WO2024008566A1 - Electrical drive device for electrically driving an auto concrete pump, auto concrete pump and system for driving an auto concrete pump - Google Patents

Electrical drive device for electrically driving an auto concrete pump, auto concrete pump and system for driving an auto concrete pump Download PDF

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WO2024008566A1
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concrete pump
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hydraulic
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PCT/EP2023/067950
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Dirk Brandenstein
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Schwing Gmbh
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    • F04B17/05—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by internal-combustion engines

Definitions

  • Electric drive device for the electric drive of a truck-mounted concrete pump, truck-mounted concrete pump and system for driving a truck-mounted concrete pump
  • Hydraulic pump drive system can then be via the electric motor or the Internal combustion engine can be driven.
  • the electric motor described there should ideally have an output of 130 kW.
  • the hydraulic pump drive system is designed to be driven by an internal combustion engine with an output of approximately 200 kW or more.
  • the combustion engine for driving a truck-mounted concrete pump can usually provide this power to drive the concrete pump.
  • the power available at a single power connection interface for the electric drive of the truck-mounted concrete pump is usually limited to a maximum of 75 kW (125 A).
  • this is due to the limited capacities of the local network stations in the power supply network and, on the other hand, to the limited capacities of the individual spur lines leaving the local network station to supply the connected consumers.
  • DE 10 2021 100 204 A1 it is therefore proposed to provide several network connections for the electrical drive of a truck-mounted concrete pump. However, if these multiple network connections are supplied via different branch lines and/or different local network stations, the circuits must be galvanically decoupled.
  • leakage currents also occur due to the capacity of the energy storage device to the electrical ground potential when connecting the machine's power supply lines , which can trigger the network-side protective devices, residual current circuit breakers, etc.
  • galvanic isolation is usually carried out using an isolating transformer.
  • an energy supply device for a construction machine is described, which is supplied with electrical energy via two network connections. It is suggested to galvanically decouple one of the two network connections using a network isolating transformer.
  • the electric drive of a truck-mounted concrete pump requires a very high electrical connection power of at least 60 kW; even a higher connection power of 200 kW is ideal.
  • Today's construction site power connections are available with CEE sockets with a maximum of 63 or 125 A, which corresponds to an electrical output of approx. 37.5 kW (63A) or 75 kW (125A).
  • Mains isolation transformers designed for such performance are extremely large and very heavy. With a respective connected load of 75 kW, two isolation transformers, each weighing several hundred kilograms, would be required. For mobile applications of the generic electric drive device, galvanic decoupling using mains isolating transformers is therefore not technically feasible due to the small available installation space and the limitation of the possible payload.
  • the invention proposes, based on an electric drive device of the type mentioned at the beginning, that at least one network connection module is assigned to the network connection interfaces, the network connection modules each having at least one primary-clocked switching power supply and feeding a DC intermediate circuit, via which at least one electric motor is connected.
  • the galvanic decoupling of the mains connections is achieved using switching power supplies. Decoupling in the power branch of the switching power supply takes place in a power transformer, usually a transformer, in which the input voltage clocked at high frequency is transmitted.
  • the internal control components of the switching power supply must also be galvanically decoupled from the output by electrical isolation.
  • an optocoupler is preferably provided in the switching power supplies.
  • the switching signals can also be transmitted to the switches of the switched-mode power supply via auxiliary transformers in order to achieve electrical isolation.
  • the electric drive device is designed as an external drive device and an electric motor is used to drive a separate external hydraulic pump drive system to drive the concrete pumping system of the truck-mounted concrete pump
  • a truck-mounted concrete pump of conventional design which is standardly driven via the internal combustion engine of the carrying vehicle, can be used very easily on a construction site be electrically driven. Only very minor changes are necessary to the truck-mounted concrete pump to enable electrical operation.
  • the hydraulic pump drive system driven by an electric motor can be designed to be driven by the electric motor, which usually has a lower power than the internal combustion engine, in order to minimize power losses and optimize the electric drive device for the electric drive of the truck-mounted concrete pump.
  • a preferred development of the invention provides that at least one of the power connection modules has two or more primary-clocked switching power supplies connected in parallel. Due to the high power requirement of the electric motor for the drive, it is advantageous to connect several galvanically decoupling switching power supplies in parallel for each mains connection. This means that switching power supplies with lower performance can be used overall. Such switching power supplies are used as mass-produced products, for example in the field of electromobility, and are therefore cost-effective and standardized.
  • a particularly preferred development of the invention provides that an electrical accumulator is provided, which is connected to the intermediate circuit.
  • the accumulator can then be charged when excess power is provided or the electric motor is not in use.
  • the accumulator can temporarily support the electric motor when operating at full load and make the stored energy available.
  • the use of an accumulator thus smoothes the overall load curve.
  • the use of switching power supplies has the further advantage that both the electric motor can be driven and the accumulator can be charged via the DC intermediate circuit.
  • the hydraulic pumps of the hydraulic pump drive system are driven by exactly one electric motor.
  • the electric motor drives all hydraulic pumps via a hydraulic pump train. This type of drive is usually also used when using an internal combustion engine. The pumps that are not in use then run idle.
  • An alternative, expedient embodiment provides that at least two electric motors are provided for driving the hydraulic pumps of the hydraulic pump drive system, the electric motors being separately controllable and each being connected via the intermediate circuit.
  • the separate drive means that idle times can be avoided and energy can be saved.
  • the invention further comprises a truck-mounted concrete pump, which has the hydraulically driven concrete pump system for conveying concrete and a hydraulic pump arrangement and an internal combustion engine, wherein the internal combustion engine is designed to drive a truck-mounted concrete pump hydraulic pump drive system and the truck-mounted concrete pump hydraulic pump drive system is designed to drive the concrete pump system, the concrete pumping system of the truck-mounted concrete pump can be driven by the electric drive device according to the invention.
  • the truck-mounted concrete pump Preferably, the truck-mounted concrete pump
  • Hydraulic pump drive system of the truck-mounted concrete pump has a plurality of hydraulic pumps and the concrete pumping system of the truck-mounted concrete pump has a plurality of hydraulic consumers, wherein the hydraulic pump drive system of the electric drive device has a plurality of hydraulic pumps and the hydraulic consumers of the truck-mounted concrete pump can be connected to the plurality of hydraulic pumps of the electric drive device with a plurality of hydraulic supply lines are. With the hydraulic supply lines, the hydraulic consumers of the truck-mounted concrete pump can be easily connected to the hydraulic pumps of the hydraulic pump drive system.
  • the truck-mounted concrete pump can comprise a hydraulic pump drive system with at least one hydraulic pump for driving the concrete pumping system and additionally the electric drive device for driving the hydraulic pump drive system of the truck-mounted concrete pump.
  • all components for the electrical or electro-hydraulic drive of the truck-mounted concrete pump 100 are arranged on the truck-mounted concrete pump 100 and the truck-mounted concrete pump 100 can be put into operation on the construction site with the internal combustion engine switched off without setting up and connecting an additional unit.
  • the invention is further characterized by a system for electrically driving a truck-mounted concrete pump, the truck-mounted concrete pump having a hydraulically driven concrete pumping system for conveying concrete and a Truck-mounted concrete pump hydraulic pump drive system and one
  • an electric drive device has a hydraulic pump drive system for hydraulically driving the concrete pumping system of the truck-mounted concrete pump and an electric motor for driving the hydraulic pump drive system, wherein the hydraulic pump drive system the electric drive device is connected to the concrete pumping system of the truck-mounted concrete pump via hydraulic supply lines.
  • Hydraulic pump drive system has a plurality of hydraulic pumps and the concrete pumping system of the truck-mounted concrete pump has a plurality of hydraulic consumers and the hydraulic pump drive system of the electric drive device has a plurality of hydraulic pumps and the hydraulic consumers of the concrete pumping system are connected to the plurality of hydraulic pumps via a plurality of hydraulic supply lines the electric drive device can be connected.
  • Figure 1 schematically a system according to the invention in a first exemplary embodiment
  • Figure 2 schematically the detailed structure of a switching power supply of an electric drive device according to the invention
  • Figure 3 a schematic block diagram of an electric drive device according to the invention in a further exemplary embodiment
  • Figure 4 schematically a block diagram of an inventive
  • Figure 5 a schematic block diagram of a system according to the invention in a further exemplary embodiment.
  • Figure 1 shows a system according to the invention with a truck-mounted concrete pump 100 connected to an electric drive device 200 according to the invention.
  • the truck-mounted concrete pump 100 includes a hydraulically driven concrete pumping system 110 for conveying concrete and a truck-mounted concrete pump hydraulic pump drive system (not shown here), which can be driven via an internal combustion engine (also not shown), which also serves to drive the carrying vehicle, and is designed to: to drive the concrete pumping system 110.
  • the concrete pumping system 110 is built on a truck chassis 130 with a driver's cab.
  • the concrete pumping system 110 includes various hydraulic Consumers 111, 112, 113, 114, 115, for example an agitator 111 for mixing the fresh concrete in the hopper 116, a two-cylinder piston pump 114, for example consisting of delivery cylinders that are driven by differential hydraulic cylinders and a concrete switching valve 112.
  • a two-cylinder piston pump 114 one could also be used
  • Other pumping technology can be used, for example a rotor hose pump.
  • Further hydraulic consumers of the concrete pumping system 110 are, for example, a support 113 and a concrete placing boom 115.
  • the truck-mounted concrete pump 100 could also be equipped with a hydraulically driven mixing drum (truck mixer concrete pump) or, for example, be designed as a simple concrete pump mounted on a truck chassis without a mast and support.
  • an electric drive device 200 which electrically drives the truck-mounted concrete pump 100 by driving a further hydraulic pump drive system 210, which has a plurality of hydraulic pumps 211a-d.
  • the hydraulic consumers 111, 112, 113, 114, 115 of the concrete pumping system 110 can be driven via the hydraulic supply lines 101a-d by means of the hydraulic pumps 211a-d.
  • the hydraulic pumps 211a-d suck the hydraulic oil for driving the concrete pumping system 110 from a hydraulic oil tank 212 of the hydraulic pump driving system.
  • the hydraulic oil tank 212 of the hydraulic pump drive system 210 can be connected to another hydraulic oil tank (not shown here) of the truck-mounted concrete pump 100.
  • the electric drive device 200 has two network connection interfaces in the form of plugs 202, each of which, according to the invention, is assigned a network connection module 203, which are designed as primary-clocked switching power supplies 220.
  • the electrical energy supply device 200 can be connected to the supply network via the plugs 202, for example via a construction site power distributor 300.
  • a DC intermediate circuit 204 is fed via the power connection modules 203.
  • the electric motor 201 is connected via an inverter 205 and a power line 206 and to the DC intermediate circuit 204.
  • the electric one Energy supply device 200 can, for example, additionally include an accumulator 207, which can drive the electric motor 201 alone for a certain period of time, depending on the capacity of the accumulator 207, or can provide additional electricity in addition to the construction site electricity in order to support power peaks in the concrete pumping system 110.
  • the accumulator 207 can, for example, be charged from the construction site power distributor 300 via an electrical power distribution unit (not shown here) during pumping breaks or phases of low power requirements of the concrete pumping system 110.
  • the capacity of the accumulator 207 could also be so large that the construction site power connection 300 can be completely dispensed with.
  • a fuel cell could be used.
  • the accumulator 207 can also be arranged outside the electric drive device 200, for example.
  • the construction site power distributor 300 could also be supplemented with a fuel cell or an electric accumulator, for example to supply the entire construction site.
  • the electric drive device 200 could have a supercapacitor to bridge short-term power peaks.
  • FIG. 1 shows the electric drive device 200 separately for the electro-hydraulic drive of a truck-mounted concrete pump 100 conventionally equipped with an internal combustion engine, which is arranged spatially next to the truck-mounted concrete pump 100, for example on a transport trailer or a transport vehicle.
  • the hydraulic pump drive system 210 driven by the electric drive device 200 with the hydraulic pumps 211a-d is also arranged on this transport vehicle or trailer.
  • the truck-mounted concrete pump 100 has, for example, a return drive motor and at least one return hydraulic pump driven by the return drive motor, the return hydraulic pump conveying hydraulic oil from the hydraulic oil tank of the truck-mounted concrete pump 100 to the hydraulic oil tank 212 of the external hydraulic pump drive system 210.
  • the hydraulic pump drive system 210 requires hydraulic oil to drive the concrete pumping system 110 with a Hydraulic oil return pump is conveyed or pumped to the external hydraulic pump drive system, a relatively thin pressure hose in the form of the return hose 101e, in contrast to a suction hose, can be used for the return of the hydraulic oil.
  • FIG. 2 shows a more detailed block diagram of a switching power supply 220 for use in an electric drive device 200 according to the invention.
  • Regulated switching power supplies deliver constant output voltages or currents. The constancy of the output variable is achieved by controlling the energy flow into the switching power supply 220 and thus for the connected electrical consumers - there is a closed control loop.
  • a 3-phase mains voltage is present at the input of the switching power supply 220.
  • AC 3-phase mains voltage
  • Network-side interference is filtered out via a network filter 221.
  • the AC mains voltage is then rectified and smoothed using a rectifier 222.
  • a switching transistor 223 is shown, which works in the primary circuit of a subsequent transformer 224.
  • the switching power supply 220 is therefore primary clocked.
  • a MOSFET, a bipolar transistor or an IGBT can be used as the switching transistor 223.
  • thyristors are used in applications with high outputs - such as the one in this case.
  • the transformer 224 of the primary-clocked switching power supply 220 is operated at a high frequency, namely the operating frequency of the switching power supply 220, which is typically in the range of 15-300 kHz. Therefore, the transformer 224 can be designed to be correspondingly small and light.
  • the DC voltage is “chopped” into a switched voltage with a frequency corresponding to the working frequency using the switching transistor 222.
  • the power is transmitted via the transformer 224 and the galvanic isolation between the primary and secondary sides is achieved.
  • a second rectifier 225 which rectifies and smoothes the high-frequency switching voltage, is arranged on the secondary side of the transformer 224.
  • the switching power supply is therefore galvanically isolated from the supply network both in the power section by the transformer 224 and in the control section by the optocoupler 227.
  • FIG. 4 shows a block diagram of the electric drive device 200 according to the invention in a further exemplary embodiment.
  • several electric motors 201 ac are assigned to the hydraulic pumps 211a-c of the hydraulic pump drive system 210.
  • the hydraulic pumps 211a-c can therefore be controlled and driven separately as required. This avoids idle times for the hydraulic pumps 211 ac, which saves energy overall.
  • only the electric motor 201 b which drives the hydraulic pump 211 b for the support 113 and the concrete placing boom 115, is in operation .
  • electric motors 201 and hydraulic pumps 211 are conceivable.
  • only one electric motor 201 could be used to drive one or more hydraulic pumps 211 and further electric motors 201 for the electric direct drive, for example Joints of the concrete placing boom 15 may be provided.
  • the electric drive device 200 shown in FIG. 4 can, as shown in FIG. In the event that the electric drive device 200 is arranged separately from the truck-mounted concrete pump 100, the electric motor(s) 201d is then arranged on the truck-mounted concrete pump 100 for the electric direct drive of components of the concrete pumping system 110.
  • FIG. 5 shows a block diagram of the electric drive device 200 according to the invention in a further exemplary embodiment.
  • the electric drive device 200 preferably forms an integral part of the truck-mounted concrete pump 100.
  • the hydraulic pump drive system 210 or the hydraulic pumps 211a-d can be driven here via the electric motor 201 of the electric drive device 200 and/or via an internal combustion engine 208.
  • the drive of the hydraulic pump drive system 210 via the electric motor 201 or the internal combustion engine 208 is controlled by means of a transfer gearbox 213.
  • the internal combustion engine 208 is, for example, the internal combustion engine 208 that drives the wheels of the chassis of the truck-mounted concrete pump 100 in ferry operation, but it could also be an additional internal combustion engine 208 that is arranged on the truck-mounted concrete pump 100.
  • the internal combustion engine 208 can be coupled or decoupled to the transfer gearbox 213 via a clutch 229.
  • the internal combustion engine 208 can be connected to the transfer gearbox 213, for example via the cardan shaft for the traction drive or via a power take-off (PTO), for example an engine-dependent power take-off (NMV).
  • PTO power take-off
  • NMV engine-dependent power take-off
  • the truck chassis 130 could not be driven by an internal combustion engine, but by an electric motor and for this purpose, for example, a fuel cell or one or more accumulators are present on the truck chassis for providing electrical drive energy, which is converted into the electrical drive energy according to the invention
  • Drive device 200 in particular in the DC intermediate circuit 204, can be integrated for driving the concrete pumping system 110.
  • This is independent of whether the electric drive device 200 is arranged on the truck-mounted concrete pump 100 or, as described in connection with FIG. 1, is arranged separately from the truck-mounted concrete pump 100. It should also be assumed for the future that, in particular, the capacity of batteries alone is not sufficient for long-term operation of the concrete pumping system 110 and that an external electrical power supply should therefore be available for the electric drive device 200 for long-term pumping operation.

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Abstract

The invention relates to an electrical drive device (200), for electrically driving an auto concrete pump (100), wherein the auto concrete pump has a concrete pump system (110) for conveying concrete, wherein the concrete pump system (110) of the auto concrete pump (100) can be driven by a hydraulic pump drive system (210) having at least one hydraulic pump (211a-d). The electrical drive device has at least one electric motor (201) and at least two network connection interfaces (202), via which the at least one electric motor (201) is supplied with electrical power, wherein the at least one electric motor (201) is designed to drive the hydraulic pump drive system (210). The object of the invention is to safely provide the electrical drive device with a total power of at least 60 kW in an electrically isolated manner via the at least two network connections (202) and to be able to easily connect said drive device to the auto concrete pump or integrate it into same. According to the invention, the network connection interfaces (202) are each assigned at least one network connection module (203), wherein the network connection modules (203) each have at least one primary switched-mode power supply (220) and a DC intermediate circuit (204), via which the at least one electric motor (201) is connected. The invention also relates to an auto concrete pump (100) that can be driven using said electrical drive device (200) and a system for electrically driving an auto concrete pump (100).

Description

Elektrische Antriebsvorrichtuna für den elektrischen Antrieb einer Autobetonpumpe, Autobetonpumpe und System zum Antrieb einer Autobetonpumpe Electric drive device for the electric drive of a truck-mounted concrete pump, truck-mounted concrete pump and system for driving a truck-mounted concrete pump
Die Erfindung betrifft eine elektrische Antriebsvorrichtung für den elektrischen Antrieb einer Autobetonpumpe, wobei die Autobetonpumpe ein Betonpumpsystem zur Förderung von Beton aufweist, wobei das Betonpumpsystem der Autobetonpumpe von einem, mindestens eine Hydraulikpumpe umfassenden Hydraulikpumpenantriebsystem antreibbar ist. Die elektrische Antriebsvorrichtung weist mindestens einen Elektromotor und mindestens zwei Netzanschlussschnittstellen auf, über welche der mindestens eine Elektromotor mit elektrischer Energie versorgt wird, wobei der mindestens eine Elektromotor dazu eingerichtet ist, das Hydraulikpumpenantriebssystem anzutreiben. The invention relates to an electric drive device for the electric drive of a truck-mounted concrete pump, wherein the truck-mounted concrete pump has a concrete pumping system for conveying concrete, wherein the concrete pumping system of the truck-mounted concrete pump can be driven by a hydraulic pump drive system comprising at least one hydraulic pump. The electric drive device has at least one electric motor and at least two power connection interfaces, via which the at least one electric motor is supplied with electrical energy, the at least one electric motor being set up to drive the hydraulic pump drive system.
Zur Reduktion des Ausstoßes von unerwünschten Abgasen und klimaschädlichem Kohlendioxid ist es wünschenswert, Autobetonpumpen, deren Autobetonpumpen-Hydraulikpumpenantriebssystem in der Regel von einem Verbrennungsmotor angetrieben wird, auf der Baustelle elektrisch anzutreiben. Der Verbrennungsmotor dient in der Regel auch dem Antrieb eines Tragfahrzeugs, auf welchem die Autobetonpumpe angeordnet ist. In der Patentanmeldung DE 10 2021 100 204 A1 wird deshalb beispielsweise vorgeschlagen, neben dem üblichen diesel-hydraulischen Antrieb des Autobetonpumpen-Hydraulikpumpenantriebssystems zusätzlich einen Elektromotor vorzusehen. Das Autobetonpumpen-In order to reduce the emissions of unwanted exhaust gases and climate-damaging carbon dioxide, it is desirable to drive truck-mounted concrete pumps, whose truck-mounted concrete pump hydraulic pump drive system is usually driven by an internal combustion engine, electrically on the construction site. The internal combustion engine is usually also used to drive a carrying vehicle on which the truck-mounted concrete pump is arranged. In the patent application DE 10 2021 100 204 A1, for example, it is proposed to additionally provide an electric motor in addition to the usual diesel-hydraulic drive of the truck-mounted concrete pump hydraulic pump drive system. The truck-mounted concrete pump
Hydraulikpumpenantriebssystem kann dann über den Elektromotor oder den Verbrennungsmotor angetrieben werden. Der dort beschriebene Elektromotor soll idealerweise eine Leistung von 130 kW aufweisen. Hydraulic pump drive system can then be via the electric motor or the Internal combustion engine can be driven. The electric motor described there should ideally have an output of 130 kW.
Im Normalfall ist das Hydraulikpumpenantriebssystem für den Antrieb mit einem Verbrennungsmotor mit einer Leistung von circa 200 kW oder mehr ausgelegt. Der Verbrennungsmotor für den Fahrantrieb einer Autobetonpumpe kann heute üblicherweise diese Leistung für den Antrieb der Betonpumpe zur Verfügung stellen. Die an einer einzelnen Netzanschlussschnittstelle zur Verfügung stehende Leistung für den elektrischen Antrieb der Autobetonpumpe ist allerdings in der Regel auf maximal 75 kW (125 A) begrenzt. Dies hängt einerseits mit den begrenzten Kapazitäten der Ortsnetzstationen im Stromversorgungsnetz und andererseits mit begrenzten Kapazitäten der einzelnen von der Ortsnetzstation abgehenden Stichleitungen zur Versorgung der angeschlossenen Verbraucher zusammen. In der DE 10 2021 100 204 A1 wird deshalb vorgeschlagen, mehrere Netzanschlüsse für den elektrischen Antrieb einer Autobetonpumpe vorzusehen. Werden diese mehreren Netzanschlüsse allerdings über unterschiedliche Stichleitungen und/oder unterschiedliche Ortnetzstationen versorgt, müssen die Stromkreise galvanisch entkoppelt werden. Normally, the hydraulic pump drive system is designed to be driven by an internal combustion engine with an output of approximately 200 kW or more. Today, the combustion engine for driving a truck-mounted concrete pump can usually provide this power to drive the concrete pump. However, the power available at a single power connection interface for the electric drive of the truck-mounted concrete pump is usually limited to a maximum of 75 kW (125 A). On the one hand, this is due to the limited capacities of the local network stations in the power supply network and, on the other hand, to the limited capacities of the individual spur lines leaving the local network station to supply the connected consumers. In DE 10 2021 100 204 A1 it is therefore proposed to provide several network connections for the electrical drive of a truck-mounted concrete pump. However, if these multiple network connections are supplied via different branch lines and/or different local network stations, the circuits must be galvanically decoupled.
Bei mobilen Anlagen, welche zusätzlich mit einem Energiespeicher (Akku) betrieben werden, welcher durch eine Netzeinspeisung geladen und/oder durch welchen das System leistungsmäßig unterstützt wird, kommt es zudem durch die Kapazitäten des Energiespeichers zum elektrischen Erdungspotenzial beim Anschluss der Stromversorgungsleitungen der Maschine zu Ableitungsströmen, welche die netzseitigen Schutzeinrichtungen, Fehlerstromschutzschalter usw. zum Auslösen bringen können. In mobile systems that are also operated with an energy storage device (battery) which is charged by a power supply and/or through which the system is supported in terms of performance, leakage currents also occur due to the capacity of the energy storage device to the electrical ground potential when connecting the machine's power supply lines , which can trigger the network-side protective devices, residual current circuit breakers, etc.
Auch um diese Ableitungsströme zu verhindern, ist es erforderlich, eine galvanische Entkopplung zwischen dem Netzanschluss (bzw. den Netzanschlüssen) und dem Energiespeicher vorzusehen. Die galvanische Trennung erfolgt gemäß dem Stand der Technik üblicherweise mit einem T renntransformator. In der Patentanmeldung DE 10 2020 215 491 A1 wird beispielsweise eine Energieversorgungseinrichtung für eine Baumaschine beschrieben, die über zwei Netzanschlüsse mit elektrischer Energie versorgt wird. Dort wird vorgeschlagen, einen der zwei Netzanschlüsse galvanisch mit einem Netztrenntransformator zu entkoppeln. In order to prevent these leakage currents, it is also necessary to provide galvanic decoupling between the mains connection (or mains connections) and the energy storage device. According to the prior art, galvanic isolation is usually carried out using an isolating transformer. In the patent application DE 10 2020 215 491 A1, for example, an energy supply device for a construction machine is described, which is supplied with electrical energy via two network connections. It is suggested to galvanically decouple one of the two network connections using a network isolating transformer.
Für den elektrischen Antrieb einer Autobetonpumpe sind, wie oben beschrieben, sehr hohe elektrische Anschlussleistungen von mindestens 60 kW erforderlich, ideal ist sogar eine höhere Anschlussleistung von 200 kW. Heutige Baustellenstromanschlüsse sind mit CEE-Steckdosen mit maximal 63 bzw. 125 A verfügbar, was einer elektrischen Leistung von ca. 37,5 kW (63A) bzw. 75 kW (125A) entspricht. As described above, the electric drive of a truck-mounted concrete pump requires a very high electrical connection power of at least 60 kW; even a higher connection power of 200 kW is ideal. Today's construction site power connections are available with CEE sockets with a maximum of 63 or 125 A, which corresponds to an electrical output of approx. 37.5 kW (63A) or 75 kW (125A).
Für derartige Leistungen ausgelegte Netztrenntransformatoren bauen extrem groß und sind sehr schwer. Bei einer jeweiligen Anschlussleistung von 75 kW wären zwei Trenntransformatoren mit jeweils mehreren hundert Kilogramm Gewicht erforderlich. Für die mobilen Anwendungen der gattungsbildenden elektrischen Antriebsvorrichtung ist deshalb die galvanische Entkopplung mittels Netztrenntransformatoren durch den geringen zur Verfügung stehenden Bauraum und die Beschränkung der möglichen Zuladung technisch nicht realisierbar. Mains isolation transformers designed for such performance are extremely large and very heavy. With a respective connected load of 75 kW, two isolation transformers, each weighing several hundred kilograms, would be required. For mobile applications of the generic electric drive device, galvanic decoupling using mains isolating transformers is therefore not technically feasible due to the small available installation space and the limitation of the possible payload.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die elektrische Antriebsvorrichtung für den Betrieb einer Autobetonpumpe dahingehend weiterzubilden, dass diese galvanisch entkoppelt über die mindestens zwei Netzanschlüsse aus unterschiedlichen Stromkreisen mit einer Leistung von insgesamt mindestens 60 kW sicher versorgt werden kann und auf besonders einfache Art und Weise mit der Autobetonpumpe verbunden oder in diese integriert werden kann. It is therefore the object of the invention to further develop the electric drive device for the operation of a truck-mounted concrete pump in such a way that it can be safely supplied with a total power of at least 60 kW in a galvanically decoupled manner via the at least two mains connections from different circuits and in a particularly simple manner can be connected to or integrated into the truck-mounted concrete pump.
Hierzu schlägt die Erfindung ausgehend von einer elektrischen Antriebsvorrichtung eingangs genannter Art vor, dass den Netzanschlussschnittstellen jeweils mindestens ein Netzanschlussmodul zugeordnet ist, wobei die Netzanschlussmodule jeweils mindestens ein primärgetaktetes Schaltnetzteil aufweisen und einen DC-Zwischenkreis speisen, über weichen der mindestens eine Elektromotor angeschlossen ist. Die galvanische Entkopplung der Netzanschlüsse wird mittels der Schaltnetzteile realisiert. Die Entkopplung im Leistungszweig des Schaltnetzteils erfolgt in einem Leistungsübertrager, in der Regel einem Transformator, in dem die auf hohe Frequenz getaktete Eingangsspannung übertragen wird. Die internen Steuerungskomponenten des Schaltnetzteils müssen ebenfalls durch eine Potentialtrennung galvanisch zum Ausgang entkoppelt werden. Hierzu ist in den Schaltnetzteilen vorzugsweise ein Optokoppler vorgesehen. Alternativ kann auch die Übertragung der Schaltsignale an die Schalter des Schaltnetzteils über Hilfstransformatoren erfolgen, um eine Potentialtrennung zu erreichen. For this purpose, the invention proposes, based on an electric drive device of the type mentioned at the beginning, that at least one network connection module is assigned to the network connection interfaces, the network connection modules each having at least one primary-clocked switching power supply and feeding a DC intermediate circuit, via which at least one electric motor is connected. The galvanic decoupling of the mains connections is achieved using switching power supplies. Decoupling in the power branch of the switching power supply takes place in a power transformer, usually a transformer, in which the input voltage clocked at high frequency is transmitted. The internal control components of the switching power supply must also be galvanically decoupled from the output by electrical isolation. For this purpose, an optocoupler is preferably provided in the switching power supplies. Alternatively, the switching signals can also be transmitted to the switches of the switched-mode power supply via auxiliary transformers in order to achieve electrical isolation.
Der Einsatz der Schaltnetzteile wird also genutzt, um die galvanische Trennung zur Netzeinspeisung umzusetzen sowie den DC-Zwischenkreis und somit den Elektromotor mit elektrischer Energie zu versorgen. Schaltnetzteile weisen gegenüber den im Stand der Technik verwendeten Netztrenntransformatoren aufgrund der hohen Frequenzen ein niedrigeres Gewicht auf und bauen insgesamt kleiner. The use of switching power supplies is used to implement the galvanic isolation from the grid feed and to supply the DC intermediate circuit and thus the electric motor with electrical energy. Compared to the mains isolation transformers used in the prior art, switched-mode power supplies have a lower weight due to the high frequencies and are smaller overall.
Die erfindungsgemäße elektrische Antriebsvorrichtung kann entweder in der Autobetonpumpe integriert sein oder als externe elektrische Antriebsvorrichtung ausgebildet sein. The electric drive device according to the invention can either be integrated in the truck-mounted concrete pump or can be designed as an external electric drive device.
Insbesondere wenn die elektrische Antriebsvorrichtung als externe Antriebsvorrichtung ausgebildet ist und ein Elektromotor zum Antrieb eines separaten externen Hydraulikpumpenantriebssystems verwendet wird, um das Betonpumpsystem der Autobetonpumpe anzutreiben, kann eine Autobetonpumpe konventioneller Bauart, welche standardgemäß über den Verbrennungsmotor des Tragfahrzeugs angetrieben wird, sehr einfach auf einer Baustelle elektrisch angetrieben werden. An der Autobetonpumpe sind nur sehr geringe Änderungen notwendig, um den elektrischen Betrieb zu ermöglichen. Das von einem Elektromotor angetriebene Hydraulikpumpenantriebssystem kann auf den Antrieb durch den Elektromotor, der in der Regel eine geringere Leistung als der Verbrennungsmotor aufweist, ausgelegt werden, um Leistungsverluste zu minimieren und die elektrische Antriebsvorrichtung für den elektrischen Antrieb der Autobetonpumpe zu optimieren. Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass mindestens eines der Netzanschlussmodule zwei oder mehr parallel geschaltete primärgetaktete Schaltnetzteile aufweist. Aufgrund des hohen Leistungsbedarfs des Elektromotors für den Antrieb ist es vorteilhaft, für jeden Netzanschluss mehrere galvanisch entkoppelnde Schaltnetzteile parallel zu schalten. Damit können insgesamt Schaltnetzteile mit niedrigerer Leistung eingesetzt werden. Solche Schaltnetzteile werden als Massenprodukte beispielsweise in dem Bereich der Elektromobilität eingesetzt und sind dementsprechend kostengünstig und standardisiert. In particular, if the electric drive device is designed as an external drive device and an electric motor is used to drive a separate external hydraulic pump drive system to drive the concrete pumping system of the truck-mounted concrete pump, a truck-mounted concrete pump of conventional design, which is standardly driven via the internal combustion engine of the carrying vehicle, can be used very easily on a construction site be electrically driven. Only very minor changes are necessary to the truck-mounted concrete pump to enable electrical operation. The hydraulic pump drive system driven by an electric motor can be designed to be driven by the electric motor, which usually has a lower power than the internal combustion engine, in order to minimize power losses and optimize the electric drive device for the electric drive of the truck-mounted concrete pump. A preferred development of the invention provides that at least one of the power connection modules has two or more primary-clocked switching power supplies connected in parallel. Due to the high power requirement of the electric motor for the drive, it is advantageous to connect several galvanically decoupling switching power supplies in parallel for each mains connection. This means that switching power supplies with lower performance can be used overall. Such switching power supplies are used as mass-produced products, for example in the field of electromobility, and are therefore cost-effective and standardized.
Eine besonders bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass ein elektrischer Akkumulator vorgesehen ist, welcher mit dem Zwischenkreis verbunden ist. Der Akkumulator kann dann, wenn überschüssige Leistung bereitgestellt wird oder der Elektromotor nicht im Einsatz ist, aufgeladen werden. Der Akkumulator kann bei Volllastbetrieb des Elektromotors temporär unterstützen und die gespeicherte Energie zur Verfügung stellen. Somit wird durch die Verwendung eines Akkumulators die Lastkurve insgesamt geglättet. Der Einsatz der Schaltnetzteile bringt hierbei den weiteren Vorteil mit sich, dass über den DC-Zwischenkreis sowohl der Elektromotor angetrieben als auch der Akkumulator geladen werden kann. A particularly preferred development of the invention provides that an electrical accumulator is provided, which is connected to the intermediate circuit. The accumulator can then be charged when excess power is provided or the electric motor is not in use. The accumulator can temporarily support the electric motor when operating at full load and make the stored energy available. The use of an accumulator thus smoothes the overall load curve. The use of switching power supplies has the further advantage that both the electric motor can be driven and the accumulator can be charged via the DC intermediate circuit.
Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform werden die Hydraulikpumpen des Hydraulikpumpenantriebssystems mittels genau einem Elektromotor angetrieben. Der Elektromotor treibt hierbei über einen Hydraulikpumpenstrang alle Hydraulikpumpen an. Diese Art des Antriebs wird in der Regel auch beim Einsatz eines Verbrennungsmotors verwendet. Die nicht im Einsatz befindlichen Pumpen laufen dann im Leerlauf. In an expedient embodiment, the hydraulic pumps of the hydraulic pump drive system are driven by exactly one electric motor. The electric motor drives all hydraulic pumps via a hydraulic pump train. This type of drive is usually also used when using an internal combustion engine. The pumps that are not in use then run idle.
Eine hierzu alternative zweckmäßige Ausführungsform sieht vor, dass mindestens zwei Elektromotoren für den Antrieb der Hydraulikpumpen des Hydraulikpumpenantriebssystems vorgesehen sind, wobei die Elektromotoren separat ansteuerbar sind und jeweils über den Zwischenkreis angeschlossen sind. Durch den separaten Antrieb können Leerlaufzeiten vermieden und somit Energie gespart werden. Die Erfindung umfasst ferner eine Autobetonpumpe, die das hydraulisch angetriebene Betonpumpsystem zur Förderung von Beton und eine Hydraulikpumpenanordnung und einen Verbrennungsmotor aufweist, wobei der Verbrennungsmotor zum Antrieb eines Autobetonpumpen- Hydraulikpumpenantriebssystems und das Autobetonpumpen- Hydraulikpumpenantriebssystem zum Antrieb des Betonpumpsystems ausgebildet ist, wobei das Betonpumpsystem der Autobetonpumpe von der erfindungsgemäßen elektrischen Antriebsvorrichtung antreibbar ist. An alternative, expedient embodiment provides that at least two electric motors are provided for driving the hydraulic pumps of the hydraulic pump drive system, the electric motors being separately controllable and each being connected via the intermediate circuit. The separate drive means that idle times can be avoided and energy can be saved. The invention further comprises a truck-mounted concrete pump, which has the hydraulically driven concrete pump system for conveying concrete and a hydraulic pump arrangement and an internal combustion engine, wherein the internal combustion engine is designed to drive a truck-mounted concrete pump hydraulic pump drive system and the truck-mounted concrete pump hydraulic pump drive system is designed to drive the concrete pump system, the concrete pumping system of the truck-mounted concrete pump can be driven by the electric drive device according to the invention.
Bevorzugterweise weist das Autobetonpumpen-Preferably, the truck-mounted concrete pump
Hydraulikpumpenantriebssystem der Autobetonpumpe eine Mehrzahl von Hydraulikpumpen und das Betonpumpsystem der Autobetonpumpe eine Mehrzahl von hydraulischen Verbrauchern auf, wobei das Hydraulikpumpenantriebssystem der elektrischen Antriebsvorrichtung eine Mehrzahl von Hydraulikpumpen aufweist und die hydraulischen Verbraucher der Autobetonpumpe mit einer Mehrzahl von Hydraulikversorgungsleitungen mit der Mehrzahl von Hydraulikpumpen der elektrischen Antriebsvorrichtung verbindbar sind. Mit den Hydraulikversorgungsleitungen lassen sich die hydraulischen Verbraucher der Autobetonpumpe einfach mit den Hydraulikpumpen des Hydraulikpumpenantriebssystems verbinden. Hydraulic pump drive system of the truck-mounted concrete pump has a plurality of hydraulic pumps and the concrete pumping system of the truck-mounted concrete pump has a plurality of hydraulic consumers, wherein the hydraulic pump drive system of the electric drive device has a plurality of hydraulic pumps and the hydraulic consumers of the truck-mounted concrete pump can be connected to the plurality of hydraulic pumps of the electric drive device with a plurality of hydraulic supply lines are. With the hydraulic supply lines, the hydraulic consumers of the truck-mounted concrete pump can be easily connected to the hydraulic pumps of the hydraulic pump drive system.
Vorteilhafterweise kann die Autobetonpumpe ein Hydraulikpumpenantriebssystem mit mindestens einer Hydraulikpumpe zum Antrieb des Betonpumpsystems und zusätzlich die elektrische Antriebsvorrichtung für den Antrieb des Hydraulikpumpenantriebssystems der Autobetonpumpe umfassen. Somit sind alle Komponenten für den elektrischen, beziehungsweise den elektro-hydraulischen Antrieb der Autobetonpumpe 100 auf der Autobetonpumpe 100 angeordnet und die Autobetonpumpe 100 kann ohne das Aufstellen und Anschließen eines zusätzlichen Aggregates auf der Baustelle mit abgeschaltetem Verbrennungsmotor in Betrieb genommen werden. Advantageously, the truck-mounted concrete pump can comprise a hydraulic pump drive system with at least one hydraulic pump for driving the concrete pumping system and additionally the electric drive device for driving the hydraulic pump drive system of the truck-mounted concrete pump. Thus, all components for the electrical or electro-hydraulic drive of the truck-mounted concrete pump 100 are arranged on the truck-mounted concrete pump 100 and the truck-mounted concrete pump 100 can be put into operation on the construction site with the internal combustion engine switched off without setting up and connecting an additional unit.
Die Erfindung ist ferner gekennzeichnet durch ein System zum elektrischen Antrieb einer Autobetonpumpe, wobei die Autobetonpumpe ein hydraulisch angetriebenes Betonpumpsystem zur Förderung von Beton und ein Autobetonpumpen-Hydraulikpumpenantriebssystem und einenThe invention is further characterized by a system for electrically driving a truck-mounted concrete pump, the truck-mounted concrete pump having a hydraulically driven concrete pumping system for conveying concrete and a Truck-mounted concrete pump hydraulic pump drive system and one
Verbrennungsmotor aufweist, wobei der Verbrennungsmotor zum Antrieb des Autobeton-Hydraulikpumpenantriebssystems und das Autobeton- Hydraulikpumpenantriebssystem zum Antrieb des Betonpumpsystems ausgebildet ist, wobei eine erfindungsgemäße elektrische Antriebsvorrichtung ein Hydraulikpumpenantriebsystem zum hydraulischen Antrieb des Betonpumpsystems der Autobetonpumpe und einen Elektromotor zum Antrieb des Hydraulikpumpenantriebsystems aufweist, wobei das Hydraulikpumpenantriebssystem der elektrischen Antriebsvorrichtung über Hydraulikversorgungsleitungen mit dem Betonpumpsystem der Autobetonpumpe verbunden ist. Internal combustion engine, wherein the internal combustion engine is designed to drive the truck-mounted concrete hydraulic pump drive system and the truck-mounted concrete hydraulic pump drive system is designed to drive the concrete pumping system, wherein an electric drive device according to the invention has a hydraulic pump drive system for hydraulically driving the concrete pumping system of the truck-mounted concrete pump and an electric motor for driving the hydraulic pump drive system, wherein the hydraulic pump drive system the electric drive device is connected to the concrete pumping system of the truck-mounted concrete pump via hydraulic supply lines.
Vorteilhafterweise weist das Autobetonpumpen-Advantageously, the truck-mounted concrete pump
Hydraulikpumpenantriebssystem gemäß der Erfindung eine Mehrzahl von Hydraulikpumpen auf und das Betonpumpsystem der Autobetonpumpe weist eine Mehrzahl von hydraulischen Verbrauchern auf und das Hydraulikpumpenantriebssystem der elektrischen Antriebsvorrichtung weist eine Mehrzahl von Hydraulikpumpen auf und die hydraulischen Verbraucher des Betonpumpsystems sind über eine Mehrzahl von Hydraulikversorgungsleitungen mit der Mehrzahl von Hydraulikpumpen der elektrischen Antriebsvorrichtung verbindbar. Hydraulic pump drive system according to the invention has a plurality of hydraulic pumps and the concrete pumping system of the truck-mounted concrete pump has a plurality of hydraulic consumers and the hydraulic pump drive system of the electric drive device has a plurality of hydraulic pumps and the hydraulic consumers of the concrete pumping system are connected to the plurality of hydraulic pumps via a plurality of hydraulic supply lines the electric drive device can be connected.
Eine ausführlichere Beschreibung des hydraulischen Aufbaus des erfindungsgemäßen Systems findet sich in der zum Zeitpunkt der vorliegenden Anmeldung noch nicht veröffentlichten internationalen Patentanmeldung der vorliegenden Anmelderin vom 04.07.2022 mit dem Aktenzeichen PCT/EP 2022/068446 in den dortigen Figuren 1-4 und der zugehörigen Beschreibung (Seite 8, Zeile 18 - Seite 21 , Zeile 28). Auf diese Beschreibung wird hier ausdrücklich Bezug genommen und diese ist somit Bestandteil der vorliegenden Offenbarung. A more detailed description of the hydraulic structure of the system according to the invention can be found in the present applicant's international patent application dated July 4, 2022, which has not yet been published at the time of the present application, with the file number PCT/EP 2022/068446 in the figures 1-4 there and the associated description (Page 8, line 18 - Page 21, line 28). This description is expressly referred to here and is therefore part of the present disclosure.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aufgrund der nachfolgenden Beschreibung sowie anhand der Zeichnungen, die Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigen. Einander entsprechende Gegenstände oder Elemente sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Further features, details and advantages of the invention emerge from the following description and from the drawings, which show exemplary embodiments of the invention. Corresponding to each other Objects or elements are provided with the same reference numbers in all figures.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawings. Show it:
Figur 1 : schematisch ein erfindungsgemäßes System in einem ersten Ausführungsbeispiel; Figure 1: schematically a system according to the invention in a first exemplary embodiment;
Figur 2: schematisch den Detailaufbau eines Schaltnetzteiles einer erfindungsgemäßen elektrischen Antriebsvorrichtung; Figure 2: schematically the detailed structure of a switching power supply of an electric drive device according to the invention;
Figur 3: schematisch ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen elektrischen Antriebsvorrichtung in einem weiteren Ausführungsbeispiel; Figure 3: a schematic block diagram of an electric drive device according to the invention in a further exemplary embodiment;
Figur 4: schematisch ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßenFigure 4: schematically a block diagram of an inventive
Systems in einem weiteren Ausführungsbeispiel; System in a further exemplary embodiment;
Figur 5: schematisch ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Systems in einem weiteren Ausführungsbeispiel. Figure 5: a schematic block diagram of a system according to the invention in a further exemplary embodiment.
Die Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes System mit einer Autobetonpumpe 100 verbunden mit einer erfindungsgemäßen elektrischen Antriebsvorrichtung 200. Figure 1 shows a system according to the invention with a truck-mounted concrete pump 100 connected to an electric drive device 200 according to the invention.
Die Autobetonpumpe 100 umfasst ein hydraulisch angetriebenes Betonpumpsystem 110 zur Förderung von Beton und ein Autobetonpumpen- Hydraulikpumpenantriebssystem (hier nicht dargestellt), welches über einen Verbrennungsmotor (ebenfalls nicht dargestellt), der auch zum Antrieb des Tragfahrzeugs dient, angetrieben werden kann und dazu ausgebildet ist, das Betonpumpsystem 110 anzutreiben. The truck-mounted concrete pump 100 includes a hydraulically driven concrete pumping system 110 for conveying concrete and a truck-mounted concrete pump hydraulic pump drive system (not shown here), which can be driven via an internal combustion engine (also not shown), which also serves to drive the carrying vehicle, and is designed to: to drive the concrete pumping system 110.
Das Betonpumpsystem 110 ist auf einem Lkw-Fahrgestell 130 mit Fahrerhaus aufgebaut ist. Das Betonpumpsystem 110 umfasst verschiedene hydraulische Verbraucher 111 , 112, 113, 114, 115, zum Beispiel ein Rührwerk 111 zum Durchmischen des Frischbetons im Einfülltrichter 116, eine Zweizylinderkolbenpumpe 114, beispielsweise bestehend aus Förderzylindern, die von Differentialhydraulikzylindern angetrieben werden und ein Betonumschaltventil 112. Statt einer Zweizylinderkolbenpumpe 114 könnte auch eine andere Pumptechnik eingesetzt werden, beispielsweise eine Rotorschlauchpumpe. Weitere hydraulische Verbraucher des Betonpumpsystems 110 sind beispielsweise eine Abstützung 113 und ein Betonverteilermast 115. Die Autobetonpumpe 100 könnte zusätzlich mit einer hydraulisch angetriebenen Mischtrommel ausgestattet sein (Fahrmischerbetonpumpe) oder beispielsweise als eine auf einem Lkw- Fahrgestell montierte einfache Betonpumpe ohne Mast und Abstützung ausgebildet sein. The concrete pumping system 110 is built on a truck chassis 130 with a driver's cab. The concrete pumping system 110 includes various hydraulic Consumers 111, 112, 113, 114, 115, for example an agitator 111 for mixing the fresh concrete in the hopper 116, a two-cylinder piston pump 114, for example consisting of delivery cylinders that are driven by differential hydraulic cylinders and a concrete switching valve 112. Instead of a two-cylinder piston pump 114, one could also be used Other pumping technology can be used, for example a rotor hose pump. Further hydraulic consumers of the concrete pumping system 110 are, for example, a support 113 and a concrete placing boom 115. The truck-mounted concrete pump 100 could also be equipped with a hydraulically driven mixing drum (truck mixer concrete pump) or, for example, be designed as a simple concrete pump mounted on a truck chassis without a mast and support.
Des Weiteren ist eine erfindungsgemäße elektrische Antriebsvorrichtung 200 dargestellt, die die Autobetonpumpe 100 elektrisch antreibt, indem sie ein weiteres Hydraulikpumpenantriebssystem 210 antreibt, welches eine Mehrzahl von Hydraulikpumpen 211a-d aufweist. Die hydraulischen Verbraucher 111 , 112, 113, 114, 115 des Betonpumpsystems 110 können über die Hydraulikversorgungsleitungen 101a-d mittels der Hydraulikpumpen 211a-d angetrieben werden. Die Hydraulikpumpen 211a-d saugen das Hydrauliköl für den Antrieb des Betonpumpsystems 110 aus einem Hydrauliköltank 212 des Hydraulikpumpenantriebssystems an. Der Hydrauliköltank 212 des Hydraulikpumpenantriebssystems 210 kann mit einem weiteren Hydrauliköltank (hier nicht dargestellt) der Autobetonpumpe 100 verbunden sein. Furthermore, an electric drive device 200 according to the invention is shown, which electrically drives the truck-mounted concrete pump 100 by driving a further hydraulic pump drive system 210, which has a plurality of hydraulic pumps 211a-d. The hydraulic consumers 111, 112, 113, 114, 115 of the concrete pumping system 110 can be driven via the hydraulic supply lines 101a-d by means of the hydraulic pumps 211a-d. The hydraulic pumps 211a-d suck the hydraulic oil for driving the concrete pumping system 110 from a hydraulic oil tank 212 of the hydraulic pump driving system. The hydraulic oil tank 212 of the hydraulic pump drive system 210 can be connected to another hydraulic oil tank (not shown here) of the truck-mounted concrete pump 100.
Die elektrische Antriebsvorrichtung 200 verfügt über zwei Netzanschlussschnittstellen in Form von Steckern 202, denen erfindungsgemäß jeweils ein Netzanschlussmodul 203 zugeordnet ist, welche als primärgetaktete Schaltnetzteile 220 ausgebildet sind. Über die Stecker 202 kann die elektrische Energieversorgungseinrichtung 200 mit dem Versorgungsnetz beispielsweise über einen Baustellenstromverteiler 300 verbunden werden. Über die Netzanschlussmodule 203 wird ein DC-Zwischenkreis 204 gespeist. Der Elektromotor 201 wird über einen Wechselrichter 205 und eine Stromleitung 206 und mit dem DC-Zwischenkreis 204 verbunden. Die elektrische Energieversorgungseinrichtung 200 kann beispielsweise zusätzlich einen Akkumulator 207 umfassen, der den Elektromotor 201 , je nach Kapazität des Akkumulators 207, für einen gewissen Zeitraum alleine antreiben kann oder zusätzlichen Strom in Ergänzung zum Baustellenstrom zur Verfügung stellt, um bei Leistungsspitzen des Betonpumpsystems 110 zu unterstützen. Der Akkumulator 207 kann zum Beispiel in Pumppausen oder Phasen geringen Leistungsbedarfs des Betonpumpsystems 110 vom Baustellenstromverteiler 300 über eine elektrische Leistungsverteileinheit (hier nicht dargestellt) geladen werden. Die Kapazität des Akkumulators 207 könnte auch so groß sein, dass auf den Baustellenstromanschluss 300 vollständig verzichtet werden kann. Alternativ oder zusätzlich zum Akkumulator 207 könnte eine Brennstoffzelle verwendet werden. Der Akkumulator 207 kann beispielsweise auch außerhalb der elektrischen Antriebsvorrichtung 200 angeordnet sein. Der Baustellenstromverteiler 300 könnte auch um eine Brennstoffzelle oder einen elektrischen Akkumulator, beispielsweise zur Versorgung der gesamten Baustelle, ergänzt werden. Zusätzlich oder alternativ zum Akkumulator 207 könnte die elektrische Antriebsvorrichtung 200 einen Superkondensator zur Überbrückung kurzfristiger Leistungsspitzen aufweisen. The electric drive device 200 has two network connection interfaces in the form of plugs 202, each of which, according to the invention, is assigned a network connection module 203, which are designed as primary-clocked switching power supplies 220. The electrical energy supply device 200 can be connected to the supply network via the plugs 202, for example via a construction site power distributor 300. A DC intermediate circuit 204 is fed via the power connection modules 203. The electric motor 201 is connected via an inverter 205 and a power line 206 and to the DC intermediate circuit 204. The electric one Energy supply device 200 can, for example, additionally include an accumulator 207, which can drive the electric motor 201 alone for a certain period of time, depending on the capacity of the accumulator 207, or can provide additional electricity in addition to the construction site electricity in order to support power peaks in the concrete pumping system 110. The accumulator 207 can, for example, be charged from the construction site power distributor 300 via an electrical power distribution unit (not shown here) during pumping breaks or phases of low power requirements of the concrete pumping system 110. The capacity of the accumulator 207 could also be so large that the construction site power connection 300 can be completely dispensed with. Alternatively or in addition to the accumulator 207, a fuel cell could be used. The accumulator 207 can also be arranged outside the electric drive device 200, for example. The construction site power distributor 300 could also be supplemented with a fuel cell or an electric accumulator, for example to supply the entire construction site. In addition or as an alternative to the accumulator 207, the electric drive device 200 could have a supercapacitor to bridge short-term power peaks.
In der Figur 1 ist die elektrische Antriebsvorrichtung 200 separat für den elektrohydraulischen Antrieb einer konventionell mit Verbrennungsmotor ausgestatteten Autobetonpumpe 100 dargestellt, die räumlich neben der Autobetonpumpe 100 beispielsweise auf einem Transportanhänger oder einem Transportfahrzeug angeordnet ist. Auf diesem Transportfahrzeug oder Anhänger ist auch das von der elektrischen Antriebsvorrichtung 200 angetriebene Hydraulikpumpenantriebssystem 210 mit den Hydraulikpumpen 211a-d angeordnet. 1 shows the electric drive device 200 separately for the electro-hydraulic drive of a truck-mounted concrete pump 100 conventionally equipped with an internal combustion engine, which is arranged spatially next to the truck-mounted concrete pump 100, for example on a transport trailer or a transport vehicle. The hydraulic pump drive system 210 driven by the electric drive device 200 with the hydraulic pumps 211a-d is also arranged on this transport vehicle or trailer.
Die Autobetonpumpe 100 weist bei diesem Ausführungsbeispiel beispielsweise einen Rücklaufantriebsmotor und mindestens eine von dem Rücklaufantriebsmotor angetriebene Rücklauf-Hydraulikpumpe auf, wobei die Rücklauf-Hydraulikpumpe Hydrauliköl vom Hydrauliköltank der Autobetonpumpe 100 zum Hydrauliköltank 212 des externen Hydraulikpumpenantriebssystem 210 fördert. Dadurch, dass für den Antrieb des Betonpumpsystems 110 vom Hydraulikpumpenantriebssystem 210 benötigte Hydrauliköl mit einer Hydraulikölrücklaufpumpe zum externen Hydraulikpumpenantriebssystem gefördert beziehungsweise gepumpt wird, kann ein im Gegensatz zu einem Saugschlauch relativ dünner Druckschlauch in Form des Rücklaufschlauches 101e für den Rücklauf des Hydrauliköls verwendet werden. Aufgrund der Vielzahl und der Leistung der von der elektrischen Antriebsvorrichtung anzutreibenden hydraulischen Verbraucher ist der Hydraulikölbedarf der Hydraulikpumpen 211a-d des Hydraulikpumpenantriebssystems 210 sehr groß. Wenn, wie es nach dem Stand der Technik eigentlich üblich wäre, das vom Hydraulikpumpenantriebssystem 210 benötigte Hydrauliköl vom Hydrauliköltank der Autobetonpumpe 100 angesaugt werden würde, müsste die dafür benötigte Hydraulikrücklaufleitung 101e aufgrund der begrenzten Öldurchlaufgeschwindigkeit eines Saugschlauches einen sehr großen Durchmesser haben. Eine Hydraulikrücklaufleitung 101e mit einem kleineren Durchmesser lässt sich auch sehr einfach mit der Autobetonpumpe 100 verbinden. In this exemplary embodiment, the truck-mounted concrete pump 100 has, for example, a return drive motor and at least one return hydraulic pump driven by the return drive motor, the return hydraulic pump conveying hydraulic oil from the hydraulic oil tank of the truck-mounted concrete pump 100 to the hydraulic oil tank 212 of the external hydraulic pump drive system 210. Because the hydraulic pump drive system 210 requires hydraulic oil to drive the concrete pumping system 110 with a Hydraulic oil return pump is conveyed or pumped to the external hydraulic pump drive system, a relatively thin pressure hose in the form of the return hose 101e, in contrast to a suction hose, can be used for the return of the hydraulic oil. Due to the large number and the performance of the hydraulic consumers to be driven by the electric drive device, the hydraulic oil requirement of the hydraulic pumps 211a-d of the hydraulic pump drive system 210 is very large. If, as would actually be usual in the prior art, the hydraulic oil required by the hydraulic pump drive system 210 were to be sucked in from the hydraulic oil tank of the truck-mounted concrete pump 100, the hydraulic return line 101e required for this would have to have a very large diameter due to the limited oil flow rate of a suction hose. A hydraulic return line 101e with a smaller diameter can also be very easily connected to the truck-mounted concrete pump 100.
Alternativ könnte die elektrische Antriebsvorrichtung 200 auf der Autobetonpumpe 100 angeordnet sein, wobei dann der Elektromotor 201 der elektrischen Antriebsvorrichtung 200 das auf der Autobetonpumpe 100 angeordnete Hydraulikpumpenantriebssystem mit den Hydraulikpumpen für den Antrieb des Betonpumpsystems 110 antreibt. Alternatively, the electric drive device 200 could be arranged on the truck-mounted concrete pump 100, in which case the electric motor 201 of the electric drive device 200 drives the hydraulic pump drive system arranged on the truck-mounted concrete pump 100 with the hydraulic pumps for driving the concrete pump system 110.
In Figur 2 ist ein detaillierteres Blockschaltbild eines Schaltnetzteils 220 zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen elektrischen Antriebsvorrichtung 200 dargestellt. Geregelte Schaltnetzgeräte liefern konstante Ausgangsspannungen oder -ströme. Die Konstanz der Ausgangsgröße wird durch Steuerung des Energieflusses in das Schaltnetzteil 220 und damit für die angeschlossenen elektrischen Verbraucher erreicht - es liegt ein geschlossener Regelkreis vor. 2 shows a more detailed block diagram of a switching power supply 220 for use in an electric drive device 200 according to the invention. Regulated switching power supplies deliver constant output voltages or currents. The constancy of the output variable is achieved by controlling the energy flow into the switching power supply 220 and thus for the connected electrical consumers - there is a closed control loop.
Am Eingang des Schaltnetzteils 220 liegt eine 3-phasige Netzspannung (AC) an. Es ist aber auch möglich 1- oder 2-phasige Schaltnetzteile zu verwenden. Über ein Netzfilter 221 werden netzseitige Störungen herausgefiltert. Anschließend wir die Netzwechselspannung mittels eines Gleichrichters 222 gleichgerichtet und geglättet. Des Weiteren ist ein Schalttransistor 223 dargestellt, der im Primärkreis eines sich anschließenden Transformators 224 arbeitet. Das Schaltnetzteil 220 ist also primärgetaktet. Als Schaltransistor 223 kann zum Beispiel ein MOSFET, ein Bipolartransistor oder ein IGBT verwendet werden. In der Regel kommen bei Anwendungen mit hohen Leistungen - wie vorliegend - allerdings Thyristoren zum Einsatz. Der Transformator 224 des primärgetakteten Schaltnetzteils 220 wird mit einer hohen Frequenz, nämlich der Arbeitsfrequenz des Schaltnetzteils 220, welche typischerweise im Bereich von 15-300 kHz liegt, betrieben. Daher kann der Transformator 224 entsprechend klein und leicht ausgebildet sein. Die Gleichspannung wird mittels des Schalttransistors 222 in eine geschaltete Spannung mit einer der Arbeitsfrequenz entsprechenden Frequenz „zerhackt“. Über den Transformator 224 wird die Leistung übertragen und die galvanische Trennung zwischen Primär- und Sekundärseite erreicht. Auf der Sekundärseite des Transformators 224 ist ein zweiter Gleichrichter 225 angeordnet, der die hochfrequente Schaltspannung gleichrichtet und glättet. A 3-phase mains voltage (AC) is present at the input of the switching power supply 220. However, it is also possible to use 1- or 2-phase switching power supplies. Network-side interference is filtered out via a network filter 221. The AC mains voltage is then rectified and smoothed using a rectifier 222. Furthermore, a switching transistor 223 is shown, which works in the primary circuit of a subsequent transformer 224. The switching power supply 220 is therefore primary clocked. For example, a MOSFET, a bipolar transistor or an IGBT can be used as the switching transistor 223. As a rule, however, thyristors are used in applications with high outputs - such as the one in this case. The transformer 224 of the primary-clocked switching power supply 220 is operated at a high frequency, namely the operating frequency of the switching power supply 220, which is typically in the range of 15-300 kHz. Therefore, the transformer 224 can be designed to be correspondingly small and light. The DC voltage is “chopped” into a switched voltage with a frequency corresponding to the working frequency using the switching transistor 222. The power is transmitted via the transformer 224 and the galvanic isolation between the primary and secondary sides is achieved. A second rectifier 225, which rectifies and smoothes the high-frequency switching voltage, is arranged on the secondary side of the transformer 224.
Mit Hilfe der dargestellten Regelschaltung wird erreicht, dass so viel Energie in das Schaltnetzteil 220 hineinfließt, wie über das jeweilige Schaltnetzteil 220 im DC-Zwischenkreis 204 zu Verfügung gestellt werden soll. Die dafür erforderliche Regelung kann über Pulsweiten- oder Pulsphasensteuerung erfolgen. Die Regelung kann beispielsweise, wie dargestellt, über einen Operationsverstärker 226 erfolgen. Die galvanische Trennung im Steuerkreis erfolgt über einen Optokoppler 227. Die Steuerung und Überwachung des Schaltnetzteils 220 erfolgt dann über eine Steuerungselektronik 228, beispielsweise in Form eines Micro-Chips. With the help of the control circuit shown, it is achieved that as much energy flows into the switching power supply 220 as is to be made available via the respective switching power supply 220 in the DC intermediate circuit 204. The regulation required for this can be done via pulse width or pulse phase control. The control can take place, for example, via an operational amplifier 226, as shown. The galvanic isolation in the control circuit takes place via an optocoupler 227. The switching power supply 220 is then controlled and monitored via control electronics 228, for example in the form of a microchip.
Das Schaltnetzteil ist also sowohl im Leistungsteil durch den Transformator 224 als auch im Steuerungsteil durch den Optokoppler 227 vom Versorgungsnetz galvanisch getrennt. The switching power supply is therefore galvanically isolated from the supply network both in the power section by the transformer 224 and in the control section by the optocoupler 227.
Figur 3 zeigt ein Blockschaltbild eines Teils der elektrischen Antriebsvorrichtung 200 in einem zweiten Ausführungsbeispiel. Die Netzanschlussmodule 203 weisen in diesem Ausführungsbeispiel jeweils vier parallel geschaltete Schaltnetzteile 220 auf. Hierdurch können die Netzanschlussmodule 203 maximal die Summe des Nennstroms der einzelnen Schaltnetzteile 220 aufnehmen. Beträgt der Nennstrom eines Schaltnetzteils 220 beispielsweise 32 A, so können mit vier Schaltnetzteilen 128 A übertragen werden, was bei einem 400V-Drehstromanschluss eine Leistung von ca. 88 kW entspricht. Die Anschlussleistung eines 125A CEE-Anschlusses kann damit optimal genutzt werden. Über die beiden Netzanschlussmodule könnte somit eine Leistung von 176 kW eingespeist werden. Die Parallelschaltung mehrerer Schaltnetzteile 220 bewirkt, dass diese jeweils kleiner dimensioniert werden können. Figure 3 shows a block diagram of a part of the electric drive device 200 in a second exemplary embodiment. In this exemplary embodiment, the power connection modules 203 each have four switched-mode power supplies 220 connected in parallel. As a result, the mains connection modules 203 can handle a maximum of the sum of the nominal current of the individual switching power supplies 220 to record. If the nominal current of a switching power supply 220 is, for example, 32 A, four switching power supplies can transmit 128 A, which corresponds to a power of approx. 88 kW for a 400V three-phase connection. The connected load of a 125A CEE connection can therefore be used optimally. A power of 176 kW could therefore be fed in via the two grid connection modules. Connecting several switched-mode power supplies 220 in parallel means that they can each be made smaller.
Figur 4 zeigt ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen elektrischen Antriebsvorrichtung 200 in einem weiteren Ausführungsbeispiel. Den Hydraulikpumpen 211a-c des Hydraulikpumpenantriebssystems 210 sind hier mehrere Elektromotoren 201 a-c zugeordnet. Die Hydraulikpumpen 211a-c können somit bedarfsgenau separat angesteuert und angetrieben werden. Hierdurch werden Leerlaufzeiten der Hydraulikpumpen 211 a-c vermieden, womit insgesamt Energie gespart wird. So ist beispielsweise beim Auf- und Abbau der Autobetonpumpe 110, das heißt während des Ausfahrens der Abstützung 113 und des Ausfaltens des Betonverteilermastes 115, nur der Elektromotor 201 b, der die Hydraulikpumpe 211 b für die Abstützung 113 und den Betonverteilermast 115 antreibt, in Betrieb. Der Elektromotor 201a, der die Hydraulikpumpe 211a für den Antrieb der Zweizylinderkolbenpumpe 114 antreibt, kann in dieser Zeit abgeschaltet bleiben, wodurch elektrische Energie beim Auf- und Abbau eingespart wird. Zudem können einzelne, bisher üblicherweise hydraulisch angetriebene Elemente auch direkt von einem Elektromotor 201 d angetrieben werden. Beispielhaft wäre hier der Antrieb des Rührwerks 111 genannt, das im Ausführungsbeispiel der Figur 1 von der Hydraulikpumpe 211d mittels eines nicht gezeigten Hydraulikmotors angetrieben wird. Um hydraulische Verluste zu vermeiden, wurde im Ausführungsbeispiel der Figur 4 deshalb auf die Hydraulikpumpe 211d verzichtet. Stattdessen könnte ein Elektromotor 201 das Rührwerk direkt antreiben. Weitere Elektromotoren 201 für elektrische Direktantriebe auf der Autobetonpumpe 100 könnten hinzugefügt werden und damit auf weitere verlustbehaftete hydraulische Antriebe verzichtet werden. Weitere Kombinationen von Elektromotoren 201 und Hydraulikpumpen 211 sind denkbar. Beispielsweise könnte auch nur ein Elektromotor 201 für den Antrieb einer oder mehrere Hydraulikpumpen 211 und weitere Elektromotoren 201 für den elektrischen Direktantrieb, zum Beispiel der Gelenke des Betonverteilermastes 15, vorgesehen sein. Die in Figur 4 dargestellte elektrische Antriebsvorrichtung 200 kann, wie in der Figur 1 dargestellt, separat zur Autobetonpumpe 100 angeordnet und mit dieser für deren Antrieb verbindbar sein oder auch auf der Autobetonpumpe 100 für den Antrieb des Betonpumpsystems 110 integriert sein. Für den Fall, dass die elektrische Antriebsvorrichtung 200 separat zur Autobetonpumpe 100 angeordnet ist, ist der beziehungsweise die Elektromotoren 201 d dann auf der Autobetonpumpe 100 für den elektrischen Direktantrieb von Komponenten des Betonpumpsystems 110 angeordnet. Figure 4 shows a block diagram of the electric drive device 200 according to the invention in a further exemplary embodiment. Here, several electric motors 201 ac are assigned to the hydraulic pumps 211a-c of the hydraulic pump drive system 210. The hydraulic pumps 211a-c can therefore be controlled and driven separately as required. This avoids idle times for the hydraulic pumps 211 ac, which saves energy overall. For example, when setting up and dismantling the truck-mounted concrete pump 110, that is, while extending the support 113 and unfolding the concrete placing boom 115, only the electric motor 201 b, which drives the hydraulic pump 211 b for the support 113 and the concrete placing boom 115, is in operation . The electric motor 201a, which drives the hydraulic pump 211a for driving the two-cylinder piston pump 114, can remain switched off during this time, thereby saving electrical energy during assembly and dismantling. In addition, individual elements that were previously usually driven hydraulically can also be driven directly by an electric motor 201 d. An example would be the drive of the agitator 111, which in the exemplary embodiment of FIG. 1 is driven by the hydraulic pump 211d by means of a hydraulic motor, not shown. In order to avoid hydraulic losses, the hydraulic pump 211d was omitted in the exemplary embodiment in FIG. Instead, an electric motor 201 could drive the agitator directly. Additional electric motors 201 for electric direct drives on the truck-mounted concrete pump 100 could be added, thereby eliminating the need for additional loss-prone hydraulic drives. Further combinations of electric motors 201 and hydraulic pumps 211 are conceivable. For example, only one electric motor 201 could be used to drive one or more hydraulic pumps 211 and further electric motors 201 for the electric direct drive, for example Joints of the concrete placing boom 15 may be provided. The electric drive device 200 shown in FIG. 4 can, as shown in FIG. In the event that the electric drive device 200 is arranged separately from the truck-mounted concrete pump 100, the electric motor(s) 201d is then arranged on the truck-mounted concrete pump 100 for the electric direct drive of components of the concrete pumping system 110.
Figur 5 zeigt ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen elektrischen Antriebsvorrichtung 200 in einem weiteren Ausführungsbeispiel. Die elektrische Antriebsvorrichtung 200 bildet in diesem Fall vorzugsweise einen integralen Bestandteil der Autobetonpumpe 100. Das Hydraulikpumpenantriebssystem 210 beziehungsweise die Hydraulikpumpen 211a-d, können hier über den Elektromotor 201 der elektrischen Antriebsvorrichtung 200 und/oder über einen Verbrennungsmotor 208 angetrieben werden. Der Antrieb des Hydraulikpumpenantriebsystems 210 über den Elektromotor 201 oder den Verbrennungsmotor 208 wird mittels eines Verteilerschaltgetriebes 213 gesteuert. Bei dem Verbrennungsmotor 208 handelt es sich beispielsweise um den Verbrennungsmotor 208, der die Räder des Fahrgestells der Autobetonpumpe 100 im Fährbetrieb antreibt, es könnte sich aber auch um einen zusätzlichen Verbrennungsmotor 208 handeln, der auf der Autobetonpumpe 100 angeordnet ist. Der Verbrennungsmotor 208 kann über eine Kupplung 229 mit dem Verteilerschaltgetriebe 213 gekoppelt beziehungsweise entkoppelt werden. Der Verbrennungsmotor 208 kann beispielsweise über die Kardanwelle für den Fahrantrieb oder über einen Nebenabtrieb (PTO), beispielsweise einen motorabhängigen Nebenabtrieb (NMV), mit dem Verteilerschaltgetriebe 213 verbunden werden. Figure 5 shows a block diagram of the electric drive device 200 according to the invention in a further exemplary embodiment. In this case, the electric drive device 200 preferably forms an integral part of the truck-mounted concrete pump 100. The hydraulic pump drive system 210 or the hydraulic pumps 211a-d can be driven here via the electric motor 201 of the electric drive device 200 and/or via an internal combustion engine 208. The drive of the hydraulic pump drive system 210 via the electric motor 201 or the internal combustion engine 208 is controlled by means of a transfer gearbox 213. The internal combustion engine 208 is, for example, the internal combustion engine 208 that drives the wheels of the chassis of the truck-mounted concrete pump 100 in ferry operation, but it could also be an additional internal combustion engine 208 that is arranged on the truck-mounted concrete pump 100. The internal combustion engine 208 can be coupled or decoupled to the transfer gearbox 213 via a clutch 229. The internal combustion engine 208 can be connected to the transfer gearbox 213, for example via the cardan shaft for the traction drive or via a power take-off (PTO), for example an engine-dependent power take-off (NMV).
Alternativ könnte das LKW-Fahrgestell 130 nicht von einem Verbrennungsmotor, sondern von einem Elektromotor angetrieben werden und auf dem LKW-Fahrgestell sind für diesen Zweck beispielsweise eine Brennstoffzelle oder ein oder mehrere Akkumulatoren zur Bereitstellung elektrischer Antriebsenergie vorhanden, die in die erfindungsgemäße elektrische Antriebsvorrichtung 200, insbesondere in den DC-Zwischenkreis 204, für den Antrieb des Betonpumpsystems 110 eingebunden werden können. Dies ist unabhängig davon, ob die elektrische Antriebsvorrichtung 200 auf der Autobetonpumpe 100 angeordnet oder wie in Verbindung mit Figur 1 beschrieben, separat zur Autobetonpumpe 100 angeordnet ist. Hierbei sollte auch für die Zukunft davon ausgegangen werden, dass insbesondere die Kapazität von Akkus alleine nicht für einen länger andauernden Betrieb des Betonpumpsystems 110 ausreicht und das somit eine externe elektrische Stromversorgung für die elektrische Antriebsvorrichtung 200 für einen länger andauernden Pumpbetrieb vorhanden sein sollte. Alternatively, the truck chassis 130 could not be driven by an internal combustion engine, but by an electric motor and for this purpose, for example, a fuel cell or one or more accumulators are present on the truck chassis for providing electrical drive energy, which is converted into the electrical drive energy according to the invention Drive device 200, in particular in the DC intermediate circuit 204, can be integrated for driving the concrete pumping system 110. This is independent of whether the electric drive device 200 is arranged on the truck-mounted concrete pump 100 or, as described in connection with FIG. 1, is arranged separately from the truck-mounted concrete pump 100. It should also be assumed for the future that, in particular, the capacity of batteries alone is not sufficient for long-term operation of the concrete pumping system 110 and that an external electrical power supply should therefore be available for the electric drive device 200 for long-term pumping operation.
Bezugszeichenliste: List of reference symbols:
100 Autobetonpumpe 100 truck-mounted concrete pump
101 a-e Hydraulikversorgungs-Zrücklaufleitung101 a-e hydraulic supply return line
110 Betonpumpsystem 110 concrete pumping system
111 Rührwerk 111 agitator
112 Betonumschaltventil 112 concrete switching valve
113 Abstützung 113 support
114 Zweizylinderkolbenpumpe 114 two-cylinder piston pump
115 Betonverteilermast 115 concrete placing boom
116 Einfülltrichter 116 hoppers
130 LKW-Fahrgestell 130 truck chassis
200 Elektrische Antriebsvorrichtung200 Electric drive device
201 Elektromotor 201 electric motor
202 Stecker 202 connector
203 Netzanschlussmodul 203 power connection module
204 DC-Zwischenkreis 205 Wechselrichter 204 DC link 205 inverters
206 Strom leitung 206 power line
207 Akkumulator 207 accumulator
208 Verbrennungsmotor 208 internal combustion engine
210 Hydraulikpumpenantriebssystem210 hydraulic pump drive system
211a-d Hydraulikpumpen 211a-d hydraulic pumps
212 Hydrauliköltank 212 hydraulic oil tank
213 Verteilerschaltgetriebe 213 transfer gearbox
220 Schaltnetzteil 220 switching power supply
221 Netzfilter 221 line filter
222 erster Gleichrichter 222 first rectifier
223 Schalter 223 switches
224 Transformator 224 transformer
225 zweiter Gleichrichter 225 second rectifier
226 Operationsverstärker 226 operational amplifiers
227 Optokoppler 227 optocouplers
228 Steuerung 228 control
229 Kupplung 229 clutch
300 Baustellenstromverteiler 300 construction site power distributors

Claims

Patentansprüche Elektrische Antriebsvorrichtung (200) für den elektrischen Antrieb einer Claims Electric drive device (200) for the electric drive of a
Autobetonpumpe (100), wobei die Autobetonpumpe (100) ein Betonpumpsystem (110) zur Förderung von Beton aufweist, wobei das Betonpumpsystem (110) der Autobetonpumpe (100) von einem mindestens eine Hydraulikpumpe (211a-d) umfassendenTruck-mounted concrete pump (100), wherein the truck-mounted concrete pump (100) has a concrete pumping system (110) for conveying concrete, the concrete pumping system (110) of the truck-mounted concrete pump (100) comprising at least one hydraulic pump (211a-d).
Hydraulikpumpenantriebsystem (210) antreibbar ist, aufweisend mindestens einen Elektromotor (201 ) und mindestens zwei Netzanschlussschnittstellen (202), über welche der mindestens eine Elektromotor (201 ) mit elektrischer Energie versorgt wird, wobei der mindestens eine Elektromotor (201 ) dazu eingerichtet ist, das Hydraulikpumpenantriebssystem (210) anzutreiben, dadurch gekennzeichnet, dass den Netzanschlussschnittstellen (202) jeweils mindestens ein Netzanschlussmodul (203) zugeordnet ist, wobei die Netzanschlussmodule (203) jeweils mindestens ein primärgetaktetes Schaltnetzteil (220) aufweisen und einen DC-Zwischenkreis (204) speisen, über welchen der mindestens eine Elektromotor (201 ) angeschlossen ist. Elektrische Antriebsvorrichtung (200) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Netzanschlussmodule (203) zwei oder mehr parallel geschaltete Schaltnetzteile (220) aufweist. Hydraulic pump drive system (210) can be driven, comprising at least one electric motor (201) and at least two network connection interfaces (202), via which the at least one electric motor (201) is supplied with electrical energy, wherein the at least one electric motor (201) is set up to do this To drive a hydraulic pump drive system (210), characterized in that at least one network connection module (203) is assigned to the network connection interfaces (202), the network connection modules (203) each having at least one primary-clocked switching power supply (220) and feeding a DC intermediate circuit (204), via which the at least one electric motor (201) is connected. Electrical drive device (200) according to claim 1, characterized in that at least one of the power connection modules (203) has two or more switched-mode power supplies (220) connected in parallel.
3. Elektrische Antriebsvorrichtung (200) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein elektrischer Akkumulator (207) vorgesehen ist, welcher mit dem DC-Zwischenkreis (204) verbunden ist. 3. Electric drive device (200) according to claim 1 or 2, characterized in that an electric accumulator (207) is provided, which is connected to the DC intermediate circuit (204).
4. Elektrische Antriebsvorrichtung (200) nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Hydraulikpumpe (21 lari) des Hydraulikpumpenantriebssystems (210) mittels genau eines Elektromotors (201 ) angetrieben wird. 4. Electric drive device (200) according to one of claims 1-3, characterized in that the at least one hydraulic pump (21 lari) of the hydraulic pump drive system (210) is driven by exactly one electric motor (201).
5. Elektrische Antriebsvorrichtung (200) nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass das Hydraulikpumpenantriebssystem (210) mindestens zwei Hydraulikpumpen (211a-d) umfasst und mindestens zwei Elektromotoren (201 ) für den Antrieb der Hydraulikpumpen (211a-d) des Hydraulikpumpenantriebssystems (210) vorgesehen sind, wobei die Elektromotoren (201 ) separat ansteuerbar sind und jeweils über den DC- Zwischenkreis (204) angeschlossen sind. 5. Electric drive device (200) according to one of claims 1-3, characterized in that the hydraulic pump drive system (210) comprises at least two hydraulic pumps (211a-d) and at least two electric motors (201) for driving the hydraulic pumps (211a-d). of the hydraulic pump drive system (210), wherein the electric motors (201) can be controlled separately and are each connected via the DC intermediate circuit (204).
6. Elektrische Antriebsvorrichtung (200) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich ein Verbrennungsmotor (208) vorgesehen ist, welcher über ein Verteilerschaltgetriebe (213) zusätzlich oder alternativ zum Elektromotor (201 ) für den Antrieb des Hydraulikpumpenantriebssystems (210) zuschaltbar ist. 6. Electric drive device (200) according to one of the preceding claims, characterized in that an internal combustion engine (208) is additionally provided, which can be switched on via a transfer gearbox (213) in addition or as an alternative to the electric motor (201) for driving the hydraulic pump drive system (210). is.
7. Autobetonpumpe (100), aufweisend ein hydraulisch angetriebenes Betonpumpsystem (110) zur Förderung von Beton, dadurch gekennzeichnet, dass das Betonpumpsystem (110) der Autobetonpumpe (100) von einer elektrischen Antriebsvorrichtung (200) nach einem der Ansprüche 1-6 antreibbar ist. 7. Truck-mounted concrete pump (100), comprising a hydraulically driven concrete pumping system (110) for conveying concrete, characterized in that the concrete pumping system (110) of the truck-mounted concrete pump (100) can be driven by an electric drive device (200) according to one of claims 1-6 .
8. Autobetonpumpe (100) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Autobetonpumpe (100) mit der elektrischen Antriebsvorrichtung (200) für den Antrieb des Betonpumpsystems (110) verbindbar ist. Autobetonpumpe (100) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Autobetonpumpe (100) ein Hydraulikpumpenantriebssystem (210) mit mindestens einer Hydraulikpumpe (211a-d) zum Antrieb des Betonpumpsystems (110) und die elektrische Antriebsvorrichtung (200) für den Antrieb des Hydraulikpumpenantriebssystems (210) der Autobetonpumpe (100) umfasst. System zum elektrischen Antrieb einer Autobetonpumpe (100) nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Betonpumpensystem (110) der Autobetonpumpe (100) mit der elektrischen Antriebsvorrichtung (200) verbindbar ist. 8. Truck-mounted concrete pump (100) according to claim 7, characterized in that the truck-mounted concrete pump (100) can be connected to the electric drive device (200) for driving the concrete pumping system (110). Truck-mounted concrete pump (100) according to claim 7, characterized in that the truck-mounted concrete pump (100) has a hydraulic pump drive system (210) with at least one hydraulic pump (211a-d) for driving the concrete pumping system (110) and the electric drive device (200) for driving the hydraulic pump drive system (210) of the truck-mounted concrete pump (100). System for electrically driving a truck-mounted concrete pump (100) according to one of claims 8 or 9, characterized in that the concrete pump system (110) of the truck-mounted concrete pump (100) can be connected to the electric drive device (200).
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