DE102020127950A1 - Elektrisch angetriebene mobile Arbeitsmaschine - Google Patents

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Roman Eschbacher
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrisch angetriebene mobile Arbeitsmaschine, die mindestens einen ersten Elektromotor zum Betreiben des Fahrantriebs der Arbeitsmaschine, einen zweiten Elektromotor, der von dem ersten Elektromotor unabhängig ist, zum Antreiben von mindestens einem Pumpenantrieb für Hydraulikverbraucher der Arbeitsmaschine, insbesondere in Form einer Hydraulikpumpe, und einen Kühlmittelkreislauf mit einer Kühlkreislaufpumpe, der dazu ausgelegt ist, mindestens eine oder alle der nachfolgenden Komponenten mittels eines im Kühlkreislauf strömenden Kühlfluids zu kühlen: den ersten Elektromotor, den zweiten Elektromotor, mindestens eine Komponente des Fahrantriebs, mindestens eine Komponente des Pumpenantriebs. Die Arbeitsmaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Elektromotor dazu ausgelegt ist, zusätzlich zu dem mindestens einem Pumpenantrieb auch die Kühlkreislaufpumpe anzutreiben.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrisch angetriebene mobile Arbeitsmaschine mit einem elektrischen Fahrantrieb.
  • Elektrisch angetriebene Baumaschinen verfügen in der Regel über mehrere, voneinander unabhängig antreibbare Einzelantriebe mit variabler Drehzahl und unterscheiden sich daher maßgeblich vom bekannten Straßenfahrzeug, das über lediglich einen Hauptantrieb in Form des Fahrantriebes verfügt.
  • Bei der elektrisch angetriebenen Baumaschine steuert man in der Regel mit einem ersten elektrisch angetriebenen Hauptantrieb die Fahrbewegungen (ein oder mehrere Fahrmotoren) und mit zumindest einem weiteren, zweiten elektrischen Hauptantrieb die Bewegungen von Arbeitsausrüstung und Lenkung (Pumpenmotor). Dabei erfolgt die Ansteuerung des zweiten elektrischen Hauptantriebs unabhängig von der Drehzahl des für den Fahrabtrieb verantwortlichen ersten Hauptantriebs.
  • Der mindestens eine zweite elektrische Hauptantrieb (z. B. Pumpenmotor) lässt sich unabhängig von der Fahrbewegung (Fahrmotoren) steuern, und kann auch dann betätigt werden, wenn die Fahrbewegung angehalten wird. So kann eine mobile Arbeitsmaschine auch im Sillstand mit ihrer Arbeitsausrüstung arbeiten.
  • Zudem ist aus dem Stand der Technik bekannt, bspw. aus der JP 2012-201188 , dass man sowohl für den Fahrbetrieb wie auch zur Betätigung der Arbeitsausrüstung auf nur einen einzigen Elektromotor zurückgreifen kann. Dieser aus einer Batterie gespeiste Elektromotor betreibt dabei einen hydrostatischen Fahrantrieb wie auch den Arbeitshydraulikantrieb. Die Kühlung des elektrischen Antriebsmotor und eines Inverters wird dabei über einen herkömmlichen Wasserkühler vorgenommen.
  • Bei elektrisch angetriebenen Fahrzeugen mit größerem Leistungsbedarf ist eine Luftkühlung der leistungsführenden Komponenten oftmals nicht ausreichend. Daher werden Batterien, Umrichter Motoren, Ladegeräte und Gleichstromsteller flüssigkeitsgekühlt, wobei als Kühlmedium auf Wasser-Glykol, Öl und andere dielektrische Flüssigkeiten zurückgegriffen wird.
  • Für die Umwälzung dieser Kühlmedien kann man auf elektrisch angetriebene Umwälzpumpen zurückgreifen, was für die Umwälzung von Wasser-Glykol oftmals ausreichend ist. Beim Umwälzen von Öl in Kühl- und Schmierkreisläufen benötigt man jedoch deutliche größere elektrische Nebenantriebe, wobei kostengünstige Niedervoltlösungen aus dem Automotive-Sektor für den Betrieb bei 12 V oder 24 V infolge hoher Druck- und Durchflussanforderungen oftmals unterdimensioniert und drehzahlregelbare Hochvoltantriebe aus der Flurfördertechnik preislich unattraktiv im Hinblick auf die Herstellkosten sind.
  • Wie oben bereits kurz angerissen, wird nach dem bekannten Stand der Technik bei einer elektrisch angetriebenen Arbeitsmaschine ein Neben- bzw. Kleinantrieb vorgesehen, um eine Kühlkreislaufpumpe (auch: Kühlkreislauf- Umwälzpumpe) anzutreiben. Dieser Antrieb ist dabei in einem Hochvoltkreis oder in einem Niedervoltkreis der Arbeitsmaschine angeordnet.
  • Bei elektrisch betriebenen Fahrzeugen mit großem Leistungsbedarf werden für die elektrischen Antriebe Traktionsbatterien mit deutlich höheren Gleichstromspannungslagen als die üblichen 12 V oder 24 V eines Fahrzeugbordnetzes, das dem Niedervoltkreis entspricht, benötigt. Etablierte Spannungslagen im Hochvolkreis von 48 V, 80 V, 400 V, 600 V bis hin zu 1000 V Gleichspannung sind hier üblich.
  • Für die Energieversorgung der bekannten und weiterhin vorgesehenen Nebenverbraucher, wie bspw. Steuergeräte, Beleuchtungsanlagen sowie Komfortverbraucher, wird aber weiterhin ein konventionelles Niedervolt-Bordspannungsnetz geringerer Spannungslagen, bspw. 12V oder 24V, benötigt.
  • Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung den Aufbau bzw. die Struktur einer solchen elektrisch angetriebenen Arbeitsmaschine zu vereinfachen, insbesondere hinsichtlich der notwendigen Kühlung des elektrischen Fahrantriebs, des zweiten elektrischen Antriebs sowie weiterer Komponenten der Arbeitsmaschine. So soll vorliegend mit der Erfindung ein leistungsstarker und dennoch kostenattraktiver Antrieb für das Umwälzen von Öl in Kühlkreisläufen von elektrischen Fahrzeugantrieben geschaffen werden.
  • Dies gelingt mit einer elektrisch betriebenen Arbeitsmaschine, die sämtliche Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Arbeitsmaschine finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
  • Demnach umfasst die elektrisch angetriebene mobile Arbeitsmaschine mindestens einen ersten Elektromotor zum Betreiben des Fahrantriebs der Arbeitsmaschine, einen zweiten Elektromotor, der von dem ersten Elektromotor unabhängig ist, zum Antreiben von mindestens einem Pumpenantrieb für Hydraulikverbraucher der Arbeitsmaschine, insbesondere in Form einer Hydraulikpumpe, und einen Kühlmittelkreislauf mit einer Kühlkreislaufpumpe, der dazu ausgelegt ist, den ersten Elektromotor, den zweiten Elektromotor, mindestens eine Komponente des Fahrantriebs und/oder mindestens eine Komponente des Pumpenantriebs mittels eines im Kühlkreislauf strömenden Kühlfluids zu kühlen. Die Arbeitsmaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Elektromotor zusätzlich zu dem mindestens einem Pumpenantrieb auch die Kühlkreislaufpumpe antreibt.
  • Der Kühlmittelkreislauf ist demnach dazu ausgebildet, mindestens eine oder alle der nachfolgenden Komponenten mittels eines im Kühlkreislauf strömenden Kühlfluids zu kühlen: den ersten Elektromotor, den zweiten Elektromotor, mindestens eine Komponente des Fahrantriebs, mindestens eine Komponente des Pumpenantriebs. Dem Fachmann ist klar, dass eine beliebige Kombination der vorstehend aufgeführten Komponenten in dem Kühlkreislauf angeordnet sein können.
  • Hieraus ergibt sich der Vorteil, auf zusätzliche, kostenintensive elektrische Neben- und Kleinantriebe für den Antrieb der Kühlkreislaufpumpen verzichten zu können. Dennoch ist es mit der vorgeschlagenen Konfiguration der Arbeitsmaschine möglich, einen Kühlmittelkreislauf unabhängig von einem Fahrantrieb bzw. dem Betreiben eines dafür vorgesehen Elektromotors auszugestalten, so dass auch im Stillstand eines solchen Motors der Kühlkreislauf umgewälzt werden kann.
  • Im Ergebnis kann die Kühlkreislaufpumpe an die Arbeitshydraulikpumpe angeflanscht werden und in Abhängigkeit von der Drehzahl des Pumpenmotors mitlaufen, ist jedoch dabei unabhängig von der Drehzahl des Fahrmotors bzw. der Fahrmotoren.
  • Nach einer optionalen Fortbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Arbeitsmaschine eine batterie-elektrisch angetriebene Arbeitsmaschine oder eine durch ein Brennstoffzellensystem angetriebene Arbeitsmaschine ist.
  • Zudem kann vorgesehen sein, dass der Pumpenantrieb für die Hydraulikverbraucher der Arbeitsmaschine eine Arbeitshydraulikpumpe, eine Lenkhydraulikpumpe und/oder eine Bremshydraulikpumpe antreibt.
  • Ebenfalls kann nach einer optionalen Modifikation vorgesehen sein, dass mehrere vom zweiten Elektromotor angetriebene Kühlkreislaufpumpen vorgesehen sind, so dass dem mindestens einen ersten Elektromotor und den zugehörigen Komponenten des Fahrantriebs wie auch dem zweiten Elektromotor und den zugehörigen Komponenten des Pumpenantriebs jeweils eine separate Kühlkreislaufpumpe zuordenbar ist bzw. zugeordnet ist.
  • Vorteil hieran ist, dass die unterschiedlichen Kühlleistungen auch mit entsprechend dimensionierten Kühlkreislaufpumpen bedient werden können.
  • Nach einer Fortbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die dem mindestens einen ersten Elektromotor und den zugehörigen Komponenten des Fahrantriebs zugeordnete erste Kühlkreislaufpumpe so ausgestaltet ist, dass deren Fördervolumen bereits bei einer Mindestdrehzahl des zweiten Elektromotors einen maximalen Volumenstrom bereitstellt, vorzugsweise wobei die Mindestdrehzahl des zweiten Elektromotors einen Hydraulikverbraucher in Form der Fahrzeuglenkung mit einem ausreichend großen Hydraulikfluidvolumenstrom beschickt.
  • Somit wird bereits beim Aktivieren des zweiten Elektromotors sichergestellt, dass das Fördervolumen für den ersten Elektromotor und die Komponenten des Fahrantriebs ausreichend dimensioniert ist. Eine besonders hohe Leistungsanforderung des zweiten Elektromotors ist daher für das reibungslose Kühlen nicht erforderlich.
  • Vorzugsweise kann dabei vorgesehen sein, dass die dem zweiten Elektromotor und den zugehörigen Komponenten des Pumpenantriebs zugeordnete zweite Kühlkreislaufpumpe so ausgestaltet ist, dass deren maximaler Volumenstrom des Fördervolumens erst bei einer oberhalb der Mindestdrehzahl des zweiten Elektromotors liegenden Drehzahl erreicht wird.
  • Die zweite Kühlkreislaufpumpe muss ja nicht bereits bei der Mindestdrehzahl des zweiten Elektromotors ihren maximalen Volumenstrom fördern, da dies erst bei einer höheren Leistung des Hydraulikverbrauchers erforderlich ist. Daher kann - anders als bei der ersten Kühlkreislaufpumpe - der maximale Volumenstrom erst oberhalb der Mindestdrehzahl des zweiten Elektromotors erreicht werden, da die Drehzahl des zweiten Elektromotor typischerweise proportional zur Leistungsanforderung des Pumpenantriebs und somit auch proportional zur Wärmeentwicklung ist.
  • Weiter kann nach der Erfindung vorgesehen sein, dass die Arbeitsmaschine dazu ausgelegt ist, die Drehzahlführung des zweiten Elektromotors in Abhängigkeit der Temperatur des ersten Elektromotors und/oder des zweiten Elektromotors zur bedarfsgerechten Bereitstellung des Volumenstroms für die Motorkühlung auszuführen, vorzugsweise sodass die Anforderung des mindestens einen Hydraulikverbrauchers an die Drehzahlführung des zweiten Elektromotors nachrangig behandelt wird.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Temperatur des ersten Elektromotors und/oder des zweiten Elektromotors mittels Temperaturmessstellen am ersten Elektromotor und/oder am zweiten Elektromotor bestimmbar ist, wobei es bei den Messstellen sich um Ein- und Austrittstemperaturen des Kühlfluids und/oder die Wicklungstemperatur(en) und/oder die Rotortemperatur(en) des Motors bzw. der Motoren handeln kann.
  • Zudem kann nach der Erfindung vorgesehen sein, dass die Kühlkreislaufpumpe ein konstantes Schluckvolumen z.B. in Form einer Flügelzellenpumpe oder einer Zahnradpumpe oder ein variables Schluckvolumen aufweisen kann.
  • Vorzugsweise ist das Kühlfluid Wasser-Glykol, Öl oder ein anderes dielektrisches Medium.
  • Ferner kann nach einer vorteilhaften Modifikation der Erfindung vorgesehen sein, dass der Kühlmittelkreislauf mit der Kühlkreislaufpumpe ferner dazu ausgelegt ist, Antriebskomponenten der Arbeitsmaschine, wie Batterien, Frequenzumrichter, Motoren, Ladegeräte, und Gleichstromsteller zu kühlen.
  • Zudem kann nach der Erfindung zwischen dem zweiten Elektromotor und dem Pumpenantrieb, vorzugsweise einer Hydraulikpumpe, ein Durchtrieb, ein Riementrieb oder ein Verteilergetriebe vorgesehen sein.
  • Vorzugsweise ist der zweite Elektromotor mechanisch mit dem Pumpenantrieb gekoppelt.
  • Nach einer Fortbildung der Erfindung ist der erste Elektromotor und/oder der zweite Elektromotor über wenigstens einen Stromrichter mit einem Hochvolt-Energiespeicher, bspw. einer Batterie, verbunden.
  • In einer Ausführungsform ist der Kühlmittelkreislauf dazu ausgebildet, mindestens eine oder alle der nachfolgenden Komponenten mittels eines im Kühlkreislauf strömenden Kühlfluids zu kühlen: den ersten Elektromotor, mindestens eine Komponente des Fahrantriebs, mindestens eine Komponente des Pumpenantriebs. Dem Fachmann ist klar, dass eine beliebige Kombination der vorstehend aufgeführten Komponenten in dem Kühlkreislauf angeordnet sein können. In dieser Ausführung wird der zweite Elektromotor nicht durch diesen Kühlkreislauf gekühlt, sondern durch an anderes Kühlmittel, beispielsweise durch eine Luftkühlung etc.
  • Die vorliegende Erfindung umfasst ferner den Fall, wonach die Arbeitsmaschine ein Radlader ist.
  • Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung sollen im Folgenden anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigen:
    • 1: ein skizzierter elektrischer Schaltplan für eine konventionelle Arbeitsmaschine, bei dem die Kühlkreislaufpumpe über einen im Hochvoltkreis angeordneten Motor angetrieben wird,
    • 2: ein skizzierter elektrischer Schaltplan für eine konventionelle Arbeitsmaschine, bei dem die Kühlkreislaufpumpe über einen im Niedervoltkreis angeordneten Motor angetrieben wird,
    • 3: ein skizzierter elektrischer Schaltplan einer erfindungsgemäßen Arbeitsmaschine, bei dem die Kühlkreislaufpumpe über den Pumpenantrieb angetrieben wird,
    • 4: eine Fortbildung aus 3, in der der Fahrantrieb wie auch der Pumpenantrieb über eine jeweilige separate Kühlkreislaufpumpe mit zugehöriger separater Kühlmittelleitung verfügen, und
    • 5: eine weitere Darstellung der erfindungsgemäßen Arbeitsmaschine, bei dem die Kühlkreislaufpumpe über den Pumpenantrieb angetrieben wird.
  • 1 zeigt eine Schaltbildskizze einer konventionellen Arbeitsmaschine mit einem elektrischen Fahrantrieb. Das Bezugszeichen 2 steht hierbei für den Hochvolt-Energiespeicher, bspw. eine Traktionsbatterie, die unter anderem die notwendige elektrische Energie für den Fahrantrieb der Arbeitsmaschine bereitstellt. Die Energieverteilung erfolgt hier mittels des Hochvolt-Verteilers 3. Über eine entsprechende Ladetechnik 1 kann die Batterie 2 aufgeladen werden. Für den Fahrbetrieb ist wenigstens ein erster Elektromotor 5 vorgesehen, dessen Drehmoment über den mechanischen Antriebstrang 6 auf das Fahrwerk der Arbeitsmaschine übertragen wird. Mittels eines Stromrichters 4 wird die durch den Hochvolt-Zwischenkreis bzw. die Batterie 2 bereitgestellte Gleichspannung in die benötigte Form zum Betrieb des Drehstrommotors 5 gewandelt. In der Regel erfolgt dabei eine Umwandlung in drei Phasen, woraus sich die dreiadrige Verbindung zwischen Stromrichter und ersten Elektromotor 5 erklärt.
  • Die Arbeitsmaschine umfasst weiterhin eine Hydraulik 11 mit mehreren Hydraulikantrieben, bspw. für ein Arbeitsgerät der Arbeitsmaschine bzw. eine hydraulische Lenkung. Für den benötigten Hydraulikdruck sorgt die Hydraulikpumpe 9, die direkt durch einen separaten zweiten Elektromotor 8 angetrieben wird. Der zweite Elektromotor 8, ebenfalls ein drei-Phasen Drehstrommotor, wird aus dem Hochvolt-Zwischenkreis über einen Stromrichter 7 gespeist.
  • Elektrische Nebenverbraucher der Arbeitsmaschine wie Steuerungen, Beleuchtungsanlagen oder Komfortverbraucher eines Niedervolt-Bordnetzes 13 werden aus einem Niedervolt-Energiespeicher 12 versorgt. Dieser Speicher 12 mit einem Gleichspannungspegel von üblicherweise 12V bzw. 24V wird über den Hochvolt-Zwischenkreis aufgeladen, wobei das Spannungsniveau des Hochvolt-Zwischenkreises dazu mittels des DC/DC-Wandlers 18 auf das niedrigere Spannungsniveau der Batterie 12 bzw. des Bordnetzes 13 heruntertransformiert werden muss.
  • Weiter werden Klimakomponenten wie ein Klimakompressor 14 oder ein Lüftergebläse 15 hier unmittelbar aus dem Hochspannungszwischenkreis mit der benötigten elektrischen Energie versorgt.
  • Weiter ist in 1 erkennbar, dass über einen Stromrichter 23 ein Nebenmotor 24 mit Energie aus dem Hochvolt-Zwischenkreis versorgt wird, um eine Kühlkreislaufpumpe 17 anzutreiben. Die von der Pumpe 17 abgehenden gestrichelten Linien zeigen eine Kühlmittelleitung, die Bestandteil eines Kühlkreislaufes sind. Das aus einen Kühlmittelsumpf 20 angesogene Kühlmittel wird von der Pumpe 17 durch einen Kühler 19 geführt, bevor es dann zu dem ersten Elektromotor 5 und dem zweiten Elektromotor 8 strömt. Dort dient es jeweils zum Kühlen des ersten Elektromotors 5 bzw. des zweiten Elektromotors 8 und wird in einem erwärmten Zustand zum Kühlmittelsumpf 20 zurückgeführt.
  • Diese aus dem Stand der Technik bekannte Struktur ist jedoch sehr teuer, da (drehzahlgeregelte) Hochvoltantriebe sehr komplex in ihrer Herstellung sind.
  • 2 zeigt eine dazu leicht modifizierte Schaltbildskizze, in der Elemente mit vorausgehend bereits erläuterten Bezugszeichen dieselbe Bedeutung haben.
  • Man erkennt, dass anders als in 1 die Kühlkreislaufpumpe 17 nun nicht mehr mittels einem Hochvoltantrieb sondern durch einen im Niedervolt-Bordnetz 13 arbeitenden zugehörigen Nebenmotor 22 angetrieben wird. Problematisch bei dieser aus dem Stand der Technik bekannten Lösung ist, dass mit der geringen anliegenden Spannung von typischerweise 12 oder 24 V die hohen Druck- und Durchflussanforderungen beim Umwälzen eines Kühlmittels (bspw. Öl) nur schwer oder gar nicht erreicht werden können, so dass auch hier das Vorsehen eines geeigneten Nebenantriebs problematisch ist.
  • 3 zeigt nun die erfindungsgemäße Idee, die Kühlkreislaufpumpe 17 direkt durch den zweiten Elektromotor 8 antreiben zu lassen, so dass der nach dem Stand der Technik vormals erforderliche Nebenmotor 22, 24 nicht mehr gebraucht wird.
  • Die bereits aus den vorhergehenden Figuren bekannten Bezugszeichen stehen dabei für dieselben vorstehend eingeführten Elemente.
  • Der Kühlkreislauf für den ersten Elektromotor 5 erfährt also dann eine Umwälzung, wenn der zweite Elektromotor in Betrieb ist. Schließlich wird das Kühlmittel aus einem Kühlmittelsumpf 20 durch die Kühlkreislaufpumpe 17 einem Kühler 19 zugeführt, damit es in einem kühlen Zustand zur Kühlung des ersten Elektromotors 5 und auch des zweiten Elektromotors 8 genutzt wird. Dabei teilt sich die Kühlmittelleitung (gestrichelt dargestellt) stromabwärts des Kühlers 19 auf, so dass jeweils einer der beiden Kühlmittelzweige zu einem zugehörigen Elektromotor 5 oder 8 verläuft, bevor das Kühlmittel wieder zurück zum Kühlmittelsumpf geführt wird.
  • Dem Fachmann ist klar, dass die exemplarisch in den Figuren dargestellte Kühlung des Motors 5 oder 8 der besseren Übersichtlichkeit dient, die Erfindung hierauf aber nicht beschränkt ist. So ist von der Erfindung ebenfalls umfasst, dass andere Komponenten der Arbeitsmaschine mit Kühlmittel gekühlt werden (bspw. die Batterien 2 oder die Ladetechnik 1), wobei die zugrunde liegende Idee, dass die Kühlkreislaufpumpe 17 durch den zweiten Elektromotor 8 angetrieben wird, der ebenfalls die Hydraulikpumpe für die Hydraulik der Arbeitsmaschine antreibt, die erfindungsgemäße Grundlage bildet.
  • Die 4 zeigt eine Fortbildung der Erfindung. Man erkennt, dass nun zwei voneinander separate Kühlkreislaufpumpen 17a, 17b vorhanden sind, die eine jeweils separate Kühlmittelleitung mit Kühlmittel versorgen. Der Kühlmittelsumpf 20 wird hingegen gemeinsam genutzt, wobei auch vorgesehen sein kann, dass für jede Kühlkreislaufpumpe 17a, 17b ein eigener Sumpf 20 vorhanden ist. Dabei sind auch separate Kühler 19, 20 vorgesehen, die in ihrer Dimensionierung unterschiedlich sein können. Je nach Ausgestaltung der Arbeitsmaschine kann die erforderliche Kühlleistung für den Fahrantrieb deutlich höher liegen als für den zweiten Elektromotor 8.
  • Beide Kühlkreislaufpumpen 17a, 17b werden dabei durch den zweiten Elektromotor 8 angetrieben. Die beiden Pumpen 17a, 17b können in identischer Art und Weise, also mit gleicher Drehzahl angetrieben werden, oder aber durch Vorsehen einer Getriebeanordnung auch mit unterschiedlichen Drehzahlen betrieben werden.
  • Denkbar ist zudem, dass die Pumpen 17a, 17b nicht identisch ausgebildet sind, sondern maximales Fördervolumen bei unterschiedlichen Drehzahlen des die Pumpen 17a, 17b antreibenden Motors 8 erreichen. So kann das maximale Fördervolumen der Pumpe 17b, die das Kühlmittel zu dem Fahrantrieb bzw. dem ersten Elektromotor 5 fördert, bereits bei einer Mindestdrehzahl des zweiten Elektromotors 8 erreicht werden, wohingegen die Pumpe 17a, welche zur Kühlung des zweiten Elektromotors 8 dient, ihr maximales Fördervolumen erst bei einer darüber liegenden Drehzahl erreicht.
  • 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Idee, die Kühlkreislaufpumpe 17 direkt durch den zweiten Elektromotor 8 antreiben zu lassen, wobei auch hier die bereits aus den vorhergehenden Figuren bekannten Bezugszeichen dabei für dieselben vorstehend eingeführten Elemente stehen.
  • Der Kühlkreislauf für den ersten Elektromotor 5 erfährt also dann eine Umwälzung, wenn der zweite Elektromotor in Betrieb ist. Schließlich wird das Kühlmittel aus einem Kühlmittelsumpf 20 durch die Kühlkreislaufpumpe 17 einem Kühler 19 zugeführt, damit es in einem kühlen Zustand zur Kühlung des ersten Elektromotors 5 genutzt wird. Anders als bspw. in der 3 ist der zweite Elektromotor 8 nun nicht in den Kühlkreislauf (in 5 mit gestrichelten Linien dargestellt) eingebunden. Eine eventuell erforderliche Kühlung des zweiten Elektromotors 8 kann über die Umgebungsluft mittels Luftkühlung erfolgen oder anderweitig umgesetzt werden. Bspw. kann die Kühlung des zweiten Elektromotors 8 direkt am Motor selbst durchgeführt werden, so dass ein Einbinden in den Kühlfluidgestützten Kühlkreislauf nicht erforderlich ist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2012201188 [0005]

Claims (15)

  1. Elektrisch angetriebene mobile Arbeitsmaschine, umfassend: mindestens einen ersten Elektromotor zum Betreiben des Fahrantriebs der Arbeitsmaschine, einen zweiten Elektromotor, der von dem ersten Elektromotor unabhängig ist, zum Antreiben von mindestens einem Pumpenantrieb für Hydraulikverbraucher der Arbeitsmaschine, insbesondere in Form einer Hydraulikpumpe, und einen Kühlmittelkreislauf mit einer Kühlkreislaufpumpe, der dazu ausgelegt ist, mindestens eine oder alle der nachfolgenden Komponenten mittels eines im Kühlkreislauf strömenden Kühlfluids zu kühlen: den ersten Elektromotor, den zweiten Elektromotor, mindestens eine Komponente des Fahrantriebs, mindestens eine Komponente des Pumpenantriebs, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Elektromotor dazu ausgelegt ist, zusätzlich zu dem mindestens einem Pumpenantrieb auch die Kühlkreislaufpumpe anzutreiben.
  2. Arbeitsmaschine nach Anspruch 1, wobei die Arbeitsmaschine eine batterie-elektrisch angetriebene Arbeitsmaschine oder eine durch eine Brennstoffzellensystem angetriebene Arbeitsmaschine ist.
  3. Arbeitsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Pumpenantrieb für die Hydraulikverbraucher der Arbeitsmaschine dazu ausgelegt ist, eine Arbeitshydraulikpumpe, eine Lenkhydraulikpumpe und/oder eine Bremshydraulikpumpe anzutreiben.
  4. Arbeitsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mehrere vom zweiten Elektromotor angetriebene Kühlkreislaufpumpen vorgesehen sind, so dass dem mindestens einen ersten Elektromotor und den zugehörigen Komponenten des Fahrantriebs wie auch dem zweiten Elektromotor und den zugehörigen Komponenten des Pumpenantriebs jeweils eine separate Kühlkreislaufpumpe zuordenbar ist.
  5. Arbeitsmaschine nach Anspruch 4, wobei die dem mindestens einen ersten Elektromotor und den zugehörigen Komponenten des Fahrantriebs zugeordnete Kühlkreislaufpumpe so ausgestaltet ist, dass deren Fördervolumen bereits bei einer Mindestdrehzahl des zweiten Elektromotors einen maximalen Volumenstrom bereitstellt, vorzugsweise wobei die Mindestdrehzahl des zweiten Elektromotors einen Hydraulikverbraucher in Form der Fahrzeuglenkung mit einem ausreichend großen Hydraulikfluidvolumenstrom beschickt.
  6. Arbeitsmaschine nach Anspruch 4 oder 5, wobei die dem zweiten Elektromotor und den zugehörigen Komponenten des Pumpenantriebs zugeordnete Kühlkreislaufpumpe so ausgestaltet ist, dass deren maximaler Volumenstrom des Fördervolumens erst bei einer oberhalb der Mindestdrehzahl des zweiten Elektromotors liegenden Drehzahl erreicht wird.
  7. Arbeitsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Arbeitsmaschine dazu ausgelegt ist, die Drehzahlführung des zweiten Elektromotors in Abhängigkeit der Temperaturen von ersten Elektromotor und/oder zweiten Elektromotor zur bedarfsgerechten Bereitstellung des Volumenstroms für die Motorkühlung auszuführen, sodass die Anforderung des mindestens einen Hydraulikverbrauchers an die Drehzahlführung des zweiten Elektromotors nachrangig behandelt wird.
  8. Arbeitsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Temperatur des ersten Elektromotors und/oder des zweiten Elektromotors mittels Temperaturmessstellen am ersten Elektromotor und/oder am zweiten Elektromotor bestimmbar ist, wobei es bei den Messstellen sich um Ein- und Austrittstemperaturen des Kühlfluids handeln kann, und/oder die Wicklungstemperatur(en) und/oder die Rotortemperatur(en) des Motors bzw. der Motoren.
  9. Arbeitsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kühlkreislaufpumpe ein konstantes Schluckvolumen z.B. in Form einer Flügelzellenpumpe oder einer Zahnradpumpe oder ein variables Schluckvolumen aufweisen kann.
  10. Arbeitsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kühlfluid Wasser-Glykol, Öl oder ein anderes dielektrisches Medium ist.
  11. Arbeitsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kühlmittelkreislauf mit der Kühlkreislaufpumpe ferner dazu ausgelegt ist, Antriebskomponenten der Arbeitsmaschine, wie Batterien, Frequenzumrichter, Motoren, Ladegeräte, und Gleichstromsteller zu kühlen.
  12. Arbeitsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen dem zweiten Elektromotor und dem Pumpenantrieb, vorzugsweise einer Hydraulikpumpe, ein Durchtrieb, ein Riementrieb oder ein Verteilergetriebe vorgesehen ist.
  13. Arbeitsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zweite Elektromotor mechanisch mit dem Pumpenantrieb gekoppelt ist.
  14. Arbeitsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Elektromotor und/oder der zweite Elektromotor über wenigstens einen Stromrichter mit einem Hochvolt-Energiespeicher, bspw. einer Batterie, verbunden sind.
  15. Arbeitsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Arbeitsmaschine ein Radlader ist.
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