Suchen

Hydraulik Gabelstapler mit hydraulischem Hybridantrieb

Autor / Redakteur: Tim Meehan* / Dipl.-Ing. Dorothee Quitter

Gabelstapler sind die Lastesel der modernen Industrie. Ein hydraulisches Hybridsystem mit Energierückgewinnung hilft, den Kraftstoffverbrauch zu senken.

Firmen zum Thema

Bei der Hybridarchitektur arbeitet ein Hybridgetriebe in einem offenen Kreislauf, wobei einer der Anschlüsse an einen Druckspeicher und einer an den Tank angeschlossen ist.
Bei der Hybridarchitektur arbeitet ein Hybridgetriebe in einem offenen Kreislauf, wobei einer der Anschlüsse an einen Druckspeicher und einer an den Tank angeschlossen ist.
(Bild: Eaton)

Wenn man sich den Kraftstoffverbrauch eines Staplers im Verlauf eines normalen Arbeitstages anschaut, ist man erstaunt, wie wenig Arbeit im Verhältnis zur vom Stapler verbrauchten Energiemenge verrichtet wird. Bei genauerer Betrachtung stellt man fest, dass ein erheblicher Teil des Kraftstoffs in Form von Wärme verloren geht, die durch den Motor und Leistungsverluste im Hy- drauliksystem verursacht wird. Nur ein geringer Teil der im Kraftstoff enthaltenen Energie wird tatsächlich genutzt.

Bei der Untersuchung der Einsatzzyklen eines Fahrzeugs müssen Faktoren wie die Betriebszeit, der Kraftstoffverbrauch während dieser Zeit sowie die Anzahl von Start/Stopp- und Hebe/Senk-Vorgängen berücksichtigt werden. Eaton verfügt diesbezüglich über eine mehr als 15-jährige Erfahrung bei der Untersuchung der Einsatzzyklen bei unterschiedlichen Plattformen.

Ursprünglich lag der Schwerpunkt der Untersuchung auf Straßenfahrzeugen, wie z.B. Müllfahrzeugen oder Shuttle-Bussen, deren Einsatzbedingungen eine regenerative Bremsung begünstigen. Bei diesen hybriden Energierückgewinnungssystemen bleibt der Hauptantriebsstrang erhalten. Zu diesem Antriebsstrang wird ein zusätzliches hydraulisches Hybridsystem parallelgeschaltet. Kommt es zu einem Bremsvorgang, wird Energie in Form von komprimiertem Gas im Druckspeicher gespeichert und später wieder eingesetzt, um das Fahrzeug anzutreiben. Aus diesen ersten Parallelsystemen entwickelten sich später komplexere Architekturen mit leistungsfähigeren Steuerungen und höherer Verflechtung mit dem Verbrennungsmotor. Der hydraulische Antriebsstrang ersetzte außerdem den ursprünglichen mechanischen Antriebsstrang.

Bildergalerie
Bildergalerie mit 5 Bildern

Hydraulischer Hybrid-Gabelstapler verringert Kraftstoffbedarf

Um zu demonstrieren, welche Fortschritte bei hydraulischen Hybridsystemen in den letzten Jahren gemacht wurden, erwarb Eaton einen konventionellen Gabelstapler Klasse 4 mit einer Tragkraft von 2,5 t mit Treibgasantrieb und rüstete diesen auf.

Wenn das Fahrzeug nun im Leerlauf arbeitet, wird ähnlich wie bei einigen modernen Fahrzeugen des oberen Marktsegments der Motor ausgeschaltet. Bei einer Bedieneraktion, die eine Rückkehr in den aktiven Modus signalisiert, wird die im Druckspeicher enthaltene Energie verwendet, um den Motor beim Neustart zu drehen. Die im Druckspeicher enthaltene Energie kann alternativ für die Fahr- oder Hubfunktion des Staplers verwendet werden.

Durch den Einsatz eines variablen Motors, einer variablen Pumpe und des Druckspeichers innerhalb der hydraulischen Hybridarchitektur verfügt das System über zahlreiche Freiheitsgrade. Der Steueralgorithmus ist für einen optimalen Verbrennungsmotorbetrieb definiert, so dass der Verbrennungsmotor unter allen Betriebsbedingungen mit maximaler Effizienz läuft; dadurch konnte eine erhebliche Senkung des Kraftstoffbedarfs des Gabelstapler-Demonstrationsfahrzeuges gegenüber der Basisarchitektur erzielt werden.

(ID:43515949)