JP2023075071A - 電気式道路建設機械 - Google Patents

Abstract

【課題】道路舗装機または道路舗装機用フィーダ車両の形態である、エネルギー効率が高く、環境に優しい道路建設機械を提供する。
【解決手段】本発明は道路建設機械（１）の少なくとも１つの電気消費体（１１，１１’）を有する道路建設機械（１）であり、道路建設機械（１）の外部で発電された電流で充電可能であると共に、電気消費体（１１，１１’）に対する直接的な電流供給のための内部電源（１８）として道路建設機械（１）に存在する少なくとも１つの電気エネルギーストレージ（１７）を備えるエネルギー供給システム（１６）を有する道路建設機械（１）に関する。さらに、本発明は、道路建設機械（１）の電気消費体（１１，１１’）に対する直接的な電流供給のための、このようなエネルギーストレージ（１７）の使用に関する。
【選択図】図５

Description

本発明は、請求項１の一般名称に係る道路舗装機または道路舗装機用フィーダ車両の形態である道路建設機械、および、道路建設機械の電気消費体に対する供給方法に関する。

このような道路舗装機は欧州特許第１ １１８ ７１４Ｂ１号明細書から公知であり、また、このようなフィーダは欧州特許第２ １１０ ３４１Ａ１号明細書から公知である。

欧州特許第０ ６２８ ６６１Ｂ１号明細書には、発電のために接続された三相発電機を駆動する内燃機関を有する道路舗装機が開示されている。

国際公開第２０１１／１３５８４６Ａ１号パンフレットには、内部電源および外部電源により通電可能な道路舗装機の加熱装置が開示されている。

道路舗装機は、舗装混合物または舗装材料またはアスファルト混合物、例えばコンクリート、ビチューメン舗装混合物またはアスファルトの表面を、広場、小道または道路に敷設するために用いられる。このような道路舗装機は通常、一定量の舗装混合物を収容するためのホッパーを有する。この種の道路舗装機は、相当量の電気を消費する、特に、舗装スクリードにおけるスクリードプレート、タンパー等のための加熱装置を含む多数の電気消費体を有する。舗装材料の収容量を増やす必要がある場合には、道路舗装機の作業方向前方にフィーダ車両が配置される。フィーダ車両は、さらなるホッパーと、フィーダホッパーから道路舗装機のホッパーに舗装混合物を移送するための運搬装置とを備える。運搬装置に追加して、例えばスクレーパ、バイブレータ、または、加熱装置といったさらなる作業ユニットが、運搬プロセスを改善すると共に通常は高温である舗装混合物の冷却および過度に急速な固化を防止するために設けられていることが可能である。

道路建設機械の電気消費体は通常発電機によりエネルギーが供給されるが、この発電機は通常はディーゼルエンジンである内燃機関としての一次駆動源により駆動される。ディーゼルエンジンには、燃料タンクから燃料が供給される。いくつかの道路建設機械において、発電機はポンプトランスファーギヤボックスの駆動出力に接続されて、ポンプトランスファーギヤボックスにより駆動される。これによる欠点は、ポンプトランスファーギヤボックスを介した発電の最中に損失が生じてしまうことである。これにより、燃料消費および排気ガスによる環境汚染が悪化してしまう。

本発明は、道路舗装機または道路舗装機用フィーダ車両の形態である、エネルギー効率が高く、環境に優しい道路建設機械を提供することを目的とする。

この目的は、請求項１または請求項１５に係る機構により解決される。

本発明は、道路舗装機、または、道路舗装機に舗装混合物を運搬するためのフィーダ車両の形態である道路建設機械に関する。道路建設機械は自走式であると共に、一次駆動源、ホッパー、少なくとも１つの作業ユニット、および、作業ユニットを加熱するための少なくとも１つの電気消費体を有する。本発明によれば、道路建設機械は、道路建設機械の外部で発電された電流で充電可能であると共に、電気消費体に対する直接的な電源供給のために内部電源として道路建設機械に構成されている少なくとも１つの電気エネルギーストレージを備えた、エネルギー供給システムを有する。

電気エネルギーストレージの充電に用いられる電流は、例えば外部発電機、外部エネルギーストレージ、および／または、充電ステーションといった外部電源による電気エネルギーの形態で、発電可能または利用可能とされる。本文脈において、「外部」とは、電源が道路建設機械の外に位置していること、および、道路建設機械のユニットが外部発電によって必要とされないことを意味し、すなわち、外部発電はなによりも道路建設機械の一次駆動源の動作に依存しないことを意味する。これは、通常は道路建設機械の一次駆動源により駆動される発電機を、道路建設機械の内部電源または外部電源としての電気消費体のためのエネルギー供給システムから分離させることが可能であり、あるいは、必要であれば、道路建設機械から完全に取り外すことが可能であることを意味する。

本発明においては、従って、電気消費体の低損失動作が電気エネルギーストレージによって達成される。本発明の利点はまた、発電または電気消費体への電源供給のために、もはやポンプトランスファーギヤボックスおよび／または一次駆動源を駆動する必要がないことである。本発明においてはむしろ、特に車両エンジンが停止されている場合でも、電気消費体は、電気消費体に接続されていると共に外部電源により充電可能である道路建設機械の電気エネルギーストレージに蓄えられた外部で発電された電気エネルギーによって、直接動作可能である。換言すると、電気エネルギーストレージは、道路建設機械において電気エネルギーストレージに接続された電気消費体について自給自足的な動作を可能とする。外部で発電された電力は、エネルギーストレージに電気エネルギーとして蓄えることが可能であり、例えば、道路建設機械中に配置されたバッテリーに、化学エネルギーの形態で蓄えられ、電気消費体に対する直接電源供給に必要とされて用いられる時に電気エネルギーに転換されることが可能である。これにより、電気エネルギーストレージからこれに接続された電気消費体への直接電源供給が達成され、なお必要であれば（頻繁に）、発電ユニット（発電機）、電力用燃焼ユニット（燃焼機関）、電力伝達ユニット（ポンプトランスファーギヤボックス）および／または電力消費ユニット（電動モータ）ユニットが組み込まれていない電源供給経路を介して供給の切替えが行われる。これにより、電気消費体に対するエネルギーストレージによる直接的な動作が達成される。これにより、スクリードヒータなどの電気消費体を作業可能な準備状態に維持するために必要なエネルギー損失が削減される。

電気消費体はエネルギーストレージに直接接続可能であり、すなわち、エネルギーストレージからの電流は消費体に直接到達する。電気消費体は特に、バッテリーにより直接動作される消費体として用いられる。エネルギー供給システムは、道路建設機械の外部で発電された電流が電気エネルギーストレージに供給されるよう、すなわち、電気的に充電するよう構成されていることが可能であり、これにより、電気消費体は、電気エネルギーストレージから直接電流が供給されるように、消費体として電気エネルギーストレージに直接接続されている。

一実施形態によれば、電気消費体は、一次駆動源の動作とは独立して、電気エネルギーストレージにより通電可能である。これは、電気消費体には基本的に、エネルギーストレージからの電流が随時、すなわち、エンジンが停止されている時であっても供給可能であることを意味する。これは、例えば、道路建設機械および／または移送移動の動作における休止を利用して、消費体によって加熱可能であるユニットを所望の温度レベルで維持することが可能であることを意味する。

一変形例において、電気エネルギーストレージはバッテリーである。これはコンパクトで、その管理が容易である。エネルギーストレージはまた、複数のバッテリーで組み立てることが可能である。バッテリーは、例えば道路建設機械が動作していない時でも、外部電源により充電可能である。道路建設機械に並走する別の建設現場車両を用いてバッテリーを充電可能とすることも考えられる。これにより、舗装動作の最中においてもバッテリーを充電することが可能となる。一変形例によれば、外部電源は、空のバッテリーを満充電されたものと交換するために使用可能である交換ステーションである。

断熱性筐体中の電気消費体の周辺にバッテリーを位置することも理にかなっているであろう。バッテリーの近傍に消費体があることで、特に取り付けスペースの観点で設計上の利点がもたらされる。

好ましくは、ユニットの加熱に用いられない電気消費体をも含む、道路建設機械のすべての電気消費体はもっぱら、道路建設機械の外部で発電されると共に、道路建設機械の電気エネルギーバッテリーに蓄えられた電流により動作される。この実施形態によれば、道路建設機械は、もはやその電気消費体に対する発電機ではない。これは、道路建設機械自体はもはや、消費体のために発電するために発電機を取り付ける必要がないことを意味する。

道路建設機械の種々の電気消費体にエネルギーストレージから電力を供給するために、エネルギーストレージは、例えば道路建設機械のエンジンルーム中など、道路建設機械において集約的に配置されるべきであると考えられるであろう。あるいは、エネルギーストレージはまた、接続されて電源供給ネットワークを形成すると共に道路建設機械において分散されている、例えば相互に接続された多数のバッテリーといった多数のエネルギーストレージモジュールを例えば有するエネルギーストレージネットワークの形態であることが可能である。

エネルギーストレージは電気消費体に付随しており、例えば、道路舗装機の舗装スクリードに配置することも考えられる。電気エネルギーストレージは、交換可能および／または充電可能であり得る。電気エネルギーストレージは、バッテリー、例えばリチウムイオンバッテリーまたはニッケル－金属水素化物バッテリーであり得る。電気エネルギーストレージは、１つ以上のキャパシタを備えていてもよい。

加熱可能な作業ユニットは特に、スクリード本体に着脱可能に、または、固定的に装着された、予備締固めに用いられる構成要素である舗装スクリードであり得る。作業ユニットは、特に舗装混合物の付着を防ぐために、および／または、取り扱い性を向上するために、コンベヤ、横方向ディストリビュータ、ベアリングデバイス、例えば横方向ディストリビュータサスペンション、調節デバイス、例えばレベリングデバイス、リザーバまたはホッパーであることが可能である。加熱可能なユニットは、道路建設機械において用いられる駆動ユニット、例えば電動機であることが考えられるであろう。一実施形態によれば、ユニットは、トランスファーギヤボックス、例えばポンプトランスファーギヤボックス、および／または、これにより駆動される少なくとも１つの油圧構成要素、例えば油圧ポンプである。

電気消費体は、特に、舗装材料を加工する舗装スクリードの構成要素周辺において、道路建設機械の構成要素の１つに配置される加熱ロッドとして構成されることが可能である。しかしながら、必ずしもロッド形状でなくてもよい。電気消費体は、加熱マットの形態、シースの形態、または、加熱可能なユニットの一体的構成要素とされることが考えられるであろう。加熱可能なユニットは、少なくとも一定の分野において、比電気抵抗がユニットの加熱に利用される導電性材料から形成されることが考えられる。

特に、２つの別々の電源供給経路が電気エネルギーストレージから延在していることが可能である。第１の電源供給経路において、電気エネルギーストレージは、シャーシおよび／または油圧ユニットに接続されていてもよい道路建設機械の電動機に、任意によりポンプトランスファーギヤボックスを介して、供給が可能である。第２の電源供給経路において、電気エネルギーストレージデバイスは、道路建設機械の電気消費体に直接電源を供給可能である。従って、これらの電源供給経路は共に、相互に独立してエネルギーストレージから電源が供給可能とされている。

エネルギー供給システムでは、電気エネルギーストレージには主に、道路建設機械の外部で発電された電力が供給可能とされている。加えて、電気消費体は、特に第１の電源供給経路による電力損失を伴わずに、第２の電源供給経路を介して自律的に動作可能とされている。

電気エネルギーストレージは、特に内燃機関および／または電動機、水素エンジンおよびこれに接続された発電機を有する道路建設機械に組み込まれた（ハイブリッド）駆動列により、場合によりポンプトランスファーギヤボックスを介して充電可能であることが考えられる。この変形例は、充電状態が所定の閾値に達するかそれ未満になり、および、この状況により外部で発電された電力による充電が不可能である場合といった非常時に、エネルギーストレージを充電するために用いることが可能である。

本発明の一実施形態において、エネルギー供給システムは、電気エネルギーストレージを充電するために外部電源に接続可能である。外部電源は道路建設機械の外部にある。例えば、外部電源は、外部発電機、外部エネルギーストレージ、または、電力会社の充電ステーションであり得る。外部電源はパワーグリッドであり得る。

集電体は、電気エネルギーをパワーグリッドからエネルギー供給システムに送るために用いられ得る。集電体は、いわば道路建設機械用の電流供給車両とされる、建設現場で使用される電気エネルギーの中間ストレージとして意図される可動（車両）ユニットであることが可能である。

外部電源は、例えば低床ローダーといった道路建設機械を輸送するための輸送車両による電源供給であることが可能である。この変形例は、建設現場への道路建設機械の輸送の最中に道路建設機械の加熱可能な作業ユニットが既に加熱可能であって、動作温度とされることが可能であり、従って、作業ユニットおよび建設機械は建設現場に到着した直後から動作準備が整っており、可能な限り迅速に作業を開始することが可能であるという利点を有する。外部電源はまた、建設現場において道路建設機械と共に用いられる他の道路建設機械であることが可能である。

本発明の一実施形態において、エネルギー供給システムは、外部電源により、および／または、内部電源（エネルギーストレージ）により、電気消費体に電流を供給するよう構成されている。利用状況に応じて、それぞれの電源の電流は、パーセント基準で相互に調整し得る。路面舗装の最中には、電気消費体に内部電源として存在するエネルギーストレージによって（すなわち、場合により、ポンプトランスファーギヤボックスによって駆動される発電機ではない）直接給電可能であることが特に有利である。外部電源は上記の例の１つであることが可能である。

外部電源による電気消費体への給電は、内部電源として用いられるエネルギーストレージの充電プロセスの最中に有利であり得る。これにより充電プロセスを短くすることが可能である。本文脈においては、エネルギーストレージの充電プロセス中においては、電気消費体に、エネルギーストレージの充電に用いられる外部電源を介して、および／または、例えば発電機もしくはバックアップバッテリーといった道路建設機械において用いられる他の内部電源により、電流が自動的に供給されることが考えられるであろう。これにより、電気消費体の動作準備が途切れることがない。

エネルギー供給システムは、電気消費体が内部電源に接続可能である少なくとも１つの送電路を有し得る。エネルギー供給システムは、電気エネルギーストレージが外部電源に接続可能である少なくとも１つの送電路を有することが可能である。外部電源による電気消費体の動作に関しては、２つの送電路が相互に橋絡可能とされることが考えられるであろう。

本発明の一実施形態によれば、エネルギーストレージを電気消費体に接続するために用いられる送電路は電流の伝達およびデータの転送の両方に構成されており、いわば電力線として存在する。これにより、例えば計測された温度曲線といった消費体の機能を示すデータ、および／または、例えばその充電状態といったエネルギー－保管－関連データを、評価のために、道路建設機械の特に充電管理システムといった制御装置に送ることが可能となるであろう。建設現場記録を生成するために、このようなデータを、建設現場オペレータの例えばデータ管理デバイスといった外部デバイスに送ることも考えられるであろう。

本発明の一実施形態において、電源系は、少なくとも１つ周波数変換機、ＤＣ－ＤＣコンバータ、および／または、ＤＣ－ＡＣコンバータを備える。周波数変換機は、ＡＣ入力電圧に係る一の周波数および振幅を、出力電圧に係る他の周波数および振幅に変換するパワーコンバータであり得る。ＤＣ－ＤＣコンバータとも呼ばれるＤＣ－ＤＣコンバータはまた、入力で供給されたＤＣ電圧を電圧レベルが高い、低い、または、反転されたＤＣ電圧に変換するパワーコンバータであり得る。ＤＣ－ＡＣコンバータは、ＤＣ電圧をＡＣ電圧に変換するパワーコンバータまたはインバータであり得る。周波数変換機、ＤＣ－ＤＣコンバータおよび／またはＤＣ－ＡＣコンバータは、例えば３８０Ｖまたは４００Ｖまたは８００Ｖから、例えば１２Ｖまたは２４Ｖまたは４８Ｖといった電気負荷の動作に好適な電圧に、入力電圧を下げるよう構成されていてもよい。

周波数変換機、ＤＣ－ＤＣコンバータおよび／またはＤＣ－ＡＣコンバータは、エネルギーストレージと電気消費体との間の電源供給経路に組み込まれていることが可能である。周波数変換機、ＤＣ－ＤＣコンバータおよび／またはＤＣ－ＡＣコンバータはまた、いわば電気消費体に対する内部および外部エネルギー供給の両方のために、外部電源により電気消費体に電流を供給するために用いることが可能であることが考えられる。

本発明の一実施形態において、電気消費体は、直流により給電されるＤＣ消費体である。あるいは、電気消費体は、交流により給電されるＡＣ消費体である。一変形例において、電気消費体は両方、すなわち、ＤＣ動作およびＡＣ動作のために構成されている。おそらくは、消費体は、内部電源についてはＤＣ消費体であり、および、外部電源についてはＡＣ消費体であろう。

本発明の一実施形態において、電気消費体はＤＣ消費体であり、電気消費体は、ＤＣ－ＤＣコンバータを介して電気エネルギーストレージに接続されている。

本発明の一実施形態において、電気消費体はＡＣ消費体であり、電気消費体は、周波数変換機を介して電気エネルギーストレージに接続されている。

本発明の一実施形態において、電気消費体はＡＣ消費体であり、電気消費体は、ＤＣ－ＡＣコンバータを介して電気エネルギーストレージに接続されている。

本発明の一実施形態において、エネルギー供給システムは、ＡＣ－ＤＣ充電管理システムおよび／またはＡＣ充電管理システムを備えている。電気消費体または電気エネルギーストレージは、ＡＣ－ＤＣおよび／またはＡＣ充電管理システムに直接接続されていてもよい。充電管理システムは、電気エネルギーストレージの充電プロセス、および／または、電気消費体に対する直接的な電流供給の制御に用いられてもよい。充電管理システムは、電気消費体および／または電気エネルギーストレージの電力制限を超えないようにしてもよい。

本発明の一実施形態において、道路建設機械はポンプトランスファーギヤボックスおよびこれに接続された油圧ポンプを有し、ここで、エネルギー供給システムにおける電気エネルギーストレージは、ポンプトランスファーギヤボックスの動作と独立して、電気消費体に電源を供給するよう構成されている。電気消費体およびポンプトランスファーギヤボックスはそれ故、道路建設機械において互いに別個に動作可能であり、すなわち、これらは別々のエネルギー供給経路に接続されている。電気消費体およびポンプディストリビュータギヤボックスは従って、相互に別々に電源が供給可能である。

特に、電気消費体は直接バッテリー動作される。電気消費体はＤＣ消費体であることが可能である。エネルギーストレージからの電流のタイプおよび電流強度は変換可能であり、すなわち、電気消費体の動作条件に合わせて正確に構成可能である。

本発明の一実施形態において、エネルギー供給システムは、例えば電力線として構成される送電路を介して電気エネルギーストレージの充電状態を監視し、および／または、スイッチを介して電気エネルギーストレージの充電プロセスを制御し、および／または、電気エネルギーストレージの充電状態に応じて電気消費体への電流の供給を制御するよう構成された制御装置を備える。

この制御装置は、電気エネルギーストレージの充電状態が所定の閾値未満となった場合に、電気エネルギーストレージによる内部供給から、外部電源による外部供給に、電気消費体への電流の供給を切り換えるよう構成されていてもよい。これにより、舗装混合物を確実に所望の舗装温度に維持することが可能である。

特に、制御装置は、電気エネルギーストレージの充電状態が所定の値未満となった場合にのみ、電気エネルギーストレージの充電プロセスを開始するよう構成可能である。このように、電気エネルギーストレージの電力密度を、高いレベルで一定により良好に維持することが可能である。

本発明の一実施形態において、エネルギー供給システムは、制御装置に接続されていると共に、舗装材料、電気消費体および／または作業ユニットの温度を検出するよう構成された少なくとも１つの温度センサを備える。この温度センサは、作業ユニットに配置され得、または、その上に、内蔵構成要素として形成され得る。温度センサは、電気消費体と一体型であることが可能である。

本発明の一実施形態において、制御装置は、スイッチを介して電気消費体に対する電流の供給を起動および停止するよう構成されていてもよい。おそらくは、電力を節約するために、電気消費体を、所定の切り換え間隔で通電遮断することが可能である。例えば、電流の中段は、舗装を実施中に増加する傾向であることが可能である。この背景には、舗装動作中は、取り付けられている個々のユニットからの廃熱により道路建設機械は全体として加熱しており、すなわち、本発明により加熱可能であるユニットはこの熱バランスによる恩恵を受けることが可能であるという考えがある。

本発明の一実施形態において、道路建設機械は道路舗装機であり、ここで、電気消費体は加熱装置であり、および、作業ユニットは道路舗装機の舗装スクリードであり、ここで、加熱装置は舗装スクリードの少なくとも１つの構成要素を加熱するよう構成されている。制御装置は、加熱装置の動的温度制御および／または電力制限を達成するよう構成されていてもよい。

好ましくは、道路舗装機におけるエネルギーストレージはバッテリーの形態である。これにより、道路舗装機の舗装スクリードのためのバッテリー給電加熱装置が得られる。バッテリーは、加熱装置のための道路舗装機における唯一の内部電源であることが可能である。

この構成要素により、高温の舗装混合物（アスファルト）を特に延展し、締固め、および／または、平滑とすることが可能である。構成要素を加熱することにより、舗装混合物が舗装材として敷かれるまで舗装混合物の加工温度を維持することが可能である。構成要素は、舗装スクリードのスクリードプレートまたはタンパーまたは加圧バーであることが可能である。道路舗装機の加熱可能な作業ユニットはまた、道路舗装機の横方向拡散デバイスに設けられたオーガベアリングブロック、または、横方向拡散デバイスの他の構成要素である、コンベヤおよび／もしくはホッパーであり得る。

本発明の一実施形態において、道路建設機械は道路舗装機に舗装材料を運搬するためのフィーダ車両であり、ここで、電気消費体は加熱装置であり、および、作業ユニットはフィーダ車両の移送デバイスであり、ここで、加熱装置は、フィーダ車両の移送デバイスの少なくとも１つの構成要素を加熱するよう構成されている。それ故、舗装混合物の冷却、および／または、コンベヤベルトへの固着を回避することが可能である。フィーダ車両のホッパーはまた、フィーダ車両の加熱可能な作業ユニットとみなされることが可能である。

好ましくは、フィーダ車両のエネルギーストレージはバッテリーの形態である。これにより、フィーダ車両の移送デバイスのためのバッテリー給電加熱装置が得られる。バッテリーは、加熱装置のためのフィーダ車両における唯一の内部電源であり得る。

本発明の一実施形態において、道路建設機械は、一次電源として電動機、水素エンジン、燃料電池、内燃機関および／またはハイブリッドエンジンを備える。おそらくは、電動モータは、電気エネルギーストレージにより給電可能である。あるいは、電動モータは、道路建設機械において用いられる別の電気エネルギーストレージから電流を供給可能である。

電気エネルギーストレージは、別の並列エネルギー供給経路における電気消費体および電動モータ（電動機）に電流を供給可能である。一次駆動源が電動機として構成されているシステムにおいて、特にポンプトランスファーギヤボックスを介して道路建設機械の一次駆動源により駆動される発電機は簡便に、電気消費体用のエネルギー供給システムから内部電源として単離されていることが可能であり、あるいは、必要な場合、道路建設機械から完全に取り外されていることが可能である。それ故、エネルギーストレージによる電気消費体の低損失直接動作が可能である。このような別のエネルギー供給経路の主な利点は、電気消費体は、電動機、内燃機関および／または水素エンジンに接続され得るポンプトランスファーギヤボックスとは独立して駆動可能であることである。これにより、道路建設機械の動作時間を伸ばすことが可能であると共に、エネルギーまたは燃料の消費を低減させることが可能である。ハイブリッド駆動系においては、ポンプトランスファーギヤボックスを、例えば内燃機関により、ポンプトランスファーギヤボックスとは別のエネルギー供給経路において駆動させて、電気エネルギーストレージから、すなわちポンプトランスファーギヤボックスから独立して、電気消費体に電気を直接供給することが可能である。この系においても、例えば燃焼機関により駆動される発電機を並列に設けることが可能であろう。

本発明は、内部電源として道路建設機械に配置された、外部電源により充電可能である電気エネルギーストレージの使用であって、道路建設機械に設けられて、道路建設機械の作業ユニットを加熱するために用いられる電気消費体に電流を直接供給するための使用に関する。

特に、道路建設機械の電気消費体に電流を供給する方法が提供されており、ここで、電気消費体は、外部電源から給電され、および／または、内部電源として道路建設機械に取り付けられたエネルギーストレージから給電され、ここで、エネルギーストレージは外部電源により充電可能である。

道路建設機械の電気エネルギーストレージに追加して、発電機などの他の内部電源が、内部電源として用いられる。これにより、道路建設機械の１つ以上の電動機に電流を供給することが可能である。

電気消費体と、電動機またはモータとの両方が、別々のエネルギー供給経路を介してエネルギーストレージに接続されていることが可能であろう。

エネルギーストレージがバッテリーの形態であり得るために、電気消費体は直接バッテリーから給電され得ることがもっとも重要である。

本発明の一実施形態においては、以下のステップが実施される：温度センサによりエネルギーストレージ、消費体および／または作業ユニットの温度を監視するステップ；スイッチを介して、検出された温度に基づいて作業ユニットを加熱するために電気消費体の電源供給を起動して、電気消費体エネルギーストレージに供給を行うステップ。前述の作業ステップは、道路建設機械の制御システムにより制御可能である。

制御装置はまた、電気エネルギーストレージの充電状態を監視すると共に、電気エネルギーストレージの充電状態が設定値未満となった場合に、電気エネルギーストレージから電気消費体に対する給電を切断することが可能である。この場合、制御装置は、検出された温度に基づいて、第２のスイッチを介して電気消費体に対する給電をオンとして、外部電源から電気消費体に電流を供給し得る。道路舗装機、または、道路舗装機に舗装材料を運搬するためのフィーダ車両の形態である道路建設機械に関して開示したすべての機構は、道路建設機械の電気消費体に電流を供給するための方法とは別に、または、一緒に使用し得る。道路建設機械の電気消費体に給電するための方法に関して開示したすべての機構は、道路舗装機、または、道路舗装機に舗装材料を運搬するためのフィーダ車両の形態である道路建設機械とは別に、または、一緒に使用することが可能である。

以下において、例示的な実施形態を図面に基づいて説明する。図面は以下を示すものである。

図１は、道路舗装機の形態である道路建設機械の概略斜視図を示す。 図２は、道路舗装機に舗装材料を運搬するためのフィーダ車両の形態である道路建設機械の概略斜視図を示す。 図３ａは、本発明に係る道路建設機械エネルギー供給システムの実施形態の概略図を示す。 図３ｂは、本発明に係る道路建設機械エネルギー供給システムの実施形態の概略図を示す。 図３ｃは、本発明に係る道路建設機械エネルギー供給システムの実施形態の概略図を示す。 図４は、エネルギー供給システムの一実施形態の概略図を示す。 図５は、エネルギー供給システムのさらなる実施形態の概略図を示す。 図６は、エネルギー供給システムのさらなる実施形態の概略図を示す。 図７は、エネルギー供給システムのさらなる実施形態の概略図を示す。 図８は、エネルギー供給システムのさらなる実施形態の概略図を示す。

図１は、舗装層ＥＳを形成するための道路舗装機２である道路建設機械１の後方からの斜視図を示す。道路舗装機２は自走式である。道路舗装機２は、一次駆動源３と、シャーシ４と、オペレータ用プラットホーム５と、オペレータルーフ６と、作業ユニットＡと、を有する。作業ユニットＡは、例えば舗装材料Ｂ（アスファルト混合物）を受け取るためのホッパー７や、高さが調節可能であると共に移動方向Ｒに牽引されるようシャーシ４に搭載された舗装スクリード８や、道路舗装機２のホッパー７から路建設機械１の舗装スクリード８および横方向拡散デバイス１０に舗装材料Ｂを提供するためのコンベヤベルト９ａを備えるコンベヤユニット９などである。一次駆動源３は、電動機３ａ（図３ａ）、水素エンジン（図示せず）、内燃機関３ｂおよび／またはハイブリッドエンジン３ｃであり得る。

道路舗装機２は、作業ユニットＡを加熱するための電気消費体１１を少なくとも１つ有する。

この場合、舗装スクリード８は、道路舗装機２の加熱可能な作業ユニットＡである。舗装スクリード８は、締固めユニット（スクリードプレート、タンパーおよび加圧バー（図示せず））などの構成要素１２を備える。舗装材料Ｂは、締固めユニットの自重の作用により締固められる。舗装スクリード８の構成要素１２への舗装材料Ｂの固着を防止するために、加熱装置１３がこれらの構成要素１２に組み込まれている。加熱装置１３は道路舗装機２の電気消費体１１である。

図２は、舗装材料Ｂ’を後方を移動する道路舗装機２に運搬するためのフィーダ車両１４である、道路建設機械１の斜め後方からの斜視図を示す。フィーダ車両１４は自走式であり、一次駆動源３’と、シャーシ４’と、オペレータ用プラットホーム５’と、オペレータルーフ６’と、作業ユニットＡ’と、を備える。作業ユニットＡ’は、例えば舗装材料Ｂ’を受け取るためのホッパー７’や、フィーダ車両１４のホッパー７’から道路舗装機２のホッパー７に舗装材料Ｂ’を移送するためのコンベヤベルト９ａ’を備えるコンベヤユニット９’などである。一次駆動源３’は、電動機３ａ’、水素エンジン（図示せず）、内燃機関３ｂ’および／またはハイブリッドエンジン３ｃであることが可能である。

フィーダ車両１４は、作業ユニットＡ’を加熱するための加熱装置１３’として、少なくとも１つの電気消費体１１’を有する。

この場合、コンベヤベルト９ａ’は、フィーダ車両１４の加熱可能な作業ユニットＡ’である。コンベヤベルトヒータ１５などの少なくとも１つの構成要素１２’が、コンベヤベルト９ａ’に加熱装置１３’として組み込まれている。コンベヤベルトヒータ１５はフィーダ車両１４の電気消費体１１’である。

図３ａは、道路建設機械１，２，１４のエネルギー供給システム１６の一実施形態の概略図を示す。エネルギー供給システム１６は、道路建設機械１の内部電源１８として少なくとも１つの電気エネルギーストレージ１７を備える。電気エネルギーストレージ１７はバッテリー１９である。バッテリー１９は道路建設機械１，２，１４の一次エネルギー供給源２０である。

バッテリー１９は、第１の電流供給経路２１を介して電動機３ａ，３ａ’に電源を供給する。電動機３ａ，３ａ’はポンプトランスファーギヤボックス２２を駆動する。ポンプトランスファーギヤボックス２２は次いで、油圧ポンプ２４を介して道路建設機械１のさらなる駆動源２３を駆動する。

バッテリー１９は、第１の電流供給経路２１とは別の第２の電流供給経路２５（すなわち、ポンプトランスファーギヤボックスを介して迂回することなく）における道路建設機械１の電気消費体１１，１１’に供給を行う。第２の電流供給経路２５により、電気消費体１１，１１’に対する直接的な電流供給を行うことが可能である。

道路建設機械１が道路舗装機２である場合、電気消費体１１は、舗装スクリード８に取り付けられた加熱装置１３である。道路建設機械１がフィーダ車両１４である場合、電気消費体１１’はコンベヤベルトヒータ１５である。図３ａのエネルギー供給システム１６により、電動機３ａ，３ａ’は、作業ユニットＡ，Ａ’用に加熱用電力が必要な場合に運転を停止することが可能である。作業ユニットＡ，Ａ’は従って、バッテリー運転によって温かいままに維持可能である。

図３ｂは、道路建設機械１，２，１４のエネルギー供給システム１６’の一実施形態の概略図を示す。エネルギー供給システム１６’は、油圧動力部２４ａが電動機３ａ，３ａ’によって直接駆動されている点で、図３ａに示されているエネルギー供給システム１６とは異なる。

図３ｃは、道路建設機械１，２，１４のエネルギー供給システム１６”の一実施形態の概略図を示す。エネルギー供給システム１６”は、必要であれば、平行駆動列で電動機３ａ，３ａ’により数々の油圧ユニット２４が駆動されている点で、図３ａに示されているエネルギー供給システム１６とは異なる。

エネルギー供給システム１６，１６’，１６”はそれぞれ、電気消費体１１，１１’が、第２の電流供給経路２５を介してバッテリーにより直接電源供給されている点で共通している。図４は、路建設機械１，２，１４のエネルギー供給システム１６の第１の実施形態の概略図を示す。第１の実施形態において、電気消費体１１，１１’は、道路建設機械１の作業ユニットＡ，Ａ’を加熱するためのＤＣ消費体（直流消費体）である。第１の回路２６において、電気消費体１１，１１’は、ＤＣ－ＤＣコンバータ２７を介してエネルギー供給システム１６の電気エネルギーストレージ１７に接続されている。ＤＣ－ＤＣコンバータ２７により、入力電流が、電気消費体１１，１１’の運転に必要な電流に確実に構成される。第２の回路２８において、電気エネルギーストレージ１７は、エネルギー供給システム１６のＡＣ－ＤＣ充電管理システム２９を介して外部電源３０（例えば、パワーグリッド、または、充電車両もしくは充電ステーションの充電ポストもしくは電源供給ユニット）に接続されている。ＡＣ－ＤＣ充電管理システム２９により、外部電源３０からの入力電流が確実に電気エネルギーストレージ１７の動作に必要な電流と一致される。

エネルギー供給システム１６の制御装置３１は、第１のスイッチ３２を介して、電気エネルギーストレージ１７から電気消費体１１，１１’への電流の供給を所望のとおり、制御、または、起動もしくは停止させることが可能である。温度センサ３３が作業ユニットＡ，Ａ’に配置されている。制御装置３１は、作業ユニットＡ，Ａ’の温度を監視可能であり、計測された温度値に応じて、電気エネルギーストレージ１１，１１’に対する電流の供給を制御可能である。制御装置３１は、電気エネルギーストレージ１７の充電状態を監視可能であり、これに従って、第２のスイッチ３４を介して、充電プロセスを制御、または、起動もしくは停止可能である。第１のスイッチ３２が閉じている場合に、電気消費体１１，１１は、電気エネルギーストレージ１７によって電源供給される。充電状態が閾値未満に低下すると、第１のスイッチ３２および第２のスイッチ３４を閉じることにより、電気消費体１１，１１’に外部電源３０から直接供給が可能である。

図５は、道路建設機械１，２，１４のエネルギー供給システム１６の第２の実施形態の概略図を示す。第２の実施形態は、電気消費体１１，１１’がＡＣ消費体（交流消費体）であると共に、周波数変換機３５を介して電気エネルギーストレージ１７に接続されている点で、第１の実施形態と異なる。周波数変換機３５により、入力側電流が、電気消費体１１，１１’の動作に必要な電流に確実に構成される。

図６は、道路建設機械１，２，１４のエネルギー供給システム１６の第３の態様の概略図を示す。第３の態様は、電気消費体１１，１１’がＤＣ－ＡＣコンバータ３６を介してエネルギー供給システム１６の電気エネルギーストレージ１７に接続されている点で、第２の実施形態と異なる。ＤＣ－ＡＣコンバータ３６により、入力電流が、電気消費体１１，１１’の動作に必要な電流に確実に構成される。

図７は、道路建設機械１，２，１４のエネルギー供給システム１６の第４の実施形態の概略図を示す。第４の実施形態は、電気消費体１１，１１’が、ＡＣ充電管理システム３８を介して、第３の回路３７において外部電源３０に接続されている点で、第２および第３の態様と異なる。ＡＣ充電管理システム３８により、外部電源３０からの入力電流が、電気エネルギーストレージ１７の動作に必要な電流と確実に一致される。第３のスイッチ３９が第３の回路３７に設けられている。制御装置３１は電気エネルギーストレージ１７の充電状態を監視可能であり、および、例えば、電気エネルギーストレージ１７の充電状態が所定の閾値未満である場合に、第１のスイッチ３２をオフとすると共に第３のスイッチ３９をオンとして、外部電源３０から電気器具に直接供給することが可能である。

図８は、道路建設機械１，２，１４のエネルギー供給システム１６の第５の実施形態の概略図を示す。第５の実施形態は、電気消費体１１，１１’がエネルギー供給システム１６の電気エネルギーストレージ１７に直接接続されている点で、第１の実施形態と異なる。ここで、電気エネルギーストレージ１７は、電気消費体１１，１１’の動作に必要な電流を電気消費体１１，１１’に供給する。

直接接続されたエネルギーストレージからの電流で加熱に用いられる電気消費体を動作する本発明に係る原理はまた、設けられた作業ユニットを所望の動作温度に維持するために、例えば農業機械といった他の機械においても用いることが可能である。

Claims (15)

1. 道路舗装機（２）、または、道路舗装機（２）に舗装材料（Ｂ，Ｂ’）を運搬するためのフィーダ車両（１４）の形態である道路建設機械（１）であって、自走式であると共に、一次駆動源（３，３’）、ホッパー（７，７’）、少なくとも１つの作業ユニット（Ａ，Ａ’）、および、前記作業ユニット（Ａ，Ａ’）を加熱するための少なくとも１つの電気消費体（１１，１１’）を有する前記道路建設機械（１）であり、前記道路建設機械（１）の外部で発電された電流で充電可能であると共に、前記電気消費体（１１，１１’）に対する直接的な電流供給のための内部電源（１８）として前記道路建設機械（１）に存在する少なくとも１つの電気エネルギーストレージ（１７）を備えるエネルギー供給システム（１６）を有することを特徴とする、道路建設機械（１）。
2. 前記電気消費体（１１，１１’）には、前記一次駆動源（３，３’）の動作とは独立して、前記電気エネルギーストレージ（１７）による電流供給可能であることを特徴とする、請求項１に記載の道路建設機械。
3. 前記電気消費体（１１，１１’）は、前記電気エネルギーストレージ（１７）に直接接続されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の道路建設機械。
4. 前記電気エネルギーストレージ（１７）はバッテリーであることを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の道路建設機械。
5. 前記エネルギー供給システム（１６）は、前記電気エネルギーストレージ（１７）を充電するために外部電源（３０）に接続可能であることを特徴とする、請求項１～４のいずれか一項に記載の道路建設機械。
6. 前記エネルギー供給システム（１６）は、前記外部電源（３０）により前記電気消費体（１１，１１’）に電流を供給するよう構成されていることを特徴とする、請求項５に記載の道路建設機械。
7. 前記エネルギー供給システム（１６）は、少なくとも１つ周波数変換機（３５）、１つのＤＣ－ＤＣコンバータ（２７）、および／または、１つのＤＣ－ＡＣコンバータ（３６）を備えることを特徴とする、請求項１～６のいずれか一項に記載の道路建設機械。
8. 前記エネルギー供給システム（１６）は、ＡＣ－ＤＣ充電管理システム（２９）、および／または、ＡＣ充電管理システム（３８）を備えることを特徴とする、請求項１～７のいずれか一項に記載の道路建設機械。
9. 前記道路建設機械（１）は、ポンプトランスファーギヤボックス（２２）と、当該ポンプトランスファーギヤボックス（２２）に接続されている油圧ポンプ（２４）とを備え、前記電気エネルギーストレージ（１７）は、前記ポンプトランスファーギヤボックス（２２）の動作と独立して前記電気消費体（１１，１１’）に電源を供給するよう構成されていることを特徴とする、請求項１～８のいずれか一項に記載の道路建設機械。
10. 前記エネルギー供給システム（１６）は、前記電気エネルギーストレージ（１７）の充電状態を監視するよう、および／または、スイッチ（３４）を介して前記電気エネルギーストレージ（１７）の充電プロセスを制御するよう、および／または、前記電気エネルギーストレージ（１７）の充電状態に応じて前記電気消費体（１１，１１’）への電流の前記供給を制御するよう構成されている制御装置（３１）を備えることを特徴とする、請求項９に記載の道路建設機械。
11. 前記制御装置（３１）は、前記舗装材料、前記電気消費体、および／または、前記作業ユニット（Ａ，Ａ’）の温度を検出するよう構成された温度センサ（３３）に接続されており、前記制御装置（３１）は、前記検出された温度に応じて、スイッチ（３２，３９）により前記電気消費体（１１，１１’）の前記電流供給を制御するよう構成されていることを特徴とする、請求項１０に記載の道路建設機械。
12. 前記道路建設機械（１）は道路舗装機（２）であり、前記電気消費体（１１，１１’）は加熱装置（１３）であり、および、前記作業ユニット（Ａ，Ａ’）は前記道路舗装機（２）の舗装スクリード（８）であり、前記加熱装置（１３）は、前記道路舗装機（２）の前記舗装スクリード（８）の少なくとも１つの構成要素（１２）を加熱するよう構成されていることを特徴とする、請求項１～１１のいずれか一項に記載の道路建設機械。
13. 前記道路建設機械（１）は舗装材料（Ｂ’）を道路舗装機（２）に運搬するためのフィーダ車両（１４）であり、前記電気消費体（１１，１１’）は加熱装置（１３’）であり、および、前記作業ユニット（Ａ，Ａ’）は前記フィーダ車両（１４）の移送デバイスであり、前記加熱装置（１３’）は、前記フィーダ車両（１４）の前記移送デバイスの少なくとも１つの構成要素を加熱するよう構成されていることを特徴とする、請求項１～１１のいずれか一項に記載の道路建設機械。
14. 前記道路建設機械（１）の前記一次駆動源（３，３’）は、電動機（３ａ，３ａ’）、水素エンジン、燃料電池、内燃機関および／またはハイブリッドエンジンであることを特徴とする、請求項１～１３のいずれか一項に記載の道路建設機械。
15. 道路建設機械（１）に内部電源（１８）として配置されていると共に、外部電源により充電可能である電気エネルギーストレージ（１７）の使用であって、前記道路建設機械（１）に設けられて、前記道路建設機械（１）の作業ユニット（Ａ，Ａ’）を加熱するために用いられる電気消費体（１１，１１’）に電流を直接供給するための使用。

Images