EP4552177A1 - Baumaschine - Google Patents

Baumaschine

Info

Publication number
EP4552177A1
EP4552177A1 EP23740950.3A EP23740950A EP4552177A1 EP 4552177 A1 EP4552177 A1 EP 4552177A1 EP 23740950 A EP23740950 A EP 23740950A EP 4552177 A1 EP4552177 A1 EP 4552177A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
hydraulic oil
construction machine
cooling
battery
cooler
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP23740950.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christian Ziemens
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Putzmeister Engineering GmbH
Original Assignee
Putzmeister Engineering GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Putzmeister Engineering GmbH filed Critical Putzmeister Engineering GmbH
Publication of EP4552177A1 publication Critical patent/EP4552177A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B15/00—Pumps adapted to handle specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts
    • F04B15/02—Pumps adapted to handle specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts the fluids being viscous or non-homogeneous
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B15/00—Pumps adapted to handle specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B17/00—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors
    • F04B17/03—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by electric motors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B53/00—Component parts, details or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B23/00 or F04B39/00 - F04B47/00
    • F04B53/08—Cooling; Heating; Preventing freezing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B9/00—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members
    • F04B9/08—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid
    • F04B9/10—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid the fluid being liquid
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/613—Cooling or keeping cold
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/63—Control systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6556—Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6567—Liquids
    • H01M10/6568—Liquids characterised by flow circuits, e.g. loops, located externally to the cells or cell casings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/66—Heat-exchange relationships between the cells and other systems, e.g. central heating systems or fuel cells
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/40—Special vehicles
    • B60Y2200/41—Construction vehicles, e.g. graders, excavators
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the invention is based on the object of providing a construction machine with components to be cooled which has the most efficient cooling concept possible.
  • the construction machine has a rechargeable battery and at least one electric drive with at least one electric motor, which is supplied with energy from the battery.
  • the battery can be arranged in the construction machine, for example.
  • the construction machine also has a hydraulic circuit in which hydraulic oil circulates.
  • the construction machine also has at least one hydraulic drive, which is supplied from the hydraulic circuit.
  • at least one hydraulic drive which is supplied from the hydraulic circuit.
  • the construction machine further has a first cooling circuit for cooling the battery and the hydraulic oil, with at least some of the hydraulic oil circulating as coolant in the first cooling circuit.
  • the portion of the hydraulic oil that serves as a coolant can be obtained, for example, from a suction return filter, as disclosed in WO 2013/045167 A2.
  • the first cooling circuit has: a hydraulic oil pump for generating an adjustable volume flow of the part of the hydraulic oil, a first cooler with adjustable cooling capacity through which the part of the hydraulic oil flows, and a first heat exchanger connected downstream of the first cooler and which is thermally connected to the Battery is coupled and the part of the hydraulic oil flows through it.
  • the cooling capacity of the first cooler can be adjusted, for example, by means of a fan that generates an adjustable cooling air flow by means of a variable fan speed.
  • the first cooler can also be designed as a heat pump, for example.
  • the first cooler can, for example, be arranged in/on a support leg of a self-propelled concrete pump.
  • the construction machine further has: a battery temperature controller, which is designed to regulate a battery temperature to a predeterminable setpoint, wherein a manipulated variable of the battery temperature controller is a cooling capacity of the first cooler.
  • the predeterminable setpoint of the battery temperature can be in the range of room temperature, for example.
  • the construction machine further has: a hydraulic oil temperature controller, which is designed to regulate a hydraulic oil temperature to a predeterminable setpoint, wherein a manipulated variable of the hydraulic oil temperature controller is a volume flow of the portion of the hydraulic oil.
  • the predeterminable target value of the hydraulic oil temperature can, for example, be in a range between 30 ° Celsius and 60 ° Celsius.
  • the hydraulic oil temperature controller is parameterized more slowly than the battery temperature controller in order to avoid oscillations in the coupled control circuits as much as possible.
  • the at least one electric drive for example in the form of an electric motor, is also cooled by means of the first cooling circuit.
  • the construction machine has power electronics, for example in the form of a frequency converter, for controlling the at least one electric drive, the power electronics also being cooled by means of the hydraulic oil.
  • the first cooling circuit has: a second cooler through which the portion of the hydraulic oil flows, and a second heat exchanger connected downstream of the second cooler, which is thermally coupled to the power electronics and through which the portion of the hydraulic oil flows.
  • the construction machine has a second cooling circuit for cooling the power electronics, with a further portion of the hydraulic oil circulating as coolant in the second cooling circuit.
  • the first cooling circuit has a bypass valve, which in a bypass switching position leads the portion of the hydraulic oil past the first heat exchanger, and in a cooling switching position, the portion of the hydraulic oil passes through the first heat exchanger.
  • the bypass switching position can be effected, for example, by the battery temperature controller if the battery does not need to be cooled. Accordingly, the cooling switching position can be effected by the battery temperature controller when cooling of the battery is necessary.
  • the construction machine is a concrete pump.
  • FIG. 1 shows a high schematic of a construction machine with a first cooling circuit according to the invention for hydraulic and electric drives according to a first embodiment
  • Fig. 2 shows a high schematic of a construction machine according to a further embodiment
  • Fig. 3 shows a high schematic of a construction machine according to a further embodiment.
  • Fig. 1 shows a highly schematic view of a construction machine 1000 in the form of a (car) concrete pump, having a rechargeable battery 1, an electric drive 2, which is powered by the battery 1, a hydraulic circuit 3, in which hydraulic oil 4 circulates, a hydraulic drive 5, which is supplied from the hydraulic circuit 3, and a first cooling circuit 6 for cooling the battery 1 and the hydraulic oil 4, with a portion of the hydraulic oil 4 circulating as coolant in the first cooling circuit 6.
  • a portion of the hydraulic oil 4 circulating as coolant in the first cooling circuit 6.
  • no other or different coolant is used.
  • the first cooling circuit 6 has a hydraulic oil pump 7 for generating an adjustable volume flow of the portion of the hydraulic oil 4.
  • the hydraulic oil pump 7 is, for example, a constant pump that is driven at an adjustable speed by means of an electric motor 16 to generate the adjustable volume flow.
  • the speed of the electric motor 16 is the manipulated variable of the hydraulic oil temperature controller 11.
  • the first cooling circuit 6 further has a first cooler 8 with an associated fan 14 with adjustable cooling capacity, with the part of the hydraulic oil 4 flowing through the first cooler 8.
  • the cooling performance can be adjusted, for example, by setting a fan speed.
  • the first cooling circuit 6 further has a first heat exchanger 9 connected downstream of the first cooler 8, which is thermally coupled to the battery 1 and through which the portion of the hydraulic oil 4 flows.
  • the construction machine 1000 has a battery temperature controller 10, which is designed to regulate a battery temperature measured by means of a temperature sensor 23 to a predeterminable setpoint, with a manipulated variable of the battery temperature controller 10 being the cooling capacity of the first cooler 8.
  • the construction machine 1000 further has a hydraulic oil temperature controller 11, which is designed to regulate a hydraulic oil temperature measured by means of a temperature sensor 24 to a predeterminable setpoint, wherein a manipulated variable of the hydraulic oil temperature controller 11 is a volume flow of the part of the hydraulic oil 4.
  • the hydraulic oil temperature controller 11 is parameterized more slowly than the battery temperature controller 10, for example by appropriately selecting controller time constants, etc.
  • the electric drive 2 is also cooled by means of the first cooling circuit 6, for example by thermally coupling a heat exchanger, not shown, to the electric drive 2, with the part of the hydraulic oil also flowing through this heat exchanger.
  • the construction machine also has power electronics 12 for controlling the electric drive 2.
  • the first cooling circuit 6 has a bypass valve 13, which in a bypass switching position leads the part of the hydraulic oil 4 past the first heat exchanger 9, and in a cooling switching position the part of the hydraulic oil 4 passes through the first heat exchanger 9.
  • the battery temperature controller 10 can be deactivated in the bypass switching position of the bypass valve 13.
  • the cooling capacity of the first cooler 8 can be set, for example, to a fixed value that is sufficient to cool the hydraulic oil. It is also conceivable that in this case the hydraulic oil temperature controller 11 influences the cooling performance of the first cooler 8 as a further manipulated variable.
  • a defined hydraulic oil volume flow is conveyed from the hydraulic circuit 3 or a hydraulic oil tank 15 through the first (hydraulic oil) cooler 8 by means of the hydraulic oil pump 7.
  • the first cooler 8 cools the hydraulic oil 4 to a temperature that is sufficiently below the desired battery temperature.
  • the cooled hydraulic oil 4 is then passed through the battery 1 and cools it.
  • the hydraulic oil flow is then directed back into the hydraulic system, for example into the tank 15, and cools the hydraulic oil 4, since the target battery temperature is significantly lower than that of the hydraulic system.
  • the temperature levels of battery 1 and hydraulic oil 4 are controlled, for example, via two control circuits.
  • the battery 1 is cooled via a first control circuit.
  • the battery temperature is measured and compared with the target temperature. If the temperature is too high or too low, the cooling capacity of the first cooler 8 is adjusted accordingly, for example via the speed of the fan 14.
  • the hydraulic oil 4 is cooled via a second control circuit.
  • the temperature of the hydraulic oil 4 in the system/tank 15 is measured and compared with the target temperature. If the temperature is too high or too low, the cooling volume flow is adjusted accordingly.
  • the volume flow of the portion of the hydraulic oil regulates the amount of cooled oil that flows back into the hydraulic system.
  • the volume flow can be adjusted, for example, by means of an adjustable pump with a constant speed or, as shown, by means of a constant pump with a variable speed.
  • control loops are linked to one another via the volume flow, it makes sense to coordinate the control loops.
  • One variant is to make the hydraulic oil temperature control slower than the battery temperature control, for example to avoid vibrations.
  • the entire system can also be equipped with a holistic control system in which the two temperatures plus setpoints serve as input variables and the volume flow and cooling capacity serve as output variables.
  • the first cooling circuit 6 additionally has a second cooler 17 through which the portion of the hydraulic oil 4 flows.
  • the first cooling circuit 6 further has a second heat exchanger 18 connected downstream of the second cooler 17, which is thermally coupled to the power electronics 12 and through which part of the hydraulic oil 4 flows in order to cool the power electronics 12.
  • the second cooler 17 can have an adjustable cooling capacity.
  • a temperature controller not shown, can be provided which regulates a temperature of the hydraulic oil 4 flowing out of the second cooler 17 to a setpoint.
  • FIG. 3 shows a highly schematic view of a construction machine 1000 according to a further embodiment.
  • the construction machine 1000 has a second cooling circuit 19 for cooling the power electronics 12, with a further portion of the hydraulic oil 4 circulating as coolant in the second cooling circuit 19.
  • the second cooling circuit 19 has a further hydraulic oil pump 20, a third cooler 21 and a downstream second heat exchanger 22, which is thermally connected the power electronics 12 is coupled and through which the further part of the hydraulic oil 4 flows.
  • a temperature of the power electronics 12 can be regulated, for example, by means of an associated temperature controller, which uses, for example, a delivery capacity of the further hydraulic oil pump 20 and/or a cooling capacity of the third cooler 21 as a manipulated variable.
  • the number of physical components required for cooling can be reduced since there is no separate first cooling circuit for the battery. This also results in a simpler physical system structure. Furthermore, no additional cooling medium is necessary since only hydraulic oil is used.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)
  • Cooling, Air Intake And Gas Exhaust, And Fuel Tank Arrangements In Propulsion Units (AREA)
  • Component Parts Of Construction Machinery (AREA)

Abstract

Baumaschine (1000), aufweisend: eine Batterie (1), mindestens einen elektrischen Antrieb (2), der aus der Batterie (1) versorgt ist, einen Hydraulikkreislauf (3), in dem Hydrauliköl (4) zirkuliert, mindestens einen hydraulischen Antrieb (5), der aus dem Hydraulikkreislauf (3) versorgt ist, und einen ersten Kühlkreislauf (6) zum Kühlen der Batterie (1) und des Hydrauliköls (4), wobei in dem ersten Kühlkreislauf (6) ein Teil des Hydrauliköls (4) als Kühlmittel zirkuliert.

Description

Baumaschine
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Baumaschine mit zu kühlenden Komponenten zur Verfügung zu stellen, die ein möglichst effizientes Kühlkonzept aufweist.
Die Baumaschine weist eine wiederaufladbare Batterie und mindestens einen elektrischen An- trieb mit mindestens einem Elektromotor auf, der aus der Batterie mit Energie versorgt ist. Die Batterie kann beispielsweise in der Baumaschine angeordnet sein.
Die Baumaschine weist weiter einen Hydraulikkreislauf auf, in dem Hydrauliköl zirkuliert.
Die Baumaschine weist weiter mindestens einen hydraulischen Antrieb auf, der aus dem Hydraulikkreislauf versorgt ist. Insoweit sei beispielsweise auf die WO 2013/045167 A2 der Anmeldering verwiesen, die derartige Hydraulikkreisläufe und zugehörige hydraulischen Antriebe zeigt.
Die Baumaschine weist weiter einen ersten Kühlkreislauf zum Kühlen der Batterie und des Hydrauliköls auf, wobei in dem ersten Kühlkreislauf zumindest ein Teil des Hydrauliköls als Kühlmittel zirkuliert. Der Teil des Hydraulik-Öls, der als Kühlmittel dient, kann beispielsweise an einem Saug-Rücklauffilter bezogen werden, wie er in der WO 2013/045167 A2 offenbart ist.
In einer Ausführungsform weist der erste Kühlkreislauf auf: eine Hydraulikölpumpe zur Erzeugung eines einstellbaren Volumenstroms des Teils des Hydrauliköls, einen ersten Kühler mit einstellbarer Kühlleistung, der von dem Teil des Hydrauliköls durchströmt ist, und einen dem ersten Kühler nachgeschalteten ersten Wärmetauscher, der thermisch mit der Batterie gekoppelt ist und von dem Teil des Hydrauliköls durchströmt ist. Die Kühlleistung des ersten Kühlers kann beispielsweise mittels eines Lüfters eingestellt werden, der mittels variabler Lüfterdrehzahl einen einstellbaren Kühlluftstrom erzeugt. Der erste Kühler kann beispielsweise auch als Wärmepumpe ausgeführt sein. Der erste Kühler kann beispielsweise in/an einem Abstützbein einer selbstfahrenden Betonpumpe angeordnet sein.
In einer Ausführungsform weist die Baumaschine weiter auf: einen Batterie-Temperaturregler, der dazu ausgebildet ist, eine Batterietemperatur auf einen vorgebbaren Sollwert zu regeln, wobei eine Stellgröße des Batterie-Temperaturreglers eine Kühlleistung des ersten Kühlers ist. Der vorgebare Sollwert der Batterietemperatur kann beispielsweise im Bereich der Raumtemperatur liegen. In einer Ausführungsform weist die Baumaschine weiter auf: einen Hydrauliköl- Temperaturregler, der dazu ausgebildet ist, eine Hydrauliköl-Temperatur auf einen vorgebbaren Sollwert zu regeln, wobei eine Stellgröße des Hydrauliköl-Temperaturreglers ein Volumenstrom des Teils des Hydrauliköls ist. Der vorgebbare Sollwert der Hydrauliköltemperatur kann beispielsweise in einem Bereich zwischen 30 ° Celsius und 60 ° Celsius liegen.
In einer Ausführungsform ist der Hydrauliköl-Temperaturregler träger parametriert als der Batterie-Temperaturregler, um Schwingungen der gekoppelten Regelkreise möglichst zu vermeiden.
In einer Ausführungsform ist der mindestens eine elektrische Antrieb, beispielsweise in Form eines Elektromotors, ebenfalls mittels des ersten Kühlkreislaufes gekühlt.
In einer Ausführungsform weist die Baumaschine eine Leistungselektronik, beispielsweise in Form eines Frequenzumrichters, zur Ansteuerung des mindestens einen elektrischen Antriebs auf, wobei die Leistungselektronik ebenfalls mittels des Hydrauliköls gekühlt ist.
In einer Ausführungsform weist der erste Kühlkreislauf auf: einen zweiten Kühler, der von dem Teil des Hydrauliköls durchströmt ist, und einen dem zweiten Kühler nachgeschalteten zweiten Wärmetauscher, der thermisch mit der Leistungselektronik gekoppelt ist und von dem Teil des Hydrauliköls durchströmt ist.
In einer Ausführungsform weist die Baumaschine einen zweiten Kühlkreislauf zum Kühlen der Leistungselektronik auf, wobei in dem zweiten Kühlkreislauf ein weiterer Teil des Hydrauliköls als Kühlmittel zirkuliert.
In einer Ausführungsform weist der erste Kühlkreislauf ein Bypass-Ventil auf, das in einer Bypass-Schaltstellung den Teil des Hydrauliköls am ersten Wärmetauscher vorbeiführt, und das in einer Kühl-Schaltstellung den Teil des Hydrauliköls durch den ersten Wärmetauscher leitet. Die Bypass-Schaltstellung kann beispielsweise durch den Batterie-Temperaturregler dann bewirkt werden, wenn keine Kühlung der Batterie notwendig ist. Entsprechend kann die Kühl- Schaltstellung durch den Batterie-Temperaturregler dann bewirkt werden, wenn eine Kühlung der Batterie notwendig ist.
In einer Ausführungsform ist die Baumaschine eine Betonpumpe.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert beschrieben. Hierbei zeigt: Fig. 1 hoch schematisch eine Baumaschine mit einem erfindungsgemäßen ersten Kühlkreislauf für hydraulische und elektrische Antriebe gemäß einer ersten Ausführungsform,
Fig. 2 hoch schematisch eine Baumaschine gemäß einer weiteren Ausführungsform und
Fig. 3 hoch schematisch eine Baumaschine gemäß einer weiteren Ausführungsform.
Fig. 1 zeigt hoch schematisch eine Baumaschine 1000 in Form einer (Auto-) Betonpumpe, aufweisend eine wiederaufladbare Batterie 1 , einen elektrischen Antrieb 2, der aus der Batterie 1 versorgt ist, einen Hydraulikkreislauf 3, in dem Hydrauliköl 4 zirkuliert, einen hydraulischen Antrieb 5, der aus dem Hydraulikkreislauf 3 versorgt ist, und einen ersten Kühlkreislauf 6 zum Kühlen der Batterie 1 und des Hydrauliköls 4, wobei in dem ersten Kühlkreislauf 6 ein Teil des Hydrauliköls 4 als Kühlmittel zirkuliert. Außer Hydrauliköl 4 wird kein weiteres bzw. andersartiges Kühlmittel verwendet.
Der erste Kühlkreislauf 6 weist eine Hydraulikölpumpe 7 zur Erzeugung eines einstellbaren Volumenstroms des Teils des Hydrauliköls 4 auf. Die Hydraulikölpumpe 7 ist exemplarisch eine Konstant-Pumpe, die zur Erzeugung des einstellbaren Volumenstroms mittels eines Elektromotors 16 mit einstellbarer Drehzahl angetrieben wird. Die Drehzahl des Elektromotors 16 ist die Stellgröße des Hydrauliköl-Temperaturreglers 11.
Der erste Kühlkreislauf 6 weist weiter einen ersten Kühler 8 mit zugehörigem Lüfter 14 mit einstellbarer Kühlleistung auf, wobei der erste Kühler 8 von dem Teil des Hydrauliköls 4 durchströmt ist. Die Kühlleistung kann beispielsweise mittels Einstellung einer Lüfterdrehzahl eingestellt werden.
Der erste Kühlkreislauf 6 weist weiter einen dem ersten Kühler 8 nachgeschalteten ersten Wärmetauscher 9 auf, der thermisch mit der Batterie 1 gekoppelt ist und der von dem Teil des Hydrauliköls 4 durchströmt ist.
Die Baumaschine 1000 weist einen Batterie-Temperaturregler 10 auf, der dazu ausgebildet ist, eine mittels eines Temperatursensors 23 gemessene Batterietemperatur auf einen vorgebbaren Sollwert zu regeln, wobei eine Stellgröße des Batterie-Temperaturreglers 10 die Kühlleistung des ersten Kühlers 8 ist. Die Baumaschine 1000 weist weiter einen Hydrauliköl-Temperaturregler 11 auf, der dazu ausgebildet ist, eine mittels eines Temperatursensors 24 gemessene Hydrauliköl-Temperatur auf einen vorgebbaren Sollwert zu regeln, wobei eine Stellgröße des Hydrauliköl-Temperaturreglers 11 ein Volumenstrom des Teils des Hydrauliköls 4 ist. Der Hydrauliköl-Temperaturregler 11 ist träger parametriert als der Batterie-Temperaturregler 10, beispielsweise durch geeignet Wahl von Regler-Zeitkonstanten, etc.
Der elektrische Antrieb 2 ist ebenfalls mittels des ersten Kühlkreislaufes 6 gekühlt, indem beispielsweise ein nicht dargestellter Wärmetauscher mit dem elektrischen Antrieb 2 thermisch gekoppelt ist, wobei dieser Wärmetauscher ebenfalls von dem Teil des Hydrauliköls durchströmt ist.
Die Baumaschine weist weiter eine Leistungselektronik 12 zur Ansteuerung des elektrischen Antriebs 2 auf.
Der erste Kühlkreislauf 6 weist ein Bypass-Ventil 13 auf, das in einer Bypass-Schaltstellung den Teil des Hydrauliköls 4 am ersten Wärmetauscher 9 vorbeiführt, und das in einer Kühl- Schaltstellung den Teil des Hydrauliköls 4 durch den ersten Wärmetauscher 9 leitet.
In der Bypass-Schaltstellung des Bypass-Ventils 13 kann im einfachsten Fall der Batterie- Temperaturregler 10 deaktiviert sein. Für diesen Fall kann die Kühlleistung des ersten Kühlers 8 beispielsweise auf einen solchen festen Wert eingestellt werden, der zur Kühlung des Hydrauliköls ausreichend ist. Weiter ist denkbar, dass für diesen Fall der Hydrauliköl-Temperaturregler 11 als weitere Stellgröße die Kühlleistung des ersten Kühlers 8 beeinflusst.
Mittels der Erfindung ist es möglich, sowohl die Batterie 1 einer elektrisch angetriebenen Maschine 2, insbesondere einer elektrifizierten Betonpumpe, als auch das Hydrauliköl 4 zu kühlen. Die Kühlung ist als gemeinsamer Kreislauf ausgeführt, insbesondere um die Komplexität des mechanischen Systems zu reduzieren.
Aus dem Hydraulikkreislauf 3 bzw. einem Hydrauliköl-Tank 15 wird ein definierter Hydraulikölvolumenstrom mittels der Hydraulikölpumpe 7 durch den ersten (Hydrauliköl-) Kühler 8 gefördert. Der erste Kühler 8 kühlt das Hydrauliköl 4 auf eine Temperatur ab, die ausreichend unterhalb der gewünschten Batterietemperatur liegt. Das abgekühlte Hydrauliköl 4 wird anschließend durch die Batterie 1 geleitet und kühlt diese. Anschließend wird der Hydraulikölstrom wieder in das Hydrauliksystem, beispielsweise in den Tank 15, geleitet und kühlt das Hydrauliköl 4, da die Ziel-Batterietemperatur wesentlich niedriger ist als die des Hydrauliksystems. Die Regelung der Temperaturniveaus von Batterie 1 und Hydrauliköl 4 erfolgt beispielsweise über zwei Regelkreise. Die Kühlung der Batterie 1 erfolgt über einen ersten Regelkreis. Die Batterietemperatur wird gemessen und mit der Soll-Temperatur verglichen. Ist die Temperatur zu hoch oder zu gering, wird die Kühlleistung des ersten Kühlers 8 beispielswiese über die Drehzahl der Lüfters 14 entsprechend angepasst.
Die Kühlung des Hydrauliköls 4 erfolgt über einen zweiten Regelkreis. Die Temperatur des Hydrauliköls 4 im System/Tank 15 wird gemessen und mit der Soll-Temperatur verglichen. Ist die Temperatur zu hoch oder zu gering, wird der Kühl-Volumenstrom entsprechend angepasst.
Da das Hydrauliköl 4 am Ausgang der Batterie 1 durch die Batterieregelung eine nahezu konstante Temperatur aufweist, wird über den Volumenstrom des Teils des Hydrauliköls die Menge des gekühlten Öls geregelt, das in das Hydrauliksystem zurückfließt. Dabei kann die Anpassung des Volumenstroms beispielsweise mittels einer Verstell-Pumpe mit konstanter Drehzahl oder, wie dargestellt, mittels einer Konstant-Pumpe mit variabler Drehzahl erfolgen.
Da die Regelkreise über den Volumenstrom miteinander gekoppelt sind, ist eine Abstimmung der Regelkreise sinnvoll. Eine Variante ist es, die Hydrauliköltemperaturregelung träger zu gestalten als die der Batterietemperaturregelung, um beispielsweise Schwingungen zu vermeiden. Als Variante kann das Gesamtsystem auch mit einer ganzheitlichen Regelung ausgestatten werden, bei der die beide Temperaturen plus Sollgrößen als Eingangsgrößen und der Volumenstrom sowie die Kühlleistung als Ausgangsgrößen dienen.
Fig. 2 zeigt hoch schematisch eine Baumaschine 1000 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Der erste Kühlkreislauf 6 weist hier bei Bedarf zusätzlich einen zweiten Kühler 17 auf, der von dem Teil des Hydrauliköls 4 durchströmt ist. Der erste Kühlkreislauf 6 weist weiter einen dem zweiten Kühler 17 nachgeschalteten zweiten Wärmetauscher 18 auf, der thermisch mit der Leistungselektronik 12 gekoppelt ist und von dem Teil des Hydrauliköls 4 durchströmt ist, um die Leistungselektronik 12 zu kühlen. Der zweite Kühler 17 kann eine einstellbare Kühlleistung aufweisen. Weiter kann ein nicht gezeigter Temperaturregler vorgesehen sein, der eine Temperatur des aus dem zweiten Kühler 17 ausströmenden Hydrauliköls 4 auf einen Sollwert regelt.
Fig. 3 zeigt hoch schematisch eine Baumaschine 1000 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Die Baumaschine 1000 weist einen zweiten Kühlkreislauf 19 zum Kühlen der Leistungselektronik 12 auf, wobei in dem zweiten Kühlkreislauf 19 ein weiterer Teil des Hydrauliköls 4 als Kühlmittel zirkuliert. Der zweite Kühlkreislauf 19 weist eine weitere Hydraulikölpumpe 20, einen dritten Kühler 21 und einen nachgeschalteten zweiten Wärmetauscher 22 auf, der thermisch mit der Leistungselektronik 12 gekoppelt ist und der von dem weiteren Teil des Hydrauliköls 4 durchströmt ist. Eine Temperatur der Leistungselektronik 12 kann beispielsweise mittels eines zugehörigen Temperaturreglers geregelt werden, der als Stellgröße beispielsweise eine Förderleistung der weiteren Hydraulikölpumpe 20 und/oder eine Kühlleistung des dritten Kühlers 21 verwendet.
Mittels der Erfindung kann die Anzahl der zur Kühlung notwendigen physischen Komponenten reduziert werden, da es keinen separaten ersten Kühlkreislauf für die Batterie gibt. Es ergibt sich weiter ein einfacherer physischer Systemaufbau. Weiter ist kein zusätzliches Kühlmedium notwendig, da insgesamt lediglich Hydrauliköl verwendet wird.

Claims

Patentansprüche Baumaschine (1000), aufweisend: eine Batterie (1), mindestens einen elektrischen Antrieb (2), der aus der Batterie (1) versorgt ist, einen Hydraulikkreislauf (3), in dem Hydrauliköl (4) zirkuliert, mindestens einen hydraulischen Antrieb (5), der aus dem Hydraulikkreislauf (3) versorgt ist, und einen ersten Kühlkreislauf (6) zum Kühlen der Batterie (1) und des Hydrauliköls (4), wobei in dem ersten Kühlkreislauf (6) ein Teil des Hydrauliköls (4) als Kühlmittel zirkuliert. Baumaschine (1000) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kühlkreislauf (6) aufweist: eine Hydraulikölpumpe (7) zur Erzeugung eines einstellbaren Volumenstroms des Teils des Hydrauliköls (4), einen ersten Kühler (8) mit einstellbarer Kühlleistung, der von dem Teil des Hydrauliköls (4) durchströmt ist, und einen dem ersten Kühler (8) nachgeschalteten ersten Wärmetauscher (9), der thermisch mit der Batterie (1) gekoppelt ist und von dem Teil des Hydrauliköls (4) durchströmt ist. Baumaschine (1000) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Baumaschine (1000) aufweist: einen Batterie-Temperaturregler (10), der dazu ausgebildet ist, eine Batterietemperatur auf einen vorgebbaren Sollwert zu regeln, wobei eine Stellgröße des Batterie- Temperaturreglers (10) eine Kühlleistung des ersten Kühlers (8) ist. Baumaschine (1000) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Baumaschine (1000) aufweist: einen Hydrauliköl-Temperaturregler (11), der dazu ausgebildet ist, eine Hydrauliköl- Temperatur auf einen vorgebbaren Sollwert zu regeln, wobei eine Stellgröße des Hydrauliköl-Temperaturreglers (11) ein Volumenstrom des Teils des Hydrauliköls (4) ist. Baumaschine (1000) nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydrauliköl-Temperaturregler (11) träger parametriert ist als der Batterie- Temperaturregler (10). Baumaschine (1000) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine elektrische Antrieb (2) mittels des ersten Kühlkreislaufes (6) gekühlt ist. Baumaschine (1000) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Baumaschine eine Leistungselektronik (12) zur Ansteuerung des mindestens einen elektrischen Antriebs (2) aufweist, wobei die Leistungselektronik (12) mittels des Hydrauli- köls (4) gekühlt ist. Baumaschine (1000) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kühlkreislauf (6) aufweist: einen zweiten Kühler (17), der von dem Teil des Hydrauliköls (4) durchströmt ist, und einen dem zweiten Kühler (17) nachgeschalteten zweiten Wärmetauscher (18), der thermisch mit der Leistungselektronik (12) gekoppelt ist und von dem Teil des Hydrauliköls (4) durchströmt ist. Baumaschine (1000) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Baumaschine (1000) einen zweiten Kühlkreislauf (19) zum Kühlen der Leistungselektronik (12) aufweist, wobei in dem zweiten Kühlkreislauf (19) ein weiterer Teil des Hydrauliköls (4) als Kühlmittel zirkuliert. Baumaschine (1000) nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der ersten Kühlkreislauf (6) ein Bypass-Ventil (13) aufweist, das in einer Bypass- Schaltstellung den Teil des Hydrauliköls (4) am ersten Wärmetauscher (9) vorbeiführt, und das in einer Kühl-Schaltstellung den Teil des Hydrauliköls (4) durch den erster Wärmetauscher (9) leitet. Baumaschine (1000) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Baumaschine (1000) eine Betonpumpe ist.
EP23740950.3A 2022-07-08 2023-07-03 Baumaschine Withdrawn EP4552177A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022207009.7A DE102022207009A1 (de) 2022-07-08 2022-07-08 Baumaschine
PCT/EP2023/068174 WO2024008620A1 (de) 2022-07-08 2023-07-03 Baumaschine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4552177A1 true EP4552177A1 (de) 2025-05-14

Family

ID=87245599

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP23740950.3A Withdrawn EP4552177A1 (de) 2022-07-08 2023-07-03 Baumaschine

Country Status (6)

Country Link
EP (1) EP4552177A1 (de)
JP (1) JP2025523640A (de)
KR (1) KR20250036076A (de)
CN (1) CN119547255A (de)
DE (1) DE102022207009A1 (de)
WO (1) WO2024008620A1 (de)

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001016827A (ja) * 1999-06-30 2001-01-19 Kobelco Contstruction Machinery Ltd 建設機械
DE102005045414B4 (de) 2005-09-23 2018-07-05 Linde Material Handling Gmbh Arbeitsmaschine mit einem elektrischen Fahrmotor eines Fahrantriebs, einem elektrischen Pumpenmotor einer Arbeitshydraulik und einer Flüssigkeitskühlung
JP4457079B2 (ja) * 2006-02-23 2010-04-28 株式会社竹内製作所 建設機械の冷却システム。
DE102010062137A1 (de) 2010-11-29 2012-05-31 Mahle International Gmbh Flüssigkeitsfördereinrichtung
DE102011083874A1 (de) 2011-09-30 2013-04-04 Putzmeister Engineering Gmbh Hydrauliksystem mit Saug-Rücklauffilter
CN111755776B (zh) * 2020-08-03 2025-08-29 上海三一重机股份有限公司 热管理系统及电动液压挖掘机
CN114290869B (zh) * 2021-12-03 2024-03-22 中联重科土方机械有限公司 车辆的热管理系统和挖掘机

Also Published As

Publication number Publication date
WO2024008620A1 (de) 2024-01-11
CN119547255A (zh) 2025-02-28
JP2025523640A (ja) 2025-07-23
KR20250036076A (ko) 2025-03-13
DE102022207009A1 (de) 2024-01-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102017204804A1 (de) Integriertes Thermomanagementsystem
EP0638712B1 (de) Kühlmittelkreislauf
DE60314052T2 (de) Steuerungssysteme für Fahrzeuge
EP1947308B1 (de) Integriertes Motorkühlsystem
DE102017011428B4 (de) Kühlsystem und Fahrzeug mit einem solchen Kühlsystem
DE10335298A1 (de) Motortemperaturmanagement für einen Verbrennungsmotor
DE112011103888T5 (de) System, Verfahren und Vorrichtung für ein integriertes Thermomanagement in einem Hybridantriebssystem
DE102010060230A1 (de) Temperiersystem für eine Antriebsvorrichtung eines Kraftfahrzeuges, Verfahren zum Betreiben eines derartigen Temperiersystems und Kraftfahrzeug mit einem derartigen Temperiersystem
DE10334919A1 (de) Kühlsystem für einen Dieselmotor
EP3023609A1 (de) Kühlsystem für ein fahrzeug, insbesondere für ein nutzfahrzeug
EP1399656B1 (de) Verfahren zum überwachen eines kühlflüssigkeitskreislaufs einer brennkraftmaschine
DE60013082T2 (de) Kühlungsregelungsvorrichtung einer Fahrzeugbrennkraftmaschine während eines Heissstarts
WO2024231034A1 (de) Wärmeenergiesystem zum regulieren einer temperatur eines batterieabschnitts mit einer batterie eines fahrzeugs und fahrzeug
EP3097285A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur entlüftung eines wärmemanagementsystems einer verbrennungskraftmaschine
WO2024008620A1 (de) Baumaschine
DE102020133283A1 (de) Kühlsystem zum Kühlen einer steuerbaren Wärmequelle
WO2021121471A1 (de) Elektrifizierter antriebsstrang mit wärmetauscher-anordnung
WO2021121472A1 (de) Elektrifizierter antriebsstrang mit wärmetauscher-anordnung in kühlkreis sowie elektrofahrzeug mit antriebsstrang
DE1430268B2 (de) Elektrische Schaltungsanordnung zum Regeln der Drehzahl eines Gebläsemotors einer Heizung für den Innenraum eines Kraftwagens
DE102022213854A1 (de) Elektrische Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug
DE102015224082B4 (de) Wärmeübertrager
DE102022101131A1 (de) Elektromotorische Antriebseinheit mit schaltbarem Wärmetauscher zur energieoptimalen Verteilung von Wärmeenergie
DE102017221698B3 (de) Antriebseinrichtung mit einem Kühlmittelkreislauf und einem Heizelement sowie Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung
EP1375213A2 (de) Verfahren zum Betrieb eines Kühl- und Heizkreislaufs eines Kraftfahrzeugs
DE102014216659B4 (de) Verfahren und Managementsystem zum Betrieb eines Kühlsystems einer Verbrennungskraftmaschine

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20250107

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC ME MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20250819