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Die Erfindung betrifft einen Straßenfertiger oder Beschicker gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Außerdem betrifft die Erfindung einen Verdichter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 4. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein System zum Betreiben einer Straßenbaumaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7. Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Straßenbaumaschine gemäß Anspruch 13.
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Zum Herstellen und/oder Reparieren von Verkehrsflächen, wie insbesondere Straßen, kommen in der Regel unterschiedliche Straßenbaumaschinen zum Einsatz. Der Straßenbelag wird dabei üblicherweise aus einem Material wie Asphalt mittels eines sogenannten Straßenfertigers hergestellt. Häufig führt ein sogenannter Beschicker das zu verarbeitende Material dem Straßenfertiger mittels eines Förderers zu.
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Bei der Herstellung des Unterbaus einer Straße werden aushärtende Materialien, wie beispielsweise Beton, verwendet oder auch ungebundene Schichten aus körnigem Material, wie beispielsweise Sand oder Kies. Zur Handhabung dieser Materialien dienen unterschiedliche Baumaschinen, wie Bagger oder auch Transportfahrzeuge. Um den Unterbau beziehungsweise Untergrund zu verfestigen werden in der Regel sogenannte Verdichter eingesetzt. Typischerweise handelt es sich dabei um Walzenverdichter beziehungsweise Straßenwalzen mit großen trommelförmigen Walzen oder auch um sogenannte Plattenverdichter mit vibrierenden plattenförmigen Elementen.
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Wie beispielsweise in
EP 2 372 022 A1 oder
DE 10 2011 105 899 A1 dargestellt, weist jede eingesetzte Straßenbaumaschine typischerweise ein separates Antriebsaggregat zum Antrieb und Betrieb auf. Es handelt sich dabei üblicherweise um eine Brennkraftmaschine beziehungsweise einen Verbrennungsmotor, insbesondere einen Dieselmotor. Zur Versorgung weiterer elektrischer Komponenten, wie Steuergeräten, Anzeigen oder auch Beleuchtung, sind Generatoren wie Lichtmaschinen mit der Kraftmaschine gekoppelt zur Bereitstellung der dafür notwendigen elektrischen Energie.
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Schon während des normalen Betriebs aber noch mehr während Arbeitspausen ist das Antriebsaggregat, insbesondere der Verbrennungsmotor, beispielsweise eines Straßenfertigers, in aller Regel nicht ausgelastet, es arbeitet zeitweise sogar im Leerlauf. Derartige Leerlaufzeiten oder geringe Auslastungen führen zu erhöhtem und unnötigem Kraftstoffverbrauch und damit auch zu unerwünschter Umweltbelastung. Im Übrigen arbeitet ein Verbrennungsmotor nur in einem engen Auslastungsbereich optimal, der in der Regel weit entfernt vom Leerlauf ist.
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Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, Straßenbaumaschinen beziehungsweise Baustellaggregate, insbesondere Straßenfertiger, Beschicker oder Verdichter, sowie ein System und ein Verfahren zum Betreiben einer Straßenbaumaschine zu schaffen, die beziehungsweise das einen möglichst energieeffizienten Betrieb gewährleistet.
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Ein Straßenfertiger oder Beschicker zur Lösung dieser Aufgabe zeichnet sich durch die Merkmale des Anspruchs 1 aus. Demnach weist der Straßenfertiger oder Beschicker wenigstens eine Ladestation zum Laden wenigstens eines elektrischen Energiespeichers, insbesondere einer Batterie, auf. Dieser elektrische Energiespeicher dient insbesondere zum Betreiben und/oder Antreiben einer weiteren Straßenbaumaschine. Dazu muss der elektrische Energiespeicher elektrisch leitend mit der weiteren Straßenbaumaschine verbunden sein. Für einen zumindest teilweisen elektrischen Betrieb oder ein zumindest teilweises elektrisches Antreiben einer Straßenbaumaschine kommen insbesondere die wenig energieintensiven Straßenbaumaschinen in Betracht, wie insbesondere Transportfahrzeuge, Verdichter oder ähnliches.
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Bevorzugt ist der wenigstens eine elektrische Energiespeicher lösbar und/oder austauschbar mit der Ladestation verbindbar. Vorzugsweise ist eine elektrische Verbindbarkeit beziehungsweise Kontaktierbarkeit gegeben, um ein Aufladen des Energiespeichers zu ermöglichen. Weiter bevorzugt weist die Ladestation zumindest eine Aufnahme zur elektrischen und/oder mechanischen Kontaktierung wenigstens eines elektrischen Energiespeichers auf. Vorzugsweise können auch mehrere Aufnahmen vorgesehen sein, um gleichzeitig mehrere elektrische Energiespeicher aufnehmen und vorzugsweise auch gleichzeitig oder nacheinander laden zu können. Besonders bevorzugt ist eine Steckverbindung zur Herstellung einer elektrischen und/oder mechanischen Verbindung beziehungsweise Kontaktierung vorgesehen. Vorzugsweise wird die Steckverbindung bei Einsetzen des elektrischen Energiespeichers in die Aufnahme geschlossen und bei Entfernen des Energiespeichers wieder getrennt. Dabei kann eine geeignete Arretierung zum Schutz gegen unbeabsichtigtes oder unautorisiertes Entfernen vorgesehen sein.
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Der Straßenfertiger oder Beschicker weist insbesondere wenigstens eine Austausch- und/oder Umsetzvorrichtung beziehungsweise ein Wechselsystem zum Austauschen des Energiespeichers an der Ladestation auf. Vorzugsweise kann ein Hebezeug, wie ein Kran, eine Hebebühne oder ähnliches und/oder Schwenkvorrichtung vorgesehen sein. Besonders bevorzugt ist eine drehtellerartige beziehungsweise schwenkbare Ausbildung der Austausch beziehungsweise Umsetzvorrichtung vorgesehen. Dabei kann insbesondere ein Lineartrieb, wie beispielsweise ein hydraulisch, pneumatisch oder auch elektrisch angetriebenes Gestänge oder eine Zylinderanordnung vorgesehen sein. Insbesondere kann der elektrische Energiespeicher aus seiner Aufnahme herausgezogen werden und nach Entfernen oder Verschwenken durch einen weiteren Energiespeicher ersetzt werden. Ein solcher Austausch kann beispielsweise mittels eines Drehtisches an gegenüberliegenden Endbereichen beziehungsweise Seiten vollzogen werden. Insbesondere lassen sich die Energiespeicher damit direkt zwischen zwei Straßenbaumaschinen austauschen. Es können zwei oder mehr Energiespeicher getauscht werden. Vorzugsweise dient dabei eine Straßenbaumaschine zum Aufladen des wenigstens einen Energiespeichers während die andere Straßenbaumaschine als Verbraucher der elektrischen Energie auftritt.
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Ein Verdichter für den im Straßenbau zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe weist die Merkmale des Anspruchs 4 auf. Demnach ist wenigstens ein elektrischer Energiespeicher für einen elektrischen Betrieb und/oder Antrieb desselben vorgesehen. Ein Verdichter, wie beispielsweise eine Straßenwalze beziehungsweise auch ein Walzenverdichter oder ein Vibrationsverdichter, sind im Wesentlichen für einen Fahrbetrieb ausgelegt. Da diese insbesondere keine besonders energieintensiven Verbraucher, wie beispielsweise eine Heizung benötigen, sind diese mittels der heute verfügbaren elektrischen Energiespeicher, insbesondere in Form moderner Akkus oder Batterien über ausreichende Zeiträume betreibbar. Als elektrischer Energiespeicher dient beispielweise ein Akku oder eine Batterie. Der elektrische Energiespeicher dient dabei als Energiequelle für wenigstens einen Elektromotor und andere elektrische Verbraucher des Verdichters. Grundsätzlich kommen auch andere Straßenbaumaschinen in Betracht.
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Bevorzugt ist der elektrische Energiespeicher elektrisch und/oder mechanisch lösbar mit dem Verdichter verbindbar. Hierzu weist der Verdichter vorzugsweise wenigstens eine Aufnahme auf, die mit dem elektrischen Energiespeicher korrespondiert, insbesondere in elektrischer und/oder mechanischer Hinsicht. Besonders bevorzugt ist eine Steckverbindung zur Herstellung der elektrischen und/oder mechanischen Verbindung vorgesehen, vorzugsweise im Bereich der Aufnahme. Die Steckverbindung wird dabei bevorzugt beim Einsetzen des elektrischen Energiespeichers in die korrespondierende Aufnahme geschlossen. Umgekehrt wird die Steckverbindung beim oder zum Entfernen wieder gelöst beziehungsweise getrennt. Zusätzlich kann noch eine geeignete Verriegelung, beispielsweise mechanischer Art, vorgesehen sein. Der Verdichter kann ein System zur Energierückgewinnung aufweisen. Damit ist es möglich, Bewegungsenergie beim Abbremsen wieder in elektrische Energie umzuwandeln und wieder im Energiespeicher zu speichern.
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Der elektrische Energiespeicher ist insbesondere mittels einer Ladestation einer weiteren Straßenbaumaschine aufladbar. Bei der weiteren oder zweiten Straßenbaumaschine handelt es sich insbesondere um einen Straßenfertiger oder Beschicker, wie er beispielsweise oben beschrieben ist. Das Aufladen erfolgt bevorzugt nach Umsetzen auf diese weitere, zweite Straßenbaumaschine. Zum Umsetzen kann insbesondere eine Umsetzeinrichtung verwendet werden, wie sie ebenfalls oben beschrieben ist. Die Umsetzeinrichtung kann wahlweise an der ersten oder zweiten Straßenbaumaschine angeordnet oder auch als separate Einheit vorgesehen sein.
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Ein System zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe weist die Merkmale des Anspruchs 7 auf. Das System umfasst dementsprechend eine erste Straßenbaumaschine, die wenigstens einen elektrischen Energiespeicher aufweist. Sie ist zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, elektrisch betreibbar und/oder antreibbar. Bei der ersten Straßenbaumaschine handelt es sich insbesondere um einen Verdichter, wie er oben beschrieben wurde. Das System beinhaltet außerdem eine zweite Straßenbaumaschine, die Mittel zum Laden des elektrischen Energiespeichers zur Versorgung der ersten Straßenbaumaschine mit elektrischer Energie aufweist. Bei der zweiten Straßenbaumaschine handelt es sich insbesondere um einen Straßenfertiger oder Beschicker, wie er oben beschrieben ist. Bevorzugt liefert die zweite Straßenbaumaschine die elektrische Energie zur Versorgung der ersten Straßenbaumaschine. Damit ist dafür gesorgt, dass beispielsweise überschüssige Energie oder freie Kapazitäten der zweiten Straßenbaumaschine, vorzugsweise in Phasen geringer Auslastung oder im Leerlauf, dennoch genutzt werden kann. Der elektrische Energiespeicher dient dabei zur Zwischenspeicherung und/oder bedarfsgerechten Abgabe der Energie an die erste Straßenbaumaschine. Dementsprechend weist die erste Straßenbaumaschine vorzugsweise elektrisch arbeitende Verbraucher auf, wie insbesondere Elektromotoren, elektrische Steuergeräte und ähnliches.
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Der elektrische Energiespeicher ist insbesondere zwischen der ersten und der zweiten Straßenbaumaschine umsetzbar. Vorzugsweise ist hierzu mindestens ein Wechselsystem und/oder eine Umsetzeinrichtung vorgesehen. Als Wechselsystem beziehungsweise Umsetzeinrichtung dient vorzugsweise wenigstens ein Hebezeug, wie ein Kran, eine Fördereinrichtung, insbesondere Förderband, Rollband oder ähnliches, oder auch eine Dreh- beziehungsweise Schwenkvorrichtung. Vorzugsweise werden dabei zwei oder mehr elektrische Energiespeicher gegeneinander ausgetauscht. Zwei gegeneinander ausgetauschte Energiespeicher befinden sich dabei vorzugsweise an zwei verschiedenen Straßenbaumaschinen. Die Umsetzeinrichtung beziehungsweise das Wechselsystem kann einer oder beiden Straßenbaumaschinen zugeordnet sein oder einer separaten Einheit. Vorzugsweise ist die Umsetzeinrichtung der zweiten Straßenbaumaschine, also insbesondere dem Straßenfertiger beziehungsweise Beschicker, oder dem Verdichter zugeordnet.
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Besonders bevorzugt sind die Mittel zum Laden als Ladestation ausgebildet. Die Ladestation dient dabei zum Laden des wenigstens einen elektrischen Energiespeichers mit elektrischer Energie. Besonders bevorzugt ist ein Generator der zweiten Straßenbaumaschine zur Bereitstellung elektrischer Energie ausgebildet. Diese elektrische Energie kann vorzugsweise zum Laden des elektrischen Energiespeichers und/oder Versorgung der Ladestation mit elektrischer Energie ausgebildet sein. Besonders bevorzugt ist der Generator durch ein Antriebsaggregat beispielsweise eine Kraftmaschine oder Brennkraftmaschine, insbesondere einen Verbrennungsmotor der zweiten Straßenbaumaschine antreibbar. Somit kann bevorzugt durch Verbrennung entsprechenden Treibstoffs, fossilen oder auch regenerativen Ursprungs, für eine Bereitstellung elektrischer Energie gesorgt werden.
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Weiter bevorzugt ist wenigstens der eine elektrische Energiespeicher bei Anordnung an der zweiten Straßenbaumaschine und/oder nach Umsetzen auf die zweite Straßenbaumaschine aufladbar. Zum Aufladen dient insbesondere die Ladestation beziehungsweise der zugehörige Stromerzeuger beziehungsweise Generator. Somit ist es insbesondere möglich, einen teilweise oder vollständig entladenen elektrischen Energiespeicher wieder aufzuladen. Währenddessen kann die elektrisch betriebene Straßenbaumaschine insbesondere mit einem weiteren elektrischen Energiespeicher mit hinreichender Ladung weiter betrieben werden. Dementsprechend ist der Einsatz zumindest zweier oder mehrerer elektrischer Energiespeicher insbesondere zum Austausch vorteilhaft.
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Der elektrische Energiespeicher ist mit der Ladestation vorzugsweise lösbar verbindbar. Die Ladestation weist insbesondere eine Aufnahme für den elektrischen Energiespeicher auf. Vorzugsweise ist eine elektrische und/oder mechanische Verbindung des elektrischen Energiespeichers mit der Ladestation herstellbar. Hierzu dient besonders bevorzugt eine Steckverbindung. Die Steckverbindung wird dabei insbesondere beim Einsetzen des elektrischen Energiespeichers in die Aufnahme geschlossen. Umgekehrt wird bei Entfernen des elektrischen Energiespeichers aus der Ladestation die Steckverbindung getrennt. Vorzugsweise kann zusätzlich noch eine Sicherung gegen unbeabsichtigtes oder unerwünschtes Entfernen des elektrischen Energiespeichers vorgesehen sein, beispielsweise in Form einer mechanischen oder elektromechanischen Sicherung oder Rastung.
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Ein Verfahren zur Lösung der Eingangs geschilderten Aufgabe weist die Maßnahmen des Anspruchs 13 auf. Eine elektrisch betreibbare und/oder antreibbare erste Straßenbaumaschine wird dabei mittels wenigstens eines elektrischen Energiespeichers mit elektrischer Energie versorgt. Bei der Straßenbaumaschine handelt es sich insbesondere um einen Verdichter, insbesondere einen Walzenverdichter gemäß obigen Schilderungen. Das Verfahren zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass der elektrische Energiespeicher mittels einer zweiten Straßenbaumaschine aufgeladen wird. Das Aufladen erfolgt vorzugsweise nach einer zumindest teilweisen oder auch vollständigen Entladung des elektrischen Energiespeichers.
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In einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens wird der wenigstens eine, insbesondere teilweise entladene, elektrische Energiespeicher von der ersten Straßenbaumaschine entfernt beziehungsweise abgekoppelt. Der elektrische Energiespeicher wird vorzugsweise getrennt von der ersten Straßenbaumaschine aufgeladen, also vorzugsweise ohne mechanischen oder elektrischen Kontakt zu dieser zumindest während des Ladevorgangs. Vorzugsweise erfolgt das Aufladen mittels einer Ladestation und/oder aber eines Generators der zweiten Straßenbaumaschine. Der Generator der zweiten Straßenbaumaschine wird dabei vorzugsweise mittels eines Antriebsaggregats, wie einer Kraftmaschine oder Brennkraftmaschine, vorzugsweise eines Verbrennungsmotors der zweiten Straßenbaumaschine angetrieben, so dass dieser elektrische Energie bereitstellen kann. Damit kann elektrische Energie insbesondere in Phasen geringerer Auslastung oder sogar Leerlaufs der zweiten Straßenbaumaschine zum Laden des elektrischen Energiespeichers genutzt werden. Ein energieeffizienter Betrieb der Straßenbaumaschinen ist damit möglich.
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Ein besonders bevorzugtes Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass der wenigstens eine elektrische Energiespeicher von der ersten auf die zweite Straßenbaumaschine umgesetzt wird. Alternativ oder sozusagen im Austausch kann auch wenigstens ein elektrischer Energiespeicher, insbesondere ein weiterer elektrischer Energiespeicher von der zweiten auf die erste Straßenbaumaschine umgesetzt werden. Es findet vorzugsweise ein Austausch der Energiespeicher statt, vorzugsweise wenigstens zweier Energiespeicher. Dabei wird vorzugsweise ein zumindest teilweise entladener Energiespeicher zum Laden auf die zweite Straßenbaumaschine umgesetzt, insbesondere auf eine Ladestation derselben. Ein vorzugsweise zumindest teilweise oder auch vollständig geladener elektrischer Energiespeicher wird umgekehrt von der zweiten Straßenbaumaschine auf die erste Straßenbaumaschine zur Versorgung derselben umgesetzt. Insbesondere erfolgt das Umsetzen derart, dass zwei elektrische Energiespeicher der beiden Straßenbaumaschinen ausgetauscht werden. Somit wird ein kontinuierlicher Betrieb der elektrisch angetriebenen beziehungsweise betriebenen ersten Straßenbaumaschine sichergestellt. Gleichzeitig kann ein kontinuierlicher Ladevorgang während des Betriebs der zweiten Straßenbaumaschine erfolgen. Weiter bevorzugt ist wenigstens eine Steckverbindung zur Herstellung einer elektrischen und/oder mechanischen Verbindung zwischen dem elektrischen Energiespeicher und der entsprechenden Straßenbaumaschine vorgesehen. Die Steckverbindung wird zur elektrischen beziehungsweise mechanischen Kontaktierung verwendet.
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Bei den oben genannten elektrischen Energiespeichern handelt es sich insbesondere um Akkumulatoren, kurz Akkus, Batterien oder ähnliche Energiespeicher zur Speicherung elektrischer Energie. Es können verschiedene Akkutypen beziehungsweise Batterietypen verwendet werden, beispielsweise Blei, Blei-Gel, Nickel-Kadmium, Nickel-Metallhydrid, Lithium-Ionen, Lithium-Polymer und ähnliche Zusammensetzungen.
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Besondere Ausführungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:
- 1 eine Seitenansicht einer Straßenwalze,
- 2 eine Seitenansicht eines Straßenfertigers,
- 3 eine Draufsicht auf ein Wechselsystem für elektrische Energiespeicher in einer Ausgangsposition,
- 4 das Wechselsystem der 3 in einer eingefahrenen Stellung,
- 5 das Wechselsystem der 3 während der Drehung um die zentrale Drehachse,
- 6 das Wechselsystem der 3 nach erfolgtem Austausch der Energiespeicher, und
- 7 das Wechselsystem der 3 in Ruhestellung.
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Bei der in der 1 dargestellten fahrbaren Straßenbaumaschine handelt es sich um einen sogenannten Verdichter. Ein Verdichter dient zur Komprimierung von Schüttgut, wie beispielsweise einer Schicht aus körnigem Material, also insbesondere Sand oder Kies. Im vorliegenden Fall ist ein spezieller Verdichter dargestellt, nämlich eine sogenannte Straßenwalze 10 oder auch kurz Walze.
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Die Straßenwalze 10 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel zwei sich über die nahezu gesamte Fahrzeugbreite erstreckende Trommeln oder Walzen 12 auf. Diese sind mittels zentraler Achsen 14 am Fahrgestell 16 gelagert. Die Walzen 12 dienen bei insbesondere langsamer Fahrt zur gleichmäßigen Komprimierung des darunter befindlichen Materials. Um dabei auch eine Kurvenfahrt zu ermöglichen, weist die Straßenwalze 10 ein zentrales Gelenk 18 auf, mit dem das Fahrgestell 16 um eine zwischen den beiden Achsen 14 angeordnete vertikale Drehachse 20 zusammengeklappt beziehungsweise geknickt werden kann. Oben auf dem Fahrgestell 16 ist schließlich eine Fahrerkabine 36 für einen nicht gezeigten Fahrer und Bediener angeordnet.
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Die Straßenwalze 10 weist im Bereich des Fahrgestells 16 ein im Innern desselben beziehungsweise eines dieses umgebenden Gehäuses angeordnetes Antriebsaggregat 24 auf. Das Antriebsaggregat 24 dient zum Antrieb der Straßenwalze 10. Dazu wirkt es im vorliegenden Fall auf die zugeordnete Hinterachse 14 ein. Damit sorgt das Antriebsaggregat 24 für einen Vortrieb der Straßenwalze 10 durch Drehung und entsprechendes Abrollen der zylinderförmigen Walzen 12 auf dem Untergrund.
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Das Antriebsaggregat 24 umfasst einen hier nicht dargestellten Elektromotor. Der Elektromotor treibt die Walzen 12 an. Zur Energieversorgung desselben dient ein elektrischer Energiespeicher 26, der beispielsweise in Form eines oder mehrerer Akkus oder Batterien ausgestaltet sein kann. Die dem Energiespeicher 26 entnommene elektrische Energie dient unter anderem direkt zum Betreiben des Antriebsaggregats 24 zur Fortbewegung der Straßenwalze 10. Aber auch die übrigen Komponenten, wie eine Hydraulik, eine Lenkung oder auch hier ebenfalls nicht im Detail dargestellte Steuerungselemente, Beleuchtungskörper etc., können darüber mit elektrischer Energie versorgt werden. Damit ist keine weitere Energiequelle, wie beispielsweise ein Verbrennungsmotor, notwendig. Die Straßenwalze 10 kann ergänzend ein System zur Energierückgewinnung von Bewegungsenergie in elektrische Energie, beispielsweise beim Bremsen, aufweisen.
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Der elektrische Energiespeicher 26 ist in einer Aufnahme 28 an der Straßenwalze 10 befestigt. Die Aufnahme 28 dient gleichzeitig zur mechanischen Halterung und elektrischen Kontaktierung des Energiespeichers 26. Der Energiespeichers 26 ist außerdem lösbar mittels einer Steckverbindung mit der Aufnahme 26 verbunden. Dazu weisen die Aufnahme 28 und die elektrischen Energiespeicher 26 miteinander korrespondierende Komponenten einer entsprechenden Steckverbindung auf.
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In der 2 ist ein sogenannter Straßenfertiger 30 gezeigt. Der Straßenfertiger 30 verfügt über ein Raupenfahrwerk 32, das entsprechend am Fahrgestell 34 des Straßenfertigers 30 befestigt ist. Der Straßenfertiger 30 weist ebenfalls eine Fahrerkabine 36 auf, die hier als offener Fahrerstand ausgebildet ist und einem Bediener beziehungsweise Fahrer zur Bedienung des Straßenfertigers 30 dient.
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Im vorderen Bereich des Straßenfertigers 30, hier auf der linken Seite dargestellt, ist ein sogenannter Gutbunker 38 als Vorratsbehälter angeordnet. Dieser dient zur Aufnahme des als Straßenbelag zu verwendenden Materials, nämlich üblicherweise Asphalt. Der Asphalt wird mittels eines hier nicht im Detail gezeigten Förderers oder Förderbandes 40 an das hintere Ende des Straßenfertigers 30, hier auf der rechten Seite, transportiert. Dort ist eine sogenannte Einbaubohle 42 angeordnet, die zur Aufbringung des Asphalts als Straßenbelag auf einen Untergrund dient.
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Zum Antrieb des Straßenfertigers 30 mittels des Raupenfahrwerks 32 dient ein Antriebsaggregat 44. Es handelt sich dabei im vorliegenden Fall um eine Brennkraftmaschine beziehungsweise einen Verbrennungsmotor, wie insbesondere einen Dieselmotor, mit entsprechendem Getriebe und weiteren Komponenten. Zur Versorgung der elektrischen Komponenten an Bord des Straßenfertigers 30 ist mit dem Antriebsaggregat 44 ein nicht gezeigter Generator verbunden. Dieser Generator und gegebenenfalls eine übliche Bordbatterie dienen zur Bereitstellung elektrischer Energie, insbesondere zur Versorgung von Steuergeräten, Beleuchtung und anderen elektrischen Komponenten an Bord des Straßenfertigers 30.
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Im seitlichen Bereich des Straßenfertigers 30 ist außerdem eine Ladestation 46 vorgesehen. Diese weist eine Aufnahme 48 für einen elektrischen Energiespeicher 26 auf, wie er beispielsweise auch bei der oben beschriebenen Straßenwalze 10 verwendet wird. Allerdings dient der Energiespeicher 26 hier unter anderem aufgrund dessen hohen Energiebedarfs nicht zur Versorgung des Straßenfertigers 30 mit elektrischer Energie. Stattdessen wird der Energiespeicher 26 mittels der Ladestation 46 mit elektrischer Energie geladen. Die elektrische Energie wird durch den mit dem Antriebsaggregat 44 beziehungsweise dem Verbrennungsmotor gekoppelten Generator mit elektrischer Energie versorgt.
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Die Ladestation 46 kann insbesondere eine Regelung des Ladestroms aufweisen. Hierzu und zur Steuerung des gesamten Ladevorgangs kann ein nicht dargestelltes Steuergerät dienen. Damit können der Ladestrom und andere Parameter jederzeit an den Ladezustand, die Kapazität und die übrigen Eigenschaften des elektrischen Energiespeichers 26 angepasst werden, beispielsweise bei auftretenden Alterungserscheinungen. Dies dient insbesondere dazu, Überladungen und Defekte zu vermeiden und den Energiespeicher 26 in den optimalen Ladezustand zu bringen beziehungsweise in diesem zu halten.
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Abhängig vom aktuellen Lastzustand des Antriebsaggregats 44 kann somit der Ladestrom der Ladestation 46 geregelt werden. Bei hoher Belastung des Antriebsaggregats 44 kann beispielsweise nur eine geringe oder überhaupt keine Ladung des Energiespeichers 26 vorgesehen sein. In kurzen Arbeitspausen bei dennoch laufendem Antriebsaggregat 44 oder bei geringerer als maximaler Belastung desselben kann dagegen ein höherer Ladestrom über die Ladestation 46 abgegeben werden.
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Alternativ zum hier beschriebenen Straßenfertiger 30 kann auch ein hier nicht gezeigter sogenannter Beschicker eingesetzt werden. Ein Beschicker dient dazu, den Asphalt typischerweise mehrerer zuliefernder Transportfahrzeuge zwischenzulagern und mehr oder weniger gleichmäßig an den Straßenfertiger 30 abzugeben, da dessen Lagerkapazität und damit Reichweite in der Regel begrenzt ist. Außerdem müssen die Zulieferfahrzeuge somit nicht mehr bis direkt an den Straßenfertiger 30 heranfahren. Der Beschicker weist dazu ebenfalls einen allerdings größeren Gutbunker auf, von dem ein Förderer das Material bis oberhalb des Gutbunkers 38 des Straßenfertigers 30 anhebt in diesen abgibt.
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Der Beschicker und der Straßenfertiger können außerdem gekoppelt sein. Der Beschicker weist aber in der Regel ein eigenes Antriebsaggregat beziehungsweise einen Verbrennungsmotor auf, so dass er sich grundsätzlich ebenfalls zum Aufladen elektrischer Energiespeicher 26 eignet. Dazu muss eine zum Straßenfertiger 30 analoge Ausrüstung insbesondere mit Generator, Ladestation 46 und Aufnahme 48 vorhanden sein.
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In den 3 bis 7 ist ein Wechselsystem 50 für Energiespeicher 26 dargestellt. Das Wechselsystem 50 dient zur Handhabung der elektrischen Energiespeicher 26. Zum Einen kann der elektrische Energiespeicher 26 in eine Aufnahme 28 oder 48 hinein. Und zum Anderen aus einer Aufnahme 28 oder 48 heraus bewegt werden. Außerdem kann es vorgesehen sein, Energiespeicher 26 direkt gegeneinander auszutauschen.
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Ein Wechselvorgang wird im Folgenden einhergehend mit der detaillierten Beschreibung des Wechselsystems 50 näher beschrieben:
- Zur Handhabung der elektrischen Energiespeicher 26 sind Koppelelemente 52 vorgesehen, die mit jeweils einem Energiespeicher 26 derart koppelbar sind, dass diese sicher gehalten werden. Beispielsweise kann eine solche Koppelung auf mechanischem, magnetischem oder auch elektromagnetischem Wege erfolgen, also durch Eingreifen oder durch Magnetkraft. Auch andere geeignete Koppelungsarten können in Betracht kommen.
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Ein entsprechender Vorgang ist in 3 gezeigt, wo die Koppelelemente 52 jeweils einen Energiespeicher 26 zur linken und rechten Seite ergreifen. Zur Unterscheidung sind die beiden Energiespeicher 26 in den Zeichnungen mit den Ziffern „1“ und „2“ gekennzeichnet. Die beiden Energiespeicher 26 befinden sich in dieser Darstellung noch in den beiden Aufnahmen 26 und 48, also beispielhaft an einer Straßenwalze 10 und einem Straßenfertiger 30. Die beiden Koppelelemente 52 befinden sich an gegenüberliegenden Endbereichen des Wechselsystems 50.
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Wie in 4 zu sehen ist, sind die Koppelelemente 52 mit entgegengesetzt angeordneten Lineartrieben des Wechselsystems 50 verbunden. Die Lineartriebe sind hier als Hydraulikzylinder 54 ausgebildet. Die Bewegungsrichtung 58 der Stempel 56 der Hydraulikzylinder 54 ist hier gerade entgegengesetzt, wie durch entsprechende Pfeile angedeutet wird. Damit werden die Energiespeicher 26 aufeinander zu in Richtung einer zentralen Dreheinrichtung in Form eines Drehtisches 60 bewegt.
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Der Drehtisch 60 weist eine zentrale Drehachse 62 auf, um die das gesamte hier gezeigte Wechselsystem 50 in der Zeichnungsebene drehbar gelagert ist. Eine solche Drehung um die senkrechte Drehachse 62 ist in 5 gezeigt. Die Drehrichtung 64 ist hier auch durch Pfeile angedeutet.
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Aufgrund der Drehung können die beiden Energiespeicher 26 ihre Plätze tauschen. Der Drehtisch 60 vollzieht dazu eine halbe Drehung beziehungsweise eine Drehung um 180°. Somit befindet sich nach Abschluss der Drehung der mit „1“ gekennzeichnete Energiespeicher 26 nunmehr nicht mehr auf der linken, sondern auf der rechten Seite in der Zeichnung. Umgekehrt ist der Energiespeicher mit der „2“ nunmehr statt rechts links, wie 6 zeigt. In dieser Darstellung ist außerdem zu erkennen, dass die Hydraulikzylinder 54 die Stempel 56 wieder ausgefahren haben und sich die Energiespeicher 26 somit wieder in den gegenüberliegend angeordneten Aufnahmen 28 und 48 befinden. Die Bewegungsrichtung 58 der Stapel 56 ist auch hier durch entsprechende Pfeile gekennzeichnet.
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Indem nun die Koppelelemente 52 beispielsweise durch mechanisches Ausrasten oder auch durch Abschalten eines eine Magnetkraft hervorrufenden Stromes von den Energiespeichern 26 getrennt werden, können die Stempel 56 eingefahren werden, um so das Wechselsystem 50 in den Ruhezustand zu versetzen. Die Energiespeicher 26 verbleiben in den Aufnahmen 28 und 48. Ein entsprechender Zustand ist in 7 gezeigt.
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Alternativ zum gezeigten Wechselsystem 50 können auch andere Handhabungselemente, wie Hebezeuge, also beispielsweise Kräne, oder Förderer, insbesondere Förderbänder oder Rollenförderer, oder auch Roboterarme oder ähnliches vorgesehen sein. Das gezeigte Wechselsystem 50 kann an einer der beiden Straßenbaumaschinen 10 oder 30 oder auch auf einem separaten Fahrzeug oder einer stationären Einrichtung montiert sein.
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Außerdem sind in den 4 und 5 am freien Endbereich der beiden Energiespeicher 26 elektrische Kontakte 66 dargestellt, die in dieser Position freiliegen. Diese Kontakte 66 dienen zur elektrischen Kontaktierung der Energiespeicher 26 mit den korrespondierenden Aufnahmen 26 beziehungsweise 46. Die Aufnahmen 28 und 48 weisen dazu entsprechend korrespondierende Teile von Steckverbindungen auf, die die Kontakte 66 zur Herstellung einer elektrischen Verbindung aufnehmen können. Parallel dazu dienen die Aufnahmen 28 und 48 zur mechanischen Halterung der Energiespeicher 26. Somit ist es auf einfache Weise möglich, die Energiespeicher 26 mit den Aufnahmen 28 und 48 zu verbinden und damit einerseits einen Betrieb der Straßenwalze 10 und andererseits ein Aufladen am Straßenfertiger 30 sicherzustellen. Idealerweise können diese beiden Vorgänge mit zwei separaten Energiespeichern 26 gleichzeitig ablaufen.
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Der Weiteren kann je Straßenbaumaschine 10 und 30 mehr als eine Aufnahme 28 und 48 vorgesehen sein. Dann lassen sich mehrere Energiespeicher 26 gleichzeitig koppeln. Somit kann einerseits die Reichweite erhöht und andererseits die Ladezeit und Energienutzung optimiert werden.
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Das Verfahren zum Betreiben einer Straßenbaumaschine zeichnet sich in Ergänzung der obigen Ausführungen durch Folgendes aus:
- Es wird ein elektrischer Energiespeicher zum Betreiben einer ersten Straßenbaumaschine, wie beispielsweise einer Straßenwalze 10, verwendet, während derselbe oder ein weiterer elektrischer Energiespeicher 26 mittels einer weiteren Straßenbaumaschine aufgeladen werden kann. Dazu weist die weitere Straßenbaumaschine ein Antriebsaggregat, wie ein Verbrennungsmotor mit einem Generator auf.
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Ein Wechselsystem 50 sorgt für einen tatsächlichen physikalischen Austausch der Energiespeicher 26 gegeneinander und damit für einen im Idealfall kontinuierlichen Betrieb beziehungsweise Ladevorgang. Ein vorzugsweise vollständig aufgeladener Energiespeicher 26 zur Versorgung der Straßenbaumaschine wird dabei gegen einen zumindest teilweise entladenen zum Aufladen ausgetauscht.
