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Title:
POWER SUPPLY FACILITY AND CRAWLER VEHICLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/014691
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a power supply facility (14) comprising an electric generator (22), a DC link (17), at least one rechargeable electrical energy storage device (18) that is connected to the DC link (17), a rectifier (15) by means of which the electrical generator (22) can be connected to the DC link (17), and at least one first inverter (16) to which direct current is supplied from the DC link (17), on the direct current side, and which can be connected to an electrical consumer (25), on the alternating current side. Said facility also comprises a control device that regulates the generator (22) according to the load of the electrical consumer (25). According to the invention, the control device is designed to alternate between a first and a second operating mode of the power supply facility (14), in which, in the first operating mode, the electrical energy produced by the electrical generator (22) is supplied to the DC link (17) by means of the rectifier (15), and in the second operating mode, the generator (22) is connected to the consumer (25) in parallel to the inverter (16).

Inventors:
HARTL, Alexander (Buchberg 1, 4060 Leonding, 4060, AT)
Application Number:
AT2018/000065
Publication Date:
January 24, 2019
Filing Date:
July 19, 2018
Export Citation:
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Assignee:
XELECTRIX POWER GMBH (PEM-Straße 2, 4310 Mauthausen, 4310, AT)
International Classes:
H02J3/38; H02J9/06
Foreign References:
US20040084965A12004-05-06
US20030048006A12003-03-13
US20170179759A12017-06-22
US20150354322A12015-12-10
US20150270744A12015-09-24
US20110001361A12011-01-06
US20140021721A12014-01-23
US20140032006A12014-01-30
Attorney, Agent or Firm:
KESCHMANN, Marc (Haffner und Keschmann Patentanwälte GmbH, Schottengasse 3a, 1010 Wien, 1010, AT)
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Claims:
Patentansprüche :

1. Stromversorgungsaniage umfassend einen elektrischen Generator (22), einen DC-2wischenkreis (17), wenigstens einen auf.ladbaren elektrischen Energiespeicher {18}, der an den DC-Zwischenkreis (17) angeschlossen ist, einen

Gleichrichter (15), über den der elektrische Generator (22) an den DC-Zwischenkreis '175. anschließbar ist, and

wenigstens einen ersten Wechselrichter {16}, dem

gleichetrorcseitig Gleichstrom aus dem DC-Zwischenkreis (17) zugeführt ist und der Wechselstromseitig mit einem

elektrischen Verbraucher {25} verbindbar ist, und weiters umfassend eine Steuereinrichtung, welche den Generator {225 in Abhängigkeit von der Last des elektrischen Verbrauchers {25} regelt, dadurch gekennzeichnet, dass die

Steuereinrichtung ausgebildet ist, um zwischen einem ersten und einem zweiten Betriebsmodus der Stromversorgungsanlage (14} su wechsein, wobei im ersten Betriebsmodus die vom elektrischen Generator (22) erzeugte elektrische Energie, vorzugsweise zur Gänze, über den Gleichrichter (15) dem DC- Zwischenkreis (17) zugeführt ist, wobei vorzugsweise der Verbraucher (25) über den Wechselrichter (16) mit

elektrischer Energie aus dem DC-Zwischenkreis (17) versorgt ist, und im zweiten Betriebsmodus der Generator (22) parallel zum Wechselrichter (16) an den Verbraucher (25) geschalten ist.

2. Stromversorgungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung ausgebildet ist, um bei. Überschreiten eines Grenzwerts der Last vom ersten Betriebsmodus in den zweiten Betriebsmodus zu wechsein .

3. Stromversorgungsaniage nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleichrichter {15) als

bidirektionaler Stromrichter ausgebildet ist, mit dem die Steuereinrichtung derart zusammenwirkt, dass der

bidirektionale Stromrichter im ersten Betriebsmodus als Gleichrichter betreibbar ist und ira zweiten Betriebsmodus als zweiter Wechselrichter betreibfoar ist, der

wechselstromseitig parallel zum ersten Wechselrichter {16} mit dem elektrischen Verbraucher {25} verbindbar ist.

4. Stromversorgungsanlage nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleichrichter (15} und der erste Wechselrichter (16} parallel zueinander zwischen Gleichstrom- und Wechseistromseite geschalten sind und dass der Generator (22} über eine erste Schalteinrichtung (23) mit der Wechseistromseite des Gleichrichters (15}

verbindbar ist und dass zwischen der Wechseistromseite des Gleichrichters (15} und der Wechseistromseite des ersten 'Wechselrichters (165 eine zweite Schalteinrichtung (24} vorgesehen ist.

5. Stromversorgungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator (225 von einem Verbrennungsmotor antreibbar ist.

6. Stromyersorgungsaniage nach einem der Ansprüche 1 bis

5, dadurch gekennzeichnet, dass ein therrnoelektrischer Generator (19) mit dem DC-Zwischenkreis (17) verbindbar ist,

7. Stromversorgungsanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass dem therrnoelektrischer. Generator (19} die Wärraeenergie des Abgases des Verbrennungsmotors zugeführt ist .

8. Stromversorgungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Photovoltaikanlage

(21) mit dem DC-Zwischenkreis {17} verbindbar ist, bevorzugt mithilfe eines Gleichspannungswandlers (20) .

9. Stromversorgungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung ausgebildet ist, um die Last zu überwachen und basierend darauf Spannung, Strom und/oder Frequenz der

Stromversorgungsanlage (14) zu regein. 10. Stromversorgungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator (22}, der. Gleichrichter {15) und der erste Wechselrichter (.16} über einen gemeinsamen Anpasstransformator {26) an eine Leitung {27} angeschlossen sind, über welche der Verbraucher (25} mit elektrischer Energie versorgbar ist und an welche, vorzugsweise unter Zwischenschaltung einer dritten

Schalteinrichtung {29} , ein Stromversorgungsnetz

anschließbar {28} ist. 11. Stromversorgungsanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbraucher {25) unter

Zwischenschaltung einer vierten Schalteinrichtung (30) an die Leitung (27} anschließbar ist. 12. Stromversorgungsanlage nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechselstromseite des Gleichrichters (.1.5} zwischen der ersten Schalteinrichtung (23) und der zweiten Schalteinrichtung (24} über eine parallel zuxn Anpasstransformator {26} geschaltete

Leitungsverbindung (31) mit der Leitung (27) verbindbar ist, wobei die Leitungsverbindung (31) vorzugsweise eine fünfte Schalteinrichtung (32) aufweist, und wobei

vorzugsweise die Leitungsverbindung (31) verbrauchersei tig durch die vierte Schalteinrichtung (30) von dem

Anpasstransformator (2.6) trennbar ist.

13. Raupenfahrzeug umfassend ein Raupenfahrwerk (2), eine Stroroversorgungsanlage (14) nach einem der Ansprüche 1 bis

12, einen von der Stromversorgungsaniage (14) gespeisten elektrischen Antrieb für das Raupenfahrwerk (2), eine Transportpia ttform (5), und eine

Leistungselektronikschaitung (13) mit wenigstens einem Dreiphasenwechseistrom-Anschiuss für externe Verbraucher

(25), wobei die Transportplattform (5) ausgebildet ist, um die Stromversorgungsanlage (14) aufzunehmen.

14. Verwendung eines Raupenfahrzeugs (1) nach Anspruch 13 zum Transportieren einer Stromversorgungsanlage (14) zu einem Verbraucher (25), insbesondere einem Arbeitsgerät .

15. Verwendung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromversorgungsanlage (14) mit Hilfe eines

Ladekrans (9) beim Arbeitsgerät abgesetzt wird und die Stromversorgungsanlage (14) zur Stromversorgung des

Arbeitsgeräts eingesetzt wird.

16. Verwendung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch

gekennzeichnet, dass eine Aufnahmevorrichtung für Anhänger und/oder eine Hebe- und Rangiervorrichtung für

Abrollcontainer verwendet wird, um einen Abrollcontainer oder ein Arbeitsgerät zu transportieren.

17. Verwendung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass ein Arbeitsgerät nach dein Absetzer, der Stroraversorgungsanlage {14} mit Hilfe eines Ladekrans (9) auf die Transportplattform (5) gehoben und transportiert wird.

Description:
Stromversorgungsanlage sowie Raupenfahrzeug

Die Erfindung betrifft eine Stromversorgungsanlage

umfassend einen elektrischen Generator, einen DC- Zwischenkreis, wenigstens einen aufladbaren elektrischen Energiespeicher, der an den DC-Zwisehenkreis angeschlossen ist, »inen Gleichrichter, über den der elektrische

Generator an den DC-Zwischenkreis anschließbar ist, und wenigstens einen ersten Wechselrichter, dem

gleichstroraseitig Gleichstrom aus dem DC-Zwischenkreis zugeführt ist und der wechselstromseitig mit einem

elektrischen Verbraucher * verbindbar ist, und weiters umfassend eine Steuereinrichtung, welche den Generator in Abhängigkeit von der Last des elektrischen Verbrauchers regelt .

Die Erfindung betrifft weiters ein Raupenfahrzeug umfassend eine erfindungsgemäße Stroraversorgungsanlage sowie die Verwendung eines solchen Raupenfahrzeuges.

Aus dem Stand der Technik sind Stromversorgungsanlagen bekannt, die insbesondere in Bereichen, in denen keine Stromversorgung über das Stromnetz sichergestellt ist» bspw. auf Bausteilen, in entlegenen Gebieten oder wenn das Stromnetz ausgefallen ist, eingesetzt werden, um

verschiedenste Vorrichtungen autonom bzw. netzunabhängig mit Strom zu versorgen. Diese Stroraversorgungsanlagen weisen im Wesentlichen einen Generator auf, der von einem Verbrennungsmotor, insbesondere einem Benzin- oder

Dieselmotor angetrieben wird. An den Generator können die zu betreibenden Vorrichtungen angeschlossen und dadurch betrieben werden. Nachteilig bei den bekannten Stromversorgungsanlagen ist es, dass bei den eingesetzten Verbrennungsmotoren der in fossilen Brennstoffen enthaltene Energiewert nur zu einem geringen Anteil in elektrische Energie umgewandelt werden kann. Dieses Verhältnis von verbrauchter Ausgangsenergie zu elektrischer Energie verschlechtert sich weiter, wenn der Verbrennungsmotor nicht im optimalen Leistungsbereich betrieben werden kann. Gerade auf Baustellen sind jedoch aufgrund der verschiedenen Verbraucher zumeist sehr

unterschiedliche Lastanforderungen an den Stromerzeuger gegeben .

Durch die geringe Effizienz bei der Energieumwandlung entsteht ein hoher Bedarf an Brennstoffen, der Aufwand bei der Bereitstellung und hohe Kosten verursacht. Weiters werden unnötig viele Emissionen, insbesondere Abgase in die Umwelt freigesetzt .

Um diesen Nachteilen zum Teil zu begegnen, sind, aus dem Stand der Technik Systeme bekannt, bei denen der Generator über einen Gleichrichter an einen Stromkreis, bspw. einen DC-Zwischenkreis, angeschlossen ist und über diesen einen elektrischen Energiespeicher mit Strom versorgt. Dadurch ist es möglich, den Generator im optimalen Betriebspunkt zu betreiben. Weiters ist es bei solchen Systemen bekannt, weitere Stromerzeugungsanlagen, bspw. Photovoltaikanlagen oder Windturbinen an den DC- Zwischenkreis anzuschließen.

Nachteilig bei diesen Systemen ist die Begrenzung der

Höchstlast durch die Kapazität des Energiespeichers. Es muss daher der elektrische Energiespeicher relativ groß dimensioniert werden. Weiters entstehen insbesondere im Höchstlastbetrieb erhebliche Umwandlungsverluste durch die Zwischer.schalt.ung eines DC- Zwischenspeichers zwischen dem Generator und dem Verbraucher. Dadurch wird der

Gesamtwirkungsgrad der Anlage erheblich verringert. Es besteht daher die Aufgabe, eine Stromversorgungsaniage gemäß den Stand der Technik so weiterzubilden, dass der Gesamtwirkungsgrad der Stromerzeugung deutlich erhöht wird. Insbesondere sollen durch die Erhöhung des

Gesamtwirkungsgrades die bei der Snergieumwandlung

freigesetzten Emissionen sowie die Betriebskosten deutlich reduziert v/erden.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Stromversorgungsanlage der eingangs genannten Art im Wesentlichen derart.

weitergebildet, dass die Steuereinrichtung ausgebildet ist, um zwischen einem ersten und einem zweiten Betriebsmodus der Strornversorgangsanlage zu wechseln, wobei im ersten Betriebsmodus die vom elektrischen Generator erzeugte elektrische Energie über den Gleichrichter, insbesondere einen geregelten AC/DC Wandler oder einen Active Front End Gleichrichter, vorzugsweise zur Gänze, dem DC-Zwischenkreis zugeführt ist, wobei vorzugsweise der Verbraucher über den Wechselrichter mit. elektrischer Energie aus dem DC- Zwischenkreis versorgt ist, und im zweiten Betriebsmodus der Generator parallel zum Wechselrichter an den

Verbraucher geschalten ist. Im ersten Betriebsmodus wird die vom Generator erzeugte Energie dem DC-Zwischenkreis und damit insbesondere dem aufladbaren elektrischen

Energiespeicher, und anschließend von dort über den

Wechselrichter gegebenenfalls dem Verbraucher zugeführt.

Der erste Betriebsmodus wird bei normaler Lastbeanspruchung genutzt, im zweiten Betriebsmodus sind der Generator und der Wechselrichter parallel geschalten, sodass der Verbraucher sowohl durch den DC-Zwischenkreis (und den aufladbaren elektrischen Energiespeicher) als auch den Generator direkt ir.it Energie versorgt wird. Dadurch wird die Ausgangsleistung stark erhöht und Lastspitzen können im zweiten Betriebsmodus aufgefangen werden. Durch das

Vorsehen der Möglichkeit einer Umschaltung zwischen diesen beiden Modi ist es möglich, den Generator kleiner zu dimensionieren, da bei Lastspitzen durch das Zusaramenspiel zwischen Generator und DC-Zwischenkreis die Stromversorgung sichergestellt wird und nicht der Generator bzw. der DC- Zwischenkreis alleine die Stromversorgung aufrecht erhalten muss. Dadurch ist ein Generatorbetrieb möglich, der über weite Strecken im optimalen Wirkungsgradbereich liegen kann. Weiters kann der Generator zwischenzeitlich auch abgeschaltet werden, was beispielsweise bei Reparatur- oder Wartungsarbeiten oder zur Vermeidung von Geräuschemissionen in bewohntem Gebiet der Fall sein kann. Hierdurch wird die Stromversorgung des externen Verbrauchers aber nicht unterbrochen, weil der elektrische Energiespeicher die Energieversorgung sicherstellt .

Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung ausgebildet ist, um bei Oberschreiten eines Grenzwerts der Last vom ersten Betriebsmodus in den zweiten Betriebsraodus zu wechseln. Dadurch, ist sichergestellt, dass bei normaler Last der Generator den DC-Zwischenkreis mit Strom versorgt und bei hoher Last durch das Parallelschalten des

Generators zum DC-Zwischenkreis die maximal mögliche

Ausgangsleistung erreicht wird.

Weiters ist bevorzugt vorgesehen, dass der Gleichrichter als bidi.rektiona.ler Stromrichter ausgebildet ist, mit dem die Steuereinrichtung derart zusammenwirkt, dass der bidirektionale Stromrichter im ersten Betriebsmodus als Gleichrichter betreibbar ist und im zweiten Betriebsmodus als zweiter Wechselrichter betreibbar ist, der

Wechselstroirtse.itig parallel zum ersten Wechselrichter mit dem elektrischen Verbraucher verbindbar ist. Durch diese Anordnung wird eine einfache Vorrichtung geschaffen, um- die Umschaltung schnell und sicher zu gewährleisten.

Weiters ist bevorzugt vorgesehen, dass der Generator von einem Verbrennungsmotor antreibbar ist. Die Kombination aus Generator und Verbrennungsmotor ist eine seit langem bekannte und bewährte Möglichkeit, um Strom zur Verfügung zu stellen. Insbesondere zeichnen sich Verbrennungsmotoren durch eine hohe Mobilität sowie einen hohen Wirkungsgrad aus. Insbesondere kann der Generator vom einem Nebenabtrieb eines mit Verbrennungsmotor angetriebenen Lastkraftwagens, Nutzfahrzeugs oder Traktors angetrieben sein. Alternativ können zum Antrieb des Generators bspw. Gasturbinen,

Dampfturbinen oder andere Maschinen, insbesondere

Wärmekraftmaschinen eingesetzt werden.

Der Generator 22 kann als im Generatorbetrieb laufende Asynchron- oder Synchronmaschine ausgebildet sein. Bei einer bevorzugten Ausbildung ist vorgesehen, dass ein thermoeiektrischer Generator mit dem DC-Zwischenkreis verbindbar ist. Dadurch wird ein weiterer Generator zur Verfügung gestellt, um den nötigen Strom zu erzeugen. Hierbei ist insbesondere vorgesehen, dass dem

therraoelektrisehen Generator die Wärmeenergie des Abgases des Verbrennungsmotors zugeführt ist. Durch die Nutzung der ansonsten wirkungslos in die Umweit abgeführten Abgasenergie des Verbrennungsmotors kann der Wirkungsgrad der Stromvsrsorgungsanlage weiter erhöht werden. Durch einen thermoeiektrisehen Generator, der bevorzugt aus mehreren Modulen besteht, können bspw. bis zu 30% der abgasgeführten Energie in elektrische Energie umgewandelt werden .

Um den Wirkungsgrad der Anlage noch weiter zu erhöhen, ist bevorzugt vorgesehen, dass eine Photovoitaikanlage mit dem DC-Zwischenkreis verbindbar ist, bevorzugt mithilfe eines Gleichspannungswandlers, insbesondere eines solchen in MPPT (Maximum Power Point Tracking) Betriebsart. Insbesondere in Gegenden mit viel Sonneneinstrahlung steilen

Photovoltaikanlagen eine sinnvolle und effiziente

Möglichkeit zur Stromerzeugung dar. Durch die alieinige Abhängigkeit von der Sonnenstrahlung ist für

Photovoltaikanlagen keine Versorgung mit Brennstoff nötig, sodass die Mobilität erhöht werden kann. Weites kann bevorzugt eine Turbine, insbesondere eine

Windturbine vorgesehen und mit dem DC-Zwischenfcreis

verbindbar sein.

Weiters ist bevorzugt vorgesehen, dass die

Steuereinrichtung ausgebildet ist, um die Last zu

überwachen und basierend, darauf Spannung, Strom und/oder Frequenz der Stromversorgungsanlage zu regeln. Eine solche Steuereinrichtung ermöglicht die Anpassung des

Betriebsmodus der Stromversorgungsanlage an die jeweils benötigte Last, sodass einerseits der Verbraucher immer mit der benötigten Energie versorgt werden kann und

andererseits eine effiziente Stromerzeugung durch die jeweils vorgesehenen Aggregate gewährleistet wird. Uro e ine Vielzahl verschiedener Betriebsmodi zu ermöglichen, ist bevorzugt vorgesehen, dass der Gleichrichter und der erste Wechselrichter parallel zueinander zwischen

Gleichstrom- und Wechselstrornseite geschalten sind und dass der Generator über eine erste Schalteinrichtung mit der Wechselstromseite des Gleichrichters verbindbar ist und dass zwischen der Wechsel Stromseite des Gleichrichters and der Wechselstromseite des ersten Wechselrichters eine zweite Schalteinrichtung vorgesehen ist.

Die erste Schalteinheit (Leistungsschütz } dient hierbei dazu, um den Generator mit der Wechselstromseite des

Gleichrichters zu verbinden bzw. von dieser zu trennen. Die zweite Schalteinheit ist hierbei zwischen der

Wechselstromseite des Wechselrichters und der

Wechselstromseite des Gleichrichters (Stromrichter oder AC/DC Wandler} angeordnet. Im ersten Betr. iebsmcdus ist die erste Schalteinheit geschlossen und die zweite

Schaiteinheit offen, sodass der DC-ZwischenJcreis über den Gleichrichter (Stromrichter oder AC/DC Wandler} vom

Generator mit Strom versorgt wird, im zweiten Betriebsmodus ist sowohl die erste Schaiteinheit als auch die zweite Schalteinheit geschlossen, sodass der Generator, parallel zum Wechselrichter mit dem Verbraucher verbunden ist.

Dieser Aufbau ermöglicht eine einfache und robuste

Konstruktion der Stromversorgungsanlage.

Um den Verbraucher und/oder den DC-Zwischenkreis mit externer elektrischer Energie versorgen zu können, ist bevorzugt vorgesehen, dass der Generator, der Gleichrichter und der erste Wechselrichter über einen gemeinsamen

Anpasstransformator an eine Leitung angeschlossen sind, über welche der Verbraucher mit elektrischer Energie versorgbar ist und an weiche, vorzugsweise unter

Zwischenschaltung einer dritten. Schalteinrichtung, ein Stromversorgungsnetz anschiießbar ist.

Um den Verbraucher von dem externen Stromversorgungsrietz bei Bedarf trennen za kennen, ist bevorzugt vorgesehen, dass der Verbraucher unter Zwischenschaltung einer vierten Schalteinrichtung an die Leitung anschiießbar ist.

Eine Bypass-Funktion kann bevorzugt dadurch realisiert werden, dass die Wechselstromseite des Gleichrichters zwischen der ersten Schalteinrichtung und der zweiten Schalteinrichtung über eine parallel zum

Anpasstransforraator geschaltene Leitungsverbindung mit der Leitung verbindbar ist, wobei die Leitungsverbindung vorzugsweise eine fünfte Schalteinrichtung aufweist, und wobei vorzugsweise die Leitungsverbindung verbraucherse.itig durch die vierte Schalteinrichtung von dem

Anpasstransformator trennbar ist.

Weiters ist erfindungsgemäß ein Raupenfahrzeug vorgesehen, umfassend ein Raupenfahrwerk, eine erfindungsgemäße

Stromversorgungsanlage, einen von der

Stromversorgungsanlage gespeisten elektrischen Antrieb für das Raupenfahrwerk, eine Transportplattform, und eine

Leistungselektronikschaltung mit wenigstens einem

Dreiphasenwechselstrom-Anschluss für externe Verbraucher, wobei, die Transportplattform ausgebildet ist, um die

Stromversorgungsanlage aufzunehmen. Bei einem solchen

Raupenfahrzeug kann entweder vorgesehen sein, dass der aufladbare elektrische Energiespeicher mit der

Stromversorgungsanlage verbunden ist oder mit dem Raupenfahrzeug verbunden ist. Im ersten Fall ist der

Energiespeicher daher ebenfalls auf der Transportplattform angeordnet und ira zweiten Fall ist er ein Element des

Fahrzeuges und wird ggf. mit der Stromversorgungsanlage verbunden. Bevorzugt ist vorgesehen, dass ein erster

Energiespeicher fest mit dem Fahrzeug verbunden ist und ein zweiter Energiespeicher fest mit der Stromversorgungsanlage verbunden ist.

Raupenfahrzeuge werden auf Baustellen für verschiedene Arbeitsvorgänge eingesetzt. Auf Gruna ihres Raupenfahrwerks bieten Raupenfahrzeuge eine hohe Geländegängigkeit und Spurhaitigkeit . Raupenfahrzeuge sind meist mit einem für einen spezifischen Einsatzzweck erforderlichen Werkzeug ausgestattet, wie z.B. mit einer Baggerschaufel, einem Ladekranausleger oder einem Abbruchhammer. Es sind auch Raupenfahrzeuge bekannt, die mit einem Befestigungsflansch zum auswechselbaren Anbau verschiedener Anbaugeräte

ausgestattet sind, sodass solche Raupenfahrzeuge vielseitig einsetzbar sind. Raupenfahrzeuge bieten zudem den Vorteil, dass diese zumeist selbstfahrend ausgebildet sind;

rädermobile Arbeitsgeräte ohne eigene Antriebse.inhe.it hingegen immer ein entsprechendes Zugfahrzeug benötigen, um einen Ortswechsel durchzuführen.

Auf Baustellen wird meist eine Vielzahl unterschiedlicher Arbeitsgeräte und Arbeitsfahrzeuge benötigt, wobei diese Geräte bzw. Fahrzeuge selten alle zur gleichen Zeit

eingesetzt werden, jedoch bei Bedarf jeweils in kurzer Zeit einsatzbereit sein müssen. Daraus resultiert

arbeitsablaufbedingt ein ungünstiges Verhältnis zwischen Liegezeit und tatsächlicher Einsatzzeit der einzelnen

Geräte. Die Arbeitsgeräte sind über einen langen Zeitraum auf der Baustelle gebunden, werden jedoch nur während einer, verhältnismäßig kurzen Zeit verwendet. Aus wirtschaftlicher Sicht bedeutet dies, dass für den Betrieb einer Baustelle im Verhältnis zur tatsächlichen Arbeitsleistung ein hoher Kapitaleinsatz erforderlich ist. Dazu kommt, dass die meisten Arbeitsgeräte auf Arbeitsfahrzeugen fix montiert sind, weil sie zur. Baustelle transportiert werden müssen oder innerhalb der Baustelle zum jeweiligen Hinsatzort verfahren werden müssen, die jeweiligen Arbeiten werden aber meist stationär durchgeführt. Der die Mobilität ermöglichende Xnvestitionsanteil bei solchen Arbeitsgeräten ist im Verhältnis zu den Kosten für das Arbeitsgerät selbst relativ hoch. Mit der Erfindung wird somit eine mobile Stromquelle geschaffen, die auf einer Baustelle vielseitig einsetzbar ist. Der elektrische Energiespeicher, der vorzugsweise als Akkumulator ausgebildet ist, dient dabei sowohl der

Versorgung des eigenen Fahrantriebs als auch der

Stromversorgung von externen Arbeitsgeräten, welche an den wenigstens einen Dreiphasenwechselstrom-Anschluss

anschließbar sind. Um eine unterbrechungsfreie

Stromversorgung über eine lange Zeitdauer zu gewährleisten, umfasst das Raupenfahrzeug eine Transportplattform für die erfindungsgemäße Stromversorgungsanlage, welche den

elektrischen Energiespeicher speist und auflädt.

Die Stromversorgungsanlage ist hierbei mit. Hilfe von

lösbaren Befestigungsmitteln lösbar auf der

Transportplattform befestigt, sodass die

Stromversorgungsanlage am jeweiligen Einsatzort abgesetzt werden kann, nachdem sie mit dem Raupenfahrzeug dorthin verbracht wurde. Die Energieversorgung von externen Arbeitsgeräten kann dann in herkömmiieher Weise direkt von der abgesetzten Stromversorgungsanlage übernommen werden und das Raupenfahrzeug wird dadurch für andere

Transportaufgaben frei, sodass die Stillstandszeit des Fahrzeugs minimiert werden kann. Weiters kann das

Raupenfahrzeug ra.it Rücksicht auf seinen integrierten elektrischen Energiespeicher temporär auch für die

Energieversorgung von anderen Arbeitsgeräten verwendet werden .

Um sicherzustellen, dass die Transportplattform des

Raupenfahrzeugs für die Aufnahme der Stromversorgungsanlage ausreichend dimensioniert ist, sieht eine bevorzugte

Ausbildung vor, dass die Transportplattform sich über wenigstens die Hälfte, vorzugsweise über die gesamte

LängserStreckung des Raupenfahrwerks erstreckt. Die Länge der Transportplattforra beträgt vorzugsweise mindestens 3,5m, insbesondere mindestens 4m. Die Breite beträgt vorzugsweise mindestens Im, insbesondere wenigstens 1,5m.

Weitere Einsatzmöglichkeiten des erfindungsgemäSen

Raupenfahrzeugs werden bei einer bevorzugten Weiterbildung dadurch geschaffen, dass eine Aufnahmevorrichtung für

Anhänger und/oder eine Hebe- und Rangiervorrichtung für Abrollcontainer vorgesehen ist. Die Aufnahmevorrichtung für Anhänger erlaubt eine Mutzung des Raupenfahrzeugs als

Zugfahrzeug für den Transport von fahrbaren, aber über keinen eigenen Anrieb verfügenden Arbeitsgeräten. Die gegenständliche Erfindung ermöglicht es dadurch {räder-} mobile Arbeitsgeräte ohne eigenen Antrieb, in

selbstfahrende Arbeitsgeräte umzuwandeln. Die Hebe- und Rangiervorrichtung erlaubt es, einen handelsüblichen

Abrollcontainer einseitig anzuheben, um das Raupenfahrzeug zu benutzen, den Container im gekippten, auf seinen Rollen aufliegenden Zustand hinter sich herzuziehen und an den jeweils gewünschten Ort zu verbringen.

Bevorzugt ist weiters vorgesehen, dass das Raupenfahrzeug einen Ladekran trägt. Der Ladekran kann dazu verwendet werden, die Stromversorgungsanlage auf die

Trajisportplattform des Raupenfahrzeugs zu heben und von dieser wieder abzusetzen. Der Ladekran kann aber auch andere Lasten, wie z.B. mobile oder nicht mobile

Arbeitsgeräte, auf die Transportpiattform heben, um diese umzustellen oder zu transportieren. Auf diese Weise können beispielsweise auch kleine fahrbare Arbeitsgeräte, wie z.B. kleine Raupenbagger, die mit ihrem eigenen Fahrantrieb keine größeren Strecken überwinden können, innerhalb großräumiger Baustellen hin- und hertransportiert werden.

Das Vorsehen eines Ladekrans bietet den Vorteil., dass dadurch ein LKW-Ladekran ersetzt werden kann, sodass auf das Bereitstellen eines eigenen LKW verzichtet werden kann.

Der Ladekran ist bevorzugt als Kranausleger mit wenigstens zwei schwenkbaren Auslegerarmen ausgebildet. Weiters kann wenigstens einer der Auslegearme teleskopierbar ausgebildet sein .

Die Hebe- und Rangiervorrichtung für Abrollcontainer und/oder der Ladekran werden für ihren Antrieb bevorzugt vom elektrischen Energiespeicher des Raupenfahrzeugs mit elektrischer Energie versorgt.

Der elektrische Antrieb des Raupenfahrwerks ist bevorzugt für das Vor- und Rückwärtsfahren ausgebildet. Eine bevorzugte Ausbildung sieht weiters vor, dass die Laufwerksketten des Raupenfahrwerks in seitlicher Richtung teleskopierbar ausgebildet sind. Dadurch kann die Spurweite an die jeweiligen Bedürfnissen angepasst werden.

Um die Stabilität zu erhöhen sowie die Kippneigung des Raupenfahrzeugs im stationären Zustand zu reduzieren, ist bevorzugt vorgesehen, dass seitlich außerhalb der

Laufwerksketten des Raupenfahrwerks ausfahrbare Stützfüße vorgesehen sind. Die Stützfüße können dabei seitlich verlagert werden und in der seitlich nach außen verlagerten Position gegen den Boden ausgefahren werden, wodurch das Fahrzeug angehoben wird.

Im Hinblick auf aas Aufladen des elektrischen

Energiespeichers ist bevorzugt vorgesehen, dass die

Ladeschaltung ausgebildet ist, um den elektrischen

Energiespeicher wahlweise von der Stromversorgungsanlage oder, von Netzstrom aufzuladen. Die Ladeschaltung sorgt hierbei dafür, dass der Ladestrom im optimalen Bereich gehalten wird. Dadurch kann einerseits verhindert werden, dass der Energiespeicher durch zu hohen Ladestrom Schaden nimmt, andererseits, dass der Energiespeicher tiefentladen und dadurch die Akkumulatorzellen zerstört werden. Die Ladeschaltung erlaubt einen Netzmodus, bei dem der

elektrische Energiespeicher mit Netzstrom aufgeladen wird, als auch einen Generatormodus, bei dem das Aufladen mit der angeschlossenen Stromversorgungsanlage erfolgt.

Das Raupenfahrzeug umfasst vorzugsweise eine fernsteuerbare Steuereinrichtung, welche den elektrischen Antrieb, ggf. einen Kranantrieb, ggf. den Antrieb der Hebe- und

Rangiervorrichtung für AbrollContainer, ggf. den Antrieb der ausfahrbaren Stützfüße and ggf. den Antrieb für das Teieskopieren der Laufwerksketten steuert, über die

Fernsteuerung kann somit eine vorzugsweise drahtlose

Steuerung der wichtigsten Funktionen des Fahrzeugs

erfolgen, wobei das Fahrzeug zu diesem Zweck ein

Datenübertragungsmodul für die drahtlose Datenübertragung aufweist, und eine Fernbedienung vorgesehen ist, v/eiche ebenfalls über ein Datenübertragungsmodul, für die drahtlose Datenübertragung verfügt. Mit der Fernsteuerung kann gemäß einer bevorzugten Ausführung der Fahrantrieb des

Raupenfahrwerks in zwei Fahrrichtung (vorwärts/rückwärts), die Verstellung der Spurweite des Raupenfahrwerks, das Anheben und Absenken der Hebe- und RangierVorrichtung für Abrolicontainer, das Aus- und Einfahren der Stützfüße gesteuert werden. Die Fernsteuerung des ggf. vorgesehen Krans kann auch mit Hilfe einer eigenen Fernsteuerung vorgenomraen werden .

Mit Rücksicht auf die Fernsteuerbarkeit kann das

Raupenfahrzeug bevorzugt fahrstands- bzw. fahrerhausios ausgebildet sein .

Das erfindungsgemäße Raupenfahrzeug erlaubt neuartige, effizienzsteigernde Arbeitsabläufe auf der Bausteile, insbesondere einer Baustelle, auf der stückiges Material aufbereitet, insbesondere verkleinert, klassiert und/oder sortiert wird. Die vom Fahrzeug bzw. von dessen

elektrischen Energiespeicher oder von der

Stromversorgungsanlage direkt versorgten Arbeitsgeräte umfassen daher z.B. Gesteinsbrecher, Klassier- und

Sortiervorrichtungen sowie Förderbänder, sowie generell elektrisch betriebene Arbeitsgeräte. Die Erfindung betrifft daher auch die Verwendung eines erfindungsgemäßen Raupenfahrzeugs zum Transportieren einer Stromversorgungsaniage zu einem Verbraucher, insbesondere einem Arbeitsgerät. Beim Verbraucher kann die

Stromversorgungsaniage mit Hilfe des Ladekrans beim

Arbeitsgerät abgesetzt und die Stromversorgungsanlage zur Stromversorgung des Arbeitsgeräts eingesetzt werden.

Alternativ kann die Stromversorgungsanlage auf der

Transportplattform des Fahrzeugs verbleiben und versorgt den elektrischen Energiespeicher mit elektrischer Energie, der seinerseits das Arbeitsgerät mit elektrischer Energie versorgt ,

Weiters kann so vorgegangen werden, dass die

Aufnahmevorrichtung für Anhänger und/oder die Hebe- und Rangiervorrichtung für Abrollcontalner nach dem Absetzen der Stromversorgungsaniage verwendet wird, um einen

Abrollcontainer oder ein Arbeitsgerät zu transportieren. Weiters kann ein Arbeitsgerät nach dem Absetzen der

Stromversorgungsaniage mit Hilfe des Ladekrans auf die Transportpiattform gehoben und transportiert werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der

Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In dieser zeigen Fig. 1 eine

perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen

Raupenfahrzeugs, Fig. 2 eine Seitenansicht des

Raupenfahrzeugs gemäß Fig. 1, Fig. 3 eine Vorderansicht des Raupenfahrzeugs gemäß Fig. 1 und Fig. 4 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Stromversorgungsaniage. In den Figuren 1 bis 3 ist ein Raupenfahrzeug 1 mit einem Raupenfahrwerk 2 gezeigt, wobei das Raupenfahrwerk 2 zwei parallele Laufwerksketten 3 umfasst. Ein nicht näher dargestellter Elektromotor sorgt für den Antrieb der

Laufwerksketten 3. Das Raupenfahrwerk 2 trägt einen starren Rahmen 4, welcher eine sich im Wesentlichen über die gesamte Länge des Raupenfahrzeugs 1 erstreckende

Transportplattform 5 aufweist. Der Rahmen 4 ist an der vorder- und der Rückseite des Fahrzeugs 1 mit seitlich ausfahrbaren Rahmenteilen 6 versehen, an deren freien Enden jeweils Stützfüße 7 angeordnet sind, die in Richtung des Pfeils 8 gegen den Boden ausfahrbar sind.

Am Rahmen 4 ist weiters ein Kranaufbau angeordnet, der einen Kranausleger 9 mit drei relativ zueinander schwenkbar gelagerten Auslegerarmen iü umfasst. Weiters trägt der Rahmen 4 eine Hebevorrichtung 11 für Abroilcontainer .

Zur Versorgung des elektrischen Antriebs des

Raupenfahrwerks 2 umfasst das Fahrzeug 1 zwei elektrische Energiespeicher 12 (Fig. 2 ) . Die elektrischen

Energiespeicher 12 speisen eine

Leistungselektronikschaltung 13 mit wenigstens einem

Dreiphasenwechselstrcrn-Anschluss für externe Verbraucher.

Die Transportplattform 5 ist derart ausgebildet, das» sie eine schematisch angedeutete Stromversorgungsanlage 14 tragen kann. Die Stromversorgungsanlage 14 weist

beispielsweise einen Dieselmotor auf und hat geeignete Tragehaken oder dgl., um vom Ladekran 9 ergriffen und auf die Transportplattform 5 aufgehoben oder von dieser

abgesetzt zu v/erden. Die Stromversorgungsanlage 14 weist nicht näher dargestellte Anschlüsse auf, über welche die Stromversorgungsanlage 14 an eine Ladeeiektronik der elektrischer: Energiespeicher 12 angeschlossen werden kann, um diese aufzuladen. In Fig. 4 ist eine schematische Darstellung einer

erfindungsgemaöen Stromversorgungsanlage 14 dargestellt. Die Stromversorgungsanlage 14 umfasst einen bidirektionalen Stromrichter 15 und einen Wechselrichter 16, die an einen DC-Zwischenkreis 17 angeschlossen sind. Der DC- Zwischenkreis 17 ist mit einem elektrischen Energiespeicher 13, einem thermoelektrisehen Generator 19 und, über einen Gleichspannungswandier 20, mit einer Photovoltaikanlage 21 verbunden, über, eins nicht dargestellte Verbindung kann der DC-Zwischenkreis auch mit einem elektrischen

Energiespeicher 12 des Raupenfahrzeugs 1 verbunden sein.

Wechselspannungsseitig weist die Stromversorgungsanlage 14 einen Generator 22 auf, der über eine erste Schalteinheit 23 mit dem Stromrichter 15 und, zusätzlich über eine zweite Schalteinheit 24, mit dem Wechselrichter 16 und dem

Verbraucher 25 verbindbar ist.

Die Wechselspannungsseite des Stromrichters 15 und des Wechselrichters 16 ist über einen Anpasstransformator 26 mit einer Leitung 21 verbunden, über weiche der Verbraucher 25 unter Zwischenschaltung einer vierten Schalteinrichtung 30 mit elektrischer Energie versorgt wird. Weiters kann an die Leitung 27 unter Zwischenschaltung einer dritten

Schaiteinrichtung 29 mit einem externen

Stromversorgungsnetz 28 verbunden werden. Eine als Bypass- Leitung fungierende Leitungsverbindung 31, welche eine fünfte Schaiteinrichtung 32 aufweist, verbindet die

Wechselstromseite des Stromrichters 15 zwischen der ersten Schalteinrichtung 23 und der: zweiten Schalteinrichtung 24 mit der Leitung 27, wobei die Leitungsverbindung 31

zwischen der Schalteinrichtung 30 und dem Verbraucher 25 angeschlossen ist.

Im Betrieb funktioniert die Stromversorgungsaniage 14 wie folgt. Im ersten Betriebsmodus, wenn die vom Verbraucher 25 benötigte. Last maximal durchschnittlich groß ist, ist die erste Schalteinheit 23 geschlossen und der Generator 22 ist über den als Gleichrichter betriebenen Stromrichter 15 mit dem elektrischen Energiespeicher 18 verbunden und versorgt diesen mit Strom. Die zweite Schalteinheit 24 ist offen. Sobald der elektrische Energiespeicher 18 voll geladen ist, schaltet der Generator 22 ab. Die Last 25 wird vom DCZwischenkreis und ggf. dein elektrischen Energiespeicher 18, dem tnermoelektrischen Generator 59 und der

Fhotovoltaikanlage 21 über den Wechselrichter 16 mit. Strom versorgt . Falls die vom Verbraucher benötigte Energie größer wird als der DC-Zwischenkreis 17 bereitstellen kann, wird auch die zweite Schalteinheit 24 geschlossen und die

Stromversorgungsanlage wechselt in den zweiten

Betriebsmodus, sodass der Generator 22 direkt, parallel zum DC-Zwischenkreis 17, mit dem Verbraucher 25 verbunden ist. Weiters kann in diesem Zustand der Stromrichter 15 als Wechselrichter betrieben werden, sodass der DC- Zwischenkreis 17 den Verbraucher 25 sowohl über den

Wechselrichter 16 als auch über den Stromrichter 15 speist. Dadurch kann die dem Verbraucher 25 zur Verfügung gestellte Ausgangsleistung mehr als verdoppelt werden. Sobald die Last kleiner wird, öffnet die Steuereinrichtung die aweite Schalteinheit 24 und der Generator 22 speist wieder den elektrischen Energiespeicher 18 (erster

Betriebsraodus} .

Zusätzlich wird von der Photovoltaikaniage 21 und dein thezmoelektrischen Generator IS Energie erzeugt und in den DC~Zwischenspeieher eingebracht . Das Umschalten zwischen den beiden Betriebsmodi wird von einer nicht dargestellten Steuereinrichtung durchgeführt, welche auch den Generator in Abhängigkeit von der Last des elektrischen Verbrauchers regelt. Durch die Möglichkeit des Umschaitens zwischen dein ersten und dem zweiten Betriebsmodus ist es möglich, gleichzeitig einen optimalen Wirkungsgrad des Generators 22 im

Normalbetrieb (erster Betriebsmodus} und eine hohe

Ausgangsleistung im zweiten Betriebsmodus abdecken zu können.

Um den Generator 22 beim Anfahren mit der Frequenz des externen Stromversorgungsnetzes 28 oder mit der Frequenz des Wechselrichters 16 synchronisieren zu können, kann der Stromrichter 15 als elektrische Bremse eingesetzt werden. Hierzu ist die zweite Schalteinrichtung 24 zunächst

geöffnet, während die erste Schalteinrichtung 23

geschlossen ist, und der Generator 22 wird nach erfolgter Synchronisation durch Schließen der zweiten

Schalteinrichtung 24 an den Verbraucher 25 geschaltet.

Weiters kann auch der Viechseirichter 16 als bidirektionaler Stromrichter ausgebildet sein. Dies ermöglicht es, den DC- Zwischenkreis 17 aus dem externen Stromversorgungsnetz 28 mit Gleichstrom zu versorgen und dadurch den

Ener.giespei.cher 18 aufzuladen. Dies ermöglicht einen

Betrieb der Stromversorgungsanlage 14 als

unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV5 , urn bei einer Störung im externer. Stromversorgungsnetz 28 die Versorgung des Verbrauchers 25 aus dem DC-Zwischenkreis und/oder aus dem Generator 22 sicherzustellen. Hierzu wird der

Verbraucher zunächst bei geschlossenen Schalteinrichtungen 23 und 30 aus dem Stromversorgungsnetz 28 versorgt, wobei gewünschten! " alis gleichzeitig der DC-Zwischenkreis 17 samt dem Energiespeicher 18 über den Gleichrichter 15 aufgeladen werden kann. Die Schaiteinrichtungen 23 und 24 sind hierbei offen. Wenn die externe Stromversorgung einen kritischen Funkt unterschreitet und nicht mehr genügend Energie liefert, wird, die Schalteinrichtung 29 geöffnet und die Stromversorgungsanlage 14 wird in den Inselbetrieb gesetzt, indem der DC-Zwischenkreis 17 den Verbraucher 25 über den Wechselrichter 16 versorgt.

Beim genannten Betrieb als unterbrechungsfreie

Stromversorgung kann auch so vorgegangen werden, dass

Überschussenergie aus dem DC-Zwischenkreis 17 in das

Stromversorgungsnetz 28 rückgespeist wird, z.B. wenn eine angeschlossene Photovo ' i taikanlage 21 ausreichend Energie liefert .

Weiters ist mit der Stromversorgungsanlage 14 ein reiner Generatorbetrieb möglich, wenn der DC-Zwischenkreis 17 ausfällt oder der Energiespeicher 18 leer ist. In diesem Fall wird der Generator 22 bei offenen Schaiteinrichtungen 23, 24 und 30 gestartet und auf die Zielfrequenz

und -Spannung gesetzt. Danach werden die 3chaltein.richtur.geri 23, 24 und 30 sowie ggf. die dein

Anpasstransfcrmator 26 zugeordneten Schalteinrichtungen geschlossen, sodass der Verbraucher 25 mit Energie versorgt wird. Durch Inbetriebnehmen des Stromrichters 15 kann der vom Generator gelieferte Wechselstrom stabil gehalten werden, wobei die Inbetriebnahme des Stromrichters 15 entweder vor oder nach dem Schließen der Schalteinrichtung 30 erfolgen kann. Optional kann auch eine Bypass-Funktion realisiert werden, indem der. Generator 22, ggf. unter Stabilhaltung durch den Stromrichter 15, wie oben beschrieben den Verbraucher 25 versorgt, jedoch nicht über den Anpasstransformator 26, sondern über die Leitungsverbindung 31. Dabei ist die

Schaiteinrichtung 30 offen und die Schalteinrichtungen 29 sowie die dem Änpasstransformator 26 zugeordneten

Schalteinrichtungen sind geschlossen, sodass der

Energiespeicher 18 über den Stromrichter IS (als

Gleichrichter betrieben) aus dem Energieversorgungsnet z 28 aufgeladen wird.