JP2004120999A - 移動作業機械 - Google Patents

Abstract

【課題】少なくとも２つの電気的な駆動装置４，５と、少なくとも１つの電気的な制御部１４と、少なくとも１つの電圧源１とを備えている移動作業機械において、電気的な駆動装置の１つの制動の際に自由になる電気エネルギーができるだけ僅かなコストで確実に導かれるようにする。
【解決手段】電気的な駆動装置の少なくとも１つの制動の際に生じる過剰な電気的なエネルギーが少なくとも１つの別の電気的な駆動装置に供給される。
【選択図】図２

Description

　本発明は、少なくとも２つの電気的な駆動装置と、少なくとも１つの電気的な制御部と、少なくとも１つの電圧源とを備えている移動作業機械、殊に構内搬送車両に関する。

　電気的な駆動装置もしくは電気的な駆動力発生装置（電動ドライブ）、例えば移動する作業機械の走行駆動装置の制動の際に、この電気的な駆動装置は発電機のように作用しかつ運動エネルギーを電気エネルギーに変換する。エネルギー源としてバッテリーが使用されると、バッテリーをこのエネルギーによって再び充電することができる。バッテリーはその前に電気的な駆動装置の作動のためのエネルギーが取り出されているので、バッテリーの電荷容量は普通、制動時に自由になるエネルギーを受け取るのに十分である。しかしエネルギー源として例えば発電機が接続されている熱機関または燃料電池が使用されると、この可能性は成り立たず、電気エネルギーは別の仕方で受け取られなければならない。電気エネルギーの熱への直接的な変換の他に、一時的な電気エネルギー貯蔵器、例えば高い容量を有するコンデンサをこれで充電する可能性もある。この種の一時貯蔵器が十分大きく設計されていて、例えば移動作業機械の長時間の下り走行時にも十分なエネルギーを受け取ることができ、従って制動作用が保証されるようになっているとしても、これらはコストがかかりかつ移動作業機械内に大きなスペースを要求する。一時貯蔵器の容量が期待することができるすべての作動状態に対して十分でなければ、付加的な制動抵抗が設けられるべきであり、これは同様にスペースを必要としかつ面倒なことに冷却されなければならない。

　それ故に本発明の課題は、電気的な駆動装置の１つの制動の際に自由になる電気エネルギーをできるだけ僅かなコストで確実に導く、少なくとも２つの電気的な駆動装置を備えている移動作業機械、例えば構内搬送車両を提供することである。

　この課題は本発明によれば、電気的な駆動装置の少なくとも１つの制動の際に生じる過剰な電気エネルギーが少なくとも１つの別の電気的な駆動装置に供給されるようにしたことによって解決される。

　これにより過剰な電気エネルギーを既存のシステム内に取込みかつ付加的に組み込むべき制動抵抗または電気的な一時貯蔵器を使用しないですむことになるまたはその容量を著しく低減することができる。

　有利には、制動されるべき電気的な駆動装置は制動エネルギーを受け取るための電気的なエネルギー貯蔵器、例えば大きな容量のコンデンサに作用接続されている。これにより、短期間の制動過程においてエネルギーが電気的なエネルギー貯蔵器に受け取られるようにすることができ、これに従って電気的な駆動装置のために再び使用できるようになる。

　有利には、電気的なエネルギー貯蔵器は制動されるべき電気的な駆動装置から、電気的なエネルギーを受け取るために設けられている駆動装置によってその通常の作動のために必要とされる量のエネルギーだけが充電される。これにより、電気的なエネルギーを受け取るために設けられている駆動装置の制動過程の際に有利には、この駆動装置がちょうどエネルギーを必要としているときに給電される。

　特別有利には、電気的なエネルギーを受け取るために設けられている駆動装置は、該駆動装置が既に作動状態にないとき、電気的なエネルギー貯蔵器が完全に充電されている場合にだけエネルギーを受け取るように活性化される。これにより、第２の電気的な駆動装置は、これが作動のためにエネルギーを必要としないとき、長時間の制動時にだけ負荷される。

　電気的なエネルギーを受け取るために設けられている駆動装置が、ハイドロリックシステム、例えばハイドロリックポンプに作用接続されているようにすれば、特別有利である。これにより、駆動装置によって受け取られるエネルギーをハイドロリックシステムに渡すことができる。

　更に、電気的なエネルギーを受け取るために設けられている駆動装置からハイドロリックシステムに供給されるエネルギーが圧力制限弁を用いて熱量に変換されるようにすれば有利である。この種の弁はハイドロリック回路に既に存在しているので、制動エネルギー簡単でかつ効果的に導くことが可能である。

　有利には、電気的なエネルギーを受け取るために設けられている駆動装置からハイドロリックシステムに供給されるエネルギーはハイドロダイナミック制動装置を用いて熱量に変換される。これにより、大きな量のエネルギーも摩擦少なくかつ効果的に導かれる。

　電気的な駆動装置を作動するための電圧源として、少なくとも１つの燃料電池システムを使用すれば好適である。この種システムは有害物質排出が僅かな場合にも高い効率を示す。

　更に、電気的な駆動装置を作動するための電圧源として、発電機が接続されている少なくとも１つの熱機関、例えば発電機が接続されている内燃機関が使用されるようにすれば好適である。このようなシステムは製造および維持が容易である。

　次に本発明を図示の実施例に付き図面を用いて詳細に説明する。

　図１には従来技術の移動作業機械のブロック線図が示されている。電圧源１から線路２が電気的な制御部３に出ている。制御部３には、２つのモータ４，５並びに電気的なエネルギー貯蔵器６および制動抵抗７が接続されている。モータ４は移動作業機械の走行駆動装置として用いられる。モータ５はハイドロリック回路のハイドロリックポンプ８を駆動する。このポンプは流体を容器９から制御弁ブロック１０に搬送する。制御弁ブロック１０を介してハイドロリック負荷の流体供給部が調整される。この実施例においてこれはシリンダ１１によって表されている。負荷に供給されない流体はこの場合制御弁ブロック１０に収容されている圧力低減弁を介して容器９に導かれる。

　移動作業機械がモータ４を介して制動されると、これは発電機モードにおいて電流を制御部３に供給する。制御部は電流を電気的なエネルギー貯蔵器６または制動抵抗７にまわす。電気的なエネルギー貯蔵器６が完全に充電されていれば、エネルギーは制動抵抗７を介してなくなっていくだけである、制動抵抗はエネルギーを熱に変換し、それ故に十分に冷却されなければならない。

　図２には、特別簡単な形態の本発明の作業機械の回路図が略示されている。図１で既に説明した構成要素には図２において基本的に同一の形態には同じ参照番号が使用される。本発明の電気的な制御部１２のような類似の機能を有するが相異している構成要素には新たな参照番号が付された。

　電圧源１は移動作業機械、殊に制御部１２に電気エネルギーを供給する。電圧源１として移動作業機械に対して通例の、それ特有の利点を有する源を使用することができる。内燃機関は例えば簡単で、ロバストなエネルギー源であり、一方燃料電池は高い効率および有利な排気ガス特性を有しておりかつケーブルを介する電流源からの給電は実際に制限されない作動持続時間を提供する。

　制御部１２は、図示の例のように、一体構成の形態として２つのモータ４，５を制御することができるが、個々のモータ４，５に対して別個の制御部でもよく、その場合制御部は空間的に別個に配置されておりかつ第３の制御ユニットを介して相互に作用接続されている。モータとして移動作業機械に通例の、例えば直流電流、交流電流または３相交流電流で作動する構成のものが使用される。走行モータ４を制御するための命令を制御部１２は有利にはここには図示されていない、走行ペダルのような操作エレメントから、または電子制御部から受け取り、一方モータ５は有利には作動状態、殊にハイドロリック回路の液圧に依存して駆動制御される。

　移動作業機械がモータ４を介して制動されると、モータは発電機原理に従って電流を制御部１２に供給し、制御部が電流をモータ５に送出する。電圧源１として燃料電池システムが使用される場合には殊に、制御部１２は更に、電圧源に電流が供給されるのを妨げる。モータ５によって駆動されるハイドロリックポンプは流体を制御弁ブロック１０に搬送する。制御弁ブロックを介して流体の、ハイドロリック負荷への流れが調整される。この実施例においてこのことはシリンダ１１によって表され、その際それは例えば構内搬送車両の場合には昇降マスト（Hubmast）の昇降（Hubzylinder）および傾けシリンダ（Neigezylinder）かまたはハイドロリック操舵運転部であってよい。制御弁ブロック１０における個別負荷に対する制御弁の操作は操作員によって直接または電子制御部を介して行うようにすることもできる。ハイドロリックポンプ８が、このことは制動過程においてもしばしば起こり得るように負荷１１によって必要とされる以上の流体物を供給すると、余剰の流体は圧力低減弁を介して容器９に導かれかつこうしてエネルギーが納めされる。圧力低減弁はこの場合制御弁ブロック１０に収容されているが、別個の部品として実現されていてもよい。

　図示の実施例において制動抵抗のような、電気エネルギーを収容するための貯蔵器を完全に省くことができる。このユニットを収容するための組み込み空間は別のことに利用することができ、かつこのものを保守するためのコスト、制動抵抗の場合には特別その冷却のためのコストを完全に省くことができ、その結果構内搬送車両のできるだけ簡単な構成が実現される。

　図３には、ハイドロダイナミックブレーキおよび電気的なエネルギー貯蔵器を備えている本発明の移動作業機械に対する回路ブロックが略示されている。図２に既に出てきていて、図３において同じ参照符号が付されている基本的に同一の構成要素の他に、ここでは更に電気的な制御部１４と電気的に接続されている電気的なエネルギー貯蔵器１３、並びにハイドロダイナミック制動装置（リターダ）１５が示されている。

　移動作業機械が制動されかつモータ４が電流を制御部１４に供給すると、制御部１４は、ハイドロリック負荷がそのとき出力を必要としない場合にはこの電流を有利にはまず電気的なエネルギー貯蔵器１３に供給する。その際有利には大容量の１つまたは複数のコンデンサが考えられる。というのは、コンデンサはバッテリーに比べて特別迅速な充電を可能にするからである。電気的なエネルギー貯蔵器１３の有利な充電によって、制動の際に生成された電気エネルギーは新たに負荷がかかった際にモータ４，５のために再び使用することができ、一方このエネルギーは熱に変換される際に移動作業機械の作動のために失われる。これにより移動作業機械のエネルギー消費は図２に図示されているような、電気的なエネルギー貯蔵器１３のない形態に比べて低減される。これに対して制動過程の期間にモータ５が、例えば同時にハイドロリックシリンダ１１が操作されるという理由でエネルギーを必要とするのであれば、制動の際にモータ４において生成されるエネルギーは有利には直接モータ５に供給される。

　モータ４，５がエネルギーを新たに必要とする際に電圧源１からの用意に対して同じく有利には、エネルギー貯蔵器１３の放電を行って、次の制動過程に対して再び十分な容量が貯蔵器１３において利用されるようにすることができる。電気的なエネルギー貯蔵器１３の充電状態の制御は好適には、移動作業機械の要求プロフィールに合わせられている。従って、通常作動の期間の電気的なエネルギー貯蔵器の最小充電状態も、電気的なエネルギー貯蔵器１３を介して負荷ピークをカバーしかつこれにより、一層僅かな持続時間出力の電圧源１を使用できるようにすることが望ましい。

　電気的なエネルギー貯蔵器１３が、これ以上のエネルギーを収容できないかまたはこのことが別の理由から望ましくなければ、エネルギーの放出はハイドロリック回路を介して行われる。このことはハイドロリック制動装置１５だけ、圧力低減弁だけまたは両方の可能性を介して同時に行うことができる。大抵は、選択される手法は変換されるべきエネルギー量に依存している：２つの経路を介する低減は有利には特別大きなエネルギー量の場合に選択され、一方平均的なエネルギー量の場合には通例、ハイドロリック制動装置１５がエネルギーを殆ど完全に受け取りかつ制動出力が非常に僅かな場合には取込みは圧力低減弁だけを介して行うと有利である。

　ここで示した実施例は殊に比較的高い出力要求を有する移動作業機械、すなわちエネルギーの低減を圧力低減弁を介しただけでは完全には保証することができない重量級の機械または高速機に殊に適している。このような機械では、ハイドロリック制動装置１５を用いて効果的にかつ摩擦も少なく大きな量のエネルギーが取り込まれるからである。

　その他の変形形態としてとりわけ、ハイドロリックシステムに供給されるエネルギーをハイドロダイナミックブレーキを介してだけで低減することも考えられる。ハイドロダイナミックブレーキを備えているが、電気的なエネルギー貯蔵器のない実施形態またはハイドロダイナミックブレーキはないが、電気的なエネルギー貯蔵器を持っているという実施形態も可能である。

　構内搬送車両などの産業車両。

従来技術の移動作業機械のブロック線図。

本発明の移動作業機械のブロック線図。

ハイドロダイナミックブレーキと電気的なエネルギー貯蔵器とを備えている本発明の移動作業機械のブロック線図。

符号の説明

　１　電圧源
　２　線路
　３，１２，１４　制御部
　４，５　モータ
　６　エネルギー貯蔵器
　７　制動抵抗
　８　ポンプ
　９　容器
　１０　制御弁ブロック
　１１　シリンダ
　１３　電気的なエネルギー貯蔵器
　１５　制動装置

Claims (9)

1. 　少なくとも２つの電気的な駆動装置（４，５）と、少なくとも１つの電気的な制御部（１４）と、少なくとも１つの電圧源（１）とを備えている移動作業機械において、
   前記電気的な駆動装置の少なくとも１つ（４）の制動の際に生じる過剰な電気的なエネルギーが少なくとも１つの別の電気的な駆動装置（５）に供給される
   ことを特徴とする移動作業機械。
2. 　制動されるべき電気的な駆動装置（４）は制動エネルギーを受け取るための電気的なエネルギー貯蔵器（１３）に作用接続されている
   請求項１記載の移動作業機械。
3. 　電気的なエネルギー貯蔵器（１３）は制動されるべき電気的な駆動装置（４）から、電気的なエネルギーを受け取るために設けられている駆動装置（５）によってその通常の作動のために必要とされる量のエネルギーだけが充電される
   請求項１または２記載の移動作業機械。
4. 　電気的なエネルギーを受け取るために設けられている駆動装置（４）は、該駆動装置が既に作動状態にないとき、電気的なエネルギー貯蔵器（１３）が完全に充電されている場合にだけエネルギーを受け取るように活性化される
   請求項１から３までのいずれか１項記載の移動作業機械。
5. 　電気的なエネルギーを受け取るために設けられている駆動装置（５）は、ハイドロリックシステムに作用接続されている
   請求項１から４までのいずれか１項記載の移動作業機械。
6. 　電気的なエネルギーを受け取るために設けられている駆動装置（５）からハイドロリックシステムに供給されるエネルギーは圧力制限弁を用いて熱量に変換される
   請求項１から５までのいずれか１項記載の移動作業機械。
7. 　電気的なエネルギーを受け取るために設けられている駆動装置（５）からハイドロリックシステムに供給されるエネルギーはハイドロダイナミック制動装置（１５）を用いて熱量に変換される
   請求項１から６までのいずれか１項記載の移動作業機械。
8. 　電気的な駆動装置（４，５）を作動するための電圧源（１）として、少なくとも１つの燃料電池システムが使用される
   請求項１から７までのいずれか１項記載の移動作業機械。
9. 　電気的な駆動装置（４，５）を作動するための電圧源（１）として、発電機が接続されている少なくとも１つの熱機関が使用される
   請求項１から８までのいずれか１項記載の移動作業機械。

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