DE102018005537A1

DE102018005537A1 - Straßenbaumaschine

Info

Publication number: DE102018005537A1
Application number: DE102018005537.0A
Authority: DE
Inventors: Hauke Brammer; Eberhard Lürding; Stefan Fischer; Matthias Drake; Thorsten Schwarting; Ahmed Meyer; Tobias Winkler; Jonas Figge; Matthias Bocksberger; Nikolas Meincke
Original assignee: Dynapac GmbH
Current assignee: Dynapac GmbH
Priority date: 2018-07-13
Filing date: 2018-07-13
Publication date: 2020-01-16
Also published as: WO2020011890A1

Abstract

Straßenbaumaschinen der bekannten Art weisen üblicherweise ein 12/24-Volt-Bordnetz auf, durch welches die verschiedenen Leistungsabnehmer bzw. Komponenten der Straßenbaumaschine mit elektrischer Energie versorgbar sind. Insbesondere durch die Zunahme der elektrisch betreibbaren Komponenten und Assistenzsysteme steigt der Bedarf an elektrischer Energie. Die Erfindung schafft eine Straßenbaumaschine, der zum Betrieb eine ausreichend hohe elektrische Leistung zur Verfügung steht. Das wird dadurch erreicht, dass das mindestens eine Bordnetz eine elektrische Spannung von 30 V bis 60 V aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Straßenbaumaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei Straßenbaumaschinen der hier angesprochenen Art kann es sich um Straßenfertiger, Beschicker für Straßenfertiger oder auch um Straßenfräsen handeln. Diese sind üblicherweise selbstfahrend ausgebildet und verfügen über mindestens einen Verbrennungsmotor zum Antrieb eines Fahrwerks und weiteren Leistungsabnehmern.
Straßenbaumaschinen der bekannten Art weisen üblicherweise ein 12/24-Volt-Bordnetz auf, durch welches die verschiedenen Leistungsabnehmer bzw. Komponenten der Straßenbaumaschine mit elektrischer Energie versorgbar sind. Insbesondere durch die Zunahme der elektrisch betreibbaren Komponenten und Assistenzsystemen steigt der Bedarf an elektrischer Energie der Baumaschinen. Die zur Verfügung stehende elektrische Energie ist allerdings durch das bestehende Bordnetz der Straßenbaumaschine begrenzt. Durch diese Begrenzung in der elektrischen Leistung ist auch die Leistungsfähigkeit der Straßenbaumaschine begrenzt bzw. lassen sich Assistenzsysteme und dergleichen nicht in den Maßen einsetzen, wie es technisch möglich wäre.
Davon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Straßenbaumaschine zu schaffen, der zum Betrieb eine ausreichend hohe elektrische Leistung zur Verfügung steht.
Eine Straßenbaumaschine zur Lösung dieser Aufgabe weist die Merkmale des Anspruchs 1 auf. Demnach ist es vorgesehen, dass das mindestens eine Bordnetz der Straßenbaumaschine zur Versorgung von verschiedenen Komponenten der Baumaschine eine elektrische Spannung von 30 V bis 60 V aufweist. Durch diese erhöhte Bordnetzspannung lässt sich eine höhere elektrische Leistung für den Betrieb der Straßenbaumaschine erzielen. So können eine Vielzahl verschiedener Komponenten gleichzeitig mit elektrischer Energie versorgt werden und zusätzlich weitere Systeme, wie beispielsweise Fahrassistenzsysteme, betrieben werden. Dadurch lässt sich die Straßenbaumaschine auf eine effiziente und flexible Art und Weise einsetzen, ohne dass sie durch eine unzureichende Versorgung mit elektrischer Energie eingeschränkt ist.
Vorzugsweise liefert das Bordnetz eine Spannung zwischen 40 V und 50 V bzw. 48 V. Dadurch kann eine höhere elektrische Leistung für den Betrieb der Straßenbaumaschine sowie der Vielzahl verschiedener Komponenten erzielt werden. Die Komponenten können gleichzeitig mit elektrischer Energie versorgt werden. Zusätzlich kann es möglich sein, dass weitere Systeme, wie beispielsweise Fahrassistenzsysteme, betrieben werden. Weiter ist es denkbar, dass das Bordnetz, insbesondere das 48 V-Bordnetz und das 12/24 V-Bordnetz, gleichgestellt sind, d.h., dass für die Versorgung der Komponenten mit elektrischer Spannung kein Bordnetz bevorzugt wird, oder dass eines der Bordnetze gegenüber dem anderen Bordnetz bei der Leistungsaufnahme bzw. Leistungsabgabe bevorzugt wird. Durch diese Priorisierung bzw. Gleichstellung können die einzelnen Komponenten bedarfsabhängig mit einer großen Effizienz betrieben werden.
Insbesondere kann es durch die vorliegende Erfindung weiter vorgesehen sein, dass das Bordnetz bzw. das 48-Volt-Bordnetz ein 12/24-Volt-Bordnetz ergänzt. Durch diese Ergänzung des 12/24-Volt-Bordnetzes, das dazu dient die Straßenbaumaschine mit elektrischer Energie für die Ausführung von Grundfunktionen zu versorgen, kann das zusätzliche 48-Volt-Bordnetz für den Betrieb mehrerer Komponenten, insbesondere für einen gleichzeitigen Betrieb der Komponenten, genutzt werden. Durch diese Ergänzung des bekannten oder bestehenden Bordnetzes durch das Bordnetz bzw. das 48-Volt-Bordnetz kann die Straßenbaumaschine besonders flexibel und vielseitig eingesetzt werden. Darüber hinaus können so ältere Straßenbaumaschinen durch die Ergänzung eines Bordnetzes bzw. des 48-Volt-Bordnetzes mit zusätzlichen Systemen, wie beispielsweise Assistenzsystemen, ausgestaltet werden.
Bei den hier genannten Komponenten kann es sich beispielsweise handeln um ein Fahrwerk und/oder einen Materialförderer für Straßenbaumaterial und/oder eine Verteilerschnecke und/oder eine Einbaubohle und/oder ein Bedienpult bzw. eine Steuereinheit und/oder eine Stampfereinheit und/oder eine Vibrationseinrichtung und/oder einen Nachverdichter und/oder einen Lüfterantrieb und/oder eine Absaugeinrichtung und/oder einen Vorderradantrieb und/oder einen Lattenrostantrieb und/oder eine Lenkung und/oder einen Starter-Generator und/oder einen elektrischen Turbolader und/oder ein elektrisches Bootsystem und/oder einen Hybridantrieb (Diesel/Hydraulik/Elektrik) und/oder eine Beleuchtungsanlage und/oder ein Display und/oder einen Konverter und/oder ein Sprühsystem und/oder einen Spurreiniger und/oder eine Nivelliereinrichtung und/oder einen 48-Volt-Generatorantrieb und/oder ein elektrisches Seitenschild und/oder mindestens einen Linearantrieb für einen Spurreiniger und/oder eine Holmverriegelung und/oder eine Dachverriegelung des Bedienstandes und/oder eine Klimaanlage. Darüber hinaus ist es auch denkbar, dass weitere hier nicht genannte Komponenten der vorbezeichneten Straßenbaumaschinen durch das Bordnetz bzw. das 48-Volt-Bordnetz mit elektrischer Energie versorgt werden. Insbesondere kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass mehrere der genannten Komponenten gleichzeitig durch das Bordnetz betreibbar sind.
Darüber hinaus kann es ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung vorsehen, dass ein Kabelquerschnitt mindestens eines Kabels des Bordnetzes bzw. des 48-Volt-Bordnetzes für die Versorgung mindestens einer der Komponenten mit elektrischer Energie reduziert ist. Durch die erhöhte Bordspannung kann bei gleicher Leistung, im Vergleich zu dem bestehenden 12/24-Volt-Bordnetz, der Querschnitt der verwendeten Kabel reduziert werden. Dadurch lassen sich erhebliche Kosten sowie Material einsparen. Dabei besteht ein besonderer Vorteil darin, dass die Straßenbaumaschine für die Versorgung der Komponenten mit elektrischer Energie nicht die Berührungsschutzgrenze von 60 V überschreitet. Dadurch sind keine weiteren baulichen Sicherheitsmaßnahmen an der Straßenbaumaschine vorzunehmen.
Des Weiteren kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die erhöhte elektrische Spannung, insbesondere die 48 V, durch einen Generator der Straßenbaumaschine erzeugbar sind. Insbesondere kann der Verbrennungsmotor dazu dienen, die genannte elektrische Spannung zu generieren.
Des Weiteren kann ein besonders vorteilhaftes weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darin bestehen, dass die elektrische Spannung, insbesondere die 48 V, durch mindestens einen, insbesondere aufladbaren, Energiespeicher, vorzugsweise mindestens eine Batterie oder mindestens einen Akku, die auf der Straßenbaumaschine platziert sind, erzeugbar sind. Dabei kann es des Weiteren vorgesehen sein, dass ein aufladbarer Energiespeicher zum Speichern von elektrischer Energie und zur Speisung des Bordnetzes während des Betriebs eines Verbrennungsmotors der Straßenbaumaschine aufladbar ist. Vorzugsweise ist es denkbar, dass die elektrische Spannung durch mindestens drei, insbesondere aufladbare, Energiespeicher, vorzugsweis durch mindestens drei Batterien oder durch mindestens drei Akkus, die auf der Straßenbaumaschine platziert sind, erzeugbar sind.
Bevorzugtermaßen weist das elektrische Bordnetz zur Erzeugung der elektrischen Spannung Energiespeicher mit mindestens 13 Einzelzellen auf. Die Einzelzellen können jeweils eine maximale Spannung von 2 V aufweisen. Durch diese Ausgestaltung der Energiespeicher lässt sich die erforderliche Energieversorgung bzw. die Energiespeicher sehr genau und an die Anwendung angepasst konfigurieren.
Dadurch kann mindestens eine der elektrischen Komponenten wenigstens zeitweise ausschließlich durch das, insbesondere 48-Volt, Bordnetz betreibbar sein.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden durch die einzige Figur der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt eine schematische Seitenansicht eines Straßenfertigers.
Zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Straßenbaumaschine wird in der Figur beispielshaft ein Straßenfertiger 10 dargestellt. An dieser Stelle sei jedoch ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf einen Straßenfertiger eingeschränkt ist, sondern vielmehr auch im Zusammenhang mit weiteren Straßenbaumaschinen, wie beispielsweise einem Beschicker, einer Straßenfräse oder dergleichen anwendbar ist.
Der in der Figur beispielhaft dargestellte Straßenfertiger 10 weist ein Fahrwerk 11 auf, das im gezeigten Ausführungsbeispiel als ein Raupenfahrwerk ausgebildet ist. Das Fahrwerk 11 des Straßenfertigers 10 kann jedoch auch als Radfahrwerk ausgebildet sein. Der Straßenfertiger 10 ist selbstfahrend ausgebildet. Dazu wird das Fahrwerk 11 von einer Antriebseinheit 12 derart angetrieben, dass der Straßenfertiger 10 entlang einer Fertigungsrichtung 13 bewegbar ist. Es kann jedoch erfindungsgemäß auch vorgesehen sein, dass das Fahrwerk 11 durch einen elektrischen Antrieb, der von einem Bordnetz, insbesondere einem 48-Volt-Bordnetz, mit elektrischer Energie versorgt wird, betrieben wird.
In Fertigungsrichtung 13 gesehen ist vor der Antriebseinheit 12 ein wannenartig bzw. muldenartig ausgebildeter Vorratsbehälter 14 angeordnet. Dieser Vorratsbehälter 14 dient zur Aufnahme eines Vorrats des zur Herstellung des Straßenbelags dienenden Materials, insbesondere einer Asphaltmischung. Durch einen in der Figur nicht gezeigten Förderer, insbesondere einen Kratzerförderer, wird das Material vom Vorratsbehälter 14 entgegen der Fertigungsrichtung 13 zu einer Rückseite des Straßenfertigers 10 transportiert, und zwar vor eine Verteilerschnecke 15. Die Verteilerschnecke 15 ist hinter der Antriebseinheit 12 angeordnet. Die Verteilerschnecke 15 erstreckt sich quer zu der Fertigungsrichtung 13 und dient dazu, das Material über die gesamte Arbeitsbreite des Straßenfertigers 10 gleichmäßig zu verteilen.
In Fertigungsrichtung 13 betrachtet, ist hinter der Verteilerschnecke 15 eine Einbaubohle 16 vorgesehen. Die Einbaubohle 16 ist an Tragarmen 17 auf und ab bewegbar angehängt. Die Tragarme 17 sind schwenkbar am Fahrwerk 11 gelagert. Bei der Einbaubohle 16 kann es sich um eine einteilige Einbaubohle 16 handeln, die in der Breite nicht veränderbar ist, oder um eine mehrteilige Einbaubohle aus einer Hauptbohle und seitlichen Verschiebebohlen, wodurch die Breite der Einbaubohle 16 veränderbar ist.
Die Einbaubohle 16 weist einen Bohlengrundkörper 18 mit einer darunter angeordneten Gleitplatte 19 auf. Die Einbaubohle 16 liegt mit der Unterseite Ihrer Gleitplatte 19 auf dem einzubauenden Material auf.
Die Antriebseinheit 12 des Straßenfertigers 10 weist einen Verbrennungsmotor auf. Vorzugsweise handelt es sich dabei um einen Dieselmotor. Die Antriebseinheit 12 kann aber auch andere Motoren, ggf. auch mehrere Motoren aufweisen. Die Antriebseinheit 12 verfügt des Weiteren über mindestens eine von dem Verbrennungsmotor angetriebene Hydraulikpumpe. Damit werden hydraulische Antriebe, insbesondere Hydraulikmotoren, mit der benötigten Energie, und zwar unter Druck stehendem Hydrauliköl, versorgt.
Bei der hier dargestellten erfindungsgemäßen Straßenbaumaschine treibt der Verbrennungsmotor zusätzlich oder alternativ mindestens einen Generator an, der Strom für das elektrische Bordnetz erzeugt. Dabei wird vorzugsweise eine Bordnetzspannung von 48 V erzeugt. Mit diesen 48 V des Bordnetzes können wenigstens einige der vorgenannten Komponenten des Straßenfertigers 10 betrieben werden.
Darüber hinaus kann über das 48-Volt-Bordnetzsystem auch die Steuereinheit, die einem Bedienstand 20 des Straßenfertigers 10 zugeordnet ist sowie Assistenzsysteme zum Betrieb des Fertigers 10 mit elektrischer Energie versorgt werden. Durch diese erhöhte Bordnetzspannung kann eine größere elektrische Leistung für den Betrieb des Straßenfertigers 10 erreicht werden als bei bekannten Straßenbaumaschinen. Dadurch steht zum einen mehr elektrische Energie zum Betrieb der einzelnen Komponenten zur Verfügung und zum anderen lassen sich durch diese erhöhte elektrische Leistung auch mehrere der vorgenannten Komponenten parallel mit Energie versorgen.
Bezugszeichenliste

10: Straßenfertiger
11: Fahrwerk
12: Antriebseinheit
13: Fertigungsrichtung
14: Vorratsbehälter
15: Verteilerschnecke
16: Einbaubohle
17: Tragarm
18: Bohlengrundkörper
19: Gleitplatte
20: Bedienstand

Claims

Straßenbaumaschine, insbesondere Straßenfertiger (10), Beschicker oder Straßenfräse mit mindestens einem Bordnetz zur Versorgung von verschiedenen Komponenten der Straßenbaumaschine mit elektrischer Energie, dadurch gekennzeichnet, dass das Bordnetz als eine Spannung zwischen 30 V und 60 V aufweist.
Straßenbaumaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bordnetz eine Spannung zwischen 40 V und 50 V aufweist, vorzugsweise weist das Bordnetz eine Spannung von 48Vauf.
Straßenbaumaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bordnetz, insbesondere das 48V-Bordnetz, ein 12/24V-Bordnetz der Straßenbaumaschine ergänzt.
Straßenbaumaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bordnetz, insbesondere das 48V-Bordnetz, und das 12/24V-Bordnetz gleichgestellt sind oder eines der Bordnetze gegenüber dem anderen bei der Leistungsabnahme priorisiert wird.
Straßenbaumaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Komponenten handeln kann um: ein Fahrwerk (11) und/oder einen Materialförderer für Straßenbaumaterial und/oder eine Verteilerschnecke (15) und/oder eine Einbaubohle (17) und/oder ein Bedienpult bzw. eine Steuereinheit und/oder eine Stampfereinrichtung und/oder eine Vibrationseinrichtung und/oder einen Nachverdichter und/oder einen Lüfterantrieb und/oder eine Absaugeinrichtung und/oder einen Vorderradantrieb und/oder einen Lattenrostantrieb und/oder eine Lenkung und/oder einen Starter-Generator und/oder einen elektrischen Turbolader und/oder ein elektrisches Bootsystem und/oder einen Hybridantrieb (Diesel/Hydraulik/Elektrik) und/oder eine Beleuchtungsanlage und/oder ein Display und/oder einen Converter und/oder ein Sprühsystem und/oder einen Spurreiniger und/oder eine Nivelliereinrichtung und/oder einen 48V Generatorantrieb und/oder ein elektrisches Seitenschild und/oder mindestens einen Linearantrieb für einen Spurreiniger und/oder eine Holmverriegelung und/oder eine Dachverstellung des Bedienstande und/oder eine Klimaanlage.
Straßenbaumaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Komponenten durch das 48V-Bordnetz mit elektrischer Energie versorgbar ist.
Straßenbaumaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kabelquerschnitt mindestens eines Kabels des 48V-Bordnetzes für die Versorgung mindestens einer der Komponenten mit elektrischer Energie reduziert ist.
Straßenbaumaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die 48V elektrische Spannung durch einen Generator der Straßenbaumaschine erzeugbar sind.
Straßenbaumaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Spannung durch mindestens einen, insbesondere aufladbaren, Energiespeicher, vorzugsweise mindestens eine Batterie oder mindestens einen Akku, die auf der Straßenbaumaschine platziert sind, erzeugbar sind.
Straßenbaumaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Spannung durch mindestens drei, insbesondere aufladbare, Energiespeicher, vorzugsweise mindestens drei Batterien oder mindestens drei Akkus, die auf der Straßenbaumaschine platziert sind, erzeugbar ist.
Straßenbaumaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Bordnetz zur Erzeugung der elektrischen Spannung Energiespeicher mindestens 13 Einzelzellen aufweist.
Straßenbaumaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch das zusätzliche Bordnetz, insbesondere das 48V-Bordnetz, eine höhere elektrische Leistung für den Antrieb der Komponenten erzeugbar ist.
Straßenbaumaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine elektrische Komponente wenigstens zeitweise ausschließlich durch das zusätzliche Bordnetz, insbesondere das 48V-Bordnetz, betreibbar ist.
Straßenbaumaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein aufladbarer Energiespeicher zum Speichern von elektrischer Energie und zur Speisung des zusätzlichen Bordnetzes, insbesondere das 48V-Bordnetzes, während des Betriebs eines Verbrennungsmotors der Straßenbaumaschine aufladbar ist.