WO1997007048A1 - Antriebssystem für hebezeuge mit energieausgleichseinrichtung - Google Patents

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WO1997007048A1
WO1997007048A1 PCT/EP1996/003583 EP9603583W WO9707048A1 WO 1997007048 A1 WO1997007048 A1 WO 1997007048A1 EP 9603583 W EP9603583 W EP 9603583W WO 9707048 A1 WO9707048 A1 WO 9707048A1
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WO
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energy
consumer
drive system
feed line
compensation device
Prior art date
Application number
PCT/EP1996/003583
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English (en)
French (fr)
Inventor
Hartmut Buchholz
Uwe Pietryga
Eberhard Ritsche
Alois Schuster
Original Assignee
Vulkan Kocks Gmbh
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Publication date
Application filed by Vulkan Kocks Gmbh filed Critical Vulkan Kocks Gmbh
Publication of WO1997007048A1 publication Critical patent/WO1997007048A1/de

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C13/00—Other constructional features or details
    • B66C13/18—Control systems or devices
    • B66C13/22—Control systems or devices for electric drives
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C13/00—Other constructional features or details
    • B66C13/18—Control systems or devices
    • B66C13/22—Control systems or devices for electric drives
    • B66C13/23—Circuits for controlling the lowering of the load
    • B66C13/26—Circuits for controlling the lowering of the load by ac motors
    • B66C13/28—Circuits for controlling the lowering of the load by ac motors utilising regenerative braking for controlling descent of heavy loads and having means for preventing rotation of motor in the hoisting direction when load is released

Definitions

  • the invention relates to a drive system for hoists according to the preamble of claim 1 and a method for controlling a drive system according to the preamble of claim 20.
  • a central requirement here is that the primary energy used should be used optimally both in terms of the associated costs and in terms of environmental pollution. This is directly linked to the demand for low manufacturing and operating costs for the drive system. These requirements are offset by the need for the drive system to meet all performance requirements.
  • DD patent 267 293 describes a drive system for a hydraulic drive motor of a transport carriage on a press with energy recovery during the braking process of this hydraulic drive motor.
  • a first pressure oil reservoir which is connected to a high pressure oil pump
  • a second pressure oil reservoir which is connected to a further one Oil pump is connected, provided
  • the first old-pressure accumulator serves as an energy source when accelerating the transport sled
  • the second old-pressure accumulator is used when the transport sled is traveling at a constant speed. If the transport sled is braked, the pressure oil obtained in this way is returned to the first pressure oil accumulator.
  • the energy balancing device now allows the energy generated but not completely used up by the energy source during a certain phase of the drive system (for example a zero load phase of the drive system, in which the energy source continues to emit energy) to be consumed by the energy balancing device and is temporarily stored If this phase is followed by a phase with a high energy requirement, the energy stored in the energy compensation device can also be supplied to the consumer in addition to the energy generated directly by the energy source. If the consumer generates energy in a certain phase, then this energy is not lost, but is delivered to the energy compensation device via the energy feed line and temporarily stored there. In this way, with a simple construction of the drive system, it can be used on P ⁇ mar energy reduced and the energy source dimensioned accordingly smaller, which has immediate consequences for both the manufacturing costs and the operating costs of the drive system
  • the present invention is particularly used in hoists, such as gantry cranes for the handling of goods.
  • the problem arises that the motors of the traveling or hoisting gear when lifting or moving a load have relatively high energy requirements in the short term since a diesel internal combustion engine I am responding to the request for more power, so in this case the diesel engine is kept at a relatively high speed during a no-load phase, that is to say that the diesel engine is operated at idle speed, so that it meets an energy demand this can be made available at short notice to the fact that energy is uselessly generated during such a no-load phase.
  • the proposed invention now enables the energy generated during a no-load phase to be used sensibly by being supplied to the energy balancing device.
  • a drive system for hoists which has a diesel generator as an energy source, at least one electric motor as a consumer, at least one energy compensation device and an energy feed line that connects these system components for the bidirectional transmission of energy, the energy compensation device according to two different criteria energy stores or feeds into the energy supply lines.
  • the consumer can also generate energy when a third criterion occurs and deliver it to the energy compensation device via the energy feed line.
  • a regulation can be provided which continuously regulates an energy flow between energy source, energy balancing device and consumer in dependence on the consumer energy requirement using control criteria. The energy levels (states) of the energy store and the primary energy source can be used as control criteria.
  • the energy compensation device can be designed in very different ways.
  • the energy compensation device can be formed by an electrical, hydraulic or mechanical storage device or the like.
  • the energy compensation device can be formed by a battery, in particular a capacitor battery or a correspondingly dimensioned capacitor.
  • the energy balancing device can also include an engine and a flywheel driven by the engine. The energy generated by the energy source during, for example, a zero load phase is fed via the energy feed line to the energy balancing device and there to the motor, which in turn supplies the Flywheel drives. If, for example, a phase then occurs in which there is a high energy requirement, the energy stored by the flywheel is additionally supplied to the consumer via the energy supply line.
  • the motor itself can in turn be designed very differently, for example it can be a hydraulic or an electric motor.
  • the energy compensation device can be formed by a regulated electric drive with a coupled flywheel.
  • the criteria for supplying the energy from the energy feed line to the energy balancing device and for feeding the energy temporarily stored in the energy balancing device into the energy feed line can be selected differently depending on the application conditions of the drive system. For example, it is possible to record the course of energy consumption at the consumer. If a predetermined energy consumption value is undershot, the energy transmitted in the energy supply line is fed to the energy compensation device and, if an energy consumption value is exceeded, the energy temporarily stored in the energy compensation device is fed back into the energy supply line. It should be noted here that the energy consumption can of course also be detected on the basis of the energy transmitted through the energy feed line and / or by the energy generated at the energy source.
  • a control device can furthermore be provided in order to be able to optimally feed the energy temporarily stored in the energy compensation device.
  • This control or regulating device can first of all continuously regulate the energy flow between the energy source, the energy compensation device and the consumer depending on the energy requirement of the consumer.
  • the control or regulating device can, for example, control the direction of energy flow within the drive system. In other words, the control or regulating device determines the path of the energy flow, ie whether energy from the energy source to the consumer and / or to the energy balancing device or. whether energy from the Energy balancing device and possibly additionally supplied to the consumer from the energy source.
  • control or regulating device can control a steering device provided in the feed line of the drive system between the energy source, consumer and energy balancing device in order to influence the direction of energy flow.
  • the energy flow within the drive system from the energy source to the consumer and / or to the energy balancing device or from the energy balancing device to the consumer should be able to be controlled or regulated not only with regard to its direction but also with regard to its duration.
  • the control or regulating device can thus control a switching device arranged in the energy feed line, by means of which a connection between the energy feed line and the energy compensation device can be established and interrupted.
  • the direction of energy flow of the energy transmitted via the energy feed line, which has been generated by the energy source can be determined in such a way that it is either passed on to the consumer or to the energy balancing device.
  • the energy temporarily stored in the energy balancing device can be fed back into the energy feed introduction in a time-controlled manner via the switching device and supplied to the consumer.
  • control or regulating device can also be connected to the consumer and the energy balancing device, as well as, if necessary. be connected to the energy source provided switching device, by means of which, depending on the criteria that have occurred, the direction of energy flow can be determined or a connection can be established between the energy source and the consumer, between the energy source and the energy balancing device and between the consumer and the energy balancing device via the energy feed line.
  • the switching devices then take over the function of the common switching device explained above, which is inserted into the energy feed line.
  • the provision of a plurality of switching devices each provided on the individual assemblies of the drive system has the advantage that the control of the drive system can take place in a more differentiated manner.
  • the switching devices can be formed by converters.
  • a switching device can be formed by an inverter provided at least on the consumer and on the energy compensation device.
  • the energy source is formed by a diesel internal combustion engine with a generator
  • the K ⁇ te ⁇ e /. be defined for the supply of energy to the energy compensation device or for feeding in the energy temporarily stored in the energy compensation device by torque or power values of the diesel engine, for example if the diesel engine falls below a predetermined torque or power value and this becomes, for example, of
  • the control or regulating device is detected by means of a corresponding detection device, the internal combustion engine is kept at this torque or power value or at a torque or power value lying just below this torque or power value and the energy generated in this way is fed to the energy compensation device
  • the torque or power value of the diesel internal combustion engine exceeds this predetermined torque or power value or a further torque or power value lying above it, the value in Energy equalization device stored energy fed back into the energy feed line
  • the energy source can be a three-phase generator, whereby DC motors are provided as consumers.
  • a rectifier can be omitted and the inverters are replaced by converters.
  • the energy source is a DC generator, with the consumers being formed by AC motors the rectifier can then be omitted
  • the consumer can be formed by a wide variety of devices. Thus, there is the possibility that only energy can be supplied to the consumer.
  • the consumer can also be an electric motor, which can also be operated as a generator performed braking process (generator operation of the electric motor) generated energy also fed into the energy feed line and fed to the energy balancing device, where it is temporarily stored.
  • the criterion for the supply of energy to the energy balancing device can be defined by the braking process of the motor
  • the control device then ensures that the energy flow direction is determined in a corresponding manner, ie that the energy flow from the energy source to the consumer and / or the energy compensation device b between the consumer to the energy balancing device or from the energy balancing device and, if necessary is also determined from the energy source to the consumer.
  • the object mentioned above is solved by the features of claim 20, the same advantages as have already been presented in connection with the solution of the object according to the invention being present.
  • the first and second criteria can also be formed, for example, by a common value, the exceeding or falling below this value representing the respective criterion.
  • the control method can, for example, be designed in such a way that the energy is supplied to the energy balancing device via a setpoint specification. This can be done, for example, by a control referred to as "power control".
  • the control for example containing PLC fuzzy controllers, can control the setpoint of the energy compensation device and thus the energy flow direction on the energy compensation device as a function of input variables.
  • preventive control should anticipate a possible energy requirement and, with a correspondingly low energy level of the energy source and the energy compensation device, can achieve a precautionary increase in the energy potential by increasing the power of the energy source.
  • the preventive control can also reduce the power of the energy source ⁇ le cause in the case when enough energy is available in the energy balancing device.
  • the current and direction of the current of the respective consumer and the current amount of energy of the energy balancing device can be used as input variables for the regulation or control, for example Control or regulation of the setpoint values for the switching devices, which in this case can be formed, for example, by converters, can additionally generate setpoint values for the consumers and, if necessary, control of the energy source.
  • the energy source is, for example, by means of an internal combustion engine, in particular a diesel -Internal combustion engine-driven generator formed, the target value can affect the speed of the internal combustion engine in the control
  • FIG. 1 shows a schematic illustration of a first exemplary embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a schematic representation of a second embodiment of the present invention.
  • the drive system according to the invention shown in FIG. 1 contains an energy source 10, which is connected to a consumer 30 via an energy feed line 20 (20a-20c).
  • a switching device 40 is arranged in the energy supply line 20, by means of which the direction of energy flow in the drive system can be influenced or an energy compensation device 50 can be connected to the energy supply line 20 or can be separated therefrom again.
  • the energy source 10, the consumer 30, the switch 40 and the energy compensation device 50 are connected to a control device 70 via signal lines 60 (60a-60d).
  • the energy source 1 0 has an internal combustion engine 1 2, which is preferably a diesel internal combustion engine and which drives a three-phase generator 1 4.
  • the generator 1 4 is followed by a circuit 1 6 which generates a frequency-constant three-phase current of a predetermined frequency. This three-phase current is then fed to the energy feed line 20, specifically there to the energy feed line branch 20 a.
  • the generator 1 4 is a DC generator.
  • the circuit 1 6 can be omitted, since direct current is then emitted.
  • the energy compensation device 50 contains an electric motor 52 and a flywheel 54. If a connection between the energy source 10 and the energy compensation device 50 is established by the control device 70 via the switching device 40 and via the energy feed line branches 20a, 20c, the electrical transmission thus transmitted Energy of the electric motor 52 of the energy compensation device 50 is driven. This in turn drives the flywheel 54, whereby the energy generated by the energy source 10 can be temporarily stored.
  • the various devices, units, etc. can be used as consumers 30. be provided.
  • the consumer can be the lifting mechanism of a crane, preferably a gantry crane in the form of a container bridge. If the consumer is an electric motor that can be operated by ajs generator, the energy generated by him during a braking operation (generator operation of the electric motor) can also be supplied to the energy equalization device 50 via the energy feed line branch 20b, the switching device 40 and the energy feed line branch 20c
  • control device 70 is connected via signal lines 60 (60a-60c) to the energy source 10, the switching device 40 and the energy compensation device 50.
  • the signal line 60a is used to record the torque or another power value of the internal combustion engine 1 2 and the signal line 60b is used to control the switching device 40.
  • the signal line 60c can be used to record values and / or to control the energy compensation device 50.
  • the control device 70 can also be used still be connected to the consumer 30 via a signal line 60d, for example in order to be able to detect values from this consumer 30
  • a predetermined value here, for example, a lower power value (for example the torque) indicating an idle state of the internal combustion engine or a zero load phase of the drive system Diesel internal combustion engine 1 2 -
  • the switching device 40 is switched so that it establishes a connection between the energy source 1 0 and the energy compensation device 50. Accordingly, the electrical current generated by the energy source 10 during this phase can be supplied to the energy compensation device 50
  • the Criteria for the supply or non-supply of energy to the energy balancing device also by the occurrence or non-occurrence of a braking operation that can be operated as a generator; Electric motor must be defined.
  • FIG. 2 shows a further embodiment of the present invention.
  • the components or assemblies which correspond in function and design to those of the embodiment described in connection with FIG. 1 are provided with the same reference numerals
  • the energy source 1 0 is in turn formed by a diesel internal combustion engine 1 2 and a three-phase generator 1 4.
  • the generator 1 4 is followed by a converter in the form of a rectifier 1 8, which converts the three-phase current generated into direct current.
  • the energy feed line 20 has a total of four Branch lines 24a-24d, the branch lines 24a-24c being connected via a converter or inverter 80, which converts direct current into three-phase current, to a consumer 30 formed by an electric motor that can also be operated as a generator.
  • the consumers can in particular drive motors of a hoist , a trolley and a trolley of a gantry crane for handling goods, in particular containers.
  • the energy equalization device 50 is also connected to the energy supply line 20 via a converter or inverter 56 converting direct current into three-phase current and the branch line 24d.
  • Each of the rectifiers or inverters 1 8, 56, 80 is connected to the control device 60 via corresponding signal lines 60b- 60g connected, the additional signal line 60a for detecting a power value (for example, the torque output) of the diesel internal combustion engine 1 2.
  • a power value for example, the torque output
  • the supply of electrical energy from the energy source 1 0 takes place in this exemplary embodiment as well as in the exemplary embodiment according to FIG. 1.
  • the energy obtained during a braking process by means of an electric motor 30 (generator operation) which forms a consumer can also be used the energy feed line 20 is supplied to the energy compensation device 50 and temporarily stored there.
  • the generator 1 4 of the energy source 1 0 can be designed both as a direct current generator and as a three-phase generator. in the the latter case, the inverter 1 8 of the energy source 10 can be dispensed with.
  • the control device 70 both the energy flow direction via the switching device 40 or the rectifiers or inverters 1 8, 56, 80 and, if appropriate, the duration of an energy flow from the energy source 10, one of the consumers 30 or the energy compensation device 50 can likewise be controlled by means of the switching device 40 or the rectifiers or inverters 1 8, 56, 80.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem für Hebezeuge, mit einem Diesel-Generator (12, 14) als Energiequelle (10), mit wenigstens einem Elektromotor als Verbraucher (30) und mit mindestens einer Energiespeiseleitung (20), die die Energiequelle (10) und den Verbraucher (30) zum Übertragen von Energie miteinander verbindet. Es ist weiterhin vorgesehen, daß eine Energieausgleichseinrichtung (50) vorgesehen ist, die bei Auftreten eines ersten Kriteriums aus der Energiespeiseleitung (20) zumindest einen Teil der Energie entnimmt und speichert sowie bei Auftreten eines zweiten Kriteriums die gespeicherte Energie wieder in die Energiespeiseleitung (20) einspeist, und daß der Verbraucher (30) bei Auftreten eines dritten Kriteriums Energie erzeugt und über die Energiespeiseleitung (20) an die Energieausgleichseinrichtung (50) abgibt.

Description

Antriebssystem für Hebezeuge mit Energieausgleichseinrichtung
Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem für Hebezeuge gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Steuern eines Antriebssystems gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 20.
An derartige Antriebssysteme werden ganz unterschiedliche, zum Teil sich widerstreitende Anforderungen gestellt. Eine zentrale Forderung besteht dabei darin, daß die eingesetzte Primärenergie sowohl im Hinblick auf die damit verbundenen Kosten als auch im Hinblick auf die Umweltbelastung optimal genutzt werden soll . Damit unmittelbar verbunden ist die Forderung nach niedrigen Herstell- sowie Betriebskosten für das Antriebssystem. Diesen Forderungen steht die Notwendigkeit gegenüber, daß das Antriebssystem allen Leistungsanforderungen gerecht werden muß.
Der Betrieb eines derartigen Antriebssystems läßt sich grob in drei Phasen unter- teilen: in eine Nullastphase, in eine Normallastphase und in eine Spitzenlastphase. Die zeitliche Dauer der einzelnen Phasen ist hierbei unterschiedlich, wobei, bezogen auf die Lebensdauer eines Antriebssystems, die Normallastphase und die Nullastphase zusammengenommen einen längeren Zeitraum ergeben als die Spitzenlastphase alleine Dennoch muß die Auslegung der Energiequelle an Hand der Spitzenlast erfolgen Dies fuhrt dazu, daß die Energiequelle entsprechend leistungsfähig dimensioniert werden muß, was zum einen hohe Herstellkosten und zum anderen ebenfalls hohe Verbrauchswerte auch bereits bei der Normallastphase zur Folge hat, obwohl der Bedarf an Spitzenlastphasen seitens der Energiequelle gegenüber den anderen Betriebsphasen verhältnismäßig selten ist
Aus dem DD-Patent 267 293 geht ein Antriebssystem für einen hydraulischen Antriebsmotor eines Transportschlittens an einer Presse mit Energieruckgewinnung wahrend des Bremsprozesses dieses hydraulischen Antriebsmotors hervor Hierbei ist ein erster Druckolspeicher, der mit einer Hochdruckolpumpe verbunden ist, sowie ein zweiter Druckolspeicher, der mit einer weiteren Olpumpe verbunden ist, vorgesehen In welcher Weise und wann die beiden Druckolspeicher mit den Oldruckpumpen verbunden sind bzw werden, bleibt hierbei unerwähnt. Jedenfalls dient der erste Oldruckspeicher als Energiequelle beim Beschleunigen des Transportschlittens, wogegen der zweite Oldruckspeicher bei der Konstantfahrt des Transportschlittens verwendet wird Erfolgt em Abbremsen des Transportschlittens, wird das dabei gewonnene Druckol in den ersten Druckolspeicher zurückgeführt Hierbei sind also zwei, jeweils für bestimmte Aufgaben vorgesehene Energiequellen - erster Oldruckspeicher, zweiter Oldruckspeicher - vorhanden, wobei nur an die eine Energiequelle, dem ersten Oldruckspeicher, die beim Bremsvorgang des Transportschlittens gewonnene Energie ruckgefuhrt wird Durch die Verwendung von zwei Oldruckspeichern weist diese speziell für hydraulische Antπebssysteme vorgesehene Anordnung einen verhältnismäßig komplizierten Aufbau auf , der eine aufwendige Steuerung bzw Regelung notwendig macht
Aus der deutschen Offenlegungsschrift 28 34 785 geht weiterhin eine Antriebs¬ maschine mit einer Beschleunigungseinrichtung für Panzerfahrzeuge hervor Hierbei treibt eine Brennkraftmaschine im normalen Betrieb sowohl die Antriebsrader des Panzerfahrzeuges als auch ein Schwungrad an Dieses Schwungrad ist mit der Brennkraftmaschine über eine Kupplung verbunden und treibt wiederum einen Verdichter an der ein Ein- und Auslaßventil besitzt die beide wahrend des normalen Betriebs geschlossen sind Im Falle einer plötzlich erforderlichen hohen Beschleunigung wird das Schwungrad von der Brennkraftmaschine abgekuppelt und gleichzeitig das Ein- und Auslaßventil des Verdichters geöffnet. Der Verdichter wird durch die in dem Schwungrad gespeicherte Energie angetrieben und somit über den Verdichter dieser Energie der
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zurückgeführt. Bei diesem bekannten Antriebssystem wird die in dem Schwungrad gespeicherte Energie an die Brennkraftmaschine und von dort dem Verbraucher zugeführt, wodurch aber entsprechende Verluste auftreten
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Antriebssystem sowie ein Verfahren zum Steuern eines Antriebssystems gemäß der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei niedrigen Herstellkosten und einfachen Aufbau einen energiespar¬ samen und ökologischen Betrieb gestatten
Die vorstehende Aufgabe wird vorπchtungsgemaß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelost. Die Energieausgleichseinrichtung gestattet es nunmehr, daß die wahrend einer bestimmten Phase des Antriebssystems (beispielsweise einer Nullastphase des Antriebssystems, in der die Energiequelle aber weiterhin Energie abgibt) von der Energiequelle erzeugte, aber nicht vollständig verbrauchte Energie nicht verloren geht, sondern durch die Energieausgleichseinrichtung aufgenommen und vorübergehend zwischengespeichert wird Schließt sich an diese Phase wiederum eine Phase mit hohem Energiebedarf an, so kann die in der Ener¬ gieausgleichseinrichtung gespeicherte Energie neben der von der Energiequelle unmittelbar erzeugten Energie dem Verbraucher zusätzlich zugeführt werden Erzeugt dabei der Verbraucher in einer bestimmten Phase Energie, so geht diese Energie nicht verloren, sondern wird über die Energiespeiseleitung an die Energieausgleichseinrichtung abgegeben und dort vorübergehend gespeichert Hier¬ durch kann bei einem einfachen Aufbau des Antriebssystems der Einsatz an Pπmarenergie reduziert und die Energiequelle entsprechend kleiner dimensioniert werden, was unmittelbar Folgen sowohl für die Herstellkosten als auch für die Betriebskosten des Antriebssystem hat
Die vorliegende Erfindung findet insbesondere bei Hebezeugen, wie beispielsweise Portalkranen für den Umschlag von Gutern Verwendung Hierbei stellt sich das Problem , daß die Motoren der Lauf- bzw Hubwerke beim Anheben bzw Verfahren einer Last verhältnismäßig kurzfristig einen hohen Energiebedarf haben Da eine Diesel-Brenn kraft maschine trage auf die Anf orderung nach mehr Leistung anspricht, wird deshalb in diesem Fall die Diesel-Brennkraftmaschine wahrend einer Nullastphase , d h , daß die Diesel-Brennkraftmaschine im Leerlauf betrieben wird, auf einer verhältnismäßig hohen Drehzahl gehalten, so daß sie bei einer Energie¬ anforderung diese kurzfristig zur Verfugung stellen kann Dies fuhrt aber wiederum dazu, daß Energie während einer derartigen Nullastphase nutzlos erzeugt wird. Die vorgeschlagene Erfindung ermöglicht nun in einem derartigen Fall, daß die während einer Nullastphase erzeugte Ene/gie sinnvoll genutzt werden kann, indem sie der Energieausgleichseinrichtung zugeführt wird. Wird nun während einer Normallast¬ bzw. Spitzenlastphase ein hoher Energiebedarf von dem Verbraucher angefordert, so kann dieser kurzfristig hohe Energiebedarf nicht nur durch die Diesel-Brenn¬ kraftmaschine der Energiequelle, die auf einer entsprechend hohen Drehzahl gehalten worden ist und damit kurzfristig zur Verfügung steht, sondern auch durch die in der Energieausgleichseinrichtung vorübergehend gespeicherte Energie gedeckt werden. Damit besteht die Möglichkeit, daß die eingesetzte Primärenergie sparsam verwendet wird und gleichzeitig die Diesel-Brennkraftmaschine kleiner dimensioniert werden kann, da die jeweiligen Lastphasen nicht nur durch die Diesel-Brenn¬ kraftmaschine alleine sondern auch durch die Energieausgleichseinrichtung abgedeckt werden können.
Ebenso kann ein Antriebssystem für Hebezeuge vorgesehen sein, welches einen Diesel-Generator als Energiequelle, wenigstens einen Elektromotor als Verbraucher, mindestens eine Energieausgleichseinrichtung und eine Energiespeiseleitung aufweist, die diese Systembestandteile zum bidirektionalen Übertragen von Energie miteinander verbindet, wobei die Energieausgleichseinrichtung nach zwei unterschiedlichen Kriterien Energie speichert bzw. in den Energiespeiseleitungen einspeist. Hierbei kann weiterhin der Verbraucher bei Auftreten eines dritten Kriteriums Energie erzeugen und über die Energiespeiseleitung an die Energieaus¬ gleichseinrichtung abgeben. Darüber hinaus kann eine Regelung vorgesehen sein, die einen Energiefluß zwischen Energiequelle, Energieausgleichseinrichtung und Verbraucher in Abhängigkeit des Verbraucher-Energiebedarfs unter Nutzung von Regelkriterien kontinuierlich regelt. Als Regelkriterien können hierbei die Energieni¬ veaus (Zustände) des Energiespeichers und der primären Energiequelle verwendet werden.
Die Energieausgleichseinrichtung kann ganz unterschiedlich ausgestaltet sein. Beispielsweise kann die Energieausgleichseinrichtung durch einen elektrischen, hydraulischen oder mechanischen Speicher oder dgl. gebildet sein. Ebenso kann die Energieausgleichseinrichtung durch eine Batterie, insbesondere eine Kondensator¬ batterie oder einen entsprechend dimensionierten Kondensator gebildet sein. Des weiteren kann die Energieausgleichseinrichtung auch einen Motor und ein von dem Motor angetriebenes Schwungrad enthalten. Die von der Energiequelle während zum Beispiel einer Nullastphase erzeugte Energie wird über die Energiespeiseleitung der Energieausgleichseinrichtung und dort dem Motor zugeführt, der wiederum das Schwungrad antreibt. Tritt dann beispielsweise eine Phase auf, bei der ein hoher Energiebedarf vorhanden ist, so wird die durch das Schwungrad gespeicherte Energie über die Energiespeisele,itung dem Verbraucher zusätzlich zugeführt. Der Motor selbst kann wiederum ganz unterschiedlich ausgestaltet sein, beispielsweise kann er ein Hydraulik- oder ein Elektor-Motor sein. Weiterhin kann die Energieaus¬ gleichseinrichtung durch einen geregelten elektrischen Antrieb mit gekoppelter Schwungmasse gebildet sein.
Die Kriterien für das Zuführen der Energie von der Energiespeiseleitung zu der Energieausgleichseinrichtung und für das Einspeisen der in der Energieaus¬ gleichseinrichtung vorübergehend gespeicherten Energie in die Energiespeiseleitung können je nach den Einsatzgegebenheiten des Antriebssystem unterschiedlich gewählt werden. So besteht beispielsweise die Möglichkeit, den Verlauf des Energieverbrauchs an dem Verbraucher zu erfassen. Bei Unterschreiten eines vorbestimmten Energieverbrauchswertes wird die in der Energiespeiseleitung übertragene Energie der Energieausgleichseinrichtung zugeführt und bei Über¬ schreiten eines Energieverbrauchswertes die in der Energieausgleichseinrichtung vorübergehend gespeicherte Energie wieder in die Energiespeiseleitung eingespeist. Zu bemerken ist hierbei, daß der Energieverbrauch selbstverständlich auch an Hand der durch die Energiespeiseleitung übertragenen und/oder durch die an der Energiequelle erzeugten Energie erfaßt werden kann. Desweiteren ist in diesem Zusammenhang zu bemerken, daß je nach Auslegung und Steuerung des Systems auch nur ein Teil der über die Energiespeiseleitung übertragenen Energie der Energieausgleichseinrichtung zugeführt und ebenso wieder nur teilweise in die Energiespeiseleitung eingespeist werden kann. Das Kriterium für das Rückführen von der von dem Verbraucher erzeugten Energie an die Energieausgleichsein¬ richtung kann dabei durch einen Bremsvorgang des Verbrauchers definiert sein.
Um die Zuführung der von der Energiequelle zu der Energieausgleichseinrichtung übertragenen Energie bzw . die Wiedereinspeisung der in der Energieausgleichsein¬ richtung vorübergehend gespeicherten Energie optimal vornehmen zu können, kann weiterhin eine Steuereinrichtung vorgesehen sein. Diese Steuer- oder Regelein¬ richtung kann zunächst den Energiefluß zwischen der Energiequelle, der Energieaus¬ gleichseinrichtung und dem Verbraucher in Abhängigkeit des Energiebedarfs des Verbrauchers kontinuierlich regeln. Ebenso kann die Steuer- oder Regeleinrichtung beispielsweise die Energieflußrichtung innerhalb des Antriebssystems steuern. Mit anderen Worten wird durch die Steuer- oder Regeleinrichtung der Weg des Energieflusses festgelegt, d.h. , ob Energie von der Energiequelle zu dem Ver¬ braucher und/oder zu der Energieausgleichseinrichtung bzw . ob Energie von der Energieausgleichseinrichtung und ggf. ergänzend von der Energiequelle dem Verbraucher zugeführt wird. Hierzu kann die Steuer- oder Regeleinrichtung ein in der Speiseleitung des Antriebssystems zwischen Energiequelle, Verbraucher und Energieausgleichseinrichtung vorgesehene Lenkeinrichtung zum Beeinflussen der Energieflußrichtung steuern. Soll darüber hinaus, oder alternativ, der Energiefluß innerhalb des Antriebssystems von der Energiequelle zu dem Verbraucher und/oder zu der Energieausgleichseinrichtung bzw. von der Energieausgleichseinrichtung zu dem Verbraucher nicht nur hinsichtlich seiner Richtung sondern auch hinsichtlich seiner zeitlichen Dauer Steuer- bzw. regelbar sein, so kann die Steuer- oder Regeleinrichtung eine in der Energiespeiseleitung angeordnete Schalteinrichtung steuern, mittels der eine Verbindung zwischen der Energiespeiseleitung und der Energieausgleichseinrichtung herstellbar sowie unterbrechenbar ist. Hierdurch kann einerseits auf einfache Weise die Energieflußrichtung der über die Energiespeise¬ leitung übertragenen Energie, die von der Energiequelle erzeugt worden ist, so festgelegt werden, daß sie entweder an den Verbraucher oder an die Energieaus¬ gleichseinrichtung weitergegeben wird. Andererseits kann die in der Energieaus¬ gleichseinrichtung vorübergehend gespeicherte Energie über die Schalteinrichtung wieder in die Energiespeiseeinleitung zeitlich gesteuert eingespeist und dem Verbraucher zugeführt werden. Es besteht also nicht nur die Möglichkeit, die Energieflußrichtung selbst zu manipulieren sondern auch die zeitliche Dauer der Energieübertragung von der Energiequelle und/oder der Energieausgleichsein¬ richtung .
Die Steuer- oder Regeleinrichtung kann aber auch mit einer jeweils an dem Verbraucher und der Energieausgleichseinrichtung sowie ggf . an der Energiequelle vorgesehenen Schalteinrichtung verbunden sein, durch die in Abhängigkeit der aufgetretenen Kriterien die Energieflußrichtung festlegbar bzw. eine Verbindung zwischen Energiequelle und Verbraucher, zwischen Energiequelle und Energieaus¬ gleichseinrichtung sowie zwischen Verbraucher und Energieausgleichseinrichtung jeweils über die Energiespeiseleitung herstellbar ist. Die Schalteinrichtungen übernehmen dann die Funktion der vorstehend erläuterten, gemeinsamen Schalteinrichtung , die in die Energiespeiseleitung eingesetzt ist. Das Vorsehen mehrerer jeweils an den einzelnen Baugruppen des Antriebssystems vorgesehenen Schalteinrichtungen hat den Vorteil , daß die Steuerung des Antriebssystems differenzierter erfolgen kann. Hierbei können die Schalteinrichtungen durch Umrichter gebildet sein.
Eine Schalteinrichtung kann dabei durch einen zumindest an dem Verbraucher und an der Energieausgleichseinrichtung vorgesehenen Wechselrichter gebildet sein. Ist die Energiequelle durch eine Diesel-Brennkraftmaschine mit einem Generator gebildet, so können die Kπteπe/. für die Zufuhrung von Energie zur Energieaus¬ gleichseinrichtung bzw. für das Einspeisen der in der Energieausgleichseinrichtung vorübergehend gespeicherten Energie durch Drehmoment- bzw. Leistungswerte der Diesel-Brennkraftmaschine definiert sein Unterschreitet beispielsweise die Diesel- Brennkraftmaschine einen vorgegebenen Drehmoment- bzw Leistungswert und wird dies beispielsweise von der Steuer- oder Regeleinrichtung mittels einer entsprechenden Erfassungseinrichtung erfaßt, so wird die Brennkraftmaschine auf diesem Drehmoment- bzw Leistungswert, oder auf einem dicht unterhalb dieses Drehmoment- bzw. Leistungswertes liegenden Drehmoment- bzw. Leistungswert gehalten und die hierbei erzeugte Energie der Energieausgleichseinrichtung zu¬ geführt Übersteigt demgegenüber der Drehmoment- bzw Leistungswert der Diesel- Brennkraftmaschine diesen vorgegebenen Drehmoment- bzw Leistungswert oder einen über diesen liegenden weiteren Drehmoment- bzw Leistungswert, so wird die in der Energieausgleichseinrichtung gespeicherte Energie wieder in die Energiespeiseleitung eingespeist
Weiterhin kann die Energiequelle ein Drehstromgenerator sein, wobei als Ver¬ braucher Gleichstrommotoren vorgesehen sind In diesem Fall kann ein Gleichrichter entfallen und die Wechselrichter werden durch Stromrichter ersetzt Ebenso besteht die Möglichkeit, daß die Energiequelle ein Gleichstromgenerator ist, wobei die Verbraucher durch Wechselstrommotoren gebildet sind Hier kann dann der Gleichrichter entfallen
Der Verbraucher kann durch die unterschiedlichsten Vorrichtungen gebildet sein So besteht die Möglichkeit, daß dem Verbraucher ausschließlich Energie zufuhrbar ist Der Verbraucher kann aber ebenso ein Elektro-Motor sein, der auch als Generator betrieben werden kann Hierdurch kann die wahrend eines unter Verwendung des Elektro-Motors durchgeführten Bremsvorgangs (Generatorbetrieb des Elektro-Motors) erzeugte Energie ebenfalls in die Energiespeiseleitung einge¬ speist und zu der Energieausgleichseinrichtung gefuhrt werden, wo sie vorüberge¬ hend gespeichert wird Hierbei kann das Kriterium für die Zufuhrung von Energie zu der Energieausgleichseinrichtung durch den Bremsvorgang des Motors definiert sein Bei der vorstehend geschilderten Ausführungsform der Erfindung sorgt dann die Steuereinrichtung dafür daß die Energieflußrichtung in entsprechender Weise festgelegt wird d h daß der Energiefluß von der Energiequelle zu dem Verbraucher und/oder der Energieausgleichseinrichtung bzw von dem Verbraucher zu der Energieausgleichseinrichtung bzw von der Energieausgleichseinrichtung und ggf ergänzend von der Energiequelle zu dem Verbraucher festgelegt wird.
Verfahrensgemaß wird die vorstphend genannte Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 20 gelost, wobei die gleichen Vorteile, wie sie bereits im Zusammen¬ hang mit der vorπchtungsgemaßen Losung der Aufgabe dargestellt worden sind, vorhanden sind. Es ist noch zu bemerken, daß das erste und zweite Kriterium auch beispielsweise durch einen gemeinsamen Wert gebildet sein können, wobei das Überschreiten bzw. Unterschreiten dieses Wertes das jeweilige Kriterium darstellt.
Das Verfahren zum Steuern kann hierbei beispielsweise so ausgestaltet sein, daß die Zufuhrung der Energie zu der Energieausgleichseinrichtung über eine Sollwert¬ vorgabe erfolgt Dies kann z B durch eine als " Power Control" bezeichnete Steue¬ rung erfolgen Die beispielsweise SPS Fuzzy-Regeler enthaltende Steuerung kann hierbei in Abhängigkeit von Eingangsgroßen die Sollwertvorgabe der Energieaus¬ gleichseinrichtung und somit die Energieflußrichtung an der Energieausgleichsein¬ richtung steuern. Hierbei soll eine preventive Steuerung einen möglichen Energiebe¬ darf vorgreifen und kann bei entsprechend niedrigem Energieniveau der Energiequel¬ le und der Energieausgleichseinrichtung eine vorsorgliche Erhöhung des Energie- potentials durch Erhöhung der Leistung der Energiequelle erreichen Umgekehrt kann die preventive Steuerung auch eine Reduzierung der Leistung der Energiequel¬ le bewirken und zwar in dem Fall, wenn genügend Energie in der Energieaus¬ gleichseinrichtung vorhanden ist Durch die direkte Auswertung der Sollwertvor¬ gaben bei mehreren Verbrauchern kann möglichen Spannungsbruchen auf der Zwi- schenkreisebene vorgebeugt werden, indem ebenfalls die Energieflußrichtung der Energieausgleichseinrichtung (durch Andern der Sollwertvorgabe) entsprechend gesteuert wird. Als Eingangsgrößen für die Regelung bzw Steuerung kann z B. bei mehreren Verbrauchern, die beispielsweise durch als Generatoren betreibbare Elek- tro-Motoren gebildet sind, die aktuelle Stromrichtung und Große des jeweiligen Verbrauchers sowie die aktuelle Energiemenge der Energieausgleichseinrichtung herangezogen werden Als Ausgangsgroßen werden bei der Steuerung bzw. Regelung die Sollwertvorgaben für die Schalteinrichtungen, die in diesem Fall beispielsweise durch Umrichter gebildet sein können, erzeugt Zusatzlich können Sollwertvorgaben für die Verbraucher sowie ggf eine Steuerung der Energiequelle erfolgen Ist die Energiequelle beispielsweise durch einen mittels einer Brenn¬ kraftmaschine , insbesondere einer Diesel-Brennkraftmaschine angetriebenen Generator gebildet, so kann die Sollwertvorgabe bei der Steuerung die Drehzahl der Brennkraftmaschine betreffen
Weiterbildungen des erfindungsgemaßen Verfahrens sind Gegenstande der Unteransprüche 21 bis 27.
Vorteilhafte Ausgestaltungen dψ Erfindung sowie Ausführungsbeispiele werden nachstehend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbei¬ spiels der vorliegenden Erfindung; und
Figur 2 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungs- beispiels der vorliegenden Erfindung .
Das in der Figur 1 wiedergegebene, erfindungsgemaße Antriebssystem enthält eine Energiequelle 1 0, die über eine Energiespeiseleitung 20 (20a-20c) mit einem Verbraucher 30 verbunden ist. In der Energiespeiseleitung 20 ist eine Schalt¬ einrichtung 40 angeordnet, mittels der die Energieflußrichtung in dem Antriebs¬ system beeinflußbar bzw. eine Energieausgleichseinrichtung 50 auf die Energiespei¬ seleitung 20 aufschaltbar bzw. von dieser wieder trennbar ist. Die Energiequelle 1 0, der Verbraucher 30, der Schalter 40 sowie die Energieausgleichseinrichtung 50 sind über Signalleitungen 60 (60a-60d) mit einer Steuereinrichtung 70 verbunden.
Die Energiequelle 1 0 weist eine Brennkraftmaschine 1 2 auf , die vorzugsweise eine Diesel-Brennkraftmaschine ist und die einen drehstromerzeugenden Generator 1 4 antreibt. An den Generator 1 4 schließt sich eine Schaltung 1 6 an, die einen frequenzkonstanten Drehstrom vorgegebener Frequenz erzeugt. Dieser Drehstrom wird anschließend der Energiespeiseleitung 20, und zwar dort dem Energiespeiselei- tungszweig 20a , zugeführt. Grundsätzlich besteht aber auch die Möglichkeit, daß der Generator 1 4 ein Gleichstromgenerator ist. In diesem Falle kann die Schaltung 1 6 entfallen, da dann Gleichstrom abgegeben wird.
Die Energieausgleichseinrichtung 50 enthält einen Elektro-Motor 52 sowie ein Schwungrad 54. Wird durch die Steuereinrichtung 70 über die Schalteinrichtung 40 sowie über die Energiespeiseleitungszweige 20a, 20c eine Verbindung zwischen der Energiequelle 1 0 und der Energieausgleichseinrichtung 50 hergestellt, so wird durch die so übertragene elektrische Energie der Elektro-Motor 52 der Energieaus¬ gleichseinrichtung 50 angetrieben. Dieser wiederum treibt das Schwungrad 54 an, wodurch die von der Energiequelle 1 0 erzeugte Energie vorübergehend gespeichert werden kann.
Als Verbraucher 30 können die unterschiedhchesten Vorrichtungen, Einheiten usw. vorgesehen sein. Insbesondere kann der Verbraucher das Hubwerk eines Krans, vorzugsweise eines Portalkrans in Form einer Containerbrücke sein. Handelt es sich bei dem Verbraucher um einen ajs Generator betreibbaren Elektro-Motor, so kann die von ihm wahrend eines Bremsvorganges erzeugte Energie (Generatorbetrieb des Elektro-Motors) über den Energiespeiseleitungszweig 20b, der Schalteinrichtung 40 und dem Energiespeiseleitungszweig 20c der Energieausgleichseinrichtung 50 ebenfalls zugeführt werden
Wie bereits vorstehend dargelegt worden ist, steht die Steuereinrichtung 70 über Signalleitungen 60 (60a-60c) mit der Energiequelle 1 0, der Schalteinrichtung 40 und der Energieausgleichseinrichtung 50 in Verbindung. Hierbei dient die Signalleitung 60a zur Erfassung des Drehmoments oder eines anderen Leistungs¬ wertes der Brennkraftmaschine 1 2 und die Signalleitung 60b zur Steuerung der Schalteinrichtung 40 Die Signalleitung 60c kann zur Erfassung von Werten und/oder zur Steuerung der Energieausgleichseinrichtung 50 dienen Ebenso kann die Steuereinrichtung 70 über eine Signalleitung 60d noch mit dem Verbraucher 30 verbunden sein, um beispielsweise Werte von diesem Verbraucher 30 erfassen zu können
Die Steuereinrichtung 70 steuert das erfindungsgemaße Antriebssystem in der Weise, daß bei Unterschreiten ( = 1 Kriterium) eines vorbestimmten Wertes - hier zum Beispiel ein unterer, einen Leerlaufzustand der Brennkraftmaschine bzw. eine Nullastphase des Antriebssystems anzeigender Leistungswert (z B das Drehmo¬ ment) der Diesel-Brennkraftmaschine 1 2 - die Schalteinrichtung 40 so geschaltet wird, daß sie eine Verbindung zwischen der Energiequelle 1 0 und der Ener¬ gieausgleichseinrichtung 50 herstellt Demnach kann der von der Energiequelle 10 wahrend dieser Phase erzeugte elektrische Strom der Energieausgleichseinrichtung 50 zugeführt und durch das angetriebene Schwungrad 54 gespeichert werden. Überschreitet ( = 2 Kriterium) der Leistungswert der Diesel-Brennkraftmaschine 1 2 diesen vorbestimmten Wert wieder, so wird die Schalteinrichtung 40 durch die Steuereinrichtung 70 in der Weise betätigt, daß die in dem Schwungrad 54 gespeicherte Energie neben der von der Energiequelle 1 0 unmittelbar erzeugten Energie dem Verbraucher 30 zumindest teilweise zugeführt wird Alternativ kann vorgesehen sein, daß erst bei Auftreten eines von dem vorstehend genannten, vorbestimmten Wert ( = 1 Kriterium) unabhängigen , zweiten vorbestimmten Wertes ( = 2 Kriterium) - hier beispielsweise ein oberer die Spitzenlastphase des Antriebssystem anzeigender Leistungswert der Diesel-Brennkraftmaschine 1 2 - die in der Energieausgleichseinrichtung 50 gespeicherte Energie dem Verbraucher 30 zugeführt wird Wie bereits vorstehend darauf hingewiesen worden ist, können die Kriterien für die Zufuhrung bzw. Nicht-Zufuhrung von Energie zur Energieausgleichs¬ einrichtung auch durch das Auftreten bzw. Nicht-Auftreten eines Bremsvorganges eines als Generator betreibbarer; Elektro-Motors definiert sein.
In Figur 2 ist eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Hierbei sind die Bauteile bzw. Baugruppen, die in Funktion und Ausführung denen der im Zusammenhang mit der Figur 1 geschilderten Ausführungsform entsprechen, mit gleichen Bezugszeichen versehen
Die Energiequelle 1 0 ist wiederum durch eine Diesel-Brennkraftmaschine 1 2 und einen drehstromerzeugenden Generator 1 4 gebildet An den Generator 1 4 schließt sich ein Umrichter in Form eines Gleichrichters 1 8 an, der den erzeugten Drehstrom in Gleichstrom umsetzt Die Energiespeiseleitung 20 weist insgesamt vier Zweiglei¬ tungen 24a-24d auf , wobei die Zweigleitungen 24a-24c über je einen Gleichstrom in Drehstrom umwandelnden Umrichter bzw Wechselrichter 80 mit einem durch einen auch als Generator betreibbaren Elektro-Motor gebildeten Verbraucher 30 verbunden sind Die Verbraucher können hierbei insbesondere die Antriebsmotoren eines Hubwerkes, eines Katzlaufwerkes sowie eines Fahrwerkes eines Portalkrans zum Umschlagen von Gutern, insbesondere Containern sein. Die Energieaus¬ gleichseinrichtung 50 ist ebenfalls über einen Gleichstrom in Drehstrom um¬ wandelnden Umrichter bzw Wechselrichter 56 und der Zweigleitung 24d mit der Energiespeiseleitung 20 verbunden Jeder der Gleich- bzw Wechselrichter 1 8, 56, 80 ist mit der Steuereinrichtung 60 über entsprechende Signalleitungen 60b-60g verbunden, wobei die zusätzliche Signalleitung 60a zur Erfassung eines Leistungs¬ wertes (z.B das abgegebene Drehmoment) der Diesel-Brennkraftmaschine 1 2 dιent Es besteht selbstverständlich auch die Möglichkeit die Verbraucher 30 sowie die Energieausgleichseinrichtung 50 über entsprechende Signalleitungen zu verbinden, um beispielsweise Werte für eine optimale Steuerung zu erhalten, was jedoch aus Gründen der Übersichtlichkeit in der Figur 2 unterlassen worden ist
Die Zufuhrung von elektrischer Energie von der Energiequelle 1 0 erfolgt bei diesem Ausfuhrungsbeispiel ebenso, wie dies bei dem Ausfuhrungsbeispiel gemäß Figur 1 der Fall ist Hierbei kann ebenso die beispielsweise wahrend eines Bremsvorganges mittels eines einen Verbraucher bildenden Elektro-Motors 30 (Generatorbetrieb) gewonnene Energie über die Energiespeiseleitung 20 der Energieausgleichsein¬ richtung 50 zugeführt und dort vorübergehend zwischengespeichert werden.
Es ist noch zu bemerken, daß der Generator 1 4 der Energiequelle 1 0 sowohl als Gleichstromgenerator als auch als Drehstromgenerator ausgeführt sein kann. Im letzteren Fall kann auf den Wechselrichter 1 8 der Energiequelle 10 verzichtet werden.
Weiterhin ist noch zu bemerken, daß bei den beiden vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung die Steuereinrichtung 70 sowohl die Energieflußrichtung über die Schalteinrichtung 40 bzw. den Gleich- bzw. Wechselrichtern 1 8, 56, 80 sowie ggf. die zeitliche Dauer eines Energieflusses von der Energiequelle 10, einem der Verbraucher 30 oder der Energieausgleichsein¬ richtung 50 ebenfalls mittels der Schalteinrichtung 40 oder den Gleich- bzw. Wechselrichtern 1 8, 56, 80 steuern kann. Somit besteht also die Möglichkeit, beispielsweise die in der Energieausgleichseinrichtung 50 gespeicherte Energie nicht nur mittels der Steuereinrichtung einem oder mehreren Verbrauchern 30 zuzufüh¬ ren, sondern auch die zeitliche Dauer der Zuführung beeinflussen zu können.

Claims

Ansprüche
Antπebssystem für Hebezeuge, mit einem Diesel-Generator ( 1 2, 1 4) als Energiequelle ( 1 0), mit wenigstens einem Elektromotor als Verbraucher (30) und mit mindestens einer Energiespeiseleitung (20), die die Energiequelle ( 1 0) und den Verbraucher (30) zum Übertragen von Energie miteinander ver¬ bindet, dadurch gekennzeichnet, daß eine Energieausgleichseinrichtung (50) vor¬ gesehen ist, die bei Auftreten eines ersten Kriteriums aus der Energie¬ speiseleitung (20) zumindest einen Teil der Energie entnimmt und speichert sowie bei Auftreten eines zweiten Kriteriums die gespeicherte Energie wieder in die Energiespeiseleitung (20) einspeist, und daß der Verbraucher (30) bei Auftreten eines dritten Kriteriums Energie erzeugt und über die Energiespeiseleitung (20) an die Energieausgleichseinrichtung (50) abgibt.
Antriebssystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuer- oder Regelschaltung (70) vor¬ gesehen ist, die den Energiefluß zwischen der Energiequelle ( 1 0) , der Energieausgleichseinrichtung (50) und dem Verbraucher (30) in Abhängig¬ keit des Energiebedarfs des Verbrauchers (30) kontinuierlich regelt
Antriebssystem für Hebezeuge, mit einem Diesel-Generator als Energiequelle ( 1 0) , mit wenigstens einem Elektromotor als Verbraucher (30) , mit mindestens einer Energieausgleichseinrichtung (50) und mit einer Ener¬ giespeiseleitung (20), die diese nach bekannten Methoden zum bidirektiona¬ len Übertragen von Energie miteinander verbindet, wobei die Energieaus¬ gleichseinrichtung (50) nach zwei unterschiedlichen Kriterien Energie speichert oder in die Energiespeiseleitung einspeist, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbraucher (30) bei Auftreten eines dritten Kriteriums Energie erzeugt und über die Energiespeiseleitung (20) an die Energieausgleichseinrichtung (50) abgibt, und daß eine Regelung vorgesehen ist, die einen Energiefluß zwischen Energiequelle, Energieaus¬ gleichseinrichtung und Verbraucher in Abhängigkeit des Verbraucher- Energiebedarfs unter Nutzung von Regelkriterien kontinuerlich regelt. 4. Antriebssystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß Regelkriterien aus den Energieniveaus (Zu¬ stände) des Energiespeichers (50) und der primärem Energiequelle (10) verwendet werden.
5. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieausgleichseinrichtung (50) durch ein von einem Motor (52) angetriebenes Schwungrad (54) gebildet ist.
6. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieausgleichseinrichtung (50) durch einen geregelten elektrischen Antrieb mit gekoppelter Schwungmasse gebil¬ det ist.
7. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Kriterium durch Auftreten eines an der Energiequelle und/oder an dem Verbraucher (30) erfaßten Leerlauf- bzw. Nullastzustandes definiert ist.
8. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Kriterium durch Auftreten eines an der Energiequelle ( 1 0) und/oder an dem Verbraucher (30) erfaßten Spitzen¬ lastzustandes definiert ist.
9. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8 , dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Kriterium durch einen Bremsvorgang des durch einen als Generator betreibbaren Elektromotor gebildeten Verbrauchers definiert ist.
1 0. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer- oder Regeleinrichtung (70) mit einer in der Energiespeiseleitung (20) angeordneten Schalteinrichtung (40) verbunden ist, mittels der eine Verbindung zwischen der Energiespei¬ seleitung (20) und der Energieausgleichseinrichtung (50) herstellbar sowie wieder unterbrechenbar ist.
1 1 . Antriebssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer- oder Regeleinrichtung (70) mit einer jeweils an der Energiequelle ( 10), dem Verbraucher (30) und der Energieausgleichseinrichtung (50) vorgesehenen Schalteinrichtung ( 1 8, 56, 80) verbunden ist, durch die in Abhängigkeit der aufgetretenen Kriterien eine Verbindung zwischen Energiequelle (10) und Verbraucher (30), zwischen Energiequelle ( 1 0) und Energieausgleichseinrichtung (50) sowie zwischen Verbraucher (30) und Energieausgleichseinrichtung (50) herstellbar ist.
1 2. Antriebssystem nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung durch einen zumindest an dem Verbraucher (30) und an der Energieausgleichseinrichtung (50) vorgesehenen Wechselrichter (80, 56) gebildet ist.
1 3. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 1 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer- oder Regeleinrichtung (70) mit einer Erfassungseinrichtung für die Last- bzw. Leistungsaufnahme des Ver¬ brauchers (30) und/oder mit einer Erfassungseinrichtung für die Last- bzw. Leistungsabgabe der Energiequelle ( 10) verbunden ist.
14. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 1 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer- oder Regeleinrichtung (70) mit einer Drehmomenterfassungseinrichtung verbunden ist, die das Drehmoment des Diesel-Generators ( 1 2, 14) der Energiequelle ( 10) erfaßt.
1 5. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 1 4, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der oder die Verbraucher (30) als auch die Energieausgleichseinrichtung (50) aus geregelten elektrischen Antrieben bestehen.
1 6. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 1 5 , dadurch gekennzeichnet, daß als Energiequelle ein Drehstromgenerator (10) und Gleichstrommotoren (30, 52) eingesetzt werden.
1 7. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 1 5 , dadurch gekennzeichnet, daß als Energiequelle ein Gleichstromgenerator ( 1 0) und Wechselstrommotoren (30, 52) eingesetzt werden.
1 8. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 1 7 , dadurch gekennzeichnet, daß insgesamt drei Verbraucher in Form von als Generatoren betreibbare Elektro-Motoren (30) vorgesehen sind, die über jeweils einen Wechselrichter (80) mit der Energiespeiseleitung (20) ver¬ bunden sind, daß die Energiequelle ( 1 0) und die Energieausgleichsein¬ richtung (50) ebenfalls über je einen Gleich- bzw. Wechselrichter ( 1 8, 56) mit der Energiespeiseleitung (20) verbunden sind und daß die Steuer- oder Regeleinrichtung (70) mit jedem der Gleich- bzw. Wechselrichter ( 1 8, 56, 80) verbunden ist.
1 9. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 1 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieausgleichseinrichtung (50) aus einer Kondensatorbatterie oder anderen bekannten elektrischen, hydraulischen oder mechanischen Speichern besteht
20. Verfahren zum Steuern eines Antriebssystem für Hebezeuge, vorzugsweise einem Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 1 9, wobei das Antriebssystem eine Energiequelle, wenigstens einen Verbraucher sowie mindestens eine Energiespeiseleitung aufweist, die die Energiequelle mit dem Verbraucher zum Übertragen von Energie verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß bei Auftreten eines ersten Kriteriums die über die Energiespeiseleitung übertragene Energie einer Energieaus¬ gleichseinrichtung zumindest teilweise zugeführt wird, welche die Energie aufnimmt sowie vorübergehend speichert, daß bei Auftreten eines zweiten Kriteriums die in der Energieausgleichseinrichtung gespeicherte Energie wieder in die Energiespeiseleitung eingespeist wird, und daß der Ver¬ braucher bei Auftreten eines dritten Kriteriums Energie erzeugt und über die Energiespeiseleitung an die Energieausgleichsπchtung abgibt.
21 Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß als erstes Kriterium ein an der Energiequelle und/oder an dem Verbraucher erfaßter Leerlauf- bzw Nulllastzustand ver¬ wendet wird
22 Verfahren nach Anspruch 20 oder 21 , dadurch gekennzeichnet, daß als zweites Kriterium ein an der Energiequelle und/oder dem Verbraucher erfaßter Spitzenlastzustand verwendet wird.
23 Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß als ein drittes Kriterium ein Bremsvorgang des durch einen als Generator betreibbaren Elektro-Motor gebildeten Verbrau¬ chers verwendet wird.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuer- oder Regeleinrichtung das Zufüh¬ ren der Energie zur Energieausgleichseinrichtung sowie das Einspeisen der in der Energieausgleichseinrichtung vorübergehend gespeicherten Energie steuert.
25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer- oder Regeleinrichtung die Ener¬ gieflußrichtung steuert.
26. Verfahren nach Anspruch 24 oder 25 , dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Steuer- oder Regeleinrichtung eine in der Speiseleitung angeordnete Schalteinrichtung steuerbar ist.
27. Verfahren nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Steuer- oder Regeleinrichtung je eine zumindest an dem Verbraucher und der Energieausgleichseinrichtung und ggf . an der Energiequelle vorgesehene Schalteinrichtung steuerbar ist.
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