JP2013501693A - 作業機械用の少なくとも１つの電気機器を動作させるための電気操作システムおよび電気操作システムを備えた作業機械 - Google Patents
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Abstract
本発明は、作業機械（１０）用の少なくとも１つの電気機器（６０）を動作させるための電気操作システム（５０）に関する。前記電気操作システム（５０）は、前記少なくとも１つの電気機器（６０）の動作に必要な電力を生成するフライホイール発電機（５２）を含む。また前記システムは、前記フライホイール発電機（５２）の出力に接続され、前記フライホイール発電機（５２）によって提供される電圧レベルを前記少なくとも１つの電気機器（６０）の動作に必要な電圧レベルに適応させる電力用電子装置（５４）を含む。さらに前記システムは、前記適応された電圧レベルの電力を前記少なくとも１つの電気機器（６０）に提供するために、前記少なくとも１つの電気機器（６０）が、前記作業機械（１０）に取り付けられるか配置されたときに前記電力用電子装置（５４）および前記少なくとも１つの電気機器（６０）に接続できるように適応されたコネクタ装置（５８）を含む。
【選択図】図１
【選択図】図１
Description
本発明は、作業機械用の少なくとも１つの電気機器を動作させるための電気操作システムおよび電気操作システムを備えた作業機械に関する。
作業機械に取り付けるかまたは配置することができ、また作業機械のオペレータによって操作される様々な機器（付属品または工具とも呼ばれる）があることは当該技術分野で既知である。そのような機器または工具は、特に、そのような機器または工具が作成された目的に適応される。詳細には、電流によって磁化させることができる磁気板や、例えば電動機によって電気的に駆動することができる補助水ポンプなどの既知の電気機器または工具がある。後者の例では、通常の油圧駆動手段を電動手段（例えば、前記電動機）によって置き換えることができる。多くの場合、作業機械には、そのような電気工具または電動工具の動作に必要な電力を生成するための個別の発電機が取り付けられる。
本発明の目的は、作業機械内、作業機械上、作業機械位置、または作業機械と組み合わせで使用するように適応された、小型で故障に対して高い信頼性を有する電気操作システムを提供することである。
別の目的は、そのような信頼性が高く小型の電気操作システムを備えた作業機械を提供することである。
目的は、独立請求項の特徴によって達成される。他の請求項、説明および図面は、本発明の有利な実施形態を開示する。
本発明の第１の態様では、作業機械用の少なくとも１つの電気機器を動作させるための電気操作システムが提供される。このシステムは、少なくとも１つの電気機器の動作に必要な電力を生成するフライホイール発電機を備える。さらに、システムは、フライホイール発電機の出力に接続され、フライホイール発電機によって提供される電圧レベルを少なくとも１つの電気機器の動作に必要な電圧レベルに適応させる電力用電子装置を備える。最後に、システムは、適応された電圧レベルの電力を少なくとも１つの電気機器に提供するために、少なくとも１つに電気機器が作業機械に取り付けられるかまたは配置されたときに電力用電子装置および少なくとも１つの電気機器に接続できるように適応されたコネクタ装置を備える。
フライホイールは、作業機械に取り付けられるかまたは配置された１つまたは複数の電気機器の動作に必要な電力を生成する発電機として使用される。本発明の好ましい実施形態では、フライホイール発電機は、車両の燃焼機関に組み込まれる。これは、前記電気機器に電力を供給する電源のための特別な空間が実質的に不要であるという利点を有する。詳細には、前記電気機器は、電動機によって駆動できるかまたはフライホイール発電機によって供給できる電流によって磁化される磁石板付属品などの工具を収容することができる。また、水ポンプなどの補助機器を、通常の油圧源の代わりに、電源としてフライホイール発電機によって駆動することもできる。故障しやすい歯車ベルトまたはホースを回避して、そのような作業機械の動作の信頼性を改善することができる。これに応じて、オペレータの操作快適さが向上する。
便宜上、フライホイールは、電動発電機として使用されず、動作中に電力を供給する発電機としてのみ動作し、それにより、特に、作業機械に取り付けられるか配置されかつ電動機によって駆動可能または電流によって磁化可能な電気機器または工具用の電源として機能する。好ましくは、フライホイール発電機は、工具を駆動する油圧動力源に置き換わることもできる。フライホイール発電機は、また、作業機械に取り付けられていない外部装置に電気エネルギーを提供することもできる。
作業機械は、（例えば、車輪上またはトラック上の）可動機械または建設機械でもよく、静止機械または建設機械でもよい。１つの（例示的）有利な用途において、作業機械は、掘削機、ホイール・ローダまたは他の土木機械でよい。
燃焼機関を装備した作業機械に適応された本発明の好ましい実施形態によれば、フライホイール発電機は、電力を生成するために、作業機械の燃焼機関の出力シャフト上、好ましくは出力シャフト上の燃焼機関と油圧ポンプの間に配置されてもよい。この構成の１つの主な利点は、小型で動作信頼性が高いことである。フライホイール発電機は小さく、燃焼機関に必要とされる全空間に実質的に組み込まれる。
本発明の好ましい実施形態によれば、フライホイール発電機にエネルギー・バッファを結合することができる。電気機器は、燃焼機関の駆動軸上の実負荷に関係なく安定に動作することができる。便宜上、エネルギー・バッファは、（ｉ）消費電力スパイクが一時的に増大した場合にフライホイール発電機によって電力供給の限界を補償するための付加またはバックアップ電源、および（ｉｉ）フライホイール発電機が正常に機能しない場合の安全システムとして働くことができる。さらに、直流電源を必要とする工具と付属品に直流電源が利用可能である。
本発明の好ましい実施形態によれば、エネルギー・バッファは、燃焼機関のスタータ・バッテリの充電システムと別に、フライホイール発電機によって充電可能である。エネルギー・バッファは、有利にはスタータ・バッテリの電位の少なくとも２倍の電位を有するバッテリでよい。詳細には、エネルギー・バッファは、約５０〜約１０００ボルト、詳細には約１００〜約８００ボルト、好ましくは（ｉ）約１００〜約１５０ボルト、（ｉｉ）約１８０〜約２５０ボルト、（ｉｉｉ）約３５０〜約４５０ボルトおよび（ｉｖ）約５００〜約８００ボルトの範囲のうちの１つの範囲の電位を有することができる。
１２〜２４ボルトの範囲で動作するスタータ・バッテリ・システムと比較して、電気機器を動作させる電圧レベルが高いと、適切な電流レベルで大電力が可能であり、電気機器は、同じ電力レベルで電流レベルが高く電圧レベルが低い場合と比べて、小さい電動機しか必要とせず好ましい。
本発明の好ましい実施形態によれば、電気機器は、作業機械に取り付け可能かまたは配置された付属装置でよい。例えば、そのような付属装置は、磁石板でよい。好ましくは、磁石板は、フライホイール発電機によって供給された電流によって磁化され、電源（すなわち、フライホイール発電機）が遮断されるか磁石板から（電気操作システムに接続された任意の電気エネルギー・バッファと一緒に）電気的に切断されたときに自動的に消磁され得る。
あるいは、電気機器は、空気調整システム用のコンプレッサ（交流コンプレッサ）や冷却ファンなど、電動機によって駆動可能な作業機械内の装置でよい。詳細には、補助水ポンプにそのポンプ動作のためにフライホイール発電機によって電力を供給することができる。
本発明の別の態様によれば、燃焼機関と電気操作システムを備えた作業機械が、前記作業機械に取り付けられるか配置された少なくとも１つの電気機器を動作させるように提供され、電気操作システムは、少なくとも１つの電気機器の動作に必要な電力を生成するフライホイール発電機を有する。さらに、システムは、フライホイール発電機の出力に接続され、フライホイール発電機によって提供される電圧レベルを、少なくとも１つの電気機器の動作に必要な電圧レベルに適応させる電力用電子装置を備える。最後に、システムは、適応された電圧レベルの電力を少なくとも１つの電気機器に提供するために、少なくとも１つの電気機器が作業機械に取り付けられるか配置されたときに電力用電子装置と少なくとも１つの電気機器に接続できるように適応されたコネクタ装置を含む。そのような作業機械内、作業機械上、作業機械位置、または作業機械と関連して使用される本発明の１つの主な功績は、前記電気機器を使用するときに作業機械のオペレータに高い快適性を提供できることである。作業機械に追加の発電機を取り付けなくてもよいので、本発明の別の主な功績は、機器の動作中の騒音が減少し、前記電気機器を動作させるための高信頼性の電源が提供されることである。
本発明の好ましい実施形態によれば、少なくとも１つの電気機器または工具は、電磁石によって磁化された磁石板でよい。あるいは、電気機器は、電動機によって駆動されてもよい。
本発明の好ましい実施形態によれば、少なくとも１つの追加のエネルギー・バッファを提供することができ、この追加のエネルギー・バッファは、燃焼機関のスタータ・バッテリとは別のフライホイール発電機によって充電される。
好ましくは、前照灯、探照灯、作業灯、ポンプ、交流コンプレッサ、冷却ファンなどの他の電気消費装置をフライホイール発電機に接続するためのコネクタ装置が提供されてもよい。
本発明は、前述および他の目的および利点と共に、実施形態の以下の詳細な説明から理解されるが、概略的に示された図に示された実施形態に限定されない。
図面では、等しい要素または類似の要素は、同じ参照数字で呼ばれる。図面は、単なる概略図であり、本発明の特定のパラメータを表すものではない。さらに、図面は、本発明の典型的な実施形態のみを示すものであり、したがって、本発明の範囲を制限すると見なされるべきでない。
図１は、作業機械１０（図３）に取り付けられるまたは配置された１つまたは複数の電気機器６０を動作させるための電気操作システム５０を概略的に示し、電気機器６０は、（例えば）電磁石６４によって磁化されかつ作業機械１０（図３）のアーム３０に取り付けられた磁石板６２として実現される。作業機械１０は、燃焼機関２０を装備する。
電気機器６０を動作させるために必要な電力を生成するフライホイール発電機５２が、燃焼機関２０の出力側の、例えば出力シャフト２４上の燃焼機関２０と油圧ポンプ２６の間に配置される。あるいは、フライホイール発電機５２は、燃焼機関２０上にフランジ接続されてもよく、油圧ポンプ２６は、フライホイール発電機５２上にフランジ接続されてもよい。
一般的に、燃焼機関２０は、燃焼機関を始動させかつ作業機械１０の通常搭載電気システム（図示せず）に電力供給する始動用バッテリ２２を装備する。
フライホイール発電機５２の構造は、一般に、当該技術分野で既知である。例えば、フライホイール・ハウジング内のフライホイール（図示せず）に、フライホイール・ハウジング（図示せず）内のステータ・コイルに動作的に結合された永久磁石が配置されることがある。フライホイールが回転するとき、すなわち、例えばフライホイールの永久磁石がフライホイールのステータ・コイル内で回転するとき、当該技術分野で周知のように電力が生成される。
フライホイール発電機５２によって出力電圧として提供される電圧レベルを電気機器６０の動作に必要な電圧レベルに適応させるために電力用電子装置５４が提供される。作業機械１０に取り付けられるか配置されたときに電気機器６０に電力を供給することができるように、コネクタ装置５８が電力用電子装置５４を電気機器６０と接続する。
使用された適切な電力用電子装置５４は、当該技術分野で例えばＰＷＭ（または、ＰＤＭ）、ＰＦＭ、ＰＳＭコンバータ（ＡＣ＝交流、ＤＣ＝直流、ＰＷＭ＝パルス幅変調、ＰＤＭ＝パルス幅変調、ＰＦＭ＝パルス周波数変調、ＰＳＭ＝パルス・ステップ変調）として知られる、例えばＡＣ／ＤＣまたはＡＣ／ＡＣコンバータでよい。
図２に示されたように、有利には、図１による電気操作システムにはエネルギー・バッファ５６が追加され、エネルギー・バッファ５６は、当該技術分野で周知の方法で電力用電子装置５４に結合される。エネルギー・バッファ５６は、フライホイール５２の回転の変動によりそれに対応して生じるフライホイール５２の電力供給の変動を補償することができ、フライホイール５２の回転の変動は、油圧ポンプ２６に接続された作業機械１０の燃焼機関２０および／または油圧システム（図示せず）の動作の変動の結果のことがある。
エネルギー・バッファ５６は、エンジン２０のスタータ・バッテリ２２の充電システムと別のフライホイール発電機５２によって充電可能である。エネルギー・バッファ５６は、スタータ・バッテリ２２の電位の少なくとも２倍の電位を有するバッテリでよい。詳細には、エネルギー・バッファ５６は、約５０〜約１０００ボルト、詳細には約１００〜約８００ボルト、好ましくは（ｉ）約１００〜約１５０ボルト、（ｉｉ）約１８０〜約２５０ボルト、（ｉｉｉ）約３５０〜約４５０ボルトおよび（ｉｖ）約５００〜約８００ボルトの範囲のうちの１つの範囲の電位を有することができる。電気機器６０としての電動機器は、典型的にはそのような電圧範囲で動作されるか、または将来動作される可能性がある。
図３は、本発明による電気機器用の電気操作システム５０を装備した作業機械１０の例示的実施形態を示す。作業機械１０は、電磁石６４によって磁化される磁石板６２を有する付属品などの電気機器６０を備える。
一般に、電気操作システム５０は、前述の磁石板６２など、電動機によって駆動できるか電流によって電力供給される１つまたは複数の電気機器または工具６０に駆動電力を提供する。さらに、電気操作システム５０は、例えば水ポンプなどとしての液圧手段のような、他の供給源によって従来駆動されていた補助システムへの駆動電力供給を可能する。
１０ 作業機械
２０ 燃焼機関
２４ 出力シャフト
２６ 油圧ポンプ
５０ 電気操作システム
５２ フライホイール発電機
５４ 電力用電子装置
５６ エネルギー・バッファ
６０ 電気機器
２０ 燃焼機関
２４ 出力シャフト
２６ 油圧ポンプ
５０ 電気操作システム
５２ フライホイール発電機
５４ 電力用電子装置
５６ エネルギー・バッファ
６０ 電気機器
【書類名】明細書
【発明の名称】作業機械用の少なくとも１つの電気機器を動作させるための電気操作システムおよび電気操作システムを備えた作業機械
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業機械用の少なくとも１つの電気機器を動作させるための電気操作システムおよび電気操作システムを備えた作業機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、電動発電機がエンジンのフライホイール・ハウジング内に組み込まれた作業機械用のシステムを開示している。エンジンの低負荷運転中、電動発電機は、直流バッテリを充電する発電機モードで動作する。エンジンの高負荷運転中、電動発電機は、モータ・モードで動作しており、作業機械のアクチュエータを駆動し同時に直流バッテリによって電力が電動発電機に供給される。
【０００３】
作業機械に取り付けるかまたは配置することができ、また作業機械のオペレータによって操作される様々な機器（付属品または工具とも呼ばれる）があることは当該技術分野で既知である。そのような機器または工具は、特に、そのような機器または工具が作成された目的に適応される。詳細には、電流によって磁化させることができる磁気板や、例えば電動機によって電気的に駆動することができる補助水ポンプなどの既知の電気機器または工具がある。後者の例では、通常の油圧駆動手段を電動手段（例えば、前記電動機）によって置き換えることができる。多くの場合、作業機械には、そのような電気工具または電動工具の動作に必要な電力を生成するための個別の発電機が取り付けられる。
【先行技術文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２３４２０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、作業機械内、作業機械上、作業機械位置、または作業機械と組み合わせで使用するように適応された、小型で故障に対して高い信頼性を有する電気操作システムを提供することである。
【０００６】
別の目的は、そのような信頼性が高く小型の電気操作システムを備えた作業機械を提供することである。
【０００７】
目的は、独立請求項の特徴によって達成される。他の請求項、説明および図面は、本発明の有利な実施形態を開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様では、電気操作システムは、作業機械の少なくとも１つの電気機器を動作させるための電気操作システムが提供され、少なくとも１つの電気機器は、作業機械に取り付け可能または配置可能な付属装置であるか、少なくとも１つの電気機器は、電動機によって電気的に駆動可能な補助装置である。システムは、少なくとも１つの電気機器の動作に必要な電力を生成するフライホイール発電機を備える。更に、システムは、フライホイール発電機の出力に接続され、フライホイール発電機によって提供される電圧レベルを、少なくとも１つの電気機器の動作に必要な電圧レベルに適応させる電力用電子装置を備える。最後にシステムは、適応された電圧レベルの電力を少なくとも１つの電気機器に提供するために、少なくとも１つの電気機器が作業機械に取り付けられるか配置されたときに電力用電子装置および少なくとも１つの電気機器と接続できるように適応されたコネクタ装置を有する。
【０００９】
フライホイールは、作業機械に取り付けられるかまたは配置された１つまたは複数の電気機器の動作に必要な電力を生成する発電機として使用される。本発明の好ましい実施形態では、フライホイール発電機は、車両の燃焼機関に組み込まれる。これは、前記電気機器に電力を供給する電源のための特別な空間が実質的に不要であるという利点を有する。詳細には、前記電気機器は、電動機によって駆動できるかまたはフライホイール発電機によって供給できる電流によって磁化される磁石板付属品などの工具を収容することができる。また、水ポンプなどの補助機器を、通常の油圧源の代わりに、電源としてフライホイール発電機によって駆動することもできる。故障しやすい歯車ベルトまたはホースを回避して、そのような作業機械の動作の信頼性を改善することができる。これに応じて、オペレータの操作快適さが向上する。
【００１０】
便宜上、フライホイールは、電動発電機として使用されず、動作中に電力を供給する発電機としてのみ動作し、それにより、特に、作業機械に取り付けられるか配置されかつ電動機によって駆動可能または電流によって磁化可能な電気機器または工具用の電源として機能する。好ましくは、フライホイール発電機は、工具を駆動する油圧動力源に置き換わることもできる。フライホイール発電機は、また、作業機械に取り付けられていない外部装置に電気エネルギーを提供することもできる。
【００１１】
作業機械は、（例えば、車輪上またはトラック上の）可動機械または建設機械でもよく、静止機械または建設機械でもよい。１つの（例示的）有利な用途において、作業機械は、掘削機、ホイール・ローダまたは他の土木機械でよい。
【００１２】
燃焼機関を装備した作業機械に適応された本発明の好ましい実施形態によれば、フライホイール発電機は、電力を生成するために、作業機械の燃焼機関の出力シャフト上、好ましくは出力シャフト上の燃焼機関と油圧ポンプの間に配置されてもよい。この構成の１つの主な利点は、小型で動作信頼性が高いことである。フライホイール発電機は小さく、燃焼機関に必要とされる全空間に実質的に組み込まれる。
【００１３】
本発明の好ましい実施形態によれば、フライホイール発電機にエネルギー・バッファを結合することができる。電気機器は、燃焼機関の駆動軸上の実負荷に関係なく安定に動作することができる。便宜上、エネルギー・バッファは、（ｉ）消費電力スパイクが一時的に増大した場合にフライホイール発電機によって電力供給の限界を補償するための付加またはバックアップ電源、および（ｉｉ）フライホイール発電機が正常に機能しない場合の安全システムとして働くことができる。さらに、直流電源を必要とする工具と付属品に直流電源が利用可能である。
【００１４】
本発明の好ましい実施形態によれば、エネルギー・バッファは、燃焼機関のスタータ・バッテリの充電システムと別に、フライホイール発電機によって充電可能である。エネルギー・バッファは、有利にはスタータ・バッテリの電位の少なくとも２倍の電位を有するバッテリでよい。詳細には、エネルギー・バッファは、約５０〜約１０００ボルト、詳細には約１００〜約８００ボルト、好ましくは（ｉ）約１００〜約１５０ボルト、（ｉｉ）約１８０〜約２５０ボルト、（ｉｉｉ）約３５０〜約４５０ボルトおよび（ｉｖ）約５００〜約８００ボルトの範囲のうちの１つの範囲の電位を有することができる。
【００１５】
１２〜２４ボルトの範囲で動作するスタータ・バッテリ・システムと比較して、電気機器を動作させる電圧レベルが高いと、適切な電流レベルで大電力が可能であり、電気機器は、同じ電力レベルで電流レベルが高く電圧レベルが低い場合と比べて、小さい電動機しか必要とせず好ましい。
【００１６】
本発明の好ましい実施形態によれば、電気機器は磁石板でよい。好ましくは、磁石板は、フライホイール発電機によって供給された電流によって磁化され、電源（すなわち、フライホイール発電機）が遮断されるか磁石板から（電気操作システムに接続された任意の電気エネルギー・バッファと一緒に）電気的に切断されたときに自動的に消磁され得る。
【００１７】
あるいは、電気機器は、空気調整システム用のコンプレッサ（交流コンプレッサ）や冷却ファンなど、作業機械内の装置でよい。詳細には、補助水ポンプにそのポンプ動作のためにフライホイール発電機によって電力を供給することができる。
【００１８】
本発明の別の態様によれば、燃焼機関と電気操作システムを備えた作業機械が、前記作業機械に取り付けられるか配置された少なくとも１つの電気機器を動作させるように提供され、電気操作システムは、少なくとも１つの電気機器の動作に必要な電力を生成するフライホイール発電機を有する。さらに、システムは、フライホイール発電機の出力に接続され、フライホイール発電機によって提供される電圧レベルを、少なくとも１つの電気機器の動作に必要な電圧レベルに適応させる電力用電子装置を備える。最後に、システムは、適応された電圧レベルの電力を少なくとも１つの電気機器に提供するために、少なくとも１つの電気機器が作業機械に取り付けられるか配置されたときに電力用電子装置と少なくとも１つの電気機器に接続できるように適応されたコネクタ装置を含む。そのような作業機械内、作業機械上、作業機械位置、または作業機械と関連して使用される本発明の１つの主な功績は、前記電気機器を使用するときに作業機械のオペレータに高い快適性を提供できることである。作業機械に追加の発電機を取り付けなくてもよいので、本発明の別の主な功績は、機器の動作中の騒音が減少し、前記電気機器を動作させるための高信頼性の電源が提供されることである。
【００１９】
本発明の好ましい実施形態によれば、少なくとも１つの電気機器または工具は、電磁石によって磁化された磁石板でよい。あるいは、電気機器は、電動機によって駆動されてもよい。
【００２０】
本発明の好ましい実施形態によれば、少なくとも１つの追加のエネルギー・バッファを提供することができ、この追加のエネルギー・バッファは、燃焼機関のスタータ・バッテリとは別のフライホイール発電機によって充電される。
【００２１】
好ましくは、前照灯、探照灯、作業灯、ポンプ、交流コンプレッサ、冷却ファンなどの他の電気消費装置をフライホイール発電機に接続するためのコネクタ装置が提供されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
本発明は、前述および他の目的および利点と共に、実施形態の以下の詳細な説明から理解されるが、概略的に示された図に示された実施形態に限定されない。
【００２３】
【図１】電気付属装置として磁石板を備えた本発明による電気操作システムの好ましい例示的実施形態を示す図である。
【図２】エネルギー・バッファを追加で備えた図１の電気操作システムの例示的実施形態の有利な他の改良を示す図である。
【図３】本発明による電気操作システムの好ましい実施形態を有する作業機械の例示的実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図面では、等しい要素または類似の要素は、同じ参照数字で呼ばれる。図面は、単なる概略図であり、本発明の特定のパラメータを表すものではない。さらに、図面は、本発明の典型的な実施形態のみを示すものであり、したがって、本発明の範囲を制限すると見なされるべきでない。
【００２５】
図１は、作業機械１０（図３）に取り付けられるまたは配置された１つまたは複数の電気機器６０を動作させるための電気操作システム５０を概略的に示し、電気機器６０は、（例えば）電磁石６４によって磁化されかつ作業機械１０（図３）のアーム３０に取り付けられた磁石板６２として実現される。作業機械１０は、燃焼機関２０を装備する。
【００２６】
電気機器６０を動作させるために必要な電力を生成するフライホイール発電機５２が、燃焼機関２０の出力側の、例えば出力シャフト２４上の燃焼機関２０と油圧ポンプ２６の間に配置される。あるいは、フライホイール発電機５２は、燃焼機関２０上にフランジ接続されてもよく、油圧ポンプ２６は、フライホイール発電機５２上にフランジ接続されてもよい。
【００２７】
一般的に、燃焼機関２０は、燃焼機関を始動させかつ作業機械１０の通常搭載電気システム（図示せず）に電力供給する始動用バッテリ２２を装備する。
【００２８】
フライホイール発電機５２の構造は、一般に、当該技術分野で既知である。例えば、フライホイール・ハウジング内のフライホイール（図示せず）に、フライホイール・ハウジング（図示せず）内のステータ・コイルに動作的に結合された永久磁石が配置されることがある。フライホイールが回転するとき、すなわち、例えばフライホイールの永久磁石がフライホイールのステータコイル内で回転するとき、当該技術分野で周知のように電力が生成される。
【００２９】
フライホイール発電機５２によって出力電圧として提供される電圧レベルを電気機器６０の動作に必要な電圧レベルに適応させるために電力用電子装置５４が提供される。作業機械１０に取り付けられるか配置されたときに電気機器６０に電力を供給することができるように、コネクタ装置５８が電力用電子装置５４を電気機器６０と接続する。
【００３０】
使用された適切な電力用電子装置５４は、当該技術分野で例えばＰＷＭ（または、ＰＤＭ）、ＰＦＭ、ＰＳＭコンバータ（ＡＣ＝交流、ＤＣ＝直流、ＰＷＭ＝パルス幅変調、ＰＤＭ＝パルス幅変調、ＰＦＭ＝パルス周波数変調、ＰＳＭ＝パルス・ステップ変調）として知られる、例えばＡＣ／ＤＣまたはＡＣ／ＡＣコンバータでよい。
【００３１】
図２に示されたように、有利には、図１による電気操作システムにはエネルギー・バッファ５６が追加され、エネルギー・バッファ５６は、当該技術分野で周知の方法で電力用電子装置５４に結合される。エネルギー・バッファ５６は、フライホイール５２の回転の変動によりそれに対応して生じるフライホイール５２の電力供給の変動を補償することができ、フライホイール５２の回転の変動は、油圧ポンプ２６に接続された作業機械１０の燃焼機関２０および／または油圧システム（図示せず）の動作の変動の結果のことがある。
【００３２】
エネルギー・バッファ５６は、エンジン２０のスタータ・バッテリ２２の充電システムと別のフライホイール発電機５２によって充電可能である。エネルギー・バッファ５６は、スタータ・バッテリ２２の電位の少なくとも２倍の電位を有するバッテリでよい。詳細には、エネルギー・バッファ５６は、約５０〜約１０００ボルト、詳細には約１００〜約８００ボルト、好ましくは（ｉ）約１００〜約１５０ボルト、（ｉｉ）約１８０〜約２５０ボルト、（ｉｉｉ）約３５０〜約４５０ボルトおよび（ｉｖ）約５００〜約８００ボルトの範囲のうちの１つの範囲の電位を有することができる。電気機器６０としての電動機器は、典型的にはそのような電圧範囲で動作されるか、または将来動作される可能性がある。
【００３３】
図３は、本発明による電気機器用の電気操作システム５０を装備した作業機械１０の例示的実施形態を示す。作業機械１０は、電磁石６４によって磁化される磁石板６２を有する付属品などの電気機器６０を備える。
【００３４】
一般に、電気操作システム５０は、前述の磁石板６２など、電動機によって駆動できるか電流によって電力供給される１つまたは複数の電気機器または工具６０に駆動電力を提供する。さらに、電気操作システム５０は、例えば水ポンプなどとしての液圧手段のような、他の供給源によって従来駆動されていた補助システムへの駆動電力供給を可能する。
【符号の説明】
【００３５】
１０ 作業機械
２０ 燃焼機関
２４ 出力シャフト
２６ 油圧ポンプ
５０ 電気操作システム
５２ フライホイール発電機
５４ 電力用電子装置
５６ エネルギー・バッファ
６０ 電気機器
【発明の名称】作業機械用の少なくとも１つの電気機器を動作させるための電気操作システムおよび電気操作システムを備えた作業機械
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業機械用の少なくとも１つの電気機器を動作させるための電気操作システムおよび電気操作システムを備えた作業機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、電動発電機がエンジンのフライホイール・ハウジング内に組み込まれた作業機械用のシステムを開示している。エンジンの低負荷運転中、電動発電機は、直流バッテリを充電する発電機モードで動作する。エンジンの高負荷運転中、電動発電機は、モータ・モードで動作しており、作業機械のアクチュエータを駆動し同時に直流バッテリによって電力が電動発電機に供給される。
【０００３】
作業機械に取り付けるかまたは配置することができ、また作業機械のオペレータによって操作される様々な機器（付属品または工具とも呼ばれる）があることは当該技術分野で既知である。そのような機器または工具は、特に、そのような機器または工具が作成された目的に適応される。詳細には、電流によって磁化させることができる磁気板や、例えば電動機によって電気的に駆動することができる補助水ポンプなどの既知の電気機器または工具がある。後者の例では、通常の油圧駆動手段を電動手段（例えば、前記電動機）によって置き換えることができる。多くの場合、作業機械には、そのような電気工具または電動工具の動作に必要な電力を生成するための個別の発電機が取り付けられる。
【先行技術文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２３４２０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、作業機械内、作業機械上、作業機械位置、または作業機械と組み合わせで使用するように適応された、小型で故障に対して高い信頼性を有する電気操作システムを提供することである。
【０００６】
別の目的は、そのような信頼性が高く小型の電気操作システムを備えた作業機械を提供することである。
【０００７】
目的は、独立請求項の特徴によって達成される。他の請求項、説明および図面は、本発明の有利な実施形態を開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様では、電気操作システムは、作業機械の少なくとも１つの電気機器を動作させるための電気操作システムが提供され、少なくとも１つの電気機器は、作業機械に取り付け可能または配置可能な付属装置であるか、少なくとも１つの電気機器は、電動機によって電気的に駆動可能な補助装置である。システムは、少なくとも１つの電気機器の動作に必要な電力を生成するフライホイール発電機を備える。更に、システムは、フライホイール発電機の出力に接続され、フライホイール発電機によって提供される電圧レベルを、少なくとも１つの電気機器の動作に必要な電圧レベルに適応させる電力用電子装置を備える。最後にシステムは、適応された電圧レベルの電力を少なくとも１つの電気機器に提供するために、少なくとも１つの電気機器が作業機械に取り付けられるか配置されたときに電力用電子装置および少なくとも１つの電気機器と接続できるように適応されたコネクタ装置を有する。
【０００９】
フライホイールは、作業機械に取り付けられるかまたは配置された１つまたは複数の電気機器の動作に必要な電力を生成する発電機として使用される。本発明の好ましい実施形態では、フライホイール発電機は、車両の燃焼機関に組み込まれる。これは、前記電気機器に電力を供給する電源のための特別な空間が実質的に不要であるという利点を有する。詳細には、前記電気機器は、電動機によって駆動できるかまたはフライホイール発電機によって供給できる電流によって磁化される磁石板付属品などの工具を収容することができる。また、水ポンプなどの補助機器を、通常の油圧源の代わりに、電源としてフライホイール発電機によって駆動することもできる。故障しやすい歯車ベルトまたはホースを回避して、そのような作業機械の動作の信頼性を改善することができる。これに応じて、オペレータの操作快適さが向上する。
【００１０】
便宜上、フライホイールは、電動発電機として使用されず、動作中に電力を供給する発電機としてのみ動作し、それにより、特に、作業機械に取り付けられるか配置されかつ電動機によって駆動可能または電流によって磁化可能な電気機器または工具用の電源として機能する。好ましくは、フライホイール発電機は、工具を駆動する油圧動力源に置き換わることもできる。フライホイール発電機は、また、作業機械に取り付けられていない外部装置に電気エネルギーを提供することもできる。
【００１１】
作業機械は、（例えば、車輪上またはトラック上の）可動機械または建設機械でもよく、静止機械または建設機械でもよい。１つの（例示的）有利な用途において、作業機械は、掘削機、ホイール・ローダまたは他の土木機械でよい。
【００１２】
燃焼機関を装備した作業機械に適応された本発明の好ましい実施形態によれば、フライホイール発電機は、電力を生成するために、作業機械の燃焼機関の出力シャフト上、好ましくは出力シャフト上の燃焼機関と油圧ポンプの間に配置されてもよい。この構成の１つの主な利点は、小型で動作信頼性が高いことである。フライホイール発電機は小さく、燃焼機関に必要とされる全空間に実質的に組み込まれる。
【００１３】
本発明の好ましい実施形態によれば、フライホイール発電機にエネルギー・バッファを結合することができる。電気機器は、燃焼機関の駆動軸上の実負荷に関係なく安定に動作することができる。便宜上、エネルギー・バッファは、（ｉ）消費電力スパイクが一時的に増大した場合にフライホイール発電機によって電力供給の限界を補償するための付加またはバックアップ電源、および（ｉｉ）フライホイール発電機が正常に機能しない場合の安全システムとして働くことができる。さらに、直流電源を必要とする工具と付属品に直流電源が利用可能である。
【００１４】
本発明の好ましい実施形態によれば、エネルギー・バッファは、燃焼機関のスタータ・バッテリの充電システムと別に、フライホイール発電機によって充電可能である。エネルギー・バッファは、有利にはスタータ・バッテリの電位の少なくとも２倍の電位を有するバッテリでよい。詳細には、エネルギー・バッファは、約５０〜約１０００ボルト、詳細には約１００〜約８００ボルト、好ましくは（ｉ）約１００〜約１５０ボルト、（ｉｉ）約１８０〜約２５０ボルト、（ｉｉｉ）約３５０〜約４５０ボルトおよび（ｉｖ）約５００〜約８００ボルトの範囲のうちの１つの範囲の電位を有することができる。
【００１５】
１２〜２４ボルトの範囲で動作するスタータ・バッテリ・システムと比較して、電気機器を動作させる電圧レベルが高いと、適切な電流レベルで大電力が可能であり、電気機器は、同じ電力レベルで電流レベルが高く電圧レベルが低い場合と比べて、小さい電動機しか必要とせず好ましい。
【００１６】
本発明の好ましい実施形態によれば、電気機器は磁石板でよい。好ましくは、磁石板は、フライホイール発電機によって供給された電流によって磁化され、電源（すなわち、フライホイール発電機）が遮断されるか磁石板から（電気操作システムに接続された任意の電気エネルギー・バッファと一緒に）電気的に切断されたときに自動的に消磁され得る。
【００１７】
あるいは、電気機器は、空気調整システム用のコンプレッサ（交流コンプレッサ）や冷却ファンなど、作業機械内の装置でよい。詳細には、補助水ポンプにそのポンプ動作のためにフライホイール発電機によって電力を供給することができる。
【００１８】
本発明の別の態様によれば、燃焼機関と電気操作システムを備えた作業機械が、前記作業機械に取り付けられるか配置された少なくとも１つの電気機器を動作させるように提供され、電気操作システムは、少なくとも１つの電気機器の動作に必要な電力を生成するフライホイール発電機を有する。さらに、システムは、フライホイール発電機の出力に接続され、フライホイール発電機によって提供される電圧レベルを、少なくとも１つの電気機器の動作に必要な電圧レベルに適応させる電力用電子装置を備える。最後に、システムは、適応された電圧レベルの電力を少なくとも１つの電気機器に提供するために、少なくとも１つの電気機器が作業機械に取り付けられるか配置されたときに電力用電子装置と少なくとも１つの電気機器に接続できるように適応されたコネクタ装置を含む。そのような作業機械内、作業機械上、作業機械位置、または作業機械と関連して使用される本発明の１つの主な功績は、前記電気機器を使用するときに作業機械のオペレータに高い快適性を提供できることである。作業機械に追加の発電機を取り付けなくてもよいので、本発明の別の主な功績は、機器の動作中の騒音が減少し、前記電気機器を動作させるための高信頼性の電源が提供されることである。
【００１９】
本発明の好ましい実施形態によれば、少なくとも１つの電気機器または工具は、電磁石によって磁化された磁石板でよい。あるいは、電気機器は、電動機によって駆動されてもよい。
【００２０】
本発明の好ましい実施形態によれば、少なくとも１つの追加のエネルギー・バッファを提供することができ、この追加のエネルギー・バッファは、燃焼機関のスタータ・バッテリとは別のフライホイール発電機によって充電される。
【００２１】
好ましくは、前照灯、探照灯、作業灯、ポンプ、交流コンプレッサ、冷却ファンなどの他の電気消費装置をフライホイール発電機に接続するためのコネクタ装置が提供されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
本発明は、前述および他の目的および利点と共に、実施形態の以下の詳細な説明から理解されるが、概略的に示された図に示された実施形態に限定されない。
【００２３】
【図１】電気付属装置として磁石板を備えた本発明による電気操作システムの好ましい例示的実施形態を示す図である。
【図２】エネルギー・バッファを追加で備えた図１の電気操作システムの例示的実施形態の有利な他の改良を示す図である。
【図３】本発明による電気操作システムの好ましい実施形態を有する作業機械の例示的実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図面では、等しい要素または類似の要素は、同じ参照数字で呼ばれる。図面は、単なる概略図であり、本発明の特定のパラメータを表すものではない。さらに、図面は、本発明の典型的な実施形態のみを示すものであり、したがって、本発明の範囲を制限すると見なされるべきでない。
【００２５】
図１は、作業機械１０（図３）に取り付けられるまたは配置された１つまたは複数の電気機器６０を動作させるための電気操作システム５０を概略的に示し、電気機器６０は、（例えば）電磁石６４によって磁化されかつ作業機械１０（図３）のアーム３０に取り付けられた磁石板６２として実現される。作業機械１０は、燃焼機関２０を装備する。
【００２６】
電気機器６０を動作させるために必要な電力を生成するフライホイール発電機５２が、燃焼機関２０の出力側の、例えば出力シャフト２４上の燃焼機関２０と油圧ポンプ２６の間に配置される。あるいは、フライホイール発電機５２は、燃焼機関２０上にフランジ接続されてもよく、油圧ポンプ２６は、フライホイール発電機５２上にフランジ接続されてもよい。
【００２７】
一般的に、燃焼機関２０は、燃焼機関を始動させかつ作業機械１０の通常搭載電気システム（図示せず）に電力供給する始動用バッテリ２２を装備する。
【００２８】
フライホイール発電機５２の構造は、一般に、当該技術分野で既知である。例えば、フライホイール・ハウジング内のフライホイール（図示せず）に、フライホイール・ハウジング（図示せず）内のステータ・コイルに動作的に結合された永久磁石が配置されることがある。フライホイールが回転するとき、すなわち、例えばフライホイールの永久磁石がフライホイールのステータコイル内で回転するとき、当該技術分野で周知のように電力が生成される。
【００２９】
フライホイール発電機５２によって出力電圧として提供される電圧レベルを電気機器６０の動作に必要な電圧レベルに適応させるために電力用電子装置５４が提供される。作業機械１０に取り付けられるか配置されたときに電気機器６０に電力を供給することができるように、コネクタ装置５８が電力用電子装置５４を電気機器６０と接続する。
【００３０】
使用された適切な電力用電子装置５４は、当該技術分野で例えばＰＷＭ（または、ＰＤＭ）、ＰＦＭ、ＰＳＭコンバータ（ＡＣ＝交流、ＤＣ＝直流、ＰＷＭ＝パルス幅変調、ＰＤＭ＝パルス幅変調、ＰＦＭ＝パルス周波数変調、ＰＳＭ＝パルス・ステップ変調）として知られる、例えばＡＣ／ＤＣまたはＡＣ／ＡＣコンバータでよい。
【００３１】
図２に示されたように、有利には、図１による電気操作システムにはエネルギー・バッファ５６が追加され、エネルギー・バッファ５６は、当該技術分野で周知の方法で電力用電子装置５４に結合される。エネルギー・バッファ５６は、フライホイール５２の回転の変動によりそれに対応して生じるフライホイール５２の電力供給の変動を補償することができ、フライホイール５２の回転の変動は、油圧ポンプ２６に接続された作業機械１０の燃焼機関２０および／または油圧システム（図示せず）の動作の変動の結果のことがある。
【００３２】
エネルギー・バッファ５６は、エンジン２０のスタータ・バッテリ２２の充電システムと別のフライホイール発電機５２によって充電可能である。エネルギー・バッファ５６は、スタータ・バッテリ２２の電位の少なくとも２倍の電位を有するバッテリでよい。詳細には、エネルギー・バッファ５６は、約５０〜約１０００ボルト、詳細には約１００〜約８００ボルト、好ましくは（ｉ）約１００〜約１５０ボルト、（ｉｉ）約１８０〜約２５０ボルト、（ｉｉｉ）約３５０〜約４５０ボルトおよび（ｉｖ）約５００〜約８００ボルトの範囲のうちの１つの範囲の電位を有することができる。電気機器６０としての電動機器は、典型的にはそのような電圧範囲で動作されるか、または将来動作される可能性がある。
【００３３】
図３は、本発明による電気機器用の電気操作システム５０を装備した作業機械１０の例示的実施形態を示す。作業機械１０は、電磁石６４によって磁化される磁石板６２を有する付属品などの電気機器６０を備える。
【００３４】
一般に、電気操作システム５０は、前述の磁石板６２など、電動機によって駆動できるか電流によって電力供給される１つまたは複数の電気機器または工具６０に駆動電力を提供する。さらに、電気操作システム５０は、例えば水ポンプなどとしての液圧手段のような、他の供給源によって従来駆動されていた補助システムへの駆動電力供給を可能する。
【符号の説明】
【００３５】
１０ 作業機械
２０ 燃焼機関
２４ 出力シャフト
２６ 油圧ポンプ
５０ 電気操作システム
５２ フライホイール発電機
５４ 電力用電子装置
５６ エネルギー・バッファ
６０ 電気機器
Claims (11)
- 作業機械（１０）用の少なくとも１つの電気機器（６０）を動作させるための電気操作システム（５０）であって、
（ｉ）前記少なくとも１つの電気機器（６０）の動作に必要な電力を生成するフライホイール発電機（５２）と、
（ｉｉ）前記フライホイール発電機（５２）の出力に接続され、前記フライホイール発電機（５２）によって提供される電圧レベルを前記少なくとも１つの電気機器（６０）の動作に必要な電圧レベルに適応させる電力用電子装置（５４）と、
（ｉｉｉ）前記適応された電圧レベルの電力を前記少なくとも１つの電気機器（６０）に提供するために、前記少なくとも１つの電気機器（６０）が、前記作業機械（１０）に取り付けられるか配置されたときに前記電力用電子装置（５４）および前記少なくとも１つの電気機器（６０）に接続できるように適応されたコネクタ装置（５８）と、を含むことを特徴とする電気操作システム（５０）。 - 燃焼機関（２０）を含む作業機械（１０）において、前記フライホイール発電機（５２）が、前記燃焼機関（２０）の出力シャフト（２４）上、好ましくは前記燃焼機関（２０）と前記油圧ポンプ（２６）の間の出力シャフト（２４）上に配置された、請求項１に記載の電気操作システム。
- 前記フライホイール発電機（５２）および／または前記電力用電子装置（５４）にエネルギー・バッファ（５６）が結合された、請求項１または２に記載の電気操作システム。
- 前記エネルギー・バッファ（５６）が、前記燃焼機関（２０）のスタータ・バッテリ（２２）の充電システムとは別の前記フライホイール発電機（５２）によって充電可能である、請求項３に記載の電気操作システム。
- 前記エネルギー・バッファ（５６）が、前記燃焼機関（２０）の前記スタータ・バッテリ（２２）の電位の少なくとも２倍の電位を有するバッテリである、請求項３または４に記載の電気操作システム。
- 前記エネルギー・バッファ（５６）が、約５０〜約１０００ボルト、詳細には約１００〜約８００ボルト、好ましくは（ｉ）約１００〜約１５０ボルト、（ｉｉ）約１８０〜約２５０ボルト、（ｉｉｉ）約３５０〜約４５０ボルトおよび（ｉｖ）約５００〜約８００ボルトの範囲のうちの１つの範囲の電位を有する、請求項３乃至５のいずれか一項に記載の電気操作システム。
- 前記少なくとも１つの電気機器（６０）が、前記作業機械（１０９に取り付け可能または配置可能な付属装置（６２）、詳細には電磁石（６４）によって磁化された磁石板（６２）であるか、または前記少なくとも１つの電気機器（６０）が、電動機によって電気的に駆動可能な補助装置である、請求項１乃至６のいずれかに記載の電気操作システム。
- 請求項１乃至７のいずれか一項に記載の燃焼機関（２０）と電気操作システム（５０）を備えた作業機械（１０）。
- 前記フライホイール発電機（５２）が、前記燃焼機関（２０）の出力シャフト（２４）上、好ましくは前記燃焼機関（２０）と前記油圧ポンプ（２６）の間の出力シャフト（２４）上に配置された、請求項８に記載の作業機械。
- 前記電気機器（６０）が、前記作業機械（１０）に取り付け可能または配置可能な付属装置、詳細には電磁石（６４）によって磁化された磁石板（６２）であるか、前記電気機器（６０）が、電動機によって電気的に駆動可能である、請求項８または９に記載の作業機械。
- 前記少なくとも１つの追加のエネルギー・バッファ（５６）が提供され、前記追加のエネルギー・バッファ（５６）が、前記燃焼機関（２０）のスタータ・バッテリ（２２）とは別の前記フライホイール発電機（５２）によって充電される、請求項８乃至１０のいずれか一項に記載の作業機械。
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| US9099882B2 (en) * | 2013-01-18 | 2015-08-04 | Caterpillar Inc. | Turbine engine hybrid power supply |
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| US10749224B2 (en) | 2015-08-17 | 2020-08-18 | OSC Manufacturing & Equipment Services, Inc. | Rechargeable battery power system having a battery with multiple uses |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003235208A (ja) * | 2002-02-12 | 2003-08-22 | Sumitomo (Shi) Construction Machinery Manufacturing Co Ltd | 建設機械の動力源 |
| JP2004260907A (ja) * | 2003-02-25 | 2004-09-16 | Yanmar Co Ltd | ハイブリッドシステム |
| JP2007045615A (ja) * | 2005-08-12 | 2007-02-22 | Kobelco Contstruction Machinery Ltd | リフティングマグネットの制御装置及びこれを備えた作業機械 |
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| US7388301B2 (en) * | 2005-10-12 | 2008-06-17 | Kobelco Construction Machinery Co., Ltd. | Construction machine |
| US7673713B2 (en) * | 2006-10-26 | 2010-03-09 | Caterpillar Inc. | Multi-purpose mobile power generating machine |
| US7992850B2 (en) * | 2007-03-29 | 2011-08-09 | Caterpillar Inc. | System and method for controlling electromagnet lift power for material handlers |
| EP2055951B1 (en) * | 2007-11-01 | 2019-03-27 | Danfoss Power Solutions Aps | Charged hydraulic system |
| US20100021281A1 (en) * | 2008-07-24 | 2010-01-28 | Caterpillar Inc. | Power management system and method |
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003235208A (ja) * | 2002-02-12 | 2003-08-22 | Sumitomo (Shi) Construction Machinery Manufacturing Co Ltd | 建設機械の動力源 |
| JP2004260907A (ja) * | 2003-02-25 | 2004-09-16 | Yanmar Co Ltd | ハイブリッドシステム |
| JP2007045615A (ja) * | 2005-08-12 | 2007-02-22 | Kobelco Contstruction Machinery Ltd | リフティングマグネットの制御装置及びこれを備えた作業機械 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014169162A (ja) * | 2013-03-04 | 2014-09-18 | Tadano Ltd | 作業機械の外部電源判定装置 |
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