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1、10申请公布号CN102365466A43申请公布日20120229CN102365466ACN102365466A21申请号200980158417822申请日2009122912/362,98020090130USF15B1/08200601B60K6/1220060171申请人罗伯特博世有限公司地址德国斯图加特72发明人KB罗斯WG斯帕达福拉74专利代理机构永新专利商标代理有限公司72002代理人王琼54发明名称具有蓄能器的液压能量存储系统及改变其充量的方法57摘要一种用于改变蓄能器内充量的方法，包括提供容纳工作流体和气体的蓄能器，提供容纳气体的容器，从容器向蓄能器传递气体以增大蓄能器内。
2、的气体压力，并且从蓄能器向容器传递气体以降低蓄能器内的气体压力。30优先权数据85PCT申请进入国家阶段日2011092886PCT申请的申请数据PCT/US2009/0696832009122987PCT申请的公布数据WO2010/087934EN2010080551INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书5页附图2页CN102365487A1/2页21一种用于改变蓄能器的充量的方法，该方法包括提供容纳工作流体和气体的蓄能器；提供容纳气体的容器；从容器向蓄能器传递气体以增大蓄能器内的气体压力；并且从蓄能器向容器传递气体以降低蓄能器内的气体压力。2如权利要。
3、求1所述的方法，其特征在于，从容器向蓄能器传递气体包括使用泵从容器向蓄能器泵送气体。3如权利要求1所述的方法，其特征在于，从蓄能器向容器传递气体包括使用泵从蓄能器向容器泵送气体。4如权利要求1所述的方法，其特征在于，从容器向蓄能器传递气体包括减小容器的容积。5如权利要求4所述的方法，其特征在于，减小容器的容积包括将活塞在容器内从第一位置移动至第二位置。6如权利要求5所述的方法，其特征在于，从蓄能器向容器传递气体包括增大容器的容积。7如权利要求6所述的方法，其特征在于，增大容器的容积包括将活塞在容器内从第二位置移动至第一位置。8一种能量存储系统，包括容纳工作流体的第一容器；与第一容器流体连通的可。
4、逆泵/马达；容纳工作流体和气体的蓄能器，该蓄能器与可逆泵/马达选择性的流体连通以向作为马达操作时的可逆泵/马达传送增压的工作流体，并且接收由作为泵操作时的可逆泵/马达排放的增压的工作流体；容纳气体并且与蓄能器选择性的流体连通的第二容器；以及与蓄能器和第二容器流体连通的泵；其中，泵可操作以在第二容器与蓄能器之间沿至少一个方向传递气体以改变蓄能器内的气体压力。9如权利要求8所述的能量存储系统，其特征在于，泵可操作以从第二容器向蓄能器传递气体以增大蓄能器中的气体压力。10如权利要求8所述的能量存储系统，其特征在于，泵可操作以从蓄能器向第二容器传递气体以降低蓄能器中的气体压力。11如权利要求8所述的能。
5、量存储系统，其特征在于，还包括置于第二容器与蓄能器之间的流动路径中的隔离阀，其中，泵置于第二容器与蓄能器之间的流动路径中。12如权利要求11所述的能量存储系统，其特征在于，还包括第二隔离阀，第二隔离阀置于与第二容器与蓄能器之间的第一流动路径平行地流体连接的第二流动流动路径内。13如权利要求8所述的能量存储系统，其特征在于，还包括可操作地联接至泵以可选地启动泵的控制单元。14如权利要求13所述的能量存储系统，其特征在于，还包括可操作地联接至泵的马达，其中，控制单元可操作地联接至马达以可选地启动马达。权利要求书CN102365466ACN102365487A2/2页315一种能量存储系统，包括容纳。
6、工作流体的第一容器；与容器流体连通的可逆泵/马达；容纳工作流体和气体的蓄能器，该蓄能器与可逆泵/马达选择性的流体连通以向作为马达操作时的可逆泵/马达传送增压的工作流体，并且接收由作为泵操作时的可逆泵/马达排放的增压的工作流体；容纳气体并且与蓄能器选择性的流体连通的第二容器；和置于第二容器中的活塞；其中，活塞可在第二容器中从第一位置移动到第二位置以从第二容器向蓄能器传递气体来增大蓄能器内的气体压力，并且其中，活塞在第二容器中从第二位置向第一位置移动以允许气体从蓄能器返回第二容器来降低蓄能器内的气体压力。16如权利要求15所述的能量存储系统，其特征在于，还包括置于第二容器与蓄能器之间的隔离阀。17。
7、如权利要求15所述的能量存储系统，其特征在于，还包括可操作地联接至活塞以可选地在第二容器内移动活塞的控制单元。18如权利要求17所述的能量存储系统，其特征在于，还包括可操作地联接至活塞的致动器，其中，控制单元可操作地联接至致动器以可选地在第二容器内移动活塞。19如权利要求20所述的能量存储系统，其特征在于，致动器包括联接至第二容器并且被支撑用于相对于第二容器旋转的螺钉；和可操作地联接至螺钉以可选地旋转螺钉的马达，其中，活塞联接至螺钉，并且其中会响应螺钉的旋转发生活塞的运动。20如权利要求19所述的能量存储系统，其特征在于，致动器还包括可操作地在螺钉与马达之间联接的变速器。权利要求书CN1023。
8、65466ACN102365487A1/5页4具有蓄能器的液压能量存储系统及改变其充量的方法技术领域0001本发明涉及一种用于车辆的混合动力驱动系统，并且尤其涉及混合动力液压驱动系统。背景技术0002典型的车辆混合动力液压驱动系统使用可逆泵/马达来从传统车辆驱动系统存储功率或向传统车辆驱动系统增加功率。该系统通过将液压液体从低压贮存器泵送至液压能量存储系统来存储功率。该液压能量存储系统通常由一个或多个充氮的液压蓄能器构成。在许多情形下，液压能量存储系统也可以吸收功率并且将它排泄到大气中作为废的热能而不是存储它。混合动力液压驱动系统通常通过利用存储在液压蓄能器中的液压能量来驱动可逆泵/马达作为马。
9、达而向传统车辆驱动系统增加功率。发明内容0003在一个方面，本发明提供了一种用于改变蓄能器内充量的方法。该方法包括提供容纳工作流体和气体的蓄能器，提供容纳气体的容器，从容器向蓄能器传递气体以增大蓄能器内的气体压力，并且从蓄能器向容器传递气体以降低蓄能器内的气体压力。0004在另一个方面，本发明提供了一种能量存储系统，它包括容纳工作流体的第一容器、与第一容器流体连通的可逆泵/马达和容纳工作流体和气体的蓄能器。该蓄能器与可逆泵/马达选择性的流体连通以向作为马达操作时的可逆泵/马达传送增压的工作流体，并且接收由作为泵操作时的可逆泵/马达排放的增压的工作流体。该能量存储系统还包括容纳气体且与蓄能器选择。
10、性的流体连通的第二容器，和与蓄能器和第二容器流体连通的泵。该泵可以操作以在第二容器与蓄能器之间沿至少一个方向传递气体以改变蓄能器内的气体压力。0005在另一个方面，本发明提供了一种能量存储系统，它包括容纳工作流体的第一容器、与容器流体连通的可逆泵/马达和容纳工作流体和气体的蓄能器。该蓄能器与可逆泵/马达选择性的流体连通以向作为马达操作时的可逆泵/马达传送增压流体，并且接收由作为泵操作时的可逆泵/马达排放的增压流体。该能量存储系统还包括容纳气体且与蓄能器选择性的流体连通的第二容器，和置于第二容器内的活塞。该活塞可以在第二容器中从第一位置向第二位置移动以从第二容器向蓄能器传递气体以增大蓄能器内的气。
11、体压力。该活塞也可以在第二容器中从第二位置向第一位置移动以允许气体从蓄能器返回第二容器以降低蓄能器内的气体压力。0006通过下面的详细说明和附图，本发明的其它特征和方面将会变得显而易见。附图说明0007图1是本发明的能量存储系统的第一结构的示意图。0008图2是本发明的能量存储系统的第二结构的示意图。说明书CN102365466ACN102365487A2/5页50009在对本发明的任意结构进行详细说明之前，应当理解，本发明的应用并不限于在下面的描述中所述或是下面的附图中所示的组件的结构和配置的细节。本发明可以具有其它结构并且能够以各种方式实践或实施。而且，应当理解，此处使用的措辞和术语仅仅出。
12、于说明的目的而不应视为限制。在此中所使用的“包括INCLUDING”、“包含COMPRISING”或“具有HAYING”及其变体旨在包含其后所列项和其等效物以及附加项。除非另外指定或是限制，否则术语“安装MOUNTED”、“连接CONNECTED”、“支撑SUPPORTED”和“联接COUPLED”及其变体均被广义地使用并且包括直接和间接安装、连接、支撑和联接。另外，“连接CONNECTED”和“联接COUPLED”并不限于物理或机械连接或联接。具体实施方式0010图1示意性地显示了能量存储系统10，它包括容纳工作流体例如液压流体等等的容器12、经由供给流动路径24和返回流动路径26与容器12。
13、流体连通的可逆泵/马达14和蓄能器充载系统30。在能量存储系统10的所示结构中，系统10联接至车辆未显示的动力传动系统20以从动力传动系统20吸收或存储动能并且向动力传动系统20输送或传递能量以向动力传动系统20提供动力。或者，系统10可以联接至系统10可以与之相互作用的许多不同机构中的任一个以存储和传递能量。另外，可变蓄能器充载系统30可以包含在使用蓄能器的其它系统来存储能量。0011继续参见图1，可变蓄能器充载系统30包括容纳工作流体和气体例如氮气等等的蓄能器16、容纳附加的气体供给的容器32和流体连通蓄能器16与容器32的泵34。蓄能器16经由双向流动路径18与可逆泵/马达14选择性的流。
14、体连通。隔离阀40A例如，球阀、滑阀、提升阀、闸阀等等置于流动路径18中以可选地使蓄能器16与可逆泵/马达14分离。蓄能器16的类型可以取决于能量存储系统10的应用而改变例如隔膜、囊、浮动活塞等等。在图1中，容器32设计成单个定容式压力容器。或者容器32可以设计成作为变容式压力容器例如，可以挤压的囊。另外，容器32可以设计成相互连接的压力容器的组件。取决于能量存储系统10应用应用，容器32可以由于许多不同材料中的任一种制成例如，钢、铝、塑料、碳纤维复合材料等等。容器32的容积可以取决于能量存储系统10的应用而改变。泵34也可以取决于能量存储系统10的应用而改变例如叶片、活塞、涡旋、旋转齿轮等等。
15、。0012继续参见图1，可变蓄能器充载系统30包括主流动路径36，其中泵34置于蓄能器16与容器32之间。各自的隔离阀40B、40C置于主流动路径36中泵34与蓄能器16之间，并且在泵34与容器32之间。系统30还包括置于蓄能器16与容器32之间与主流动路径36平行流体地连接的旁路流动路径38。另一个隔离阀40D置于旁路流动路径38中蓄能器16与容器32之间。0013继续参见图1，马达44可操作地联接至泵34以操作或驱动泵34。马达44的类型可以取决于能量存储系统10的应用而改变例如电动机、液压马达等等。控制单元42可操作地联接至马达44以可选地驱动和停用马达44。控制单元42可以使用多种技术。
16、例如，通过有线连接、通过无线连接等等可操作地联接至马达44。控制单元42可以专用于控制马达44，或者除了控制其它装置例如能量存储系统10内的其它组件或装置、包含能量存储系统10的车辆内的其它组件或装置等等之外，控制单元42可以用于控制马达44。说明书CN102365466ACN102365487A3/5页60014继续参见图1，各自的传感器22置于主流动路径36中蓄能器16与隔离阀40B之间，并且在容器32与隔离阀40C之间。传感器22配置成检测或探测各自的蓄能器16和容器32中的压力。传感器22也可操作地联接至控制单元42以向控制单元42提供与蓄能器16和容器32中的每一个内的压力相关的信息。
17、。传感器22可以使用多种技术例如，通过有线连接、通过无线连接等等可操作地联接至控制单元42。或者，传感器22可以设计成检测多种其它状况例如流速、温度等等。0015继续参见图1，当车辆未显示经历制动或其中动力传动系统能量会被吸收和存储的另一个操作时，可逆泵/马达14充当由车辆的动力传动系统20驱动的泵。可逆泵/马达14经由供给流动路径24从容器12接收低压工作流体并且压缩工作流体。生成的高压工作流体离开可逆泵/马达14，流经隔离阀40A，并且经由流动路径18流入蓄能器16。当增压的工作流体流入蓄能器16中时，活塞、隔膜或使气体和工作流体分开的其它结构向上移动，因此压缩蓄能器16内的气体。隔离阀4。
18、0A随后闭合以保持蓄能器16中的气体和工作流体处在高压下。由活塞、隔膜或其它结构执行的压缩气体的功存储起来用于后面对动力传动系统20提供动力。0016当车辆未显示经历加速或其中需要推进辅助的另一个操作时，可逆泵/马达14充当马达。压缩气体作用在蓄能器16中的活塞、隔膜或其它结构上，因此将工作流体保持在高压下。一旦开启隔离阀40A，高压工作流体就从蓄能器16流出并且经由流动路径18进入可逆泵/马达14以驱动可逆泵/马达14和动力传动系统20，因此辅助车辆的加速或其它能量消耗的操作。低压工作流体离开可逆泵/马达14，流经返回流动路径26，穿过置于返回流动路径26中的热交换器76和过滤器78，随后返。
19、回容器12。容器12可以包括通气孔以允许替换空气在工作流体从容器12排放期间进入容器12，并且允许容器12中工作流体上方的空气在使用工作流体填充容器12期间逃逸。0017继续参见图1，在可变蓄能器充载系统30的操作中，泵34经由主流动路径36在容器32与蓄能器16之间传递气体以改变蓄能器16中的气体压力。改变蓄能器16的充量或气体压力允许系统30调节用于改变包含系统30的车辆的运行条件并且实现最大系统性能例如，最大的燃料节约、最大功率、最大减排等等。为了改变蓄能器16中的气体压力，置于主流动流动路径36中的隔离阀40B、40C由控制单元42开启例如，通过有线或无线连接。0018更具体地，每个阀。
20、40B、40C均可以包括一旦由控制单元42命令就可以开启和闭合阀40B、40C的致动器例如，螺线管。为了增大蓄能器16中的气体压力，控制单元42启动马达44，马达44又继而操作泵34来经由主流动路径36从容器32向蓄能器16传递气体。控制单元42可以利用传感器22提供的压力信息确定蓄能器16中的充量或气体压力何时已经达到其新的增大或降低的值。在气体从容器32到蓄能器16的传递完成之后，控制单元42然后就可以停止马达44并且闭合流动流动路径36中的隔离阀40B、40C。当容器32中的气体压力大于蓄能器16中的气体压力时，蓄能器16中的气体压力可以通过将容器32内的气体经由旁路流动路径38排放到蓄。
21、能器16中而增大。为了使此发生，控制单元42开启流动路径36、38这两者中的隔离阀40B、40C。0019为了降低蓄能器16内的气体压力，控制单元42启动马达44，马达44又继而操作泵34来经由主流动路径36从蓄能器16向容器32传递气体。控制单元42可以以与如上说明书CN102365466ACN102365487A4/5页7所述相似的方式利用由传感器22提供的压力信息确定何时停止马达44和闭合流动路径36内的阀40B、40C。当蓄能器16内的气体压力大于容器32中的气体压力时，蓄能器16内的气体压力可以通过将蓄能器16内的气体经由旁路流动路径38排放到蓄能器16中而降低。为了使此发生，控制单。
22、元42开启流动路径36、38这两者中的隔离阀40B、40C、40D。0020图2示意性地显示了依照本发明的能量存储系统110的第二结构。图2中显示的能量存储系统110类似于图1所示并且如上所述的系统10。同样地，类似的组件标有相似的参考数字加上“100”。0021图2示意性地显示了能量存储系统110，它包括容纳工作流体的容器112、经由供给流动路径124和返回流动路径126与容器122流体连通的可逆泵/马达114和可变蓄能器充载系统130。在能量存储系统1110的所示结构中，系统1110联接至车辆未显示的动力传动系统120以从动力传动系统120存储或吸收动能并且向动力传动系统120输送或传递能。
23、量以向动力传动系统120提供动力。0022继续参见图2，可变蓄能器充载系统130包括容纳工作流体和气体的蓄能器116，且蓄能器116与容纳附加的气体供给的容器132选择性的流体连通和置于容器132内的活塞128。蓄能器116经由双向流动路径118与可逆泵/马达114选择性的流体连通。隔离阀140A置于流动路径118内以可选地将蓄能器116与可逆泵/马达114分离。可变蓄能器充载系统130还包括在蓄能器116与容器132之间的流动路径136。另一个隔离阀140B置于流动路径136内蓄能器116与容器132之间。0023继续参见图2，控制单元142可操作地联接至活塞128以在容器132内可选地移动。
24、活塞128。致动器148可操作地联接至活塞128以在容器132内移动活塞128。致动器148的类型可以取决于能量存储系统110的应用而改变例如电动机械线性致动器、气动致动器、液压致动器等等。作为图2中所示的致动器148，致动器148设计成螺钉146，它联接至容器132并且被支撑用于相对于容器132例如通过一个或多个衬套、轴承等等、马达144和使螺钉146与马达148相互连接的变速器150旋转。活塞128配设有接收螺钉146的螺纹孔并且在螺钉146旋转时允许活塞128沿着螺钉146移动。或者，活塞128可以固定至螺钉146的远端，并且螺钉146可以螺纹地联接至容器132。马达144的类型可以取决。
25、于能量存储系统110的应用而改变例如电动机、液压马达等等。变速器150的类型也可以取决于能量存储系统110的应用而改变例如齿轮、链驱动或无级变速器。0024继续参见图2，各自的传感器122置于主流动路径136中蓄能器116与隔离阀140B之间，并且在容器132与隔离阀140B之间。传感器122配置成检测或探测各自的蓄能器116和容器132内的压力。传感器122也可操作地联接至控制单元142以向控制单元142提供与蓄能器116和容器132中的每一个内的压力相关的信息。传感器122可以使用多种技术例如，通过有线连接、通过无线连接等等可操作地联接至控制单元142。或者，传感器122可以设计成检测多种。
26、其它状况例如流速、温度等等。0025继续参见图2，当车辆未显示经历制动或其中动力传动系统能量会被吸收和存储的另一个操作时，可逆泵/马达114充当由车辆的动力传动系统120驱动的泵。可逆泵/马达114经由供给流动路径124从容器112接收低压工作流体并且压缩工作流体。生成的高压工作流体离开可逆泵/马达114，流经隔离阀140A，并且经由流动路径118流入蓄能器116。当增压的工作流体流入蓄能器116中时，活塞、隔膜或使气体和工作流体分开的其说明书CN102365466ACN102365487A5/5页8它结构向上移动，因此压缩蓄能器116内的气体。隔离阀140A随后闭合以保持蓄能器116中的气体。
27、和工作流体处在高压下。由活塞、隔膜或其它结构执行的压缩气体的功存储起来用于后面对动力传动系统120提供动力。0026当车辆未显示经历加速或其中需要推进辅助的另一个操作时，可逆泵/马达114充当马达。压缩气体作用在蓄能器116内的活塞、隔膜或其它结构上，因此将工作流体保持在高压下。一旦开启隔离阀140A，高压工作流体就从蓄能器116流出并且经由流动路径118进入可逆泵/马达114以驱动可逆泵/马达114和动力传动系统120，因此辅助车辆的加速或其它能量消耗的操作。低压工作流体离开可逆泵/马达114，流经返回流动流动路径126，穿过置于返回流动路径126中的热交换器176和过滤器178，随后返回容。
28、器112。容器112可以包括通气孔以允许替换空气在工作流体从容器112排放期间进入容器112，并且允许容器112中工作流体上方的空气在使用工作流体填充容器112期间逃逸。0027继续参见图2，在可变蓄能器充载系统130的操作中，活塞128在第一位置以虚线显示和第二位置以实线显示之间的运动会经由流动路径136在容器132与蓄能器116之间传递气体来改变蓄能器116内的气体压力。改变蓄能器116的充量或气体压力允许系统130调节用于改变包含系统130的车辆的运行条件并且实现最大系统性能例如，最大的燃料节约、最大功率、最大减排等等。为了改变蓄能器116内的气体压力，开启置于流动路径136内的隔离阀1。
29、40B。在系统130的所示结构中，控制单元142可以连通隔离阀140B例如通过有线或无线连接来开启置于流动路径136内的阀140B。更具体地，阀140B可以包括一旦由控制单元142命令就可以开启和闭合阀140B的致动器例如，螺线管。0028接下来，控制单元142启动马达144，马达144又继而相对于容器132驱动或旋转变速器150和螺钉146。螺钉146的旋转会使活塞128沿着螺钉146在第一位置以虚线显示与第二位置以实线显示之间移动。活塞128从第一位置以虚线显示到第二位置以实线显示的运动减小了容器132内可用于气体的体积，导致气体从容器132向蓄能器116的传递，这最终会增大蓄能器116内。
30、的气体压力。控制单元142可以利用传感器122提供的压力信息确定蓄能器116内的充量或气体压力何时已经达到其新的增大的值。0029活塞128从第二位置以实线显示到第一位置以虚线显示的运动增大了容器132内可用于气体的体积，导致气体从蓄能器116移动并且膨胀进入容器132，这最终会减小蓄能器116内的气体压力。控制单元142可以利用传感器122提供的压力信息确定蓄能器116内的充量或气体压力何时已经达到其新的降低的值。在气体从蓄能器116到容器132的传递完成之后，控制单元142然后就可以停止马达144并且闭合流动流动路径136内的隔离阀140B。0030也可以使用改变容器132的容积以导致容器132与蓄能器116之间的气体传递的可选方法。例如，容器132可以设计为囊，囊可以被挤压以减小囊的内部体积。0031在下面的权利要求中阐明了本发明的各个特征。说明书CN102365466ACN102365487A1/2页9图1说明书附图CN102365466ACN102365487A2/2页10图2说明书附图CN102365466A。