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Technisches Gebiet
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Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands beziehen sich auf Systeme, Einrichtungen und Verfahren zum Verwenden eines integrierten Generators in einer Maschine als eine Baustellenladestation.
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Stand der Technik
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Während eines Pflastervorgangs muss die Abziehbohle erhitzt werden, sodass das heiße Pflastermaterial nicht an der Bodenoberfläche klebt, während die Abziehbohle über die Matte fährt und diese verdichtet. Die Abziehbohle weist eine Mehrzahl von elektrischen Heizelementen auf, die die Abziehbohle auf die für das Pflastern erforderliche Temperatur erhitzen. Die Heizelemente empfangen über Relais von einem Generator in der Pflastermaschine Elektrizität.
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Das am 28. Januar 2014 erteilte U. S.-Patent Nr. 8,636,442 („das '442-Patent“) mit dem Titel „Integrated Generator for Screed Plate Heat Up“ offenbart eine Pflastermaschine mit einer Leistungsquelle wie einem Verbrennungsmotor, der einen Pumpenantrieb mit einem integrierten Generator antreibt. Der integrierte Generator gibt AC-Leistung an einen Stromrichter ab, der wiederum DC-Leistung an einen Leistungsverteilungskasten in der Abziehbohle für die Verteilung der Leistung an die Abziehbohlenheizelemente abgibt. Der integrierte Generator stellt den Abziehbohlenheizelemente Leistung bereit, jedoch nutzt die Pflastermaschine weiterhin den Pumpenantrieb und andere Hydraulikpumpen und Motoren, um den anderen mechanischen Elementen Leistung bereitzustellen.
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Das am 5. Juli 2016 erteilte U.S.-Patent Nr. 9,382,675 („das '675-Patent“) mit dem Titel „Electric powered systems for paving machines“ offenbart, dass mechanische Komponenten und die Heizung der Abziehbohle durch verschiedene elektrische Leistungsverteilungsanordnungen unter Verwendung eines internen Generators mit Leistung versorgt werden können. Ein elektronisches Steuermodul kann mit einer Spitzendeckungsstrategie programmiert werden, um die verfügbare elektrische Leistung effizient zu verteilen, um den kurzfristigen Leistungsbedarf der Pflastermaschine zu decken.
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Die am 30. Oktober 2014 veröffentlichte deutsche Patentanmeldungsveröffentlichung
DE102013104211 A1 mit dem Titel „Road paver or feeder, compressor, and method for operating a construction machine System“ offenbart den Wechsel ganzer Energiespeichervorrichtungen zwischen Maschinen. Dies schließt das Austauschen von Energiespeichervorrichtungen unter Verwendung einer Ladestation ein und erfordert, dass die Energiespeichervorrichtungen in den Maschinen austauschbar sind.
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Kurzdarstellung
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Asphaltfertiger offenbart oder implementiert. Der Asphaltfertiger kann einen integrierten Generator, der eine Komponente des Asphaltfertigers mit Leistung versorgt, die während des Betriebs des Asphaltfertigers intermittierend Leistung benötigt, eine Ladestation, um Leistung von dem integrierten Generator bereitzustellen, um eine elektrische mobile Maschine aufzuladen, und eine Schaltung beinhalten, die die Ladestation und den integrierten Generator betriebsmäßig koppelt. Die Ladestation kann einen Energieakkumulator und einen Verbinder für die elektrische mobile Maschine beinhalten. Die Schaltung kann dazu konfiguriert sein, unter der Bedingung, dass der integrierte Generator Leistung liefert und eine elektrische mobile Maschine verbunden ist, die elektrische mobile Maschine aufzuladen, unter der Bedingung, dass der integrierte Generator Leistung liefert und keine elektrische mobile Maschineverbunden ist, Leistung in dem Energieakkumulator zu speichern, und unter der Bedingung, dass eine elektrische mobile Maschine verbunden ist und der integrierte Generator keine Leistung liefert, die elektrische mobile Maschine aus dem Energieakkumulator aufzuladen.
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Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein System offenbart oder implementiert. Das System kann eine Schaltung beinhalten, die betriebsmäßig mit einem integrierten Generator gekoppelt ist, der eine Komponente einer mobilen Maschine, die während des Betriebs der mobilen Maschine intermittierend Leistung verlangt, und eine Ladestation mit Leistung versorgt. Die Schaltung ist dazu konfiguriert, unter der Bedingung, dass die Komponente in der mobilen Maschine keine Leistung benötigt, Leistung an die Ladestation zu liefern; und unter der Bedingung, dass eine elektrische mobile Maschine mit der Ladestation verbunden ist, Leistung von der Ladestation an die elektrische mobile Maschine zu liefern, andernfalls die an die Ladestation gelieferte Leistung in einem Energieakkumulator zu speichern.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Verfahren zum Betreiben einer mobilen Maschine auf einer Baustelle, um einer Ladestation zum Aufladen einer elektrischen mobilen Maschine Leistung bereitzustellen. Die mobile Maschine beinhaltet einen integrierten Generator, der von einer Komponente der mobilen Maschine während des Betriebs der mobilen Maschine intermittierend verwendet wird. Das Verfahren kann das Betreiben des integrierten Generators in der mobilen Maschine beinhalten, um Leistung zu erzeugen, die an die Komponente in der mobilen Maschine und an die Ladestation geliefert wird. Unter der Bedingung, dass die Komponente in der mobilen Maschine keine Leistung benötigt, Liefern von Leistung an die Ladestation. Das Verfahren kann ferner wenigstens eines des Speicherns der an die Ladestation gelieferten Leistung und des Verwendens der an die Ladestation gelieferten Leistung zum Laden einer mit der Ladestation verbundenen elektrischen mobilen Maschine beinhalten.
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Figurenliste
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- 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Asphaltfertigers gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung mit einer externen Ladestation.
- 2 ist eine Seitenansicht des Asphaltfertigers gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung mit einer internen Ladestation.
- 3 ist ein Blockdiagramm der Komponenten der elektrischen Leistungsverteilung gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands in dem Asphaltfertiger.
- 4 ist ein Blockdiagramm der Abziehbohlenheizsteuerung und der Leistungsverteilungssteuerung gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands in dem Asphaltfertiger.
- 5 ist ein Flussdiagramm eines Steuerverfahrens gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands.
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Detaillierte Beschreibung
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Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands beziehen sich auf Systeme, Einrichtungen und Verfahren zum Verwenden von Energie, die von einem integrierten Generator einer Maschine, z. B. einem Asphaltfertiger, erzeugt wird, um eine oder mehrere andere Maschinen auf einer Baustelle zu laden.
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Derzeit sind viele Baustellen voll von elektrischen Maschinen, die aufgeladen werden müssen. Daher besteht ein Bedarf an einer mobilen Ladestation oder anderen Geräten, damit die elektrischen Maschinen geladen bleiben. Dies ist vor allem in Gebieten problematisch, die weit von jeglicher elektrischer Infrastruktur entfernt sind. Eine oder mehrere Ausführungsformen zielen darauf ab, die Leistung eines internen Generators einer mobilen Maschine, die nur intermittierend verwendet wird, z. B. eines Generators, der zum Erhitzen von Platten auf einer Asphaltabziehbohle verwendet wird, zu nutzen, um eine oder mehrere andere elektrischen Maschinen (z. B. vollständig oder teilweise elektrisch) mit Leistung zu versorgen. Beispiele für Maschinen, die Generatoren beinhalten, die nur intermittierend verwendet werden können, sodass Leistung davon zum Aufladen anderer Maschinen verwendet werden kann, beinhalten einen Asphaltfertiger und eine Planierraupe. Wenn beispielsweise die Heizplatten in einem Asphaltfertiger ausreichend erhitzt sind, muss die Leistung des Generators nicht ständig an die Heizplatten geliefert werden. Anstatt die Leistungserzeugung zu unterbrechen, kann die (z. B. überschüssige) Leistung zum Versorgen einer mobilen elektrischen Maschine mit Leistung abgezweigt oder für den späteren Benutzer gespeichert werden. Wie nachstehend im Detail beschrieben, kann der Zustand des Elements, das intermittierend die Leistung des Generators nutzt, überwacht werden, sodass die Energie dorthin geleitet werden kann, wenn das Element wieder Leistung benötigt.
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Zunächst wird ein allgemeiner Aufbau eines Asphaltfertigers 10 unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben. Dann werden mit Bezug auf 3 und 4 Details einer Leistungsteilungsanordnung gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Schließlich stellt 5 ein grundlegendes Flussdiagramm eines Steuerverfahrens gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung bereit.
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1 ist eine Veranschaulichung des Asphaltfertigers 10 und einer Ladestation 200, die mit dem Asphaltfertiger 10 verbunden ist, die nachstehend ausführlich erläutert wird. Die Ladestation 200 ist in 1 als von dem Asphaltfertiger 10 getrennt veranschaulicht und in 2 als mit dem Asphaltfertiger 10 einstückig, z. B. in oder an diesem befestigt, veranschaulicht. In jedem Fall kann die Ladestation 200 mit dem Asphaltfertiger 10 mobil sein.
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Wie in 3 gezeigt, kann die Ladestation 200 beispielsweise eine elektrische AC-Verbindung 204 zum Verbinden mit einer Leistungsquelle 16 des Asphaltfertigers 10 und eine Leistungsverteilungstafel 210 beinhalten, mit der andere elektrische Maschinen zum Laden verbunden werden können.
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Obwohl der Asphaltfertiger 10 in den Figuren als ein Asphaltpflasterer dargestellt ist, kann das vorliegend offenbarte Steuersystem für jede Art von Maschine verwendet werden, die einen internen Generator beinhaltet, der nicht ständig laufen muss, um den Betrieb der Maschine bereitzustellen, d. h. eine Maschine, die Komponenten aufweist, die von dem internen Generator mit Leistung versorgt werden, die nur intermittierend Leistung benötigen, z. B. Leistung, die zum Erhitzen von Heizelementen verwendet wird. Der Asphaltfertiger 10 kann einen Traktor 14 mit der Leistungsquelle 16, wie einen Gasturbinenmotor, einen Gas- oder Dieselverbrennungsmotor, einen Motor oder dergleichen, eine oder mehrere Zugvorrichtungen 18 und einen Trichter 20 zum Enthalten von Pflastermaterial beinhalten. So kann die Leistungsquelle 16 einen Kraftstoff verwenden, der leichter transportierbar und nachfüllbar ist als Energieakkumulatoren. Die Zugvorrichtungen 18 können über einen Getriebemechanismus mit der Leistungsquelle 16 gekoppelt sein, um die Zugvorrichtungen 18 anzutreiben und den Asphaltfertiger 10 anzutreiben.
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Der Asphaltfertiger 10 beinhaltet ebenso eine Abziehbohle 22, die mit den Zugarmen 24 an dem Traktor 14 angebracht ist und hinter dem Traktor 14 hergezogen wird, um das Pflastermaterial zu einer Matte 26 auf der Pflasteroberfläche 12 zu verteilen und zu verdichten. Die Abziehbohle 22 kann eine oder mehrere Schnecken 28 zum Verteilen des Einbaumaterials in den seitlichen Bereichen der Abziehbohle 22 beinhalten. Darüber hinaus kann der Asphaltfertiger 10 einen Sensorrahmen 30 beinhalten, der an der Abziehbohle 22 und/oder an den Zugarmen 24 angebracht ist. Der Sensorrahmen 30 kann einen oder mehrere Sensoren 32 beinhalten, die Werte verschiedener Parameter in Bezug auf den Betrieb des Asphaltfertigers 10 erfassen können, wie die Höhe des Asphaltfertigers 10 an verschiedenen Stellen, die Höhe der Matte 26 relativ zu der Pflasteroberfläche 12 und die Temperaturen des Pflastermaterials (z. B. in dem Trichter 20 und/oder in der Schnecke 28), der Abziehbohle 22 und/oder der Matte 26.
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Der Asphaltfertiger 10 kann ebenso einen Bedienerstation 34 für einen oder mehrere Bediener beinhalten. Die Bedienerstation 34 kann einen Sitz 36 und eine Betriebskonsole 38 beinhalten, die beispielsweise auf einem Sockel 40 montiert sein kann. Die Bedienerstation 34 kann eine Traktorsteuervorrichtung oder ein elektronisches Steuermodul (ECM) 42 sowie eine Mensch-Maschine-Schnittstelle 44 zum Annehmen von Benutzereingaben und zum Anzeigen von Informationen für den Bediener im Falle eines nicht vollständig autonomen Asphaltfertigers 10 beinhalten. Die Mensch-Maschine-Schnittstelle 44 kann eine Kombination von Tasten, Schaltern, Drehknöpfen, Hebeln, berührungsempfindlichen Bildschirmen und anderen Steuervorrichtungen aufweisen, die es dem Bediener ermöglichen, Befehle an das ECM 42 des Traktors zum Steuern des Betriebs der verschiedenen Komponenten des Asphaltfertigers 10 einzugeben. Zusätzlich oder alternativ kann eine Mensch-Maschine-Schnittstelle 43 an einer Seite des Asphaltfertigers 10 bereitgestellt werden.
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Der Trichter 20 des Asphaltfertigers 10 kann das Pflastermaterial enthalten, das zu einer Matte 26 auf der Pflasteroberfläche 12 ausgebildet werden soll. Das Pflastermaterial kann von Lastwagen, die das Pflastermaterial zu einer Baustelle liefern, in den Trichter 20 an der Vorderseite des Asphaltfertigers 10 gekippt werden. Unter Bezugnahme auf 2, kann der Asphaltfertiger 10 ein oder mehrere Förderbänder 46 beinhalten, um das in dem Trichter 20 bereitgestellte Pflastermaterial zu der Schnecke 28 zu befördern. Während sich der Asphaltfertiger 10 vorwärts bewegt, kann ein Haufen 48 (in einem ausgeschnittenen Abschnitt 50 2 gezeigt) von Pflastermaterial, der hinter dem Traktor 14 und vor der Abziehbohle 22 auf die Pflasteroberfläche 12 fallen gelassen wird, durch die erhitzte Abziehbohle 22 gleichmäßig verteilt und verdichtet werden. Ein Teil des Pflastermaterials an den Außenseiten des Trichters 20 kann nicht zu den Förderbändern 46 nach unten gelangen und sich stattdessen an den Seiten des Trichters 20 ansammeln. Das Abfließen des angesammelten Pflastermaterials zu den Förderbändern 46 kann dadurch gefördert werden, die linke und die rechte Seite des Trichters 20 schwenkbar aufzuweisen, sodass die Seiten durch Aktuatoren gemeinsam oder unabhängig voneinander angehoben werden können, um zu bewirken, dass das Material nach unten zu den Förderbändern 46 fließt (Bewegung durch Pfeile in 1 angezeigt).
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Die Abziehbohle 22 kann den Haufen 48 gleichmäßig verteilen und das Pflastermaterial in die Matte 26 auf der Pflasteroberfläche 12 verdichten. Die Abziehbohle 22 kann an dem Traktor 14 an Zugpunkten 52 durch die Zugarme 24 angebracht werden. Die Höhe der Abziehbohle 22 kann durch das Heben und/oder senken der Zugarme 24 an den Zugpunkten 52 beispielsweise mit den Abziehbohlenhöhenaktuatoren 54 angepasst werden.
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3 veranschaulicht ein Blockdiagramm gemäß der vorliegenden Offenbarung von Komponenten der elektrischen Leistungsverteilung des Asphaltfertigers 10 für die Erzeugung von elektrischer Leistung und für die Bereitstellung der elektrischen Energie für Heizelemente 60 zum Erhitzen der Abziehbohle 22 sowie für andere Komponenten des Traktors 14 und insbesondere selektiv ebenso für die Ladestation 200 in Verbindung mit dem Asphaltfertiger 10. Die von der Leistungsquelle 16 abgegebene mechanische Leistung (z. B., wie vorstehend erwähnt, ein Gasturbinentriebwerk, ein Gas- oder Dieselverbrennungsmotor, ein Motor oder dergleichen) kann in elektrische Leistung umgewandelt werden, die von den Abziehbohlenheizelementen 60 zum Erhitzen der Abziehbohlenheizelemente 60 und damit der Abziehbohle 22 verwendet werden kann. Eine rotierende Abtriebswelle 62 der Leistungsquelle 16 kann mit einem Pumpenantrieb 64 innerhalb des Traktors 14 verbunden werden. Der Pumpenantrieb 64 kann Innenzahnradantriebe aufnehmen, die wiederum daran gekoppelte Pumpen und Motoren aufweisen, und kann einen integrierten Generator (ISRG) 66 beinhalten. Da die Abtriebswelle 62 der Leistungsquelle 16 die Zahnradantriebe des Pumpenantriebs 64 antreibt, können die Pumpen und Motoren hydraulische, pneumatische und mechanische Leistung für verschiedene Systeme des Asphaltfertigers 10 erzeugen.
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Eine Ausgabe-AC-Leistung des integrierten Generators 66 kann über eine elektrische AC-Verbindung 70 mit einem Eingang eines ersten Stromrichters 68 verbunden werden. Der erste Stromrichter 68 kann die AC-Leistung des integrierten Generators 66 in DC-Leistung umwandeln, die für die Leistungsversorgung der Abziehbohlenheizelemente 60 verwendet werden kann. Die Ausgabe-AC-Leistung des integrierten Generators 66 kann über die elektrische AC-Verbindung 204 mit einem Leistungsverteilungsverteiler 202 in der Ladestation 200 verbunden werden.
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Der erste Stromrichter 68 kann einen ersten DC-Leistungsausgang beinhalten, der über eine erste elektrische DC-Verbindung 74 mit einem Leistungseingang eines Zonenleistungsverteilungskastens 72 der Abziehbohle 22 verbunden ist. Der Zonenleistungsverteilungskasten 72 kann die Verteilung der von dem Stromrichter 68 erhaltenen DC-Leistung zwischen den Abziehbohlenheizelementen 60 steuern, mit denen der Zonenleistungsverteilungskasten 72 über elektrische DC-Verbindungen 76 verbunden ist. Der erhitzte Abschnitt/die erhitzten Abschnitte der Abziehbohle 22 kann/können beispielsweise in eine Mehrzahl von Zonen unterteilt werden, wobei jede Zone ein oder mehrere Abziehbohlenheizelemente 60 enthält.
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Der Stromrichter 68 kann Leistung an andere Komponenten des Traktors 14 und der Abziehbohle 22 liefern. In Arbeitsbereichen, in denen es wünschenswert oder erforderlich ist, den Pflastervorgang bei Nacht durchzuführen, kann es beispielsweise wünschenswert sein, an dem Asphaltfertiger 10 Leuchten zu montieren, um den Arbeitsbereich zu beleuchten. Leistung für die Leuchten kann über eine Steckdosenleiste 80, wie eine 120/240-VAC-Leiste, bereitgestellt werden, die mit dem Stromrichter 68 verbunden ist, beispielsweise parallel zu dem Zonenleistungsverteilungskasten 72 der Abziehbohle 22. Eine zweite elektrische DC-Verbindung 82 des ersten Stromrichters 68 kann mit einem elektrischen Eingang eines zweiten Stromrichters 84 verbunden werden, um die Ausgabe-DC-Leistung von dem Stromrichter 68 in die für die Steckdosenleiste 80 erforderliche AC-Leistung umzuwandeln. Falls erforderlich, können zusätzliche Kombinationen von Steckdosenleisten 80 und zweiten Stromrichtern 84 mit der zweiten elektrischen DC-Verbindung 82 verbunden werden, um Steckdosen für die Leistungsversorgung zusätzlicher Lampen und Geräte bereitzustellen, die für die Durchführung des Pflastervorgangs erforderlich sein können.
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Eine dritte elektrische DC-Verbindung 92 von dem ersten Stromrichter 68 zu einem Isolationsüberwachungssystem 90 kann bereitgestellt werden, um das gesamte elektrische System des Asphaltfertigers 10 zu überwachen (z. B. ständig oder kontinuierlich) und das Auftreten von Fehlerzuständen zu überwachen und den Asphaltfertiger 10 oder betroffene Komponenten davon bei Bedarf abzuschalten.
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Wie in 3 gezeigt, kann die Ladestation 200 beispielsweise mit dem Asphaltfertiger 10 derart verbunden werden, dass, wenn die Leistungsausgabe von der Leistungsquelle 16 nicht für die Abziehbohlenheizelemente 60 gebraucht wird, wie in Bezug auf 4 ausführlich beschrieben, solche Leistung an den Leistungsverteilungsverteiler 202 über die elektrische AC-Verbindung 204 geschickt wird. Demnach kann der Leistungsverteilungsverteiler 202 überschüssige Leistung von dem integrierten Generator 66 empfangen und kann Leistung an eine Ladeseite der Ladestation 200, z. B. eine Leistungsverteilungsleiste 210 über ein Schnellladegerät 206, das z. B. schneller lädt als ein aktueller Ladestandard, und/oder ein langsames Ladegerät 208, das z. B. mit dem aktuellen Ladestandard lädt, oder an eine Energiespeicherseite der Ladestation 200 schicken, z. B. einen Stromrichter 212 und eine Energiespeichervorrichtung 214, abhängig davon, wo Leistung erwünscht (z. B. gebraucht) wird.
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Um andere (vollständig oder teilelektrische) Maschinen auf der Baustelle aufzuladen, z. B. Verdichter, Kompaktlader, Kehrmaschinen usw., müssen diese elektrischen Maschinen mit der Ladestation 200 verbunden werden, entweder physisch, z. B. mit einem Seil oder Kabel, oder drahtlos, z. B. über induktive Kopplung. Dies kann auf eine stationäre Weise geschehen oder auf eine „Laden unterwegs“ Weise, sodass der Betrieb auf der Baustelle fortgesetzt werden kann. Sobald die Batterien auf der elektrischen Maschinen zur Neige gehen, würde die elektrische Maschine einen Benutzer anweisen, sie mit der Ladestation 200 zu verbinden. Die zwei Maschinen bleiben so lange miteinander verbunden, bis die elektrische Maschine auf ein ausreichendes Niveau aufgeladen ist, sodass die elektrische Maschine ihre Arbeit fortsetzen kann. Alternativ, wenn die Energiespeichervorrichtung der Ladestation 200 ausreichend aufgeladen ist, kann die Ladestation 200 allein (d. h. ohne die Leistungsquelle 16) mit einer anderen elektrischen Maschine zum Aufladen verwendet werden.
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Wie in 4 gezeigt, kann der Asphaltfertiger 10 beispielsweise ebenso eine Leistungsquellensteuervorrichtung 110 beinhalten, die mit der Leistungsquelle 16 und dem Traktor-ECM 42 betriebsmäßig verbunden ist. Das Traktor-ECM 42 kann Steuersignale mit den Komponenten 44, 66, 68, 72, 84, 90 austauschen, um den Betrieb des Asphaltfertigers 10 zu überwachen und zu steuern, um die Leistung von dem integrierten Generator 66 an die Abziehbohlenheizelemente 60 und an andere Komponenten zu verteilen. Die Leistungsquellensteuervorrichtung 110 kann den Betrieb der Leistungsquelle 16 steuern, um sicherzustellen, dass ausreichend Leistung erzeugt und abgegeben wird, um die Systeme des Asphaltfertigers 10, einschließlich der Abziehbohlenheizelemente 60, zu betreiben. Als Teil der Strategie für die Steuerung der Leistungsquelle kann das Traktor-ECM 42 bestimmen, wann mehr oder weniger Leistung für die Abziehbohlenheizelemente 60 erforderlich ist, und Steuersignale an die Leistungsquellensteuervorrichtung 110 senden, um die Ausgabe der Leistungsquelle 16 zu variieren. Als Reaktion auf den Empfang der Steuersignale von dem Traktor-ECM 42 kann die Leistungsquellensteuervorrichtung 110 die Leistungsausgabe von der Leistungsquelle 16, die nicht benötigt wird, um die Anforderungen der Abziehbohlenheizelemente 60 zu erfüllen, an die Ladestation 200 senden. Die Leistungsquellensteuervorrichtung 110 kann ebenso Informationen über den Betriebszustand der Leistungsquelle 16 an das Traktor-ECM 42 zurücksenden, damit es von dem Traktor-ECM 42 bei Bedarf genutzt werden kann. Mit anderen Worten kann die Leistungsquellensteuervorrichtung 110 die von der Leistungsquelle 16 ausgegebene Leistung zum Erhitzen der Abziehbohlenheizelemente 60 und/oder zu der Ladestation 200 senden. So kann eine elektrische mobile Maschine aufgeladen werden, unabhängig davon, ob die Abziehbohlenheizelemente 60 erhitzt werden, während sowohl die elektrische mobile Maschine als auch der Asphaltfertiger in Bewegung sind, während eine/einer der elektrischen mobilen Maschine und des Asphaltfertigers 10 in Bewegung ist oder während die elektrische mobile Maschine und der Asphaltfertiger 10 beide angehalten sind. Ferner, wenn in der Speichervorrichtung 214 ausreichend Leistung gespeichert ist, kann die mobile elektrische Maschine auch dann mit Leistung versorgt werden, wenn der Asphaltfertiger eingeschaltet ist.
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Das Traktor-ECM 42 kann einen Mikroprozessor 100 zum Ausführen eines spezifizierten Programms beinhalten, das verschiedene Funktionen, die dem Asphaltfertiger 10 zugeordnet sind, steuert und überwacht. Der Mikroprozessor 100 kann einen Speicher 102, wie einen Festwertspeicher (ROM) 104, zum Speichern eines Programms oder von Programmen und einen Direktzugriffsspeicher (RAM) 106 beinhalten, der als Arbeitsspeicherbereich für die Verwendung bei der Ausführung des/der in dem Speicher 102 gespeicherten Programms/Programme dient. Obwohl der Mikroprozessor 100 gezeigt ist, ist es ebenso möglich und wird in Betracht gezogen, andere elektronische Komponenten zu verwenden, wie einen Mikrocontroller, einen ASIC- (anwendungsspezifische integrierte Schaltung) Chip oder eine beliebige andere integrierte Schaltungsvorrichtung.
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Wie weiter in 4 gezeigt, kann die Ladestation 200 ein Ladestations-ECM 220 beinhalten, das die Leistung von dem integrierten Generator 66 über die elektrische AC-Verbindung 204 empfangen und den Leistungsverteilungsverteiler 202, das Schnellladegerät 206, das langsame Ladegerät 208, die Leistungsverteilungsleiste 210, den Stromrichter 212 und die Leistungsspeichervorrichtung 214 steuern kann. Die Energiespeichervorrichtung 214 kann ein Energieakkumulator sein, der Energie aufnimmt, speichert und bei Bedarf freigibt. Der Energiespeicher in dem Akkumulator kann auf elektrischen, z. B. Kondensatoren, elektrochemischen, z. B. wiederaufladbaren Batterien und so weiter basieren. Das Ladestation-ECM 220 kann ebenso mit einer drahtlosen Kommunikationsvorrichtung 250 oder einem anderen zentralisierten Monitor oder Repository für Maschinen auf der Baustelle oder aus der Ferne, z. B. in der Cloud, kommunizieren, um das Ladestation-ECM 220 bei der Bestimmung der Ladepriorität auf Grundlage verschiedener Faktoren von Maschinen, die aufgeladen werden müssen, zu unterstützen, z. B. welche elektrische Maschine als nächste benötigt wird, welches Ladeniveau in der elektrischen Maschine noch vorhanden ist, und so weiter. Die Ladestation ECM 220 kann ebenso das Schnellladegerät 206 oder das langsame Ladegerät 208 auf Grundlage verschiedener Faktoren auswählen, z. B. wann die elektrische Maschine als nächstes für einen Auftrag oder ein Projekt benötigt wird, welches Ladeniveau in der elektrischen Maschine noch vorhanden ist, und so weiter. Ein Bediener kann ebenso manuell das Schnellladegerät 206 oder das langsame Ladegerät 208 auswählen.
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Ähnlich wie das Traktor-ECM 42 kann das Ladestation-ECM 220 einen Mikroprozessor 230 für die Ausführung eines spezifischen Programms beinhalten, das verschiedene Funktionen, die dem Asphaltfertiger 10 zugeordnet sind, steuern und überwachen kann. Der Mikroprozessor 100 kann einen Speicher 232, wie einen ROM 234, zum Speichern eines Programms oder von Programmen und einen RAM 236 beinhalten, der als ein Arbeitsspeicherbereich für die Ausführung des/der in dem Speicher 232 gespeicherten Programms/Programme dient. Obwohl der Mikroprozessor 230 gezeigt ist, ist es ebenso möglich und wird in Betracht gezogen, andere elektronische Komponenten zu verwenden, wie einen Mikrocontroller, einen ASIC- (anwendungsspezifische integrierte Schaltung) Chip oder eine beliebige andere integrierte Schaltungsvorrichtung.
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Wenn eine oder mehrere elektrische Maschinen an die Leistungsverteilungsleiste angeschlossen sind, kann das Ladestation-ECM 220 Leistung von dem Traktor-ECM 42 anfordern. Wenn der Traktor 14 nicht eingeschaltet ist oder sich in einem Modus befindet, in dem er keine direkten AC-Leistung bereitstellen kann, kann das Ladestation-ECM 220 Leistung aus der Energiespeichervorrichtung 214 beziehen. Wenn die Energiespeichervorrichtung 214 unter ein vorbestimmtes Niveau fällt, könnte das Ladestation-ECM 220 das Traktor-ECM 42 auffordern, die Leistungsquelle 16 zu starten und mit der Leistungserzeugung zum Laden einer Maschine und/oder der Speichervorrichtung 214 zu beginnen. Wenn der Asphaltfertiger 10 beispielsweise nachts mit einer daran angeschlossenen Maschine geparkt wurde, könnte die Leistungsquelle 16 gestartet werden, um das Laden der Maschine zu beenden, anstatt die Maschine nur teilweise zu laden.
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Die Leistungsquellensteuervorrichtung 110, das Traktor-ECM 42 und das Ladestations-ECM 220 oder Abschnitte davon (z. B. ein Prozessor) können unter Verwendung von Schaltung implementiert werden. Wie hierin verwendet, kann sich der Begriff „Schaltung“ auf beliebige oder alle der Folgenden beziehen: (a) Nur-Hardware-Schaltkreisimplementierungen (wie Implementierungen nur in analoger und/oder digitaler Schaltung); (b) auf Kombinationen von Schaltkreisen und Software (und/oder Firmware), wie (soweit zutreffend): (i) eine Kombination von Prozessor(en) oder (ii) Abschnitten von Prozessor(en)/Software (einschließlich digitaler Signalprozessor(en)), Software und Speicher(n), die zusammenwirken, um eine Einrichtung zu veranlassen, verschiedene Funktionen durchzuführen); und (c) auf Schaltkreise, wie einen Mikroprozessor(en) oder einen Abschnitt eines Mikroprozessors/von Mikroprozessoren, die Software oder Firmware für den Betrieb erfordern, selbst wenn die Software oder Firmware nicht physisch vorhanden ist.
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Wie vorstehend erwähnt, beziehen sich Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands auf Systeme, Einrichtungen und Verfahren zum Verwenden von Leistung aus einem intermittierend verwendeten internen Generator einer Maschine zum Aufladen anderer Maschinen. Zusätzlich oder alternativ kann ein integrierter Generator in einer Maschine verwendet werden, um andere Komponenten vor Ort aufzuladen, z. B. ein mobiles Büro, oder um einen externen Batteriespeicher aufzuladen, mit dem elektrische mobile Maschinen verbunden werden können, um sie aufzuladen, z. B. nach der Arbeit oder wenn die Maschine mit integriertem Generator während der Arbeit nicht verwendet wird. Dieser Batteriespeicher kann mobil sein, um sich dorthin zu bewegen, wo er benötigt wird, und/oder er kann während der Bewegung mit der mobilen elektrischen Maschine aufgeladen werden, oder er kann stationär sein.
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5 ist ein grundlegendes Flussdiagramm eines Steuerverfahrens 500 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands. Das Steuerverfahren 500 kann über ein nichtflüchtiges computerlesbares Speichermedium implementiert sein, das darauf gespeicherte Anweisungen aufweist, die, wenn sie von einem oder mehreren Prozessoren oder Steuervorrichtungen ausgeführt werden, den einen oder die mehreren Prozessoren oder Steuervorrichtungen veranlassen, das Steuerverfahren 500 durchzuführen. Die Leistungsquellensteuervorrichtung 110, das Traktor-ECM 42, das Ladestation-ECM 220 und/oder durch die drahtlose Kommunikationsvorrichtung 250 oder einen anderen zentralen Monitor, das sowohl mit dem Asphaltfertiger als auch mit der mobilen elektrischen Maschine kommuniziert. Die hierin beschriebenen Verfahren können einige oder alle Vorgänge des Verfahrens 500 beinhalten.
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Im Allgemeinen kann das Verfahren 500 mit dem Vorgang S502 beginnen, wenn die Ladestation 200 mit dem Asphaltfertiger 10 verbunden ist. Wie vorstehend erwähnt, kann die Ladestation 200 teil des Asphaltfertigers 10 sein oder daran angebracht sein.
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Zunächst kann in Vorgang S504 ein Betriebszustand des Asphaltfertigers 10 bestimmt werden. Wenn der Asphaltfertiger 10 eingeschaltet ist, kann dies bedeuten, dass die Leistungsquelle 16 des Asphaltfertigers 10 eingeschaltet ist, d. h. arbeitet. Optional kann dies bedeuten, dass sich der Asphaltfertiger 10 bewegt, beispielweise in einer Pflasterrichtung.
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Wenn der Asphaltfertiger 10 eingeschaltet ist, kann das Verfahren 500 in Vorgang S506 bestimmen, ob Leistung für die Heizelemente 60 der Abziehbohle 22 benötigt wird, beispielsweise auf Grundlage der Abziehbohlenheiztemperatur im Verhältnis zu einer vorbestimmten Temperatur. Wenn Leistung für die Heizelemente 60 der Abziehbohle 22 benötigt wird, kann in Vorgang S508 bestimmt werden, ob eine elektrische Maschine mit der Ladestation 200 verbunden ist. Eine solche Bestimmung kann über drahtgebundene und/oder drahtlose Verbindungserkennungsvorgänge erfolgen, die in Bezug auf die Leistungsverteilungsleiste 210 der Ladestation 200 und die elektrische(n) Maschine(n) durchgeführt werden. Wenn eine elektrische Maschine nicht mit der Ladestation 200 verbunden ist, kann die Abziehbohle 22 bei dem Vorgang SS 10 mit Leistung versorgt werden, ohne Rücksicht darauf, ob eine elektrische Maschine mit einer Leistung versorgt werden soll.
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Wenn eine elektrische Maschine mit der Ladestation 200 verbunden ist, kann der Vorgang S509 bestimmen, ob in der Leistungsspeichervorrichtung 214 genügend Leistung vorhanden ist, um z. B. wenigstens eine damit verbundene elektrische Maschine (über die Leistungsverteilungsleiste 210) aufzuladen oder nicht. Damit die elektrische Maschine mit der Ladestation 200 verbunden werden kann, wenn ein Teil des Ladevorgangs während der Bewegung des Asphaltfertigers 10 durchgeführt werden soll, können die elektrische Maschine und der Asphaltfertiger 10 übrigens autonom oder teilautonom gesteuert werden, um beispielsweise die Geschwindigkeiten zu synchronisieren, sodass die zwei Maschinen mit der gleichen Geschwindigkeit oder innerhalb eines Geschwindigkeitsfensters voneinander fahren können. In einem Beispiel können die zwei Maschinen angehalten werden, die elektrische Maschine kann zum Aufladen mit der Ladestation 200 verbunden werden, und dann können die zwei Maschinen gemeinsam mit derselben Geschwindigkeit fahren. In einem anderen Beispiel kann sich der Asphaltfertiger 10 mit einer Geschwindigkeit bewegen und die zu ladende elektrische Maschine kann sich neben dem Asphaltfertiger 10 in Position bringen und sich der Geschwindigkeit des Asphaltfertigers 10 anpassen und sich zum Laden mit der Ladestation 200 verbinden. Sowohl die Bestimmung des Leistungsniveaus der mobilen elektrischen Maschine als auch die Steuerung der Bewegung beider Maschinen kann z. B. durch die drahtlose Kommunikationsvorrichtung 250 oder einen anderen zentralen Monitor erfolgen, die sowohl mit dem Asphaltfertiger 10 als auch mit der mobilen elektrischen Maschine kommuniziert.
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Wenn es in der Energiespeichervorrichtung 214 ausreichend Leistung gibt, kann das Verfahren 500 mit Vorgang S520 und mit Vorgang S510 fortfahren. Wenn es in der Energiespeichervorrichtung 214 keine ausreichende Leistung gibt, dann kann Vorgang S514 bestimmen, ob das Laden der Maschine überschrieben werden soll oder nicht. Dies kann manuell durch einen Benutzer oder automatisch in Übereinstimmung mit vorbestimmten Parametern erfolgen, z. B. ob die Abziehbohlentemperatur innerhalb eines vorbestimmten Bereichs der vorbestimmten Temperatur liegt. Wenn das Laden überschrieben wird, kann das Verfahren 500 mit Vorgang S510 fortfahren. Wenn nicht, kann das Verfahren 500 zu Vorgang S520 fortfahren.
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Wenn der Vorgang S506 bestimmt, dass keine Leistung für die Abziehbohle 22 benötigt wird, dann kann Vorgang S514 bestimmen, ob eine elektrische Maschine mit der Ladestation 200 verbunden ist. Wenn nicht, kann Vorgang S516 bestimmen, ob die Energiespeichervorrichtung 214 vollständig aufgeladen ist. Wenn die Energiespeichervorrichtung 214 vollständig geladen ist, kann das Verfahren 500 zu dem Vorgang S504 zurückkehren, mit oder ohne Durchführung des Vorgangs S526, bei dem die Ladestation 200 oder die Energiespeichervorrichtung 214 gegen eine nicht volle ausgetauscht wird. Wenn die Energiespeichervorrichtung 214 beispielsweise mit einer Energiespeichervorrichtung einer elektrischen mobilen Maschine kompatibel ist, die aufgeladen werden muss, können die Energiespeichervorrichtung 214 und die Energiespeichervorrichtung der elektrischen mobilen Maschine ausgetauscht werden. Alternativ oder zusätzlich können mehrere Ladestationen 200 an der Baustelle bereitgestellt sein und ausgetauscht werden, wenn der Energiespeicher 214 einer aktuell verbundenen Ladestation 200 voll ist. Wenn nicht, kann das Verfahren 500 mit Vorgang S518 fortfahren, um Leistung zu liefern, die in der Energiespeichervorrichtung 214 gespeichert werden soll.
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Wenn Vorgang S514 bestimmt, dass eine elektrische Maschine mit der Ladestation 200 verbunden ist, kann Vorgang S520 bestimmen, ob weitere elektrische Maschinen mit der Ladestation 200 verbunden sind. Wenn nicht, kann Vorgang S522 fortfahren, um die elektrische(n) Maschine(n), die mit der Ladestation 200 verbunden sind, aufzuladen. Wenn die verbundenen elektrischen Maschinen die verfügbare Leistung übersteigen, die entweder direkt von dem internen Generator 66 geliefert oder in der Energiespeichervorrichtung 214 gespeichert werden kann, kann der Vorgang S524 die Leistungsversorgung der damit verbundenen elektrischen Maschinen priorisieren, z. B. welche elektrische Maschine als nächste benötigt wird, welches Ladeniveau in der Maschine noch verbleibt und so weiter.
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Wenn Vorgang S504 bestimmt, dass der Asphaltfertiger 10 nicht eingeschaltet ist, kann Vorgang S530 bestimmen, ob eine elektrische Maschine mit der Ladestation 200 verbunden ist, wie in Vorgang S514. Wenn nicht, kann das Verfahren 500 enden. Wenn Vorgang S532 bestimmt, dass eine elektrische Maschine mit der Ladestation 200 verbunden ist, kann das Verfahren 500 die Leistungssituation in Vorgang S532 wie in S520 analysieren, mit der Ausnahme, dass nur die von der Energiespeichervorrichtung 214 verfügbare Leistung berücksichtigt wird. Das Verfahren 500 kann dann mit Vorgang S534 oder S536 fortfahren, auf Grundlage der Bestimmung in Vorgang S532, und endet dann.
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Während Aspekte der vorliegenden Offenbarung insbesondere unter Bezugnahme auf die vorstehenden Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurden, verstehen Fachleute, dass verschiedene zusätzliche Ausführungsformen durch die Modifikation der offenbarten Maschinen, Baugruppen, Systeme und Verfahren in Betracht gezogen werden können, ohne von dem Geist und dem Umfang dessen, was offenbart wird, abzuweichen. Solche Ausführungsformen sollten derart verstanden werden, dass sie in den Umfang der vorliegenden Offenbarung fallen, wie er auf Grundlage der Ansprüche und jeglicher Äquivalente davon bestimmt wird.
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Sofern nicht ausdrücklich ausgeschlossen, schließt die Verwendung des Singulars für die Beschreibung einer Komponente, einer Struktur oder eines Vorgangs die Verwendung des Plurals solcher Komponenten, Strukturen oder Vorgänge oder ihrer Äquivalente nicht aus. Die Verwendung der Begriffe „ein, eine“ und „wenigstens ein, eine“ oder des Begriffs „ein, eine oder mehrere“ und ähnlicher Referenzen in dem Zusammenhang mit der Beschreibung der Erfindung (insbesondere in dem Zusammenhang mit den folgenden Ansprüchen) ist so auszulegen, dass sie sowohl den Singular als auch den Plural einschließt, sofern hierin nicht anders angegeben oder durch den Zusammenhang eindeutig widersprochen wird. Die Verwendung des Begriffs „wenigstens einer, eine, eines“, gefolgt von einer Liste von einem oder mehreren Punkten (beispielsweise „wenigstens einer von A und B“ oder einer oder mehrere von A und B'') ist so auszulegen, dass ein Punkt, ausgewählt aus den aufgelisteten Punkten (A oder B), oder eine Kombination von zwei oder mehr der aufgelisteten Punkte (A und B; A, A und B; A, B und B) gemeint ist, sofern hierin nicht anders angegeben oder durch den Zusammenhang eindeutig widersprochen wird. Auf ähnliche Weise bezieht sich das hierin verwendete Wort „oder“ auf jede mögliche Permutation eines Satzes von Punkten. Beispielsweise bezieht sich der Ausdruck „A, B oder C“ auf wenigstens eines von A, B, C oder eine beliebige Kombination davon, wie einer von: A; B; C; A und B; A und C; B und C; A, B und C; oder ein Vielfaches von einem Punkt, wie, wie A und A; B, B und C; A, A, B, C und C; usw.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013104211 A1 [0005]
