ES3052872T3 - Electric working machine with battery cooling - Google Patents

Abstract

Se describe una máquina de trabajo que comprende un dispositivo de trabajo para producir un movimiento de trabajo y un accionamiento para alimentar dicho dispositivo. El accionamiento incluye un motor eléctrico (5), un dispositivo de almacenamiento de energía eléctrica (10) para suministrar corriente eléctrica al motor (5) y un dispositivo convertidor (11) para convertir la corriente del dispositivo de almacenamiento de energía (10) y suministrarla al motor (5). Se proporciona un dispositivo de refrigeración para refrigerar el dispositivo de almacenamiento de energía (10) y el dispositivo convertidor (11). El dispositivo de refrigeración incluye al menos un ventilador (15) para generar un flujo de aire de refrigeración (16) que puede dirigirse sobre el dispositivo de almacenamiento de energía (10) y el dispositivo convertidor (11). El ventilador (15) incluye un ventilador y un motor que lo acciona, y el motor del ventilador es independiente del motor de accionamiento (5). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Máquina de trabajo eléctrica con refrigeración de batería

[0003] La invención se refiere a una máquina de trabajo, en particular, una máquina de construcción con accionamiento eléctrico que funciona con batería.

[0004] Las máquinas de construcción que funcionan con batería presentan una cadena cinemática con un motor eléctrico, un acumulador de energía (batería) y un convertidor. El convertidor transforma la corriente procedente del acumulador de energía (habitualmente una corriente continua) en una corriente adecuada para el suministro del motor eléctrico, p.ej., una corriente alterna. Los componentes han de enfriarse de manera eficiente, para que la máquina de construcción pueda trabajar con seguridad. Esto se aplica sobre todo para la batería, cuyas celdas en el caso de un efecto de calor excesivo pueden sufrir daños permanentes, lo que no solo puede disminuir la capacidad de almacenamiento, sino también la vida útil de la batería.

[0005] Para el enfriamiento de la batería y convertidor se conoce el modo de proporcionar en el motor eléctrico de la máquina de construcción que sirve como motor de accionamiento una rueda de ventilador, que genere un flujo de aire. El flujo de aire puede guiarse no solo a través del motor de accionamiento, sino también a través de la batería y el convertidor, con el fin de provocar un enfriamiento adecuado en el funcionamiento de la máquina de construcción.

[0006] En función del tipo de la máquina de construcción, es posible que la batería y el convertidor estén dispuestos a cierta distancia con respecto al motor eléctrico. Para este caso, es necesario que el flujo de aire de refrigeración se guíe a través de canales de refrigeración (canales de guía de aire), para que el flujo de aire de refrigeración generado en el motor de accionamiento a través del ventilador allí presente también actúe sobre la batería y convertidor. En función de la longitud y diseño de los canales de guía de aire, el efecto de refrigeración en la batería y en el convertidor solo puede ser reducido.

[0007] El efecto de refrigeración solo se consigue durante el funcionamiento del motor de accionamiento, porque también solo entonces se acciona la rueda de ventilador. Por lo tanto, en otras situaciones de funcionamiento existe el riesgo de un efecto de calor demasiado intenso sobre la batería o convertidor, cuando el motor de accionamiento no está funcionando y, con ello, no se genera ningún flujo de aire de refrigeración.

[0008] Del documento EP 2857587 A1 se conoce un dispositivo de compactación del suelo con batería refrigerada por aire. A este respecto, la batería está fijada a una empuñadura de guiado del dispositivo de compactación del suelo. Está provisto un dispositivo transportador de aire para generar un flujo de aire de refrigeración para la batería. El dispositivo transportador de aire se acciona mediante un motor de accionamiento del dispositivo de compactación del suelo. La invención se basa en el objetivo de indicar una máquina de trabajo con una refrigeración mejorada para la batería y convertidor.

[0009] El objetivo se consigue gracias a una máquina de trabajo con las características de la reivindicación 1. Diseños ventajosos se proporcionan en las reivindicaciones dependientes.

[0010] Se indica una máquina de trabajo con un dispositivo de trabajo para provocar un movimiento de trabajo y con un accionamiento para accionar el dispositivo de trabajo, en donde el accionamiento presenta un motor de trabajo eléctrico, un acumulador de energía eléctrico para el suministro del motor de accionamiento con corriente eléctrica y un equipo de convertidor para convertir la corriente procedente del acumulador de energía y alimentar la corriente al motor de accionamiento. A este respecto, está provisto un dispositivo de refrigeración, para enfriar el acumulador de energía y el equipo de convertidor, en donde el dispositivo de refrigeración presenta al menos un equipo de ventilador para generar un flujo de aire de refrigeración, que puede guiarse a través del acumulador de energía y el equipo de convertidor, donde el equipo de ventilador presenta un ventilador y un motor de ventilador que acciona el ventilador, y en donde el motor de ventilador está provisto separado del motor de accionamiento del accionamiento.

[0011] La máquina de trabajo puede ser p.ej., un apisonador de vibración (compactador vibratorio) o una plancha de vibración (plancha vibratoria) para la compactación del suelo. De manera correspondiente, el movimiento de trabajo puede ser un movimiento de apisonado o movimiento vibratorio que, de manera adecuada, conocidaper se, se introduce en el suelo. También otras máquinas de construcción pueden utilizarse como máquinas de trabajo de este tipo.

[0012] El acumulador de energía puede ser una batería o una batería recargable de un tipo de construcción conocidoper se. El equipo de convertidor puede ser p.ej., un convertidor de frecuencia, que sea adecuado para convertir la tensión y frecuencia de la corriente alimentada desde el acumulador de energía en una corriente, que sea adecuada para el funcionamiento del motor de accionamiento eléctrico (motor eléctrico).

[0013] El ventilador puede estar configurado como ventilador o propulsor u otro equipo que se accione mediante el motor de ventilador, para generar el flujo de aire de refrigeración deseado.

[0014] Asimismo, el motor de ventilador en sí puede ser un motor eléctrico. Está previsto adicionalmente al motor de accionamiento y puede estar dispuesto cerca o también alejado del motor de accionamiento en la máquina de trabajo. Para el guiado del flujo de aire de refrigeración, pueden estar provistos canales de guía de aire adecuados, como mangueras, tubos o también elementos de carcasa diseñados de manera adecuada.

[0015] A este respecto, es importante que el flujo de aire de refrigeración pueda guiarse a través del acumulador de energía y el equipo de convertidor. En particular, el flujo de aire de refrigeración debería guiarse a lo largo de las paredes exteriores de acumulador de energía y equipo de convertidor, es decir, a lo largo de la carcasa. Asimismo, sin embargo, también es posible que el flujo de aire de refrigeración se guíe a través de las carcasas respectivas, para llegar lo mejor posible a los componentes que contienen calor, para que pueda alcanzarse un enfriamiento efectivo.

[0016] Es posible prever varios equipos de ventilador con varios ventiladores y/o motores de ventilador, para prever un concepto de enfriamiento flexible. El dispositivo de refrigeración puede disponer adecuadamente de varios ventiladores y controlar los ventiladores p.ej., también individualmente.

[0017] Un suministro eléctrico del motor de ventilador o de los varios motores de ventilador dado el caso puede realizarse con ayuda de la energía procedente del acumulador de energía eléctrico.

[0018] Según el diseño de la máquina de trabajo, es posible que para el motor de accionamiento propiamente dicho no esté previsto ningún enfriamiento, sino que el enfriamiento solo se realice para los componentes acumulador de energía y equipo de convertidor. El enfriamiento del motor de accionamiento puede entonces ser posible de forma intrínseca por convección o radiación.

[0019] El flujo de aire de refrigeración puede guiarse entre el acumulador de energía y el equipo de convertidor. A este respecto, es posible guiar el flujo de aire de refrigeración (según el diseño) en ambas direcciones, es decir, o bien inicialmente a través del acumulador de energía y después aguas abajo del acumulador de energía a través del equipo de convertidor o en dirección inversa. Dado que el acumulador de energía comprende las celdas de la batería que con frecuencia son muy sensibles al calor, puede ser conveniente guiar el aire de refrigeración aspirado del entorno inicialmente a través del acumulador de energía y solo después, cuando ya ha absorbido el calor del acumulador de energía, guiarlo a través del convertidor.

[0020] El ventilador en el flujo de aire de refrigeración puede estar dispuesto entre el acumulador de energía y el equipo de convertidor. El ventilador sirve para generar el flujo de aire de refrigeración y en función de la dirección de circulación provoca un efecto de succión o un efecto de soplado (presión del aire de refrigeración en la dirección aguas abajo). La disposición del ventilador entre acumulador de energía y equipo de convertidor permite una estructura especialmente compacta. Al mismo tiempo, es posible realizar el ventilador con tamaño relativamente pequeño, porque se usan ambos lados de flujo (aguas arriba y aguas abajo del ventilador), para generar el flujo de aire de refrigeración y enfriar el componente dispuesto allí en cada caso.

[0021] Puede estar provisto un equipo de control de ventilación para controlar el motor de ventilador. El equipo de control de ventilación puede controlar el motor de ventilador, en particular, independientemente del motor de accionamiento propiamente dicho de la máquina de trabajo. En particular, el control permite un encendido y apagado del motor de ventilador en función de la temperatura y, por consiguiente, ninguna conexión del motor de ventilador dependiente del funcionamiento en función del encendido y el apagado del motor de accionamiento.

[0022] Como temperatura determinante, el equipo de control de ventilación puede tener en cuenta, por ejemplo, la temperatura del entorno, en o dentro del convertidor y/o en o dentro del acumulador de energía. También es posible regular la velocidad de giro de ventilador dependiendo de la temperatura, para evitar un funcionamiento innecesariamente intenso del dispositivo de refrigeración y, con ello, también un consumo de energía innecesario. De este modo, puede conseguirse un enfriamiento conforme a la demanda del acumulador de energía y del equipo de convertidor. Esto puede evitar un envejecimiento de celda prematuro en el acumulador de energía, por lo que puede aumentarse la capacidad de energía y potencia de las celdas.

[0023] El suministro eléctrico necesario del equipo de control de ventilación, como también del equipo de ventilador puede proporcionarse asimismo a través del acumulador de energía y, dado el caso, también a través del equipo de convertidor.

[0024] En una forma de realización de la máquina de trabajo, pueden estar previstas una masa superior y una masa inferior, en donde la masa inferior puede moverse con respecto a la masa superior, en donde en la masa superior están dispuestos el acumulador de energía, el equipo de convertidor y el dispositivo de refrigeración y donde en la masa inferior puede estar provista una plancha de contacto con el suelo, para realizar el movimiento de trabajo.

[0025] Esta máquina de trabajo puede estar realizada p.ej., como apisonador o plancha vibratoria o plancha de vibración. De manera correspondiente, el dispositivo de trabajo puede actuar entre masa superior y masa inferior, y estar configurado p.ej., como dispositivo de apisonado o como excitador de oscilación. Entre masa superior y masa inferior puede estar provisto un equipo de resorte o un equipo de amortiguación de resorte, para conseguir un desacoplamiento de oscilación entre masa superior y masa inferior y permitir el movimiento relativo.

[0026] El motor de accionamiento puede estar dispuesto según la forma de realización sobre la masa superior o sobre la masa inferior. En el caso de un apisonador, será conveniente disponer el motor de accionamiento en la masa superior y transmitir el movimiento de accionamiento del motor de accionamiento a través de un dispositivo de apisonado que sirve como dispositivo de trabajo encima de la masa inferior con la plancha de contacto con el suelo.

[0027] También este principio puede realizarse en el caso de una plancha de vibración, en la que el movimiento de accionamiento del motor de accionamiento en la masa superior ha de transmitirse luego al excitador de oscilación en la masa inferior.

[0028] En el caso de una variante, el motor de accionamiento también puede estar fijado directamente a la masa inferior, p.ej., directamente sobre la plancha de contacto con el suelo y allí puede acoplarse con un excitador de oscilación. La masa superior puede presentar un equipo de agarre para el guiado de la máquina de trabajo por parte de un usuario, en donde el acumulador de energía y el equipo de ventilador pueden estar dispuestos en el equipo de agarre. En esta forma de realización, la máquina de trabajo puede estar configurada p.ej. como apisonador. El equipo de agarre, p.ej., un mango conocidoper sepuede desacoplarse del resto de la masa superior mediante un equipo de desacoplamiento de oscilación, para proteger al usuario que agarra el equipo de agarre de oscilaciones intensas, de manera que las vibraciones de mano-brazo que actúan en el usuario permanezcan por debajo de valores límite admisibles.

[0029] El acumulador de energía y el equipo de ventilador pueden estar instalados sobre el equipo de agarre o soportados por el equipo de agarre. Dado que el equipo de agarre, como ya se ha explicado, puede estar desacoplado de las oscilaciones, también entonces el acumulador de energía y el equipo de ventilador están sometidos solo a pequeñas oscilaciones, lo que aumenta su vida útil o no requiere ninguna medida adicional de desacoplamiento de oscilación. A la inversa, la masa superior provocada por el acumulador de energía y el ventilador en el equipo de agarre también contribuye a mejorar la reducción de vibraciones en el mango.

[0030] El equipo de convertidor puede estar dispuesto en el equipo de agarre. Asimismo, esto significa que el mango puede soportar el convertidor adicionalmente al acumulador de energía y al ventilador.

[0031] En el equipo de agarre puede estar provista una cubierta, en donde el acumulador de energía y/o el equipo de ventilador y/o el equipo de convertidor pueden estar provistos por debajo de la cubierta. La cubierta sirve como protección, en particular, para el acumulador de energía y el convertidor. Además, en la cubierta pueden estar configurados canales de guía de aire, adecuados para guiar el aire de refrigeración transportado por el equipo de ventilador hacia los componentes que se van a enfriar.

[0032] La máquina de trabajo puede ser un dispositivo de compactación del suelo. En particular, la máquina de trabajo puede ser un dispositivo de apisonado o una plancha de vibración para la compactación del suelo.

[0033] Con ayuda de la invención, es posible mejorar la gestión térmica en una máquina de trabajo, para evitar un sobrecalentamiento de la batería y también del convertidor y, por consiguiente, proporcionar un cuidado y una prolongación de la vida útil de la batería.

[0034] Gracias al uso de ventiladores, p.ej., montados en el mango delante o por debajo del convertidor, el flujo de aire de refrigeración puede guiarse primero a través de la batería y después a través del convertidor. El control del ventilador independientemente del estado de funcionamiento del motor de accionamiento también puede permitir la utilización en entornos calientes, p.ej., en el caso de una intensa radiación solar.

[0035] Estas y otras ventajas y características de la invención se explican con más detalle a continuación mediante ejemplos con la ayuda de las figuras adjuntas. Muestran:

[0036] Fig.1en representación en sección lateral esquemática una máquina de trabajo según la invención como compactador vibratorio y

[0037] Fig.2en vista lateral esquemática otra máquina de trabajo según la invención como plancha de vibración.

[0038] La Fig.1 muestra esquemáticamente un compactador vibratorio o de vibración con una masa 1 superior y una masa 2 inferior, que puede moverse con respecto a la masa 1 superior. La masa 1 superior y la masa 2 inferior están acopladas entre sí mediante un equipo 3 de resorte conocidoper se. En el lado inferior de la masa 2 inferior está provista una plancha de contacto con el suelo 4 para la compactación del suelo.

[0039] Sobre la masa 1 superior está provisto un accionamiento con un motor 5 eléctrico, que acciona mediante giro una rueda 6 de manivela, que está acoplada a una biela 8 a través de un muñón 7 de manivela. La biela 8 está conectada a un pistón 9 de apisonado, de manera que el movimiento giratorio de la rueda 6 de manivela se transforma en un movimiento en vaivén del pistón 9 de apisonado. Finalmente, el movimiento lineal del pistón 9 de apisonado se transfiere a través del equipo 3 de resorte a la plancha 4 de contacto con el suelo, que realiza el movimiento de apisonado propiamente dicho.

[0040] Para el suministro de energía del motor 5 eléctrico, está provista una batería 10 que sirve como acumulador de energía eléctrico.

[0041] La corriente eléctrica proporcionada por la batería 10 se transforma o se convierte mediante un convertidor 11, que sirve como equipo de convertidor en cuanto a su tensión y su frecuencia en una corriente adecuada para el motor 5 eléctrico. En particular, a este respecto puede ser posible generar a partir de la corriente continua almacenada en la batería 10 una corriente alterna para el motor 5 eléctrico.

[0042] La rueda 6 de manivela, el muñón 7 de manivela y la biela 8 están alojados en una carcasa 12 de manivela, a la que está fijado también el motor 5 eléctrico. En una variante, el motor 5 eléctrico también puede estar dispuesto en gran parte en el interior de la carcasa 12 de manivela.

[0043] En el lado superior de la carcasa 12 de manivela está instalado un equipo 13 de agarre que pertenece a la masa 1 superior configurado como mango. Para el desacoplamiento de oscilación del equipo 13 de agarre entre el equipo 13 de agarre y la carcasa 12 de manivela, está dispuesto un equipo 14 de desacoplamiento de oscilación, p.ej., en forma de amortiguadores de goma. Por ello, el equipo 13 de agarre puede hacerse pivotar dentro de ciertos límites con respecto al resto de la masa 1 superior, en particular, con respecto a la carcasa 12 de manivela, para proteger a un usuario que agarre el mango o el equipo 13 de agarre correctamente en el extremo derecho en la Fig.1 de la acción de oscilaciones con excesiva intensidad.

[0044] Tanto la batería 10 como el convertidor 11 están sujetos al equipo 13 de agarre o se soportan con este. A este respecto, es posible que la batería 10 esté fijada de manera intercambiable al equipo 13 de agarre, de manera que pueda sustituirse, dado el caso, por una batería 10 nueva.

[0045] En el espacio entre la batería 10 y el convertidor 11, está dispuesto un equipo 15 de ventilador, que presenta un ventilador, p.ej., un ventilador y un motor de ventilador.

[0046] El equipo 15 de ventilador genera un flujo 16 de aire de refrigeración, en el que aspira aire a través de la batería 10 y presiona aguas abajo a través del convertidor 11, hasta que el flujo 16 de aire de refrigeración llega de nuevo al entorno. El curso del flujo 16 de aire de refrigeración se representa en la Fig.1 simbólicamente a través de una flecha. Para un mejor guiado del flujo 16 de aire de refrigeración, así como para la protección de los distintos componentes, está prevista una cubierta 17, p.ej., una tapa de plástico.

[0047] En una variante no representada, el equipo 15 de ventilador también puede estar dispuesto aguas arriba de la batería 10 o aguas abajo del convertidor 11, para generar adecuadamente el flujo 16 de aire de refrigeración (cf. dirección de la flecha).

[0048] La Fig. 2 muestra otra forma de realización de la máquina de trabajo como plancha de vibración. Los componentes con función similar o idéntica a la de la forma de realización de la Fig.1 se designan con las mismas referencias. Por consiguiente, la plancha de vibración presenta asimismo una masa 1 superior y una masa 2 inferior, en donde la masa 2 inferior puede moverse con respecto a la masa 1 superior. Para ello, están provistos elementos 20 de desacoplamiento de oscilación entre la masa 1 superior y la masa 2 inferior.

[0049] Sobre la masa 2 inferior está configurada una plancha 4 de contacto con el suelo. Encima de la plancha 4 de contacto con el suelo está dispuesto el motor 5 eléctrico, que acciona un excitador 21 de oscilación. El excitador 21 de oscilación puede presentar p.ej., una o varias ondas de desequilibrio, que se ponen a rotar mediante el motor 5 eléctrico que sirve como motor de accionamiento, para generar las oscilaciones deseadas. Las oscilaciones se introducen luego a través de la plancha 4 de contacto con el suelo directamente en el suelo que va a compactarse.

[0050] La batería 10 que proporciona la energía para el motor 5 eléctrico está dispuesta sobre la masa 1 superior junto con el convertidor 11.

[0051] Como en la forma de realización de la Fig. 1, entre la batería 10 y el convertidor 11 está dispuesto el equipo 15 de ventilador, para provocar el flujo 16 de aire de refrigeración a través de la batería 10 y a lo largo del convertidor 11. Como puede distinguirse, el flujo 16 de aire de refrigeración puede guiarse aguas abajo del equipo 15 de ventilador, de tal manera que el convertidor 11 se rodea por el flujo 16 de aire de refrigeración en la medida posible por todos los lados o al menos a ambos lados. Sin embargo, según el diseño, también es suficiente el efecto de refrigeración, cuando la batería 10 y/o convertidor 11 solo reciben flujo por un lado.

[0053] Para un guiado mejorado del flujo 16 de aire de refrigeración, está provista la cubierta 17.

[0055] El equipo 13 de agarre en la plancha de vibración está configurado en forma de una barra de tracción, que la puede guiar el usuario y que está fijada a la masa 2 inferior.

Claims (8)

1. REIVINDICACIONES

1. Máquina de trabajo con

- un dispositivo de trabajo para provocar un movimiento de trabajo y con

- un accionamiento para accionar el dispositivo de trabajo;

en donde

- el accionamiento presenta un motor (5) de accionamiento eléctrico, un acumulador (10) de energía eléctrico para suministrar corriente eléctrica al motor (5) de accionamiento y un equipo (11) de convertidor para convertir la corriente procedente del acumulador (10) de energía y para alimentar la corriente al motor (5) de accionamiento;

- está previsto un dispositivo de refrigeración para enfriar el acumulador (10) de energía y el equipo (11) de convertidor;

- el dispositivo de refrigeración presenta al menos un equipo (15) de ventilador, para generar un flujo (16) de aire de refrigeración, que puede guiarse a través del acumulador (10) de energía y el equipo (11) de convertidor;

- el equipo (15) de ventilador presenta un ventilador y un motor de ventilador que acciona el ventilador,caracterizada por que

- el motor de ventilador está previsto separado del motor (5) de accionamiento del accionamiento; y en donde

- el ventilador está dispuesto en el flujo (16) de aire de refrigeración entre el acumulador (10) de energía y el equipo (11) de convertidor.

2. Máquina de trabajo según la reivindicación 1, en donde el flujo (16) de aire de refrigeración se guía entre el acumulador (10) de energía y el equipo (11) de convertidor.

3. Máquina de trabajo según una de las reivindicaciones anteriores, en donde está provisto un equipo de control de ventilación para controlar el motor de ventilador.

4. Máquina de trabajo según una de las reivindicaciones anteriores, en donde

- están previstas una masa (1) superior y una masa (2) inferior;

- la masa (2) inferior puede moverse con respecto a la masa (1) superior;

- sobre la masa (1) superior están dispuestos el acumulador (10) de energía, el equipo (11) de convertidor y el dispositivo de refrigeración; y en donde

- sobre la masa (2) inferior está prevista una plancha (4) de contacto con el suelo, para realizar el movimiento de trabajo.

5. Máquina de trabajo según una de las reivindicaciones anteriores, en donde

- la masa (1) superior presenta un equipo (13) de agarre para el guiado de la máquina de trabajo por parte de un usuario, y en donde

- el acumulador (10) de energía y el equipo (15) de ventilador están dispuestos sobre el equipo (13) de agarre.

6. Máquina de trabajo según una de las reivindicaciones anteriores, en donde el equipo (11) de convertidor está dispuesto sobre el equipo (13) de agarre.

7. Máquina de trabajo según una de las reivindicaciones anteriores, en donde

- sobre el equipo (13) de agarre está provista una cubierta (17), y en donde

- el acumulador (10) de energía y/o el equipo (15) de ventilador y/o el equipo (11) de convertidor están dispuestos bajo la cubierta (17).

8. Máquina de trabajo según una de las reivindicaciones anteriores, en donde la máquina de trabajo es un dispositivo de compactación del suelo.