特表 2023-553570 エネルギー供給装置及び建設機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-12-22

(54)【発明の名称】エネルギー供給装置及び建設機械

(51)【国際特許分類】

   H02M 3/00 20060101AFI20231215BHJP

   H02M 7/04 20060101ALI20231215BHJP

【ＦＩ】

H02M3/00 K

H02M7/04 E

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023557823

(86)(22)【出願日】2021-12-06

(85)【翻訳文提出日】2023-06-29

(86)【国際出願番号】 EP2021084359

(87)【国際公開番号】W WO2022122638

(87)【国際公開日】2022-06-16

(31)【優先権主張番号】102020215491.0

(32)【優先日】2020-12-08

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】519044656

【氏名又は名称】プツマイスター エンジニアリング ゲーエムベーハー

【氏名又は名称原語表記】ＰＵＴＺＭＥＩＳＴＥＲ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＧＭＢＨ

(71)【出願人】

【識別番号】523216230

【氏名又は名称】レフ ドライブ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100092624

【弁理士】

【氏名又は名称】鶴田 準一

(74)【代理人】

【識別番号】100114018

【弁理士】

【氏名又は名称】南山 知広

(74)【代理人】

【識別番号】100153729

【弁理士】

【氏名又は名称】森本 有一

(72)【発明者】

【氏名】ロルフ ビルフス

(72)【発明者】

【氏名】ゲオルク ディールマン

(72)【発明者】

【氏名】ヨハンネス デムリング

(72)【発明者】

【氏名】ゼバスティアン ケルナー

(72)【発明者】

【氏名】クリスティアン ツィーメンス

(72)【発明者】

【氏名】ベルナー タウシュ

【テーマコード（参考）】

5H006

5H730

【Ｆターム（参考）】

5H006BB05

5H006CC01

5H006DB01

5H006DC02

5H006DC03

5H006DC05

5H730AS13

5H730CC01

5H730EE57

5H730FD11

5H730FD41

(57)【要約】

電力消費機器（１、２）に電気エネルギーを供給するためのエネルギー供給装置（１００）であって、中間回路（３）と、第１交流電圧電源（５）が適正に接続できる第１電源端子（４）と、第１電源端子（４）に存在する交流電圧に対応する又はこれに基づく交流電圧を整流し、整流された電圧を中間回路（３）に供給するように設計された第１整流器（６）と、第２交流電圧電源（５）が適正に接続できる第２電源端子（４）と、
第２電源端子（４）に存在する交流電圧に対応する又はこれに基づく交流電圧を整流するように設計された第２整流器（６）と、第１の側では第２整流器（９）によって整流された電圧が印加され、第２の側では中間回路（３）と接続されている制御可能なＤＣ／ＤＣコンバータ（１０）と、中間回路（３）から供給されて、第１電力消費機器（２）に電気エネルギーを供給するように設計された第１電流変換器（１１）と、第１電源端子（４）で消費された電力を測定するように設計された電力測定装置（１２）と、電力測定装置（１２）とデータ通信していて、第１電源端子（４）で消費された電力に応じてＤＣ／ＤＣコンバータ（１０）を制御するように設計された制御装置（１３）と、を有する。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電力消費機器（１、２）に電気エネルギーを供給するためのエネルギー供給装置（１００）であって、
中間回路（３）と、
第１交流電圧電源（５）が適正に接続できる第１電源端子（４）と、
前記第１電源端子（４）に存在する交流電圧に対応する又はこれに基づく交流電圧を整流し、整流された電圧を前記中間回路（３）に供給するように設計された第１整流器（６）と、
第２交流電圧電源（８）が適正に接続できる第２電源端子（７）と、
前記第２電源端子（４）に存在する交流電圧に対応する又はこれに基づく交流電圧を整流するように設計された第２整流器（６）と、
第２交流電圧電源（８）が適正に接続できる第２電源端子（７）と、
前記第２電源端子（７）に存在する交流電圧に対応する又はこれに基づく交流電圧を整流するように設計された第２整流器（９）と、
第１の側では前記第２整流器（９）によって整流された電圧が印加され、第２の側では前記中間回路（３）と接続されている制御可能なＤＣ／ＤＣコンバータ（１０）と、
前記中間回路（３）から供給されて、第１電力消費機器（２）に電気エネルギーを供給するように設計された第１電流変換器（１１）と、
前記第１電源端子（４）で消費された電力を測定するように設計された電力測定装置（１２）と、
前記電力測定装置（１２）とデータ通信していて、前記第１電源端子（４）で消費された電力に応じて前記ＤＣ／ＤＣコンバータ（１０）を制御するように設計された制御装置（１３）と、を有するエネルギー供給装置（１００）。

【請求項2】

前記制御装置（１３）は、前記第１電源端子（４）で消費された電力が閾値を超えた場合に、前記第２電源端子（７）から前記電力が中間回路（３）の方向に伝送されるように前記ＤＣ／ＤＣコンバータ（１０）を制御することを特徴とする、請求項１に記載のエネルギー供給装置（１００）。

【請求項3】

前記制御装置（１３）は、前記エネルギー供給装置（１００）から放出可能な最大電力が、前記第１電源端子（４）で利用可能な最大電力と、前記第２電源端子（７）で利用可能な最大電力との和に相当するように前記ＤＣ／ＤＣコンバータ（１０）を制御することを特徴とする、請求項１又は２に記載のエネルギー供給装置（１００）。

【請求項4】

前記エネルギー供給装置（１００）はさらに、前記中間回路（３）から供給されて、第２電力消費機器（１）に電気エネルギーを供給するように設計された第２電流変換器（１４）を有することを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載のエネルギー供給装置（１００）。

【請求項5】

前記エネルギー供給装置（１００）はさらに、電気的に絶縁された変圧器（１５）を有し、前記電気的に絶縁された変圧器（１５）の第１巻線（１５ａ）は前記第２電源端子（７）に接続され、前記電気的に絶縁された変圧器（１５）の第２巻線（１５ｂ）は前記第２整流器（９）に接続されていることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載のエネルギー供給装置（１００）。

【請求項6】

前記第１電源端子（４）は、３２Ａ電源端子であることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載のエネルギー供給装置（１００）。

【請求項7】

前記第２電源端子（７）は、１６Ａ電源端子であることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載のエネルギー供給装置（１００）。

【請求項8】

建設機械（１０００）であって、
請求項１から７のいずれか一項に記載のエネルギー供給装置（１００）と、
前記エネルギー供給装置（１００）の第１電流変換器（１１）によって電気エネルギーを供給される電気駆動装置（２）と、を有する建設機械（１０００）。

【請求項9】

建設機械は、粘稠材料、特にモルタルを排出するための粘稠材料排出装置（１０００）であり、粘稠材料排出装置（１０００）は粘稠材料を混合するための電動ミキサ（２）を有し、前記電動ミキサ（２）はエネルギー供給装置（１００）の第１電流変換器（１１）によって電気エネルギーを供給されていることを特徴とする、請求項８に記載の建設機械（１０００）。

【請求項10】

前記粘稠材料排出装置（１０００）はさらに、圧縮空気を生成するための電動コンプレッサ（１）を有し、前記電動コンプレッサ（１）は前記エネルギー供給装置（１００）の第２電流変換器（１４）によって電気エネルギーが供給されていることを特徴とする、請求項９に記載の建設機械（１０００）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エネルギー供給装置及び建設機械に関するものである。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0002】

本発明の課題は、可能な限り柔軟に使用できるエネルギー供給装置及び建設機械を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0003】

エネルギー供給装置は、電力消費機器に電気エネルギーを供給する役割を果たす。

【0004】

エネルギー供給装置は、例えば減衰された中間回路直流電圧を通す従来の中間回路を有している。

【0005】

エネルギー供給装置はさらに、特に３相の第１交流電圧電源が適正に接続できる第１電源端子を有している。

【0006】

エネルギー供給装置はさらに、第１電源端子に存在する交流電圧に対応する又はこれに基づく交流電圧を整流し、整流された電圧を中間回路に供給するように設計された第１整流器を有する。第１整流器は、単相整流器又は多相整流器であることができる。

【0007】

エネルギー供給装置はさらに、特に３相の第２交流電圧電源が適正に接続できる第２電源端子を有する。

【0008】

エネルギー供給装置はさらに、第２電源端子に存在する交流電圧に対応する又はこれに基づく交流電圧を整流するように設計された第２整流器を有する。第２整流器は、単相整流器又は多相整流器であることができる。

【0009】

エネルギー供給装置はさらに、第１の側では第２整流器によって整流された電圧が印加され、第２の側では中間回路に接続されている制御可能な単方向又は双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを有する。ＤＣ／ＤＣコンバータは、必要に応じて第２整流器から中間回路の方向に電気エネルギー／電力を伝送するように設計されている。

【0010】

エネルギー供給装置はさらに、中間回路から供給されて、第１電力消費機器に電気エネルギーを供給するように設計された第１電流変換器を有する。電流変換器は、例えば第１電力消費機器に供給するために中間回路電圧から１つ以上の正弦波交流電圧を生成するインバータであることができる。代替的又は追加的に、電流変換器は、中間回路電圧のレベルを第１電力消費機器に適したレベルを有する直流電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータとしても設計することができる。

【0011】

エネルギー供給装置さらには、第１電源端子で消費された電力を測定するように設計された従来の電力測定装置を有する。

【0012】

エネルギー供給装置はさらに、例えばマイクロプロセッサ制御装置の形態の制御装置を有し、この制御装置は、電力測定装置とデータ通信していて、第１電源端子で消費された電気エネルギーに応じてＤＣ／ＤＣコンバータを制御するように設計されており、それによりＤＣ／ＤＣコンバータは必要に応じて第２電源端子から中間回路の方向により多い又はより少ない電気エネルギー／電力を伝送する。

【0013】

一実施形態では、制御装置は、第１電源端子で消費された電力が閾値を超えると、第２電源端子から電力が中間回路の方向に伝送されるようにＤＣ／ＤＣコンバータを制御する。このようにして、必要に応じて電力を第２接続から動的に呼び出すことができて、利用可能な総電力が最適化される。

【0014】

一実施形態では、制御装置はさ、エネルギー供給装置から放出可能な最大電力が、第１電源端子で利用可能な最大電力と、第２電源端子で利用可能な最大電力との和に相当するようにＤＣ／ＤＣコンバータを制御する。

【0015】

一実施形態では、エネルギー供給装置はさらに、中間回路から供給されて、第２電力消費機器に電力を供給するように設計された、例えば単相若しくは多相インバータ又はＤＣ／ＤＣコンバータの形態の第２電流変換器を有する。

【0016】

一実施形態では、エネルギー供給装置は、電気的に絶縁された変圧器（絶縁変圧器）を有し、電気的に絶縁された変圧器の第１巻線若しくは１次巻線は第２電源端子に接続され、電気的に絶縁された変圧器の第２巻線若しくは２次巻線は第２整流器に接続されている。

【0017】

一実施形態では、第１電源端子は、例えば建設現場で通常使用されるような３２Ａの通電容量を有する電源端子である。

【0018】

一実施形態では、第２電源端子は、例えば建設現場で通常使用されるような１６Ａの通電容量を有する電源端子である。

【0019】

本発明による建設機械は、上述したエネルギー供給装置と電気駆動装置とを有し、この電気駆動装置はエネルギー供給装置の第１電力消費機器をなし、したがってエネルギー供給装置の第１電流変換器によって電力を供給されている。

【0020】

一実施形態において、建設機械は、粘稠材料、特にモルタルを排出するための粘稠材料排出装置であり、この粘稠材料排出装置は粘稠材料を混合するための電動ミキサを有し、この電動ミキサは上記の電気駆動装置をなし、したがってエネルギー供給装置の第１電流変換器によって電力が供給されている。

【0021】

一実施形態では、粘稠材料排出装置はさらに、圧縮空気を生成するための電動コンプレッサを有しており、この電動コンプレッサはエネルギー供給装置の第２電力消費機器をなし、したがってエネルギー供給装置の第２電流変換器によって電気エネルギーが供給される。

【0022】

以下に、本発明を、図面を参照しながら詳細に説明する。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】図１は、建設機械の電力消費機器に電気エネルギーを供給するための本発明によるエネルギー供給装置を備えた建設機械の模式的なブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

図１は、粘稠材料排出装置１０００のコンプレッサ１と電動ミキサ２の形態の電力消費機器に電気エネルギー／電力を供給するための本発明によるエネルギー供給装置１００を備えた、粘稠材料を排出するための粘稠材料排出装置１０００の形態の建設機械のブロック図を模式的に示している。

【0025】

エネルギー供給装置１００は、３相交流４００Ｖの電源電圧端子に、例えば直流５５０Ｖの中間回路直流電圧が印加される中間回路３を有する。

【0026】

エネルギー供給装置１００はさらに、この電源端子には、第１交流電圧電源５、例えば３２Ａの通電容量を有する建設用電源が適正に接続できる第１電源端子４を有する。

【0027】

エネルギー供給装置１００はさらに、任意選択の従来の電源フィルタ１６と、その下流側に任意選択の平滑リアクトル１７を有し、さらにその下流側に第１整流器６が接続されている。第１整流器６は、第１電源端子４に存在する交流電圧を整流し、整流された電圧を中間回路３に供給するように設計されている。

【0028】

エネルギー供給装置１００はさらに、第２交流電圧電源８、例えば１６Ａの通電容量を有する建設用電源が適正に接続できる第２電源端子８を有する。

【0029】

エネルギー供給装置１００はさらに、任意選択の従来の電源フィルタ１８と、電気的に絶縁された変圧器１５を有しており、電気的に絶縁された変圧器１５の第１巻線若しくは一次巻線１５ａは、電源フィルタ１８を介して第２電源端子７と接続され、電気的に絶縁された変圧器１５の第２巻線若しくは二次巻線１５ｂは第２整流器９に接続されている。第２整流器９は、第２電源端子７に印加される交流電圧に基づいて、電気的に絶縁された変圧器１５の第２巻線１５ｂに印加される交流電圧を整流するように設計されている。

【0030】

エネルギー供給装置１００はさらに、制御可能なＤＣ／ＤＣコンバータ１０を有しており、これは第１の側では第２整流器９によって整流された電圧が印加され、第２の側では任意選択の平滑リアクトル１９を介して中間回路３と接続されている。

【0031】

エネルギー供給装置１００はさらに、中間回路３から供給されて、電動ミキサ２に電気エネルギーを供給するように設計されたインバータ１１の形態の第１電流変換器を有する。

【0032】

エネルギー供給装置１００はさらに、中間回路３から供給されて、コンプレッサ１に電気エネルギーを供給するように設計されたインバータ１４の形態の第２電流変換器を有する。

【0033】

エネルギー供給装置１００はさらに、第１電源端子４で消費された電力を測定するように設計された電力測定装置１２を備えている。

【0034】

エネルギー供給装置１００さらには、電力測定装置１２とデータ通信していて、第１電源端子４で消費された電力に応じてＤＣ／ＤＣコンバータ１０を制御するように設計された制御装置１３を有する。第１電源端子４で消費された電力が閾値を超えた場合、制御装置１３は、第２電源端子７から中間回路３の方向に電力が伝送されるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０を制御する。このようにして、エネルギー供給装置１００から放出可能な最大電力が、第１電源端子４で利用可能な最大電力と第２電源端子７で利用可能な最大電力との和に相当することが可能になる。

【0035】

建設機械の電気供給のために提供されている電源接続ボックスは、利用可能な接続電力に関してしばしば問題を招く。例えば３０ｋＷの電力を供給するために、６３Ａの接続端子が必要である。この接続端子は常に利用できるわけではなく、また通常の建設用配電盤も主として６３Ａでしか保護されていないため、建設機械の電気駆動用には通常３２Ａと１６Ａの接続端子しか残されていない。電力消費機器の最大出力は、現在のところ接続端子の最大接続負荷によって制限されている。

【0036】

図１は、３２Ａ接続端子４と１６Ａ接続端子７を備えた可能な回路の例を示している。

【0037】

１６Ａ接続端子７では、電圧上昇を伴う電位分離が行われる。ＤＣ／ＤＣコンバータ若しくはＤＣ／ＤＣコントローラ１０は、電力を電流制御して中間回路３に「プッシュ」する。中間回路３内のカップリングを介して電位基準が確立される。中央制御装置１３は、３２Ａ接続端子４における測定装置１２を介して、いつ１６Ａ接続端子７から追加の電力が必要になるかチェックする。すべての電力機器１、２が３２Ａ経路に接続されると、建設機械１０００は選択的に３２Ａ接続端子４でのみ運転することができる。

【0038】

本発明によれば、複数のエネルギー経路若しくは複数の接続端子４、７は、利用可能な電力が接続負荷の合計に増加するように組み合わされる。言い換えれば、電力消費機器１、２と接続端子４、７との間に固定された割り当てがなくても、必要に応じて別の接続端子から電気エネルギー／電力が主接続端子４に供給される。主接続端子４における電力消費を測定することにより、別の接続端子７の電力が中間回路３に供給されて、全体の電力収率が最大化される。

【0039】

別の第２主接続端子７も存在し得ることは理解される。この場合、別の接続経路は、構成要素である任意選択の電源フィルタ１８、電気的に絶縁された変圧器１５、整流器９、及び中間回路３に（共に）供給するＤＣ／ＤＣコンバータ１０を有する第２電源端子７における経路に対応している。

【0040】

別の電力消費機器に供給するために、中間回路３から供給される３つ以上の電流変換器１１及び１４も存在し得るすることは理解される。

【0041】

本発明により、例えば２つ（又はそれ以上の）電源端子を有する建設機械の電気接続負荷の最大電力収率が可能である。電気的に絶縁された変圧器１５により、接続端子４及び７が相互に影響し合うことはない。

【図1】

【国際調査報告】