GUBLER, Daniel (Im Bifang 25, Brittnau, CH-4805, CH)
| Patentansprüche 1. Seilbahnanlage (1) mit Fahrbetriebsmitteln zum Personen- und/oder Gütertransport, wobei elektrische Verbraucher zu deren Betrieb mit einem wiederaufladbaren elektrischen Energiespeicher (14) eines Fahrbetriebsmittels (13) jeweils über einen von mehreren Stromkreisen verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrbetriebsmittel (13) eine mit dem Energiespeicher verbundene Betriebskontrollvorrichtung (140) umfasst, welche eine Messvorrichtung (1400) zum dynamischen Erfassen von Messwerten basierend auf der verfügbaren Energiemenge des Energiespeichers (14) umfasst, dass die Betriebskontrollvorrichtung (140) ein Speichermodul (1401) mit mindestens einem gespeicherten Messkontrollwert und einen diesem zugeordneten Kontrollparameter aufweist, dass die Betriebskontrollvorrichtung (140) ein Filtermodul (1402) zum Vergleichen eines erfassten Messwerts mit dem mindestens einen gespeicherten Messkontrollwert und zum Selektieren des entsprechend gespeicherten Kontrollparameters aufweist, basierend auf welchem mittels der Betriebskontrollvorrichtung (140) Stromkreise (30) selektiv mit dem Energiespeicher (14) koppelbar oder von diesem selektiv entkoppelbar sind. 2. Seilbahnanlage (1) gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwecks Priorisierung der Koppelung jedem Stromkreis (30) mindestens ein Messkontrollwert und ein entsprechender Kontrollparameter zuordenbar sind, welche mittels des Speichermoduls (1401) speicherbar sind, dass basierend auf dem erfassten Messwert mittels der Betriebskontrollvorrichtung (140) jeder Stromkreis (30) entsprechend seiner Priorisierung selektiv mit dem Energiespeicher (14) koppelbar oder von diesem selektiv entkoppelbar sind. 3. Seilbahnanlage (1) gemäss einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Stromkreise (30) selektiv vom elektrischen Energiespeicher (14) mittels der Betriebskontrollvorrichtung (140) trennbar sind, falls der erfasste Messwert einen definierbaren Abschaltspannungswert unterschritten hat. 4. Seilbahnanlage (1) gemäss einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Stromkreise (30) selektiv mit dem elektrischen Energiespeicher (14) mittels der Betriebskontrollvorrichtung (140) verbindbar sind, falls der erfasste Messwert einen definierbaren Einschaltspannungswert überschritten hat. 5. Seilbahnanlage (1) gemäss einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Sensormittel (149) des Fahrbetriebsmittels (13) zur Bestimmung ortsspezifischer Koordinatendaten vorhanden sind, basierend auf welchen mittels der Betriebskontrollvorrichtung (140) sämtliche Stromkreise (30) vom Energiespeicher (14) zur Garagierung des Fahrbetriebsmittels (13) abkoppelbar sind. 6. Seilbahnanlage (1) gemäss einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebskontrollvorrichtung 140 mittels mindestens einem Spannungswandler 143 realisiert ist, welcher einen oder mehrere Stromkreise 30 mit dem Energiespeicher 14 verbindet . 7. Seilbahnanlage (1) gemäss einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der wiederaufladbare Energiespeicher (14) mindestens einen Doppelschicht- Kondensator zum Speisen mehrerer Stromkreise (30) aufweist. 8. Seilbahnanlage (1) gemäss einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Seilbahnanlage (1) mindestens eine Ladestation (2) zum elektrischen Aufladen des wiederaufladbaren Energiespeichers (14) des Fahrbetriebsmittels (13) aufweist, wobei ein selektiv entkoppelter Stromkreis (30) mittels der Betriebskontrollvorrichtung (140) beim Aufladen selektiv mit dem Energiespeicher koppelbar ist. 9. Verfahren zur Betriebskontrolle von mittels elektrischen Energiespeichern speisbaren Stromkreisen von Fahrbetriebsmitteln einer Seilbahnanlage (1), wobei mittels der Stromkreise elektrische Verbraucher mit Energie versorgt werden, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Fahrbetriebsmittel (13) der Seilbahnanlage (1) eine mit einem Energiespeicher (14) verbundene Betriebskontrollvorrichtung (140) umfasst, mittels welcher basierend auf der verfügbaren Restenergie des Energiespeichers (14) selektiv Stromkreise (30) des Fahrbetriebsmittels (13) von der Energieversorgung getrennt oder mit dieser verbunden werden. 10. Verfahren gemäss Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Messewert die verfügbare Energiemenge des Energiespeichers (14) dynamisch mittels einer Messvorrichtung (1400) der Betriebskontrollvorrichtung (140) erfasst wird, dass mittels eines Filtermoduls (1402) der Betriebskontrollvorrichtung (140) der erfasste Messwert mittels eines Speichermoduls (1401) der Betriebskontrollvorrichtung (140) gespeicherten Messkontrollwert verglichen und ein zugeordneter Kontrollparameter generiert wird, basierend auf welchem die Betriebskontrollvorrichtung (140) Stromkreise (30) selektiv von der Energieversorgung trennt oder mit dieser verbindet. 11. Seilbahnanlage (1) mit Fahrbetriebsmitteln zum Personen- und/oder Gütertransport, wobei die Fahrbetriebsmittel zwischen mindestens zwei Stationen (S) der Seilbahnanlage (1) förderbar sind und wobei ein Fahrbetriebsmittel (13) einen wiederaufladbaren Energiespeicher (14) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder jede Station (S) der Seilbahnanlage (1) eine zum elektrischen Aufladen von Energiespeichern ausgebildete Ladestation (2) umfasst, welche zum elektrischen Aufladen mit einem Energiespeicher (14) eines Fahrbetriebesmittels (13) elektrisch verbindbar ist, und wobei Sensormittel (22,23) zum Detektieren des Fahrbetriebsmittels (13) und zum Generieren eines Sensorsignals, basierend auf welchem die Ladestation (2) aktivierbar oder deaktivierbar ist. 12. Verfahren zum Aufladen eines wiederaufladbaren elektrischen Energiespeichers (14) eines zum Fördern von Fahrgästen und/oder Gütern ausgebildeten Fahrbetriebsmittels (13) einer Seilbahnanlage (1), dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Energiespeicher (14) des Fahrbetriebsmittels (13) während des mindestens vorübergehenden Aufenthalts des Fahrbetriebsmittels (13) in einer Station (S) der Seilbahnanlage (1) elektrisch aufgeladen wird, wobei mittels Sensormitteln (22,23) der Seilbahnanlage (22) der Ladevorgang der Ladestation (2) aktiviert oder deaktiviert wird. 13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Energiespeicher (14) des Fahrbetriebsmittels (13) während des mindestens vorübergehenden Vorbeifahrens oder Aufenthalts des Fahrbetriebsmittels (13) bei einem Seilmasten (M) der Seilbahnanlage (1) elektrisch aufgeladen wird. 14. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher (14) mit zwei Stromabnehmern (142,142') elektrisch verbunden ist, wobei jeder Stromabnehmer (142,142') mit jeweils einer entsprechenden in einer Station (S) der Seilbahnanlage (1) vorgesehenen Kontakteinrichtung (21) einer Ladestation (2) zum Aufladen des Energiespeichers (14) zusammenwirkt, wobei mittels Sensormitteln (22,23) der Ladestrom der Ladestation (2) aktiviert oder deaktiviert wird. |
Die Erfindung betrifft eine Seilbahnanlage mit Fahrbetriebsmitteln zum Personen- und/oder Gütertransport gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1.
Beschreibung Aus dem Stand der Technik sind Seilbahnanlagen mit Fahrbetriebsmitteln, bspw. Seilbahnkabinen oder Sessel, bekannt, wobei bspw. zwecks Beheizung des Fahrbetriebsmittels während des Aufenthalts desselben in einer Station der Seilbahnanlage elektrisch gespiesen werden. Dabei wird der elektrische Kontakt zwischen Fahrbetriebsmittel und einer entsprechenden Energieversorgung in der Station über eine Kontakteinrichtung hergestellt. Nachteilig bei dieser Vorrichtung wirkt sich aus, dass die Beheizung nur während des Verbleibs des Fahrbetriebsmittels in einer Station möglich ist und dadurch nicht auf dem ganzen Transportweg gewährleistet ist.
Es sind des Weiteren Seilbahnanlagen, insbesondere Pendelbahnen, Umlaufbahnen und Standseilbahnen mit Kabinen bekannt, bei welchen schwere Bleiakkumulatoren zum zeitweise oder gänzlich netzunabhängigen Betrieb von elektrischen Verbrauchern mit Not- oder Sicherheitsfunktion, bspw. Bergeinformationsgeräten, eingesetzt werden. Ein wesentlicher Nachteil der eingesetzten Bleiakkumulatoren oder Bleiakkus ist deren kurze Lebensdauer. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass Bleiakkus in bestimmten Abständen einer Vollladung zugeführt werden müssen, ansonsten die aktiven Platten eines Akkus sulfatieren und dadurch zerstört werden. Diese Vollladung ist zeitaufwändig und kann mehrere Stunden dauern. Zudem ist bei Bleiakkus ein Temperaturbereich von ca. -18 0 C bis +3O 0 C für eine einwandfreie Funktion erforderlich. Werden die Akkus ausserhalb dieses Temperaturbereichs betrieben, so kann dies Leistungseinbussen, Gasung oder gar die Zerstörung der Batterie zur Folge haben. Bei Fahrbetriebsmitteln, insbesondere Seilbahnkabinen, kann bei geschlossenen Kabinenfenstern eine Innentemperatur von bis zu 70 0 C entstehen, so dass Bleiakkus aufwändig vor Hitze geschützt werden müssen. Ein wesentlicher Nachteil herkömmlicher Bleiakkus ist deren erhebliches Gewicht, so dass sich deren Einsatz bei Kabinen von Kabinenbahnen nicht für die Speisung von elektrischen Zusatzgeräten eignet. Da Bleiakkus nicht schnellladefähig sind, können sie während eines Stationsdurchlaufs nicht genügend aufgeladen werden. Somit müsste sämtliche Energie, welche an einem Betriebstag einem Fahrbetriebsmittel zur Verfügung stehen soll, mitgeführt werden. Akkumulatorentypen neuerer Generation sind zwar schnellladefähig, sind jedoch für den dauernden Betrieb in Seilbahnanlagen zuwenig zyklenfest. Die Zyklenfestigkeit eines Akkus ist ein Mass dafür, wie oft dieser Akku geladen und entladen werden kann. Das Dokument EP 1920988 Al offenbart einen Sessellift mit einem Sessel mit Sicherheitsvorrichtung, wobei die
Sicherheitsvorrichtung im Bereich der Stationen des
Sessellifts elektro-pneumatisch entsicherbar ist, indem bei
Eintritt in bzw. Austritt aus einer Station vorübergehend ein elektrischer Stromkreis aktiviert wird, um ein elektromechanisches Ventil der Sicherheitsvorrichtung im
Bereich der Station mit Strom zu versorgen. Ausserhalb der Station ist die Stromversorgung deaktiviert. Das Dokument US 2008282928 offenbart ein Heizsystem für Passagiere eines Sessels einer Sesselbahn, wobei der Sessel einen herunterziehbaren Sicherheitsbalken aufweist, wobei eine Energiequelle mit dem Sessel verbunden ist, wobei mindestens eine Heizquelle elektrisch mit der Energiequelle verbunden ist und wobei die Heizquelle am Sicherheitsbalken angeordnet ist.
Das Dokument JP 9093705 A offenbart eine Seilbahnanlage mit Seilbahnkabinen, welche eine Batterie zum Versorgen bspw. jeweils eines Radioempfängers umfassen, wobei zum Aufladen der Batterie mittels Ladestation in den Stationen der Seilbahnanlage Kontakteinrichtungen zum Verbinden einer Ladestation mit der Batterie vorhanden sind, wobei die Kontakteinrichtungen mittels Flüssigkeitsstrahl von Schmutz und mittels Heizeinrichtung von Eis gesäubert werden können, wodurch das Aufladen der Batterie verbessert werden soll.
Das Dokument DE 19724712 Al betrifft einen elektrochemischen Doppelschichtkondensator sowie dessen Verwendung, insbesondere für Personenkraftwagen im Strassenverkehr bspw. in Kombination mit Polymer-Elektrolyt- Membran-Brennstoffzellen für die Elektrotraktion.
Das Dokument WO 2004080776 Al offenbart ein Verfahren zum Beheizen von Sitz- und/oder Rückenpolsters eines Sessels einer
Seilbahnanlage und einen hierfür geeigneten Sessel, wobei die elektrisch Beheizung während dem Aufenthalt eines Sessels in einer Station mittels einer Stromquelle derselben erfolgt. Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Seilbahnanlage mit Fahrbetriebsmitteln, bspw. Seilbahnkabinen, vorzuschlagen, bei welcher die mittels einem wiederaufladbaren Energiespeicher eines Fahrbetriebsmittels gespeicherte Energie zum Versorgen von elektrischen Verbrauchern beim Betrieb des Fahrbetriebsmittels effizient, wirtschaftlich und Sicherheitsansprüchen genügend zu verwalten und zu optimieren. Insbesondere wird die Aufgabe erfindungsgemäss gelöst, durch eine Seilbahnanlage mit Fahrbetriebsmitteln zum Personen- und/oder Gütertransport, wobei elektrische Verbraucher zu deren Betrieb mit einem wiederaufladbaren elektrischen Energiespeicher eines Fahrbetriebsmittels jeweils über einen von mehreren Stromkreisen verbunden sind, wobei das Fahrbetriebsmittel eine mit dem Energiespeicher verbundene Betriebskontrollvorrichtung umfasst, welche eine Messvorrichtung zum dynamischen Erfassen von Messwerten basierend auf der verfügbaren Energiemenge des Energiespeichers umfasst, wobei die Betriebskontroll ¬ vorrichtung ein Speichermodul mit mindestens einem gespeicherten Messkontrollwert und einen diesem zugeordneten Kontrollparameter aufweist, wobei die Betriebskontroll ¬ vorrichtung ein Filtermodul zum Vergleichen eines erfassten Messwerts mit dem mindestens einen gespeicherten Messkontrollwert und zum Auslesen bzw. Selektieren des entsprechend gespeicherten Kontrollparameters aufweist, basierend auf welchem mittels der Betriebskontrollvorrichtung Stromkreise selektiv mit dem Energiespeicher koppelbar oder von diesem selektiv entkoppelbar sind.
Einer der Vorteile der Erfindung besteht nun darin, dass elektrische Verbraucher eines Fahrbetriebsmittels sowohl während des Aufenthalts in einer Station sowie während der Fahrt zwischen Stationen unterbrechungsfrei betrieben werden können. Elektrische Verbraucher sind typischerweise Lichtquellen, bspw. Halogenleuchten oder LED, Heiz- und/oder Kühlanlagen zur Klimatisierung der Kabine, Audio- und/oder Videoeinrichtungen, Lüftungsanlagen, Kommunikationsein- richtungen mittels Funk-, WLAN, Bluetooth etc. für die uni- oder bidirektionale Kommunikation. Elektrische Verbraucher können bspw. auch elektrische Verbraucher von transportierten Personen sein, wie etwa MP3-Player oder Mobiltelefone. Ein Energiespeicher umfasst üblicherweise einen Kondensator mit hoher Kapazität, welche mehrere tausend Farad betragen kann. Die nach der Ladung des Kondensators (Energiespeicher) sinkende elektrische Spannung wird bspw. mittels eines DC/DC- Wandlers auf eine für die Verbraucher festlegbare Nutzspannung umgewandelt. Dabei weist ein Fahrbetriebsmittel vorzugsweise einen Sicherheitsstromkreis und einen weiteren Stromkreis für elektrische Verbraucher auf, welche vor allem dem Komfort der transportierten Personen dienen. Die
Betriebskontrollvorrichtung ist in der Lage, in Abhängigkeit der restlichen Energiemenge des Energiespeichers, selektiv die Stromkreise vom Energiespeicher abzukoppeln oder an diesen anzukoppeln. Eine typische Nutzspannung eines Stromkreises beträgt 24 V. Der DC/DC-Wandler ist derart ausgelegt, dass er eine Ausgangsspannung von 24 V auch noch bei einer Restladespannung des Kondensators von ca. 15 V generieren kann. Der DC/DC-Wandler kann auch derart konfiguriert sein, dass er nur bis zu einer Spannung von ca. 25 V betrieben wird, um die verbleibende Leistung des Kondensators für Sicherheitsanwendungen in Reserve zu haben.
In einer Ausführungsvariante der Erfindung ist zwecks Priorisierung der Koppelung jedem Stromkreis mindestens ein Messkontrollwert und ein entsprechender Kontrollparameter zuordenbar sind, welche mittels des Speichermoduls speicherbar sind, dass basierend auf dem erfassten Messwert mittels der Betriebskontrollvorrichtung jeder Stromkreis entsprechend seiner Priorisierung selektiv mit dem Energiespeicher koppelbar oder von diesem selektiv entkoppelbar sind. Einer der Vorteile der Erfindung besteht darin, dass Stromkreisen eine Gewichtung oder Priorität zugeordnet werden kann, wobei ein Stromkreis nicht nur aufgrund der verfügbaren Energiemenge des Energiespeichers selektiv mittels der Betriebkontrolleinrichtung abkoppelbar ist, sondern auch aufgrund der Gewichtung bzw. Relevanz des entsprechenden Stromkreises. Sicherheitsrelevante Verbraucher, wie etwa Einsprechanlage oder Notlicht werden vorzugsweise an einen Sicherheitsstromkreis mit einer hohen Priorität angeschlossen, welcher bis zur vollständigen Entladung des Energiespeichers angekoppelt bleibt. Eine hohe Priorität würde bedeuten, dass der entsprechende Stromkreis länger als einer mit einer tiefen Priorität angekoppelt bleibt. Der Sicherheitsstromkreis kann aber auch bei Vorliegen einer Mindestspannung des Energiespeichers von diesem abgekoppelt werden. Das Speichermodul ist bspw. als adressierbare Referenztabelle zum Speichern von Messkontrollwerten und entsprechend zugeordneten aktiven Stromkreisen ausgeführt. Die Zuordnung aktiver bzw. an den Energiespeicher angeschlossener Stromkreise wird zugleich eine Priorisierung der Stromkreise erreicht. Priorisierung wird auch als Einordnung nach Vorrangigkeit der Stromkreise verstanden.
Als weitere Aufgabe der Erfindung, soll beim Aufenthalt eines Fahrbetriebsmittels in einer Station der Seilbahnanlage dem wiederaufladbaren Energiespeicher elektrische Energie effizient zugeführt werden. Dies wird in einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung erreicht, indem die Seilbahnanlage mindestens eine Ladestation zum elektrischen Aufladen des wiederaufladbaren Energiespeichers einer Seilbahnkabine aufweist. In einer anderen Ausführungsvariante ist mindestens ein Stromabnehmer vorhanden, welcher mit dem Energiespeicher elektrisch verbunden ist, wobei der Stromabnehmer der mit mindestens einer in einer Station der Seilbahnanlage vorgesehenen Kontakteinrichtung einer Ladestation zum Aufladen des Energiespeichers zusammenwirkt, wobei mittels Sensormitteln der Ladestrom der Ladestation aktivierbar oder deaktivierbar ist. Vorzugsweise ist jeweils eine Kontakt- oder Stromschiene pro Pol vorgesehen. Bei Gleichstrom somit eine Kontaktschiene für den Pluspol und eine Kontaktschiene für den Minuspol der Ladestation. Es können auch mehrere Kontaktschienen und entsprechend mehrere Stromabnehmer pro Pol verwendet werden, um die Stromstärke beim Ladevorgang zu erhöhen.
Generell kann ein Ladevorgang des Energiespeichers dadurch beschrieben werden, dass der Kondensator üblicherweise mit einer Ladespannung von ca. 40 bis 48 V aufgeladen wird, wobei der Strom anfänglich gross ist, bspw. im Bereich von mehreren 1'0OO A, wobei der Ladestrom beim Erreichen der Vollladung gegen Null divergiert. Der maximale Ladestrom wird abhängig von der verwendeten Stromabnehmertechnologie begrenzt und kann an der Ladestation parametrisiert werden. Ladespannungen von über 48 V, bspw. 500 V, sind möglich, insbesondere, wenn der Ladestrom reduziert werden soll. Dabei können jedoch erhöhte Schutzmassnahmen zum Personenschutz nötig sein. Ein anderes typisches Verfahren zum Laden des mindestens einen wiederaufladbaren Energiespeichers ist wie folgt beschrieben; Weist der Energiespeicher einen Doppelschicht- Kondensator als Speicher auf so wird mittels einer Ladestation mit einem definierten Ladestrom derart geladen, bis die vorab definierte Spannung am Kondensator erreicht ist. Ein allfälliger Spannungsabfall an den elektrischen Leitern zwischen Ladegerät und Kondensator wird berücksichtigt und beim Ladegerät durch Erhöhen der Spannung entsprechend kompensiert. Sobald die vordefinierte Spannung am Kondensator erreicht ist, reduziert sich der Ladestrom gegen Null oder der Ladestrom entspricht dem von den Verbrauchern des Fahrbetriebsmittels bezogenen Strom. Die Ladestation der Seilbahnanlage weist vorzugsweise eine Laderegelungseinrichtung auf, welche den Ladestrom bzw. die Ladespannung basierend auf der verbleibenden Energiemenge eines Energiespeichers einer Seilbahnkabine regelt. Die Laderegelungseinrichtung kann auch die Temperatur der Zellen des Kondensators berücksichtigen, um die Lebensdauer eines Kondensators zu verlängern bei gleichzeitiger Ausschöpfung der grösstmöglichen Kapazität desselben. Dies kann auch über eine die Temperatur berücksichtigende Ladestation oder generell durch tiefere Ladespannungen erreicht werden.
Eine weitere Aufgabe besteht auch darin, einen kostengünstigen Energiespeicher vorzuschlagen, welcher ein geringes Eigengewicht, eine geringe Baugrösse und eine lange Lebensdauer aufweist, um in Fahrbetriebsmitteln die wirtschaftliche Energieversorgung der elektrischen Verbraucher zu optimieren.
Dies wird erreicht durch einen wiederaufladbaren Energiespeicher, welcher mindestens einen Doppelschicht- Kondensator umfasst. In einer Ausführungsvariante der Erfindung ist der Energiespeicher des Fahrbetriebsmittels als Doppelschicht-Kondensator ausgebildet. Einer der Vorteile der Erfindung besteht darin, dass der Doppelschicht-Kondensator spezifische Leistungen von > 20 kW/kg erreicht werden und sich durch eine hohe Zyklenstabilität von mehr als 50O 1 OOO tiefen Lade- bzw. Entladezyklen auszeichnet. Mittels eines Energiespeichers mit einem Doppelschicht-Kondensator sind kurzzeitige Spitzenleistungen und/oder kontinuierliche Grundlasten realisierbar. Bei den bspw. als Seilbahnkabinen ausgebildeten Fahrbetriebsmitteln einer Umlaufseilbahnanlage sind die Seilbahnkabinen während der typischen Betriebszeit, bspw. 17 h, durch den Tag hindurch stetig im Einsatz und verweilen gewöhnlich nur während Sekunden bis Minuten in einer Station. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht auch darin, dass ein Doppelschicht-Kondensator während dieser kurzen Aufenthaltszeit ausreichend aufgeladen werden kann, um auf der bspw. mehrere Minuten dauernden Fahrt in die nächste Seilbahnstation die elektrischen Verbraucher des Fahrbetriebsmittels speisen kann, wobei die Verbraucher mit mindestens einem mit dem Energiespeicher wiederentfernbaren Stromkreis verbunden sind.
In einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung umfasst der Stromabnehmer des Fahrbetriebsmittels horizontal und/oder vertikal bewegbare Schleifkontakte. Einer der Vorteile der Erfindung besteht darin, dass die beweglich am Fahrbetriebsmittel angeordneten Schleifkontakte eine sichere Stromübertragung von den in den Stationen angeordneten Stromschienen auf die Kontakte auch dann erlauben, wenn die Fahrbetriebsmittel transportiert oder bewegt werden.
In einer Ausführungsvariante der Erfindung ist die Stromübertragung mittels induktiver Stromschiene bzw. induktiver Stromabnehmer realisiert. Einer der Vorteile der Erfindung besteht darin, dass der Ladestrom mit einer kontaktlos arbeitenden Stromübertragungseinrichtung erfolgt.
Diese Stromübertragungseinrichtung ist ähnlich einem
Transformator mit einer Primär- und einer Sekundärwicklung
(Übertragungswicklung) zur Übertragung von Wechselstrom ausgebildet. Dabei muss auf der Sekundärseite im vorliegenden Fall zum Aufladen des Energiespeichers der Wechselstrom in Gleichstrom umgewandelt werden. Ein Vorteil besteht auch darin, dass die Stromübertragung unabhängig von Schmutz und Eis einwandfrei funktioniert. In einer Ausführungsvariante der Erfindung weist Kontakteinrichtung der Ladestation zur berührungslosen induktiven Energieübertragung primärseitig eine Übertragungswicklung auf, wobei das Fahrbetriebsmittel zur Stromübertragung eine mit der Primärseite zusammenwirkende sekundärseitige Übertragungswicklung aufweist. Einer der Vorteile der Erfindung besteht darin, dass das Aufladen wiederaufladbarer Energiespeicher von Fahrbetriebsmitteln berührungslos erfolgt, so dass keine Funkenbildung entsteht, wie dies bei kontaktbehafteten Stromübertragung auftreten kann .
In einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung umfasst das Fahrbetriebsmittel als Verbindungsgerät oder -
Vorrichtung bezeichnete Schutzvorrichtungen zum Schutz des
Energiespeichers beim Ladevorgang und/oder Hantieren des
Fahrbetriebsmittels, wobei die Schutzvorrichtungen als Dioden und/oder Überspannungsschutz und/oder Schmelzsicherung ausgebildet sind.
In einer Ausführungsvariante der Erfindung ist die Kontakteinrichtung der Stromversorgungseinrichtung einer Station als Kontaktschiene ausgebildet, wobei die bewegbaren Schleifkontakte der Fahrbetriebsmittel zur Übertragung elektrischer Energie in die Kontaktschienen eingreifen. Beim Aufladen der Energiespeicher können kurzzeitig bis zu mehreren 100 A Strom fliessen, was mit der vorgeschlagenen Kontakteinrichtung vorteilhaft realisiert ist.
In einer anderen Ausführungsvariante der Erfindung ist die Kontaktschiene mindestens bereichsweise entlang eines Seils der Seilbahnanlage angeordnet. Vorteilhaft ist die Stromaufnahme entlang eines Seils oder im Bereich von Rollenbatterien bei Masten auch deshalb, weil bei grossen elektrischen Verbrauchern dadurch kleinere Kondensatorkapazitäten notwendig sind oder grossere elektrische Verbraucher angeschlossen werden können.
In einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung ist zwischen dem Stromabnehmer und dem elektrischen Energiespeicher eine Laderegelungseinrichtung zum gesteuerten Aufladen des Energiespeichers basierend auf der Temperatur desselben angeordnet. Einer der Vorteile der Erfindung besteht darin, mittels einer Laderegelungseinrichtung die Ladespannung basierend auf der Temperatur der Zellen des Kondensators temperaturabhängig zu regeln. Dies kann vorteilhafterweise dazu dienen, die Lebensdauer eines Kondensators zu verlängern bei gleichzeitiger Ausschöpfung der grösstmöglichen Kapazität desselben. Dies kann auch über eine die Temperatur berücksichtigende Ladestation oder generell durch tiefere Ladespannungen erreicht werden. Zum Aufladen eines elektrischen Energiespeichers eines zum Fördern von Fahrgästen und/oder Gütern ausgebildeten Fahrbetriebsmittels einer Seilbahnanlage wird der elektrische Energiespeicher der Kabine vorzugsweise während des mindestens vorübergehenden Aufenthalts des Fahrbetriebsmittels in einer Station der Seilbahnanlage elektrisch aufgeladen. Der Ladevorgang kann auch während des mindestens vorübergehenden Aufenthalts der Seilbahnkabine bei einem Seilmast der Seilbahnanlage, etwa beim Vorbeifahren, elektrisch aufgeladen werden. Dazu ist der Masten mit einer Lade- und Kontakteinrichtung ausgerüstet, so dass entsprechende Gegenkontakte an der Seilbahnkabine bzw. deren Gestänge während der Fahrt ein Aufladen des Energiespeichers der Seilbahnkabine erlauben. Entsprechende Mittel zur Steuerung bzw. Regelung der Ladung sind am Fahrbetriebsmittel und/oder an der Ladestation angeordnet. Eine solche Steuerung bzw. Regelung kann wahlweise auch in einer Station oder bei einem Mast vorhanden sein. Zum Aufladen von Energiespeichern mehrerer sich in einer Station der Seilbahnanlage aufhaltenden Seilbahnkabinen sind elektrisch und/oder mechanisch entkoppelte Ladeeinrichtungen vorgesehen. Die Länge der Stromschienen ist üblicherweise kleiner als der minimal auftretende Abstand zwischen zwei Fahrbetriebsmitteln in einer Station. Die Entkoppelung der Stromkreise ist notwendig, da sich beim Aufladen mehrerer Doppelschicht-Kondensatoren an einer gemeinsamen Ladestation die Kondensatoren untereinander auf das gleiche Spannungsniveau ausgleichen würden und daher zwischen den Kondensatoren sehr hohe Ausgleichsströme fliessen können, welche die Ladekontakte sowie die Leitungen zwischen den Stromabnehmern und dem Energiespeicher zerstören können.
Fahrbetriebsmittel: Seilbahnkabine, Sessel, Fahrzeug einer Standseilbahn und dergleichen mehr, welche bzw. welches dazu ausgebildet ist, Personen und/oder Güter aufzunehmen und von einem Ausgangspunkt zu einem Zielpunkt zu transportieren.
Seilbahnanlage: Anlage, bspw. Umlaufbahnen, Pendelbahn, Standseilbahn, Monorail oder Shuttle, welche zum örtlichen Verschieben von Fahrbetriebsmitteln ausgebildet ist, wobei das oder die Fahrbetriebsmittel mittels einem oder mehreren Seilen der Seilbahnanlage gezogen, daran aufgehängt, gekoppelt oder sonst wie mindestens vorübergehend verbunden ist bzw. sind.
Mast: Distanzmittel zum Stützen eines Seils, Kabels etc., wobei der Mast eine Mastspitze aufweist, an welcher Rollen oder Räder, meist als sog. Rollenbatterien, angeordnet sind, über welche das Seil geführt ist. Verbraucher: Vorliegend insbesondere elektrische Verbraucher, wie Leuchtmittel, Heizung, Klimageräte, Lüfter, Bildschirme, Audio- und Videovermittlungsanlagen, Kommunikationsgeräte für Funk, WLAN, Bluetooth etc.
Energiespeicher: Doppelschicht-Kondensatoren, Lithium Ion
Capacitor (LIC) , Batterien im herkömmlichen Sinn,
Bleiakkumulatoren, NiMH, NiCd, LiMn, NaS und andere Speicher zum vorübergehenden Aufnehmen und zur Abgabe elektrischer Energie an elektrische Verbraucher.
Energieversorgung: Erschliessung von Energiequellen, Energiewandlung in vielseitig verwendbare Energieträger, Energietransport zu den Verbrauchern.
Doppelschicht-Kondensator: Üblicherweise als Plattenkondensator ausgebildeter Kondensator, bei welchem die Elektroden eine sehr grosse Oberfläche aufweisen. Vorzugsweise wird dazu aktivierte Kohle verwendet, wodurch, bezogen auf die Aktivmasse einer Elektrode, Kapazitäten bis zu 100 F/g realisierbar sind. Als Elektrolyt, welches sich zwischen den Elektroden als leitende Flüssigkeit befindet, wird häufig in wässrigem oder organischem Lösungsmittel gelöstes Leitsalz eingesetzt. Bei Anlegen einer Spannung werden dissoziierte Moleküle des Elektrolyts mit einem Abstand von ein paar Angström als Kationen bzw. Anionen an die kohlebeschichteten Elektrodenoberflächen angelagert und erzeugen die sogenannte Doppelschicht. Eine durchlässige Membrane, Separator genannt, verhindert dabei als Trennschicht einen Kurzschluss zwischen den Elektroden. Die enorme Oberfläche der Elektrode schlägt sich in einer sehr grossen Kapazitätsausbeute nieder.
Kontakteinrichtung: Einrichtung zum Übertragen von elektrischer Energie von einer Energiequelle zu einer Energiesenke, wobei der Kontakt mindestens vorübergehend herstellbar ist. Vorzugsweise wird ein Stromabnehmer über ein Strom führendes Kabel oder einen Kanal geführt. Dabei kann der Stromabnehmer während der Stromabnahme örtlich verschoben werden. Als Kontakteinrichtung zur Stromübertragung werden vorliegend auch induktive Stromschienen (Primärseite) zur kontaktlosen Übertragung von Wechselstrom auf eine Sekundärseite, bspw. eine Transformatorwicklung, eines Fahrbetriebsmittels verstanden, wobei die Sekundärwicklung am Fahrbetriebsmittel angeordnet ist.
Ladeeinrichtung: Regelung oder Steuerung zum kontrollierten Laden eines Energiespeichers, bspw. eines Doppelschicht-Kondensators, wobei insbesondere der Ladestrom sowie die Ladespannung als Kontrollparameter genutzt werden. Die Ladeeinrichtung oder Ladestation stellt den für den Doppelschicht-Kondensator notwendige Ladespannung sowie -ström zur Verfügung. Die Ladeeinrichtung wird auch als Ladegerät bezeichnet .
Ladespannung: Spannung an einem Energiespeicher, bei welcher dieser aufgeladen wird.
Ladestrom: Strom zum Laden eines Energiespeichers eines Fahrbetriebsmittels.
Nachfolgend werden Ausführungsvarianten der vorliegenden Erfindung anhand von Beispielen beschrieben. Die Beispiele der Ausführungen werden durch folgende beigelegte Figuren illustriert:
Fig. 1 zeigt ein als Seilbahnkabine ausgebildetes Fahrbetriebsmittel einer Seilbahnanlage; Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht des Fahrbetriebsmittels mit einer Seite, einem Boden und einem Dach sowie einem Gehänge; Fig. 3 zeigt eine Aufsicht auf das Fahrbetriebsmittel, mit den Seiten und dem Dach, wobei mit gestrichelter Linie ein Energiespeicher dargestellt ist, welcher durch ein darüberliegendes Sonnendach geschützt ist; Fig. 4 zeigt in einer Detailansicht von Fig. 1 einen am Gehänge des Fahrbetriebsmittels beweglich angeordneten Stromabnehmer mit Kontakten, wobei diese in einer jeweiligen Vertiefung der Stromschienen geführt sind; Fig. 5 zeigt die Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie V-V aus Figur 4;
Fig. 6 zeigt eine Seilbahnanlage mit einer Tal- und einer Bergstation und einem Stützmasten mit einer Mastspitze, bei welcher das Seil vorzugsweise über Rollen geführt ist;
Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung eine
Seilbahnanlage 1 mit drei Stationen S, welche jeweils mindestens ein Antriebs- bzw. Freilaufrad 29 umfassen, um welche das Seil 11 umlaufend angeordnet ist;
Fig. 8 zeigt in einem Diagramm die ungefähr zu erwartete Lebensdauer einer Zelle eines Doppelschichtkondensators in Abhängigkeit der Ladespannung sowie der Betriebstemperatur im Innern des Kondensators;
Fig. 9 zeigt eine schematische Ansicht zweier Fahrbetriebsmittel, welche in einer Station positioniert sind, wobei zwei voneinander getrennte Ladeeinrichtungen vorhanden sind;
Fig. 10 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Energieversorgung des Fahrbetriebsmittels der Seilbahnanlage und
Fig. 11 zeigt ein schematisches Diagramm des Verlaufs der Ladespannung eines Energiespeichers eines Fahrbetriebsmittels.
Figur 1 illustriert ein als Seilbahnkabine ausgebildetes Fahrbetriebsmittel 13 einer Seilbahnanlage 1. Die Fahrbetriebsmittel dienen dem Transport von Fahrgästen und/oder Gütern. Sie weisen einen elektrischen Energiespeicher auf, mittels welchem elektrische Verbraucher des Fahrbetriebsmittels betreibbar sind. Der Energiespeicher umfasst mindestens einen wiederaufladbaren Kondensator. Es können mehrere Kondensatoren vorhanden sein, um die Kapazität des Energiespeichers zu erhöhen. Der Energiespeicher kann nebst einem als vorzugsweise Doppelschicht-Kondensator ausgebildeten Kondensator auch einen oder mehrere
Bleiakkumulatoren, NiCd, NiMh, LiMn, Lithium Ion Capacitor
(LIC) , NaS oder vergleichbare Energiespeicher umfassen, wobei deren unterschiedlichen Eigenschaften mittels einer Lade- Steuerung und/oder Lade-Regelung entsprechend kombinierbar sind. Das Bezugszeichen 141 bezeichnet die Verkabelung oder Verdrahtung der Stromabnehmer 142 mit dem Doppelschicht- Kondensator 14. Figur 2 illustriert eine Seitenansicht des Fahrbetriebsmittels 13 mit einer Seite 133, einem Boden 134 und einem Dach 132 sowie einem Gehänge 131. Im Bereich des Dachs ist der Energiespeicher 14 angeordnet und dauerhaft verbunden. Dies kann bspw. am Gehänge oder am Dach erfolgen. Das Bezugszeichen 15 bezeichnet eine Hülle, ein Sonnendach oder einen Schutzschild. Dieser Schutzschild schützt den Energiespeicher vor starker Erwärmung durch die Sonneneinstrahlung, Regen, Schnee und anderen Umwelteinflüssen.
Figur 3 illustriert eine Aufsicht auf das
Fahrbetriebsmittel 13, mit den Seiten 133 und dem Dach 131.
Mit gestrichelter Linie ist unter dem Schutzschild 15 der Energiespeicher 14 dargestellt.
Figur 4 illustriert in einer Detailansicht von Figur 1 einen an einer Seilklemme des Gehänges 131 des Fahrbetriebsmittels beweglich angeordneten Stromabnehmer mit Kontakten 142,142', wobei diese in einer jeweiligen Vertiefung der Stromschienen 21,21' durch Federkraft angedrückt sind. Die Seilklemme weist eine Rolle 1311 auf, welche in einer hier als U-förmige Laufschiene s einer Station ausgebildet ist und dazu dient, die Fahrbetriebsmittel in einer Station zu fördern.
Figur 5 illustriert die Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie V-V aus Figur 4. Die Stromschiene 21' ist daher geschnitten dargestellt. Der Schleifkontakt des Stromabnehmers 142' des Fahrbetriebsmittels ist an der Seilklemme des Gehänges 131 angeordnet und beweglich gelagert.
Figur 6 illustriert eine typische Seilbahnanlage mit einer Tal- und einer Bergstation S und einem Stützmasten M mit einer Mastspitze m, über welche das Seil 11 gestützt ist. Im Bereich der Mastspitze können ebenfalls Kontakteinrichtungen vorgesehen sein, welche zum kurzzeitigen Aufladen des Energiespeichers 14 einer Seilbahnkabine 13 eingerichtet ist. Bei den entsprechenden Masten ist eine Stromversorgungseinrichtung 2 zum Laden der Energiespeicher 14 vorgesehen. Vorzugsweise wird mittels der Stromversorgungseinrichtung Gleichstrom bzw. Gleichspannung an die Energiespeicher übertragen. Im Bereich der Masten kann die Kontakteinrichtung derart ausgebildet sein, dass am Fahrbetriebsmittel 13 ein sog. Stangenstromabnehmer mit Kontaktrolle, ein Scheren-, Bügel- oder Lyra-Stromabnehmer für jeden Gleichstromkontakt vorgesehen ist. Der Ladestrom kann auch berührungslos mittels induktiver Stromübertragung erfolgen .
Figur 7 illustriert eine schematische Darstellung einer Seilbahnanlage 1 mit drei Stationen S, welche jeweils mindestens ein Antriebs- bzw. Freilaufrad 29 umfassen, um welche das Seil 11 umlaufend angeordnet ist. Das Bezugszeichen Ll zeigt die Transportstrecke oder Länge zwischen einer Talstation und einer Mittelstation, das Bezugszeichen L2 bezeichnet die Transportstrecke zwischen der Mittel- und einer Bergstation. Die Stationen S sind mit einer Strichpunkt-Linie dargestellt. Innerhalb dieser Stationen sind die mit Bezugszeichen 21 bezeichneten Kontakteinrichtungen dargestellt. Jedes Seil 11 wird mittels der Antriebe mit einer üblicherweise konstanten Geschwindigkeit in einem Bereich zwischen Li/t vmin i und Li/t vmax i bzw. L 2 /t vmiri 2 und L 2 /t vmax2 betrieben. Es kann auch nur ein Seil für die gesamte Transportstrecke vorhanden sein, so dass ein Antriebsrad und ein oder mehrere Freilaufräder vorhanden sind. Beim Aufenthalt in oder bei den Stationen bewegen sich die nicht dargestellten Fahrbetriebsmittel ungefähr mit Schrittgeschwindigkeit oder werden kurzzeitig angehalten, so dass Fahrgäste bequem ein- und aussteigen können. Während dieser Phase kann der Energiespeicher der Fahrbetriebsmittel aufgeladen werden, wobei die Stromabnehmer des Fahrbetriebsmittels in die entsprechende Kontakteinrichtung, vorzugsweise U-förmig ausgebildete Kontaktschienen, eingreifen. In der Mittelstation können die Kontaktschienen über einer Länge Li, 2 ausserhalb der beiden Räder 29 angeordnet sein. Bei Pendelbahnkabinen können die Energiespeicher während dem Ein- und Aussteigen der Personen geladen werden. Dieser Vorgang dauert üblicherweise mehrere Minuten. Die Ladeschienen sind dabei sehr kurz, bspw. von der Länge 1 m, ausgebildet.
Figur 8 illustriert in einem Diagramm die ungefähr zu erwartete Lebensdauer einer Zelle eines Doppelschicht- Kondensators. Dabei ist ersichtlich, wie die Lebensdauer in Jahren funktionell von der Zellenspannung in V DC bei einer bestimmten Zelltemperatur in Grad C abhängt. Ein für die Seilbahnanlage typischerweise verwendeter Doppelschicht- Kondensator weist bspw. 18 Zellen auf, was bei einer typischen Zellspannung von 2,7 V eine Spannung von 48,6 V ergibt. Wird bspw. eine Lebensdauer von 10 Jahren angestrebt, so dürfte die Innentemperatur nicht wesentlich mehr als 25 Grad C betragen. Der Doppelschicht-Kondensator 14 wird daher durch eine Abdeckung 15 vor grosser Hitze geschützt. Um eine maximale Lebensdauer eines Doppelschicht-Kondensators auch bei dessen Verwendung bei grosser Hitze, bspw. im Sommer, zu erreichen, wird die Ladespannung bei der Ladeeinrichtung 2 derart reduziert, dass bei einer geringeren Zellspannung von bspw. 2,2 V und einer Innentemperatur von bspw. max . 45 Grad C eine maximale Lebensdauer von ca. 15 Jahren erzielt werden kann. Die Ladespannung würde bei dieser Zellspannung und der gleichen Anzahl Zellen ungefähr 39,6 V betragen.
Figur 9 illustriert eine schematische Ansicht zweier Fahrbetriebsmittel 13, welche in einer Station S positioniert sind. Dabei sind zwei voneinander getrennte Ladeeinrichtungen 2 vorhanden. Die Ladeeinrichtungen sind als Gleichstromquellen mit einem positiven und einem negativen Pol ausgeführt. Je einer dieser Pole ist auf eine vereinfacht dargestellte Stromschiene 142,142' geführt. Vorzugsweise im Bereich der Enden der Stromschienen sind Detektionsmittel oder Sensormittel 22,23 angeordnet, mittels welchen feststellbar ist, ob die Kontakte 142,142' des Fahrbetriebsmittels 13, welches in Fahrtrichtung F gefördert wird, die Sensoren passiert haben. Die Sensormittel bzw. Signalgeber sind bspw. als Näherungssensoren oder Metalldetektoren, wie etwa induktive Näherungsschalter ausgeführt, so dass bspw. die Seilklemme oder das Gehänge bzw. die Aufhängung 131 des Fahrbetriebsmittels 13 detektierbar ist. Das Ziel dieser Detektion besteht einerseits darin, festzustellen, ob die Kontakte 142,142' fest mit der Stromschiene bzw. den Stromschienen 21,21' kontaktiert sind, so dass auch grosse Ströme ohne Funkenbildung übertragbar sind. Des Weiteren dient die Detektion dazu, den Ladevorgang der entsprechenden Ladestation 2 kontrolliert zu starten bzw. aktivieren und zu stoppen bzw. deaktivieren. Die Fahrtrichtung der Seilbahn kann in bestimmten Betriebsfällen geändert werden, etwa indem das Fahrbetriebsmittel rückwärts Ausgaragiert wird. Hierbei wird die Logik der Signalgeber aufgrund der Fahrtrichtungsänderung geändert. Mittels des Sensorsignals des Sensormittels 23 wird der Ladevorgang mittels der Ladestation beim Rückwärtsfahren entgegen der üblichen Fahrtrichtung F entsprechend gestartet. Der Ladevorgang wird beim Rückwärtsfahren gestoppt, sobald das Fahrbetriebsmittel 13 vom Sensormittel 22 erfasst worden ist. Die Fahrtrichtung F wird dabei von einer zentralen Steuerung 19 der Seilbahnanlage 1 bestimmt. Funken bilden sich insbesondere dann, wenn ein Stromabnehmer auf eine unter Spannung stehende Stromschiene aufläuft oder von dieser abgekoppelt wird. Aus Sicherheitsgründen können Signalgeber paarweise redundant vorhanden sein. Basierend auf dem Signal des Sensormittels 22 wird die Ladespannung bzw. der Ladestrom an die Kontakte 21,21' angelegt bzw. basierend auf dem Sensormittel 23 unterbrochen bzw. ein- oder ausgeschaltet. Bei redundant vorhandenen Signalgebern, kann auch bei Ausfall eines Signalgebers noch ein Einschalt- oder Ausschaltsignal gewährleistet werden. Der Ausfall eines Signalgebers bzw. Sensormittels 22,23 wird jedoch als Fehler an der Ladestation 2 erkannt .
Das Bezugszeichen 145 bezeichnet ein Verbindungsgerät mit Verbindungskontakten zum Verbinden des Energiespeichers 14 mit den Schleifkontakten 142. Zudem stellt der Energiespeicher Informationsdaten zur Verfügung, bspw. Zellspannungen, Überspannung, Symmetrie der mehreren Zellen, Übertemperatur etc., welche auslesbar sind, wobei dazu eine Kabelverbindung mit dem Verbindungsgerät 145 vorgesehen ist, um die Informationsdaten bspw. mittels eines Datenloggers oder einer Speicherprogrammierbaren Steuerung auszulesen. Das Verbindungsgerät 145 umfasst mindestens einen Verpolungsschutz , bspw. eine Diode oder Thyristor. Das Verbindungsgerät weist vorzugsweise einen Überspannungsschutz auf. Zudem weist das Verbindungsgerät 145 üblicherweise mindestens eine Überstromsicherung, bspw. in Form einer Schmelzsicherung, auf.
Mindestens ein DC-DC Wandler 143 ist vorgesehen, um basierend auf einer elektrischen Eingangsspannung von ca. 15 bis 48 V eine konstante Ausgangsspannung von 24 V zur Verfügung zu stellen, um elektrische Verbraucher 3 zu speisen, welche bspw. der Unterhaltung der Fahrgäste oder zur Förderung von deren Wohlbefinden (Heizung, Kühlaggregat, Lüftung, Beleuchtung etc.) dienen. Ein weiterer DC-DC Wandler 144 wird vorgeschlagen, um elektrische Verbraucher 3 zu speisen, welche Notfunktionen erfüllen und/oder Bergeinformation vermitteln. Dieser Stromkreis dient als sog. Sicherheitsstromkreis. Der DC-DC Wandler für den Notfunktions-Stromkreis liefert bis zur vollständigen Entladung des Kondensators eine konstante Ausgangsspannung von bspw. 24 V. Damit die Notfunktionen bis zur fast vollständigen Entladung des Doppelschicht- Kondensators gewährleistet sind, kann eine Priorisierung der elektrischen Verbraucher erfolgen. Dabei werden in Abhängigkeit der Spannung am Kondensator nacheinander bspw. Licht, Heizung und/oder Kühlung zwecks Klimatisierung, Radio, etc. frühzeitig abgeschaltet.
Die in Figur 10 dargestellte Betriebskontrollvorrichtung 140 kann also gemäss Figur 9 auch dadurch realisiert sein, dass ein oder mehrere Spannungswandler, bspw. DC-DC und/oder
DC-AC Wandler mit gleicher und/oder unterschiedlicher
Eingangsspannung am Energiespeicher 14 angeschlossen sind. Je nach verfügbarer Energie des Energiespeichers 14 wird ein Spannungswandler nach dem andern den Betrieb einstellen, weil seine Eingangsspannung unter ein betriebsnotwendiges Minimum sinkt. Die Funktionseinheiten Messvorrichtung 1400,
Speichermodul 1401 sowie Filtermodul 1402 der
Betriebskontrollvorrichtung sind somit in der Funktion eines Spannungswandlers realisiert.
Ein Stromkreis 30 kann direkt am Energiespeicher angeschlossen sein. Ein Stromkreis 30 kann an einen
Spannungswandler angeschlossen sein, welcher direkt mit dem Energiespeicher 14 verbunden ist. Es können mehrere
Energiespeicher miteinander verbunden sein.
Anstelle mehrerer für ein Fahrbetriebsmittel vorgesehener DC-DC Wandler, kann für die Verbraucher ein einzelner DC-DC Wandler vorgesehen sein. Dabei wird zur effizienten Energiebewirtschaftung eine Priorisierung der elektrischen Verbraucher des Fahrbetriebsmittels 14 vorgenommen, wonach Schwellwerte bei der Spannung des Energiespeichers definiert werden, bei welchen entsprechende Verbraucher nach und nach ausgeschaltet werden. Die Schwellwerte können manuell über Potentiometer eingestellt werden, wobei die Verbraucher, je nach Priorisierung an verschiedenen Stromkreisen angeschlossen werden. Die Schwellwerte können jedoch auch mittels einer Schnittstelle spannungsabhängig mit einer Speicherprogrammierbaren Steuerung definiert werden, wobei die Verbraucher, je nach Priorisierung an verschiedenen Ausgängen der SPS angeschlossen werden. Dadurch kann auch bei minimaler Restspannung gewährleistet werden, dass die sicherheitsrelevanten Verbraucher, wie etwa die Einsprechoder Notrufanläge, so lang wie möglich im Betrieb bleibt.
Figur 10 zeigt in einem schematischen Blockschaltbild die Energieversorgung mehrerer elektrischer Verbraucher 3 eines Fahrbetriebsmittels 13 zum Personen- und/oder Gütertransport der erfindungsgemässen Seilbahnanlage 1.
Elektrisch betriebene Verbraucher 3 sind bspw. Einsprechvorrichtungen, Notrufanlagen, Personal Computer mit Monitor, Audio-Verstärker mit Lautsprecher, Multimediageräte, Kommunikationsmittel wie bspw. WLAN Access Point, DC-DC Wandler für andere Spannungen als 24 V, LAN Switch, Steuerprogrammierbare Steuerung (SPS), Kamera für die Innen- und Aussenüberwachung, wobei diese netzwerkfähig sein können, Gegensprechmodul, Querstromlüfter, LED-Elemente mit Lichtsteuerung, Ultraschallsensor, Notbeleuchtung und Steuermodul inkl. Laderegelung. Derartige Verbraucher sind an einen wiederaufladbaren elektrischen Energiespeicher 14 des Fahrbetriebsmittels 13 jeweils über einen von mehreren Stromkreisen angeschlossen. Dabei umfasst das Fahrbetriebsmittel 13 eine Betriebskontrollvorrichtung 140, welche mittels Messvorrichtung 1400 basierend auf der verfügbaren Energiemenge des Energiespeichers 14 entsprechende Messwerte erfasst. Die Betriebskontrollvorrichtung 140 weist mindestens einen Spannungswandler (DC-DC Wandler) 143 auf, welcher die im Betrieb verfügbare Spannung des Energiespeichers 14 in eine konstante Ausgangsspannung umwandelt. An einen DC-DC Wandler können ein oder mehrere Stromkreise angeschlossen sein. Dadurch können Verbraucher 3 mittels Stromkreisen gruppiert werden. Die Betriebskontrollvorrichtung 140 ist in der Lage, basierend auf dem generierten Kontrollparameter, auch als Betriebskontrollparameter bezeichnet, selektiv Stromkreise 30 und dadurch Verbraucher 3, ab- bzw. einzuschalten. Dadurch ist eine Optimierung der verfügbaren Energie des Energiespeichers 14 möglich. Figur 10 illustriert zudem eine Variante, bei welcher ein mittels eines DC-DC Wandlers 143 am Energiespeicher 14 direkt verbundener Stromkreis 30 mit Verbrauchern 3 vorhanden ist. Die Betriebskontrollvorrichtung 140 ist eingerichtet, um auch in dieser Konfiguration den entsprechenden Stromkreis selektiv ab- bzw. einzuschalten oder den DC-DC Wandler vom Energiespeicher 14 zu entkoppeln. Dies ist bspw. mittels eines steuerbaren Leistungsschalters realisiert.
Erfassbare Messwerte sind bspw. Zellspannung, Symmetrie der Zellen bzw. von deren Spannung, Überspannung oder Übertemperatur. Stromkreise 30 können nicht nur direkt und/oder indirekt über die Betriebskontrollvorrichtung 140 mit dem Energiespeicher 14 verbindbar sein. Die Betriebskontrollvorrichtung 140 ist bspw. als speicherprogrammierbare Steuerung mit Lastschaltern ausgebildet. Die Betriebskontrollvorrichtung 140 kann auch als gedruckte elektrische Schaltung mit einstellbaren Messkontrollwerten, bspw. mittels Potentiometern, ausgebildet sein. Das Filtermodul 1402 ist zum Vergleichen von Messwerten ausgebildet, vorzugsweise als Komparator zum Vergleichen zweier elektrischer Spannungswerte. Der dabei generierte Kontrollwert wird als binärer oder analoger Wert von der Betriebskontrollvorrichtung 140 zum selektiven Ein- oder Ausschalten eines oder mehrerer Stromkreise vorzugsweise mittels Leistungsschalter verwendet. Jedem Stromkreis 30 kann ein Einschaltspannungswert zugeordnet werden. Jedem Stromkreis 30 kann ein Ausschaltspannungswert zugeordnet werden. Die Zuordnungen sind mittels des Speichermoduls speicherbar. Das An- und Abkoppeln eines Stromkreises ist zudem gegenüber anderen Stromkreisen priorisierbar .
Die Betriebskontrollvorrichtung 140 weist ein Speichermodul 1401 mit mindestens einem gespeicherten Messkontrollwert auf. Ein Messkontrollwert ist bspw. ein als Schwellwert gespeicherter Spannungswert in Volt. Dabei ist die Betriebskontrollvorrichtung 140 zum Vergleichen von einem erfassten Messwert mit dem mindestens einen gespeicherten Messkontrollwert auf. Ein Filtermodul 1402 vergleicht den dynamisch erfassten Messwert mit den aus dem Speichermodul
1401 auslesbaren Messkontrollwerten und selektiert den zugeordneten Kontrollparameter. Der Kontrollparameter kann bspw. 0 für Ausschalten/Trennen/Abkoppeln oder 1 für Einschalten/Verbinden/Ankoppeln sein. Falls ein Messwert kleiner als ein bestimmter gespeicherter Schwellwert bzw. Messkontrollwert ist, entkoppelt die
Betriebskontrollvorrichtung mindestens einen Stromkreis selektiv vom Energiespeicher 14. Die Betriebskontrollvorrichtung 140 mehrere Filtermodule
1402 aufweisen, wobei jedem Stromkreis 30 ein entsprechendes Filtermodul zugeordnet ist und wobei jedes Filtermodul zum Vergleichen von Messwert mit einem definierbaren Messkontrollwert und zum Generieren eines entsprechenden Kontrollparameters ausgebildet ist, basierend auf welchem der jeweilige Stromkreis 30 getrennt wird.
Zum Abkoppeln (Trennen) bzw. Ankoppeln (Verbinden) von Stromkreisen 30 weist die Betriebskontrollvorrichtung 140 entsprechende steuerbare Leistungsschalter zum Trennen oder
Verbinden auf. Diese können bspw. als Relais oder
Halbleiterschalter ausgebildet sein. Wird der Energiespeicher 14 mittels der Ladestation 2 aufgeladen, so nimmt die verfügbare Energiemenge des Energiespeichers 14 zu. Mittels der Messvorrichtung 1400 der Betriebskontrollvorrichtung 140 wird ein aktueller Messwert basierend auf der verfügbaren Energiemenge des Energiespeichers 14 dynamisch erfasst und mit gespeicherten Messkontrollwerten verglichen. Falls der Messwert einen bestimmten Messkontrollwert erreicht oder übersteigt, wird der entsprechende Stromkreis 30 mittels der Betriebskontrollvorrichtung 140 mit dem Energiespeicher 14 selektiv verbunden.
Die Fahrbetriebsmittel 13 werden ausserhalb der Betriebszeiten vorzugsweise in den Seilbahnstationen garagiert. Das Parkieren der Fahrbetriebsmittel wird als Eingaragieren bezeichnet, die Inbetriebsetzung als Ausgaragieren. Um die vorhandene Restenergie des Energiespeichers 14 eines Fahrbetriebsmittels 13 beim Eingaragieren möglichst zu erhalten, wird vorgeschlagen, sämtliche Stromkreise 30 des Fahrbetriebsmittels vom Energiespeicher 14 vorübergehend zu trennen. Um diesen Vorgang zu automatisieren, können Sensormittel eingesetzt werden. Das Fahrbetriebsmittel 13 kann Sensormittel 149 aufweisen, mittels welchen der Abstand der Seilbahnkabine zum Boden ermittelt werden kann, bspw. ein als Ultraschallsensor oder optischer Sensor ausgebildetes Distanzsensormittel. Die Betriebskontrollvorrichtung 140 kann dazu eingerichtet sein, basierend auf dem mittels des Distanzsensormittels ermittelten Distanzwert einen Vergleich mit einem gespeicherten Distanzreferenzwert vornehmen, um vorzugsweise sämtliche Stromkreise nach einer definierbaren Zeit, bspw. 15 Minuten, abzukoppeln. Dies ist insbesondere hilfreich bei der Garagierung von Seilbahnkabinen in einer Seilbahnstation S. Der Distanzwert kann auch als binärer Wert vom Sensormittel 149 an die Betriebskontrollvorrichtung 140 übermittelt werden, basierend auf welchem nach einer definierbaren Verzögerungszeit, bspw. 15 Minuten, die Stromkreise 30 vom Energiespeicher 14 abgekoppelt werden.
Als Sensormittel 149 kann auch ein Signal eines Türendschalters eines Fahrbetriebsmittels mit einem Zeitzähler kombiniert werden, so dass bei offenen Türen über eine
Zeitdauer von mehr als bspw. 15 Minuten vorzugsweise alle
Stromkreise 30 des Fahrbetriebsmittels 13 mittels der
Betriebskontrollvorrichtung 140 vom Energiespeicher 14 abgekoppelt werden.
Als Sensormittel 149 kann eine Positions- oder Ortsbestimmungsvorrichtung (GPS) zur Bestimmung ortsspezifischer Koordinatendaten verwendet werden. Dabei werden die Koordinatendaten einer Seilbahnstation S mit entsprechenden ortspezifischen Koordinatendaten eines Fahrbetriebsmittels 14 mittels der Betriebskontrollvorrichtung 140 verglichen und sämtliche Stromkreise 30 positionsgenau im Bereich der Garagierung, bspw. in der Seilbahnstation S, abgeschaltet.
Zwecks Optimierung der Energiereserven von Energiespeichern 14 kann mittels drahtgebundener oder drahtloser Übermittlung von Steuersignalen von einer Zentralsteuerung 19 der Seilbahnanlage 1 ein Steuer- bzw. Abschaltsignal an die jeweilige Betriebskontrollvorrichtung 140 übermittelt werden, um einen, mehrere oder sämtliche Stromkreise 30 eines Fahrbetriebsmittels 13 vom Energiespeicher 14, unabhängig von dessen verfügbarer Restenergie bzw. Ladezustand, abzukoppeln. Die erfolgt vorzugsweise mittels drahtgebundener oder drahtloser Übermittlung von Steuersignalen einer zentralen Steuervorrichtung 19 der Seilbahnanlage an ein oder mehrere Fahrbetriebsmittel 13.
Die Betriebskontrollvorrichtung 140 ist vorzugsweise dauerhaft mit dem Energiespeicher 14 eines Fahrbetriebsmittels 13 verbunden, um insbesondere Stromkreise 30 selektiv wieder an den Energiespeicher 14 anzukoppeln.
Figur 11 illustriert in einem schematischen, nicht massstabgetreuen Diagramm einen typischen Lade- und Entladezyklus eines Energiespeichers des Fahrbetriebsmittels. Dabei wird in der vertikalen Achse die Ladespannung in Volt des Energiespeichers dargestellt. In der horizontalen Achse ist die Zeit dargestellt.
Beim Spannungswert Uo beträgt die verbleibende Spannung am Energiespeicher 14 nahezu oder vollständig Null. Der Energiespeicher ist entladen und muss mittels einer Ladestation 2 der Seilbahnanlage 1 aufgeladen werden.
Die Spannung Ui wird vorliegend als Abschaltspannungswert am Energiespeicher 14 bezeichnet, wobei bei dessen Erreichen und/oder Unterschreitung mittels der
Betriebskontrollvorrichtung 140 die Stromkreise 30 abgeschaltet bzw. vom Energiespeicher abgekoppelt oder getrennt werden. Der Spannungswert wird mittels der Messvorrichtung 1400 erfasst und der Betriebskontrollvorrichtung 140 übertragen. Vorliegend ist die Abschaltspannung bspw. 15 V. Die Spannung Ui entspricht einem mittels Speichermodul 1401 gespeicherten Messkontrollwert, wobei der erfasste Messwert der Restspannung des Energiespeichers zum Abkoppeln entsprechender Stromkreise mittels Betriebskontrollvorrichtung führt.
U 2 bezeichnet einen definierbaren Einschaltspannungswert , auch bezeichnet als Anlauf- oder Grenzspannung, wobei erst bei dessen Erreichen und/oder Überschreiten des Werts die
Betriebskontrollvorrichtung 140 selektiv Stromkreise 30 an den
Energiespeicher 14 ankoppelt. Je nach Ladezustand des
Energiespeichers 14 sind eine oder mehrere Durchfahrten des
Fahrbetriebsmittels 13 bei jeweiligen Ladestationen 2 der Seilbahnstationen S notwendig. Vorliegend ist die AnlaufSpannung bspw. 38 V.
Die Spannung U 3 bezeichnet die Sollspannung des
Energiespeichers 14, bis auf welche dieser mittels der Ladestation 2 mindestens aufgeladen wird. Vorliegend ist die Sollspannung bspw. 40 V.
Die Spannung U4 bezeichnet einen Spannungswert am Energiespeicher 14, welcher üblicherweise erreicht ist, wenn das Fahrbetriebsmittel 13 in die Seilbahnstation S eintrifft, also kurz bevor die Aufladung des Energiespeichers mittels der Ladestation 2 einsetzt.
Umax bezeichnet die maximale Spannung des Energiespeichers 14, welche in der vorliegenden Ausführungsvariante 48 V am Doppelschicht-Kondensator beträgt . to bezeichnet den Zeitpunkt, in welchem die verbleibenden Ladespannung des Energiespeichers Null oder nahezu Null ist. ti bezeichnet den Zeitpunkt, in welchem die Ladespannung ein Maximum erreicht hat. Dies trifft vorzugsweise zu, wenn das Fahrbetriebsmittel 13 die Seilbahnstation S verlässt. t2 bezeichnet den Zeitpunkt, in welchem die
Stromübertragung zum Laden des Energiespeichers 14 eines
Fahrbetriebsmittels 13 aktiviert wird. Der abfallende
Spannungsverlauf zwischen ti und t 2 zeigt die jeweilige Restenergie bzw. Restspannung eines Energiespeichers.
Anhand einer verfügbaren Spannung U x am Energiespeicher 14, auch als Ist-Spannung bezeichnet, wird die Erfindung näher erläutert. Der Spannungsverlauf wird dynamisch von der Messvorrichtung 1400 Betriebskontrollvorrichtung 140 erfasst und als Messwert, bspw. U x , dem Filtermodul 1402 übertragen. Das Speichermodul 1402 weist ein oder mehrere adressierbare Messkontrollwerte, bspw. Spannungswerte, auf, welchen entsprechende Kontrollparameter zugeordnet sind. Das Filtermodul 1402 adressiert die gespeicherten Messkontrollwerte und vergleich diese mit dem erfassten Messwert. Die basierend auf dem mittels des Filtermoduls generierten Messkontrollwert deaktiviert die Betriebskontrollvorrichtung 14 einen Stromkreis 30 oder einen Verbraucher 3, sobald ein gespeicherter Messkontrollwert vom erfassten Messwert unterschritten wird. Ein Kontrollparameter kann als Schaltsignal definiert sein. Ein Kontrollparameter kann als einem Stromkreis und/oder einem Verbraucher zugeordnetes Schaltsignal definiert sein.
Die bezeichneten Spannungswerte sind nicht beschränkt auf das vorliegende exemplarisch Ausführungsbeispiel, bei welchem der Energiespeicher einen Doppelschicht-Kondensator aufweist. Bezugszeichenlegende
1 Seilbahnanlage 11 Seil, Förderseil
13 Fahrbetriebsmittel, Seilbahnkabine, Sessel
131 Gehänge, Gehänge mit Seilklemme
1311 Rolle
132 Dach
133 Seite
134 Boden
14 Energiespeicher, Doppelschicht-Kondensator
140 Betriebskontrollvorrichtung
1400 Messvorrichtung
1401 Speichermodul
1402 Filtermodul
141 Verkabelung
142,142' Kontakt, Schleifkontakt, Stromabnehmer
143 Wandler, DC-DC Wandler
144 Wandler für Sicherheitsstromkreis, DC-DC Wandler
145 Verbindungsgerät
149 Sensormittel
15 Abdeckung, Hülle, Schutzschild
19 Zentralsteuerung, Seilbahnsteuerung
2 Ladeeinrichtung, Ladestation, Stromversorgungseinrichtung 21,21' Kontakteinrichtung, Kontakt, Stromschiene
22 Sensormittel, Detektor
23 Sensormittel, Detektor
29 Rad, Umlaufrad, Antriebsrad, Laufrad
3 Verbraucher, Endgeräte
30 Stromkreis F Fahrtrichtung, Transportrichtung
L, Li, L 2 ,... Länge
M Mastspitze
m Mast
S Station
s Laufschiene
t, t vmin , ... Zeit, Zeitabschnitt, Dauer
U Spannung, Spannungswert