einem Streckenabschnitt nur stillstehende Fahrzeuge mit relativ geringem Leistungsbedarf befinden, wird bei den bekannten Anlagen der maximale Leistungsbedarf vorgehalten, ein Streckenabschnitt wird also nur bei vollständigem Fehlen von Fahrzeugen ström- und spannungsfrei geschaltet. Da derartige Anlagen oft mit Konstantstromversorgung betrieben werden, ergibt sich hierdurch ein ständiger, hoher Strom in den ström- und spannungsführenden Versorgungselementen der Streckenabschnitte, was zu ständigen hohen Energieverlusten führt.
Würde bei den bekannten Anlagen die Energieversorgung auch in Streckenabschnitten abgeschaltet, in denen alle Fahrzeuge in Warteposition stehen, so müssten bei einem Neuanfahren dieses Streckenabschnitts zunächst die Wagensteuerungen der dortigen Fahrzeuge hochgefahren werden, was ein schnelles bzw. sofortiges Wiederanfahren der Fahrzeuge verhindert. Um dies zu verhindern, könnten die Fahrzeuge mit einer Fahrzeugbatterie ausgerüstet werden, welche die für die Aufrechterhaltung des Betriebs der Wagensteuerung notwendige Leistung auch bei abgeschalteter Fahrstrecke sicherstellt. Steht ein Fahrzeug jedoch länger still, entlädt sich die Fahrzeugbatterie, so dass ein Anfahren nur wieder mit dem langwierigen Hochfahren der Wagensteuerung möglich ist. Um einen möglichst zuverlässigen und schnellen Betrieb zu gewährleisten, muss dann entweder eine Batterie größerer Kapazität vorgesehen werden, oder die Fahrstrecke wird wie bekannt ständig voll mit elektrischer Leistung versorgt. Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur induktiven Übertragung elektrischer Energie an bewegliche Verbraucher bereitzustellen, welche die oben genannten Nachteile überwinden und eine bedarfsangepasste, energiesparende Versorgung der beweglichen Verbraucher mit elektrischer Energie und geringe Reaktionszeiten im Betrieb der Vorrichtung ermöglichen.
Diese Aufgabe löst die Erfindung mit einer Vorrichtung zur induktiven Übertragung elektrischer Energie an bewegliche Verbraucher mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein diesbezügliches Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 6. Vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Eine eingangs genannte Vorrichtung zur induktiven Übertragung elektrischer Energie an bewegliche Verbraucher ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass ein Mittel zum Bestimmen der in den einzelnen Streckenabschnitten jeweils benötigten Gesamtleistung der dort befindlichen beweglichen Verbraucher und ein Mittel zum Ansteuern der Stromquellen zum Einprägen des der benötigten Gesamtleistung des jeweiligen Streckenabschnitts entsprechenden elektrischen Dauerstroms vorgesehen ist. Ein eingangs genanntes Verfahren zur induktiven Übertragung elektrischer Energie an bewegliche Verbraucher ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass für jeden Streckenabschnitt die benötigte Gesamtleistung der dort befindlichen beweglichen Verbraucher bestimmt und dem jeweiligen Streckenabschnitt von der zugeordneten Stromquellen ein elektrischer Dauerstrom einprägt wird, welcher der dort benötigten Gesamtleistung entspricht. Hierdurch kann die von der Vorrichtung benötigte Energie ohne größeren Einfluss auf den Betrieb der Vorrichtung deutlich verringert werden, da in den einzelnen Streckenabschnitten jeweils nur die dort benötigte Leistung bereitgestellt wird und somit die Verlustleistung verringert werden kann Eine vorteilhafte Ausbildung der Erfindung kann vorsehen, dass das Mittel zum Bestimmen der benötigten Gesamtleistung eine Zuordnungstabelle enthält, in der unterschiedlichen Versorgungsstufen der benötigten Gesamtleistung in einem Streckenabschnitt Werte des einzuprägenden Dauerstroms in dem Streckenabschnitt zugeordnet sind. Die Werte des Dauerstroms können dabei vorteilhaft jeweils der größten benötigten Gesamtleistung in dieser Versorgungsstufe entsprechen. Eine vorteilhafte Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann dabei vorsehen, dass anhand der bestimmten benötigten Gesamtleistung in einem Streckenabschnitt eine Versorgungsstufe ausgewählt wird und dem Streckenabschnitt ein der ausgewählten Versorgungsstufe zugeordneter Wert des einzuprägenden Dauerstroms in dem Streckenabschnitt eingeprägt wird. Hierdurch kann ein ständiges Anpassen des eingeprägten Dauerstroms an geringfügige Schwankungen der benötigten Gesamtleistung vermieden werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausführung kann vorsehen, dass in dem Mittel zum Bestimmen der benötigten Gesamtleistung unterschiedlichen Betriebszuständen der Verbraucher zugeordnete Leistungswerte gespeichert sind. In einer vorteilhaften Weiterbildung dieser Ausführung können die Verbraucher eine Steuerung, einen Fahrantrieb und ein oder mehrere Arbeitsaggregate aufweisen, wobei im Mittel zum Bestimmen der benötigten Gesamtleistung die jeweils für deren Betrieb benötigten Leistungswerte abgespeichert sind.
Zur Bestimmung des aktuell in einem Streckenabschnitt eingeprägten Dauerstroms können in den Streckenabschnitten Strommessvorrichtungen zugeordnet sein.
Eine weitere vorteilhafte Ausführung der Erfindung kann vorsehen, dass unterschiedliche Betriebszustände der Verbraucher in einem Streckenabschnitt ermittelt werden, und anhand der ermittelten Betriebszustände die benötigte Gesamtleistung in diesem Streckenabschnitt bestimmt wird. Hierdurch können unterschiedliche Betriebszustände der Verbraucher anhand der dort benötigten, schon vorher bekannten Leistungswerte unmittelbar mit den durch die Stromquellen in den einzelnen Streckenabschnitten benötigten Gesamtleistung verknüpft werden. In einer vorteilhaften Weiterbildung dieser Ausführung können die Betriebszustände einen Steuerzustand des Verbrauchers mit einem ersten Leistungswert, einen Fahrzustand des Verbrauchers mit einem zweiten Leistungswert und/oder einen Arbeitszustand des Verbrauchers mit einem dritten Leistungswert umfassen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die benötigte Gesamtleistung von mindestens einem der Streckenabschnitte aus dem aktuellen Betriebszustand von einem oder mehreren der Verbraucher bestimmt werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung kann eine zukünftig benötigte Gesamtleistung eines der Streckenabschnitte aus einem vorgegebenen zukünftigen Betriebszustand der aktuell dort befindlichen Verbraucher bestimmt werden. Dies kann vorteilhaft dann eingesetzt werden, wenn die Vorrichtung gesteuert betrieben wird, das Mittel zum Bestimmen der in den einzelnen Streckenabschnitten jeweils benötigten Gesamtleistung der dort befindlichen beweglichen Verbraucher und das Mittel zum Ansteuern der Stromquellen also aus Kenntnis des zukünftigen Betriebsablaufs schon im voraus bekannte Betriebszustände und benötigte Gesamtleistungen bei der Steuerung der Vorrichtung berücksichtigten kann.
Eine weitere bevorzugte Ausbildung kann vorsehen, dass eine zukünftig benötigte Gesamtleistung eines der Streckenabschnitte aus einem vorgegebenen zukünftigen Betriebszustand der sich in mindestens einem angrenzenden Streckenabschnitt befindlichen Verbraucher bestimmt wird. Hierdurch können in Kürze in den einen Streckenabschnitt einfahrende Verbraucher bei der Bestimmung der benötigten Gesamtleistung, insbesondere für zukünftige Zeitpunkte, bereits früh berücksichtigt werden, so dass evtl. Umschaltvorgänge des eingespeisten Dauerstroms vermieden werden können. Hierdurch können Schalt Verluste in den Stromquellen vermieden und ihre Belastung reduziert werden.
Weitere Besonderheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer
Vielzahl von beweglichen Verbrauchern in einem ersten Betriebszustand;
Fig. 2 die schematische Darstellung aus Fig. 1 mit den beweglichen Verbrauchern in einem zweiten Betriebszustand;
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Teils einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 4 ein Ablaufdiagramm zum Betrieb einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur induktiven Übertragung elektrischer Energie an bewegliche Verbraucher Fl bis Fl 3 in Form einer an sich bekannten Elektrohängebahn 1 mit einer an sich bekannten Primärleiteranordnung 2, welche entlang eines nicht gezeichneten Fahrwegs verläuft.
Die Primärleiteranordnung 2 ist in insgesamt fünf elektrisch voneinander getrennte Streckenabschnitte aufgeteilt, einen ersten und zweiten Sammelabschnitt 3 bzw. 4, einen Hinfahrabschnitt 5, einen Arbeitsabschnitt 6 und einen Rückfahrabschnitt 7. An ihrem einen Ende sind der erste und zweite Sammelabschnitt 3 bzw. 4 über eine Weiche 8 mit dem Hinfahrabschnitt 7 und an ihrem anderen Ende über eine Weiche 9 mit dem Rückfahrabschnitt 7 mechanisch verbindbar, eine elektrische Kopplung findet nicht statt.
Die einzelnen Streckenabschnitte 3 bis 7 werden jeweils von einer eigenen Stromquellen 3 ' bis 7' versorgt, welche je nach Bedarf einen elektrischen Dauerstrom unterschiedlicher Stärke in die Streckenabschnitte 3 bis 7 einprägen. Da die Energieübertragung an die Verbraucher F 1 bis Fl 3 induktiv erfolgt, ist der Dauerstrom ein Wechselstrom, der ein magnetisches Wechselfeld erzeugt. Die Stromquellen 3' bis 7' können auf an sich bekannte Weise verwirklicht und sind ihrerseits mit einem elektrischen, dreiphasigen 50 Hz/400 V Energieversorgungsnetz 10 verbunden. Die Stromquellen 3' bis 7' sind weiter mit einer Anlagesteuerung 11 verbunden, welche den Gesamtbetrieb der Vorrichtung 1 überwacht und insbesondere die Stromquellen 3' bis 7' steuert.
Die Anlagensteuerung 11 stellt ein Mittel zum Bestimmen der in den einzelnen Streckenabschnitten 3 bis 7 jeweils benötigten Gesamtleistung der dort befindlichen beweglichen Verbraucher Fl -Fl 3 und ein Mittel 11 zum Ansteuern der Stromquellen 3' bis 7' zum Einprägen des der benötigten Gesamtleistung des jeweilige Streckenabschnitts 3 bis 7 entsprechenden des elektrischen Dauerstroms dar und kann ihrerseits mit einer nicht gezeichneten übergeordneten Fabriksteuerung verbunden sein. Die Anlagensteuerung 11 kann in herkömmlicher Weise zentral auf einem Rechner oder auch dezentral auf verteilten Rechnern aufgebaut sein. Vorliegend kann die Anlagensteuerung 11 die Stromquellen so ansteuern, dass sie bei Volllast einen Dauerstrom der maximalen Stromstärke IVL und bei geringeren Laste Stromstärken von einem Drittel oder der Hälfte der maximalen Stromstärke IVL liefern.
Die Elektrohängebahn 1 weist weiter eine Vielzahl von beweglichen Verbrauchern in Form von elektromotorisch betriebenen Wagen Fl bis Fl 3 auf, wie sie beispielsweise in der Automobilfertigung verwendet werden. Die induktive Versorgung der Wagen Fl bis Fl 3 mit elektrischer Energie erfolgt in an sich bekannter Weise über die längs des Fahrwegs verlaufende Primärleiteranordnung 2 und an den Wagen Fl bis F13 angeordnete sekundärseitige Abnehmervorrichtungen. Die Wagen Fl bis F13 weisen jeweils einen elektrischen Fahrantrieb, eine Wagensteuerung sowie elektrisch betriebene Arbeitsaggregate, z.B. Greif-, Hebe- oder Drehvorrichtungen für im Arbeitsabschnitt 6 von weiteren Bearbeitungsanlagen zu bearbeitende Fahrzeugkarosserieteile auf. Die Leistungswerte für unterschiedliche Betriebszustände eines Wagens F l bis F 13 sind vorliegend ca. 200 W für die Wagensteuerung, ca. 1000 W für den Fahrantrieb und ca. 2000 W für die Arbeits- bzw. Drehbewegung des Arbeitsaggregats. Ein ruhender Wagen F l bis F13 benötigt somit nur 200 W für die Wagensteuerung, ein fahrender Wagen ca. 1200 W für Wagensteuerung und Fahrantrieb, ein stehender, arbeitender Wagen ca. 2200 W für Wagensteuerung und Arbeitsaggregat und ein fahrender, arbeitender Wagen ca. 3200 W. Je nach Bedarf können die einzelnen Betriebszustände also gleichzeitig auftreten, die vom einzelnen Wagen benötige Leistung ergibt sich dann durch Zusammenzählen der unterschiedlichen Leistungswerte für die einzelnen Betriebszustände.
In Fig. 1 befindet sich ein Wagen Fl bereits im ersten Sammelabschnitt 3 und fährt zu einer in Fig. 2 gezeigten Warteposition. Während der Fahrt sind der Fahrantrieb des Wagens Fl und seine Wagensteuerung in Betrieb, welche von der Stromquelle 3 ' mit elektrischer Energie versorgt werden. Weitere Wagen F7 bis F 10 im ersten Sammelabschnitt 3 befinden sich in Warteposition, so dass nur ihre Wagensteuerung in Betrieb ist. In Fig. 1 und 2 wird der Betrieb des Fahrantriebs eines Wagens Fl bis F13 durch einen geraden Pfeil„ - " und der Betrieb der Wagensteuerung durch einen Kreis „° " gekennzeichnet. Zur Versorgung der Wagen F l und F7 bis F 10 wird der erste Sammelabschnitt 3 von der zugeordneten ersten Stromquelle 3 ' lediglich mit der Hälfte des maximalen Dauerstroms IvL bestromt.
Der zweite Sammelabschnitt 4 enthält in Fig. 1 lediglich drei„ruhende" Fahrzeuge Fl l bis F l 3, benötigt zur Versorgung ihrer Wagensteuerungen mit elektrischer Leistung durch die Stromquelle 4 ' also nur ein Drittel des maximalen Dauerstroms IVL. Die dort benötigte Gesamtleistung ergibt sich also aus dem dreifachen Betrag der für den Betrieb einer Wagensteuerung notwendigen Leistung.
Fahrzeuge F5 und F6 befinden sich in Fig. 1 auf dem Hinfahrabschnitt 5 und bewegen sich zum Arbeitsabschnitt 6 hin. Da beide Fahrzeuge F5 und F6 lediglich die für Fahrantrieb und Wagensteuerung notwendige Leistung benötigen, reicht es deshalb aus, die Hinfahrstrecke 5 durch die Stromquelle 5 ' lediglich mit der Hälfte des maximalen Dauerstroms IVL ZU versorgen. Wagen F2, F3 und F4 befinden sich in Fig. 1 im Arbeitsabschnitt 6, wobei Wagen F2 mit in Betrieb befindlichem Fahrantrieb und Wagensteuerung vorwärts fährt, Wagen F3 vorwärts fährt und mit einem Arbeitsaggregat eine durch einen Kreispfeil „ ^ " angedeutete Drehbewegung ausführt, während Wagen F4 steht und sein Arbeitsaggregat eine Drehbewegung ausführt. Die Drehbewegung der Arbeitsaggregate der Wagen F3 und F4 erfordert im Vergleich zum reinen Fahrbetrieb von Wagen F2 zusätzliche Leistung. Der Arbeitsabschnitt 6 wird durch die Stromquelle 6' folglich mit dem maximalem Dauerstrom IvL bestromt. Der vollkommen leere Rückfahrabschnitt 7 hingegen kann komplett ström- und spannungslos geschaltet werden, die Stromquelle 7' versorgt den Rückfahrabschnitt nicht mit Strom.
In Fig. 2 ist der Wagen Fl ebenfalls in Warteposition, es muss also keine Leistung für seinen Fahrantrieb mehr bereitgestellt werden. Die Stromquelle 3 ' des ersten Sammelabschnitts 3 kann dann von der Hälfte auf ein Drittel des maximalen Dauerstroms IVL reduziert werden. Hierdurch wird zusätzlich Energie gespart, da die Verluste durch den Dauerstrom auf diesem Sammelabschnitt 3 nochmals verringert werden können. Der Zustand im zweiten Sammelabschnitt 4 bleibt unverändert. Da die Wagen F2 bis F4 in Fig. 2 aus dem Arbeitsabschnitt 6 ausgefahren und in den Rückfahrabschnitt 7 eingefahren sind, die Arbeitsaggregate aber keine Drehbewegung mehr durchführen, wird der Rückfahrabschnitt 7 zur Versorgung der Fahrantriebe und Wagensteuerungen der Wagen F2 bis F4 durch die Stromquelle 7' lediglich mit der Hälfte des maximalen Dauerstroms IVL versorgt. Im Arbeitsabschnitt 6 hingegen befinden sich in Fig. 2 die aus dem Hinfahrabschnitt 5 eingefahrenen Wagen F5 und F6, deren Arbeitsaggregate nun beide eine Drehbewegung ausführen, so dass dort die benötigten Gesamtleistung maximal ist und nach wie vor der maximale Dauerstrom IVL bereitgestellt werden muss. Der Hinfahrabschnitt 5 hingegen ist nun ohne Wagen, sodass er nicht mehr mit Leistung aus der Stromquelle 5 ' versorgt werden muss, er kann also durch die Anlagensteuerung 1 1 ström- und spannungslos geschaltet werden.
Figur 3 zeigt schematisch einen Teil des elektrischen Aufbaus der Ausführung nach Fig. l und 2. Hier sind exemplarisch die drei Streckenabschnitte 5, 6 und 7 gezeigt, wobei die Ausbildung der weiteren Streckenabschnitte 3 und 4 deren Aufbau entspricht. Da die Streckenabschnitte 3 bis 7 identisch ausgebildet sind, wird nachfolgend exemplarisch der Streckenabschnitt des Hinfahrabschnitts 5 beschrieben, in dem sich in Fig. 3 ein einzelner Wagen F5 befindet. Der Hinfahrabschnitt 5 weist als Primärleiteranordnung 2 eine an sich bekannte Hinleitung 5h und eine Rückleitung 5r auf. An der Hinleitung 5h entlang wird die in Fig. 3 nicht gezeigte sekundärseitige Abnehmervorrichtung des Wagens F5 geführt, so dass auf induktivem Weg elektrische Energie an den Wagen F5 übertragen wird. Die elektrische Energie für die Hinleitung 5h wird von einem Leistungsmodul 5a der Stromquelle 5' bereitgestellt. Das Leistungsmodul 5 a ist in an sich bekannter Weise als Wechselrichter ausgebildet, der aus dem Spannungsnetz 10 versorgt wird. Angesteuert wird das Leistungsmodul 5 a durch eine Leistungssteuerung 5b, welche als Eingangssignale sowohl die Betriebsparameter des Leistungsmoduls 5 a, den an der Rückleitung 5r über eine an sich bekannte Strommessvorrichtung 5 c gemessenen Strom im Hinfahrabschnitt 5 sowie Steuersignale aus der Anlagensteuerung 11 erhält.
Die Anlagensteuerung 11 übermittelt an die Leistungssteuerung 5b Start-, Stopp- und andere Betriebssignale für die Wagen Fl bis F13, gibt im vorliegenden Ausführungsbeispiel also sämtliche Funktionen für den Betrieb der Wagen Fl bis F 13 vor. Hierzu gehören auch Signale für die zu fahrenden Streckenabschnitte, die Orte bzw. Zeitpunkte, zu denen Lasten gehoben, abgesetzt oder gedreht werden sollen etc. In einer alternativen Ausführung können die Wagen Fl bis Fl 3 auch mit einer„intelligenten" Wagensteuerung ausgerüstet sein, die von der Anlagensteuerung 11 lediglich auf einer oberen Befehlsebene Anweisungen für zu erledigende Aufgaben erhält und diese dann selbständig plant und ausführt.
Die Anlagensteuerung 11 erhält aber auch Mitteilungen, z.B. Status- oder Fehlermeldungen der Stromquellen 3' bis 7', Angaben zu den elektrischen Zuständen und Werten der Stromquellen 3' bis 7', Angaben über die in den einzelnen Streckenabschnitten vorherrschenden Leistungs-, Strom- und Spannungsverhältnisse, ggf. Angaben zu den aktuellen Betriebszuständen der Wagen Fl bis F13, z.B. wo sich ein Wagen gerade tatsächlich befindet, welche Funktionen er gerade ausgeführt, etc.
Die Übermittlung der Signale zwischen Anlagensteuerung 11, Leistungssteuerung 5b und/oder Wagen Fl bis F13 kann in an sich bekannter Weise leitungsgebunden, berührungslos über induktive Kopplung zwischen entsprechend ausgestatteter Fahrweg und Wagen Fl bis F13 oder auch über drahtlose Kommunikationsmittel erfolgen.
Die Anlagensteuerung 11 bestimmt auch, welche Gesamtleistung auf den einzelnen Streckenabschnitten momentan benötigt wird, wozu sie die Strommessung der Strommessvorrichtung 5c wie auch der Strommessvorrichtungen der anderen Streckenabschnitte verwendet. Die Anlagensteuerung 11 kann in einer alternativen Ausführung die benötigte Gesamtleistung auch aus den ihr bekannten aktuellen und ggf. zukünftigen Betriebszuständen der Wagen Fl bis F13 berechnen, so dass auf eine Strommessung verzichtet werden kann.
Stellt die Anlagesteuerung 11 beispielsweise fest, dass sich auf einem Streckenabschnitt 3 bis 7 kein Wagen Fl bis F13 befindet, so schaltet sie den betreffenden Streckenabschnitt spannungs- und stromlos.
Stellt die Anlagensteuerung 11 hingegen fest, dass sich in einem Streckenabschnitt ein oder mehrere Wagen Fl bis Fl 3 befinden, ermittelt Sie die benötigte Gesamtleistung dieses Streckenabschnitts 3 bis 7 anhand der ihr bekannten Daten, u.a. der dort befindlichen Wagen Fl bis Fl 3, und steuert dann die betreffende Stromquelle 3' bis 7' so an, dass der eingespeiste Dauerstrom diese Gesamtleistung sicher abdeckt. Um ein ständiges Anpassen des Dauerstroms zu vermeiden, können bevorzugt mehrere Versorgungsstufen definiert werden, zwischen denen in Abhängigkeit von der aktuell benötigten Gesamtleistung der dort befindlichen Wagen Fl bis F13 und bevorzugt auch von deren zukünftigen Betriebszuständen die benötigte Gesamtleistung des betreffenden Streckenabschnitts 3 bis 7 bestimmt und dann ein entsprechender Dauerstrom eingespeist wird. Vorliegenden werden vier Versorgungsstufen definiert: Versorgungsstufe 1 entspricht keinem Leistungsbedarf, Versorgungsstufe 2 entspricht einem Drittel und Versorgungsstufe 3 der Hälfte der maximal benötigten Gesamtleistung und somit des maximalen Dauerstroms bei Volllast. Versorgungsstufe 4 entspricht der benötigten Gesamtleistung bzw. Dauerstrom bei Volllast. Es können nach Bedarf aber auch mehr oder weniger Versorgungsstufen definiert werden.
In Fig. 1 befindet sich im Rückfahrabschnitt 7 kein Wagen, dort herrscht also Versorgungsstufe 1, der Rückfahrabschnitt 7 ist spannungs- und stromlos. Im zweiten Sammelabschnitt 4 müssen nur die einzelnen Wagensteuerungen der Wagen Fl l bis F13 versorgt werden, es reicht also Versorgungsstufe 2 mit einem Drittel des Dauerstroms IVL bei Volllast aus. Im ersten Sammelabschnitt 3 hingegen müssen die Wagensteuerungen der vier ruhenden Wagen F7 bis F10 und des fahrenden Wagens Fl sowie dessen Fahrantrieb versorgt werden, so dass er bei Versorgungsstufe 3 mit der Hälfte des maximalen Dauerstroms IVL versorgt wird. Gleiches gilt für den Hinfahrabschnitt 5, in dem Fahrantrieb und Wagensteuerung der Wagen F5 und F6 versorgt werden müssen. Im Arbeitsabschnitt 6 hingegen herrscht aufgrund der in Betrieb befindlichen Arbeitsaggregate der Wagen F3 und F4 sowie des Fahrbetriebs von Wagen F2 und F3 Volllastbetrieb, so dass dort Versorgungsstufe 4 mit maximalem Dauerstrom IVL bei Volllast eingestellt ist.
Um eine möglichst schnelle Anpassung der Versorgungsstufen bei sich ändernden Zuständen in der Elektrohängebahn 1 zu ermöglichen, verwendet die Anlagensteuerung 11 insbesondere die bereits im voraus bekannten oder von ihr vorgegebenen Daten. So erkennt in Fig. 1 die Anlagensteuerung 11 aufgrund der Fahrdaten der Wagen F2 bis F4, dass diese voraussichtlich in Kürze in den Rückfahrabschnitt 7 einfahren werden (Fig. 2). Sie bestimmt den zu erwartenden Leistungsbedarf aufgrund der dann zu versorgenden Fahrantriebe und Wagensteuerungen der Wagen F2 bis F4 und gibt deshalb rechtzeitig vor Einfahrt des Wagens F2 die entsprechenden Signale an die Stromquellen 7' zum Wechsel in die Versorgungsstufe 2 weiter. Hierdurch kann eine unterbrechungsfreie Energieversorgung und somit Fahrt des Wagens F2 wie auch der Wagens F3 und F4 sichergestellt werden.
Gleiches gilt für den ersten Sammelabschnitt 3, denn dort bestimmt die Anlagensteuerung 11 anhand der ihr bekannten Steuersignale und Betriebsdaten des Wagens Fl, dass dieser in Kürze in seine in Fig. 2 gezeigte Ruheposition gelangt und deshalb von Versorgungsstufe 2 in Versorgungsstufe 1 geschaltet werden kann.
Da die Anlagensteuerung 11 die in Richtung des Arbeitsabschnitts 6 fahrenden Wagen F5 und F6 schon im voraus kennt und anhand der dort geplanten Tätigkeiten der Wagen F5 und F6 weiß, dass dort auch weiterhin ein großer Leistungsbedarf vorliegt, hält sie dort die Versorgungsstufe 4 aufrecht.
Zum besseren Verständnis zeigt nachfolgende Tabelle den Leistungsbedarf in den einzelnen Streckenabschnitten in Fig. 1 und 2 (VS: Versorgungsstufe; I L: Strom bei Volllast): Abschnitt 3 4 5 6 7
Fig. 1 VS 3 (1/2 IVL) VS 2 (1/3 IVL) VS 3 (1/2 IVL) VS 4 (IVL) vs o
Fig. 2 VS 2 (1/3 IVL) VS 2 (1/3 IVL) VS 0 VS 4 (IVL) VS 3 (1/2 IVL)
Tabelle 1
Ein Beispiel für den Steuerungsablauf in der Anlagensteuerung 1 1 zeigt Fig. 4.
In Zustand ZI befindet sich die Elektrohängebahn 1 im Ruhezustand, die einzelnen Streckenabschnitte 3 bis 7 sind ström- und spannungslos. Es wird in Abfrage AI ständig überwacht, ob eine Änderung auftritt oder nicht. Eine Änderung kann beispielsweise die Inbetriebnahme der Elektrohängebahn 1 nach einem Stillstand oder einer Notabschaltung sein. Solange keine Änderung auftritt, verbleibt die Elektrohängebahn 1 im Ruhezustand. Wird in Abfrage AI nun eine Änderung übermittelt, beispielsweise ein Inbetriebnahmesignal aus der Anlagensteuerung 1 1 oder einer nicht gezeigten, übergeordneten Fabriksteuerung, so wird in Zustand Z2 übergegangen und dort die benötigte Gesamtleistung in den einzelnen Streckenabschnitten 3 bis 7 bestimmt. Hierzu werden die in der Anlagensteuerung 1 1 vorhandenen Daten über die einzelnen Wagen F l bis F13 und/oder von diesen an die Anlagensteuerung 1 1 übermittelten Daten verwendet.
In einer vorteilhaften Ausführung können zur schnelleren Ansteuerung unterschiedliche Betriebszustände der einzelnen Wagen F l bis Fl 3 bereits mit unterschiedlichen Leistungswerten in der Anlagensteuerung 1 1 verknüpft werden, z.B. in einer Zuordnungstabelle. Es kann dann schnell über einen Vergleich der aktuellen Betriebszustände der einzelnen Wagen F l bis Fl 3 in einem Streckenabschnitt 3 bis 7 mit der dort aktuell bereitgestellten Leistung festgestellt werden, ob eine Änderung dieser Leistung nötig ist.
In einer alternativen Ausführung kann beim Neustart aus dem Ruhezustand ZI auch jeder Streckenabschnitt 3 bis 7 mit dem für Volllast-Betrieb notwendigen maximalen Dauerstrom versorgt werden, um unabhängig vom aktuellen Zustand der einzelnen Streckenabschnitte 3 bis 7 und den Wagen Fl bis F 13 die zuverlässige Inbetriebnahme der Elektrohängebahn 1 sicherzustellen. Dies kann vor allem bei Inbetriebnahme nach einem Notaus sinnvoll sein.
Anschließend übermittelt die Anlagensteuerung 1 1 die in Zustand Z2 ermittelte benötigte Gesamtleistung der einzelnen Streckenabschnitte 3 bis 7 zur Einstellung an die zugehörigen Stromquellen 3' bis 7' (SQ in Fig. 4). In Abfrage A2 wird dann von der Anlagensteuerung 11 abgefragt, ob der gewünschte Bereitstellungsstatus der Energieversorgung in den einzelnen Streckenabschnitten 3 bis 7 erreicht ist. Falls nicht, wird also der Bereitstellungsstatus der gewünschten Energieversorgung in Abfrage A2 von einer oder mehrerer der Stromquellen 3' bis 7' nicht bestätigt, wird zunächst in Abfrage A3 die jeweilige Stromquelle 3' bis 7' auf Fehler überprüft. Liegt ein Fehler vor, dann wird in Zustand Z4 eine Fehlermeldung an die Anlagensteuerung 11 ausgegeben und von dieser eine geeignete Maßnahme eingeleitet. Liegt in Abfrage A3 kein Fehler mehr vor, so wird zu Zustand Z3 zurückgekehrt und die benötigte Gesamtleistung nochmals an die jeweiligen Energieversorgungsvorrichtungen 3' bis 7', vorzugsweise nur an die in Abfrage A2 noch nicht bereiten Streckenabschnitte 3 bis 7, übermittelt.
Steht in Abfrage A2 die in den Streckenabschnitten 3 bis 7 benötigte Gesamtleistung bereit, fließt also der entsprechende Dauerstrom in der Primärleiteranordnung 2 der Streckenabschnitte 3 bis 5, so gehen die Wagen Fl bis Fl 3 in den von der Anlagensteuerung 11 vorgegebenen Betriebszustand Z5 über, wie in Fig. 1 dargestellt.
Die Elektrohängebahn 1 befindet sich nun im normalen Zustand Z5, wobei die Anlagensteuerung 11 die einzelnen Wagen Fl bis F13 ansteuert. Der Zustand Z5 wird beständig von der Anlagensteuerung 11 in Abfrage A4 überwacht. Solange keine Änderungen auftreten, wird der Zustand Z5 beibehalten. Treten Änderungen auf, gelangt beispielsweise der Wagen Fl in seine Ruheposition in Fig. 2, so bestimmt die Anlagensteuerung 11 in Zustand Z2 erneut die benötigte Gesamtleistung in den Streckenabschnitten 3 bis 7. Anschließend gibt sie in Zustand Z3 eine entsprechende Meldung der benötigte Gesamtleistung an die Stromquellen 3' bis T aus, die dann die benötigte Gesamtleistung wie oben beschrieben bereitstellen. Bevorzugt erfolgt die Mitteilung der geänderten benötigten Gesamtleistung nur in den betroffenen Streckenabschnitten 3 bis 7. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2 und gemäß Tabelle 1 würde also an die Stromquellen 4' und 6' in Zustand Z3 keine Meldung ausgegeben, da sich dort die benötigte Gesamtleistung nicht geändert hat.

Claims

Ansprüche
1. Vorrichtung zur induktiven Übertragung elektrischer Energie an längs eines Fahrwegs verfahrbare bewegliche Verbraucher (Fl -Fl 3) mit einer längs des Fahrwegs verlaufenden, in elektrisch voneinander getrennte Streckenabschnitte (3-7) aufgeteilten Primärleiteranordnung (2), wobei den einzelnen Streckenabschnitten (3-7) jeweils mindestens eine Stromquelle (3 '-7') zum Einprägen eines Dauerstroms in den jeweiligen Streckenabschnitte (3-7) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mittel (11) zum Bestimmen der in den einzelnen Streckenabschnitten (3-7) jeweils benötigten Gesamtleistung der dort befindlichen beweglichen Verbraucher (Fl -Fl 3) und ein Mittel (11) zum Ansteuern der Stromquellen (3 '-7') zum Einprägen des der benötigten Gesamtleistung des jeweiligen Streckenabschnitts (3-7) entsprechenden elektrischen Dauerstroms vorgesehen ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (11) zum Bestimmen der benötigten Gesamtleistung eine Zuordnungstabelle enthält, in der unterschiedlichen Versorgungsstufen (VS1-VS4) der benötigten Gesamtleistung in einem Streckenabschnitt (3-7) Werte des einzuprägenden Dauerstroms in dem Streckenabschnitt (3-7) zugeordnet sind, wobei die Werte des Dauerstroms jeweils der größten benötigten Gesamtleistung in dieser Versorgungsstufe (VS1-VS4) entsprechen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Mittel (11) zum Bestimmen der benötigten Gesamtleistung unterschiedlichen Betriebszuständen der Verbraucher (Fl -Fl 3) zugeordnete Leistungswerte gespeichert sind.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbraucher (Fl -Fl 3) eine Wagensteuerung, einen Fahrantrieb und ein oder mehrere Arbeitsaggregate aufweisen, wobei im Mittel (11) zum Bestimmen der benötigten Gesamtleistung die jeweils für deren Betrieb benötigten Leistungswerte abgespeichert sind.
Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass den Streckenabschnitten (3-7) Strommessvorrichtungen (5 c, 6c, 7c) zum Bestimmen des aktuell bereitgestellten Dauerstroms des jeweiligen Streckenabschnitts (3-7) zugeordnet sind.
Verfahren zur induktiven Übertragung elektrischer Energie an längs eines Fahrwegs verfahrbare bewegliche Verbraucher (F1-F13), die von einer längs des Fahrwegs verlaufenden, in elektrisch voneinander getrennte Streckenabschnitte (3-7) aufgeteilten Primärleiteranordnung (2) induktiv mit elektrischer Energie versorgt werden, wobei den einzelnen Streckenabschnitte (3-7) jeweils von mindestens einer dem jeweiligen Streckenabschnitt (3-7) zugeordneten Stromquelle (3 '-7') ein Dauerstrom eingeprägt wird, dadurch gekennzeichnet, dass für jeden Streckenabschnitt (3-7) die benötigte Gesamtleistung der dort befindlichen beweglichen Verbraucher (Fl -Fl 3) bestimmt und dem jeweiligen Streckenabschnitt (3-7) von der zugeordneten Stromquelle (3 '-7') ein elektrischer Dauerstrom einprägt wird, welcher der dort benötigten Gesamtleistung entspricht.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass unterschiedliche Gesamtleistungen in einem Streckenabschnitt (3-7) unterschiedlichen Versorgungsstufen (VS1-VS4) zugeordnet sind, wobei anhand der bestimmten benötigten Gesamtleistung in einem Streckenabschnitt (3-7) eine Versorgungsstufe (VS1-VS4) ausgewählt wird und dem Streckenabschnitt (3-7) ein der ausgewählten Versorgungsstufe (VS1-VS4) zugeordneter Wert des einzuprägenden Dauerstroms in dem Streckenabschnitt (3-7) eingeprägt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die den einzelnen Versorgungsstufen (VS1-VS4) zugeordneten Werte des einzuprägenden Dauerstroms in dem Streckenabschnitt (3-7) jeweils der maximalen Gesamtleistung in dieser Versorgungsstufe (VS1-VS4) entsprechen.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass unterschiedliche Betriebszustände der Verbraucher (Fl -Fl 3) in einem Streckenabschnitt (3-7) ermittelt werden, und anhand der ermittelten Betriebszustände die benötigte Gesamtleistung in diesem Streckenabschnitt (3-
7) bestimmt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebszustände einen Steuerzustand des Verbrauchers (Fl -Fl 3) mit einem ersten Leistungswert, einen Fahrzustand des Verbrauchers (Fl -Fl 3) mit einem zweiten Leistungswert und/oder einen Arbeitszustand des Verbrauchers (Fl- F13) mit einem dritten Leistungswert umfassen.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine zukünftig benötigte Gesamtleistung eines der Streckenabschnitte (3-7) aus einem vorgegebenen zukünftigen Betriebszustand der aktuell dort befindlichen Verbraucher (Fl -Fl 3) bestimmt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine zukünftig benötigte Gesamtleistung eines der Streckenabschnitte (3-7) aus einem vorgegebenen zukünftigen Betriebszustand der sich in mindestens einem angrenzenden Streckenabschnitt (3-7) befindlichen Verbraucher (F1-F13) bestimmt wird.
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