CN104024655A - 用于借助于感应传感器来确定活塞在活塞压力储存器中的位置的方法以及合适地构造的活塞压力储存器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种活塞储存器(1)以及一种用于确定活塞(5)的位置的方法，所述活塞能够在所述活塞储存器(1)的壳体(3)的内部运动。在此，一个或多个感应传感器(15)布置在所述壳体(3)的壳面(21)外部上并且设计用于，基于电磁感应来探测所述活塞(5)在所述壳体(3)内部的运动。以这种方式能够实现所述活塞(5)的当前位置的技术简单地待实现的无接触的确定并且能够例如用于监测所述活塞压力储存器(1)的负载状态。

Description

用于借助于感应传感器来确定活塞在活塞压力储存器中的位置的方法以及合适地构造的活塞压力储存器

技术领域

本发明涉及一种用于确定活塞在活塞压力储存器内部的位置的方法。此外，本发明涉及一种合适地构造的活塞压力储存器。此外，本发明涉及一种用于检查关于活塞压力储存器的负载状态的信息的方法以及一种用于监测活塞压力储存器的监测装置。

背景技术

活塞压力储存器用于储存能量，其方式是，通过在压力情况下压缩气体来储存流体。例如在液压混合动力车辆中活塞压力储存器用于储存例如在制动车轮的情况下产生的能量并且例如在车辆随后的加速中又使用该能量。

在活塞压力储存器中能够在例如柱形的壳体中设置在该壳体中可移位的活塞作为所述活塞压力储存器的两个部分容腔之间的分隔元件。能够将可压缩的气体导入到所述部分容腔中的一个中。能够将不可压缩的流体导入到另一个部分容腔中。尤其地，不可压缩的流体能够通过合适的阀系统来导入到相应的部分容腔中并且又从该部分容腔中导出，以便机械地通过可压缩的气体的压缩来储存或再次释放能量。

DE 10 2010 001 200 A1说明了一种传统的活塞压力储存器。

为了能够确定所述活塞压力储存器的负载状态(State Of Charge，SOC)，也就是说，为了能够确定当前在活塞压力储存器中储存了多少能量，能够测量决定该能量含量的测量参数(例如在活塞压力储存器中存在的压力和在此主导的温度)。利用简单的传感器可以实现这种压力和温度测量。

然而已观察到的是，尤其在动态运行条件下由于例如温度测量的等待时间的原因在确定负载状态时可能会出现部分较大的不准确性。

替代地，能够依据活塞在活塞压力储存器的壳体内部的当前位置来求得该活塞压力储存器的负载状态。活塞的位置传统上例如能够通过限位开关来求得，所述限位开关例如借助于转换杆来求得活塞在活塞压力储存器的壳体内部的储存器的一端上和/或另一端上的最终位置。替代地，能够例如借助于活塞杆、绳索式测量系统或者超声波位移测量系统来感测活塞在壳体内部的位移或位置。

但是，这种用于确定活塞的当前位置的系统需要高的结构耗费。尤其地，可能需要将构件(例如限位开关或者活塞杆)集成到活塞压力储存器的内部容腔中，其中，可能需要将这样的构件向外机械式和/或电式连接。

发明内容

在这里建议的用于确定活塞在活塞压力储存器内部的位置的方法以及相应地配备的活塞压力储存器，能够实现以高准确性且尽管如此结构耗费较少地确定了活塞在活塞压力储存器内部的当前位置。

此外，能够依据活塞在活塞压力储存器内部的如此已确定的位置来求得关于活塞压力储存器的负载状态的信息进而能够检查以其它方式获得的关于所述负载状态的信息。因此，能够使活塞压力储存器的负载状态监测变得更加可靠。

根据本发明的第一方面，提出一种活塞压力储存器，其中，活塞能够在壳体的内部移位。在此，在壳体的壳面的外部布置至少一个感应传感器，该感应传感器设计用于，基于电磁感应来探测活塞在壳体内部中的运动，所述活塞以能导电的和/或铁磁的材料构成。

这种活塞压力储存器能够实现一种用于借助于在壳体外部安装的感应传感器来确定活塞在活塞压力储存器内部的当前位置的方法。在此，活塞的位置能够基于在壳体的内部中运动的活塞由变化的电磁感应来推导出。

从中能够看出所提出的活塞压力储存器或因此能够实施的、所提出的用于确定当前活塞位置的方法的优点：在活塞压力储存器的储存器容腔内部不需要布置测量传感器或者其他结构元件。

为了确定活塞的当前位置，能够在活塞压力储存器的壳体外部布置一个或多个感应传感器。借助于所述感应传感器能够探测活塞在壳体内部中变化的位置。在此，所述感应传感器能够基于磁感应的测量来识别活塞在壳体内部中的当前情况或运动。

在此，感应传感器能够使用不同的物理测量原理并且能够尤其以振荡回路或线圈的电磁感应、阻尼或者频率变化为基础。

例如能够将感应传感器构造为差动变压器、感应式位移传感器、涡流传感器或者感应式接近开关。

感应传感器通常例如在测量线圈的附近处测量由于导电的和/或铁磁的对象运动的原因而引起的磁场的变化。由于所述对象基于感应定律的工作方式的原因，感应传感器能够因此无接触地进而无磨损地测量所述活塞的运动。

关于在这里提出的活塞压力储存器明确的是，感应传感器例如能够发射电磁场，该电磁场在运动的活塞或设置在该活塞中的导电材料中引起涡流。在这里，从设置在感应传感器中的振荡器中提取能量，这能够借助于合适的传感器件来探测并且转化成测量信号。当活塞运动经过传感器时，基于由感应传感器提供的测量信号最终能够推导出关于活塞在壳体内部的瞬时位置的信息。

优选地，活塞压力储存器的壳体至少在壳面的部分区域中以电绝缘的和/或抗磁的材料构造。

通过为壳体或者壳体的至少部分区域选择这种材料能够避免了，布置在壳体的壳面外部的感应传感器相对于壳体的内部被电磁屏蔽。

通过壳体至少在部分区域中(在该部分区域中，感应传感器布置在该壳体的壳面上)由既不导电自身又不铁磁的材料制成，能够引起了，感应传感器能够通过穿过壳体的壁的磁场的变化来进行探测：例如所述变化由在内部运动的活塞如何引起。

为了精确地求得活塞的瞬时位置，能够在壳体的壳面上布置多个感应传感器。在这里，设置在壳体上的传感器越多，则能够越准确地探测出活塞在壳体内部中的当前位置。

多个感应传感器能够沿着相对于活塞的运动方向平行的线布置。通过感应传感器的这种布置能够实现简单地分析处理由感应传感器所探测的测量信号。

前面说明的用于确定活塞在活塞压力储存器内部的位置的方法能够有利地用于，基于活塞的已确定的位置来检查关于活塞压力储存器的负载状态的信息。这种方法能够在用于监测活塞压力储存器的监测装置中实施。

例如能够在活塞压力储存器的常规运行中仅仅基于其他测量参数(例如储存在活塞压力储存器中的流体或气体的压力和温度)来确定所述活塞压力储存器的负载状态。依据这些可简单求得的测量参数能够简单并且以通常足够的准确性来确定所述负载状态。然而，能够在一定的时间间隔内或者例如在活塞压力储存器的工作条件确定的情况下有利地监测、校正或者精确地表达出这种已执行的负载状态测量，其方式是，附加地求得关于活塞在活塞压力储存器内部的当前位置的信息。为此，例如能够初始化、校正和/或监测具有由感应传感器提供的关于活塞的当前位置的数据的计算模型。这些附加的信息允许活塞压力储存器的负载状态的准确确定或以其他测量方法求得的负载状态的可信度测试。这可用来例如更好地利用所谓的SOC波动。也就是说，负载过程不需要例如在例如90％的负载状态时已经结束以能够确保足够的安全性，而是能够例如继续直至98％的负载状态。由此，能够更有效地利用活塞压力储存器的能量含量。

对此指出，本发明的实施方式的可能的特征和优点在这里部分地参考用于确定活塞在活塞压力储存器内部的位置的方法、部分地参考用于检查关于活塞压力储存器的负载状态的信息的方法并且部分地参考相应地配备的活塞压力储存器进行说明。本领域技术人员清楚的是，所述特征能够以合适的方式相互组合和/或交换，以便实现本发明的其他实施方式并且可能实现最佳协同效果。

附图说明

下面参考所属附图来描述本发明的实施方式。既不应将说明书也不应将附图局限地设计为本发明。

图1示出了根据本发明的实施方式的活塞压力储存器的侧剖视图。

该图仅仅是示意性的并且不是比例正确的。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的实施方式的活塞压力储存器1。活塞压力储存器1具有呈轻质结构的壳体3，该壳体大部分由玻璃-或者碳纤维加强的塑料(GFK或CFK)制成。所述GFK或CFK基本上由不导电的玻璃纤维和不导电的塑料基质(例如以合成树脂形式)构成。所述壳体例如能够具有柱形的几何构型，该几何构型具有例如10cm至30cm的直径和例如50cm至300cm的长度。

在壳体3的内部布置由导电材料、例如金属(例如铝)制成的活塞5。活塞5用作壳体3的内部的两个部分容腔7、9之间的分隔元件并且将这些部分容腔相对彼此密封。在此，活塞5能够沿着运动方向19(该运动方向相应于壳体3的柱体的中轴线)移位，从而所述部分容腔7、9能够变化。

例如能够通过阀系统11将不可压缩的流体(例如液体、尤其油)导入到第一部分容腔7中或者从该部分容腔中导出。通过阀系统13能够将可压缩的流体(例如气体)导入到另一部分容腔9中或从该部分容腔中导出。在此，活塞5能够根据导入到部分容腔7中的不可压缩的流体的量来沿着运动方向23移位并且能够通过在被包含于第二部分容腔9中的可压缩的流体中构建压力来储存能量。

在活塞压力储存器1的柱形的壳体3的壳面21上布置一个或多个感应传感器15。在使用多个感应传感器15的情况下，这些感应传感器前后相继地沿着相对于活塞5的运动方向19平行的方向布置。在此，相邻的感应传感器15之间在所述方向上的间距“s”能够小于或者等于或者大于活塞5在同一方向上的长度“L”，根据这样的情况而定：例如，应在活塞位置确定的情况下实现怎样的准确性，并且相邻的传感器之间必须遵循怎样的最小间距，以避免这些传感器被相互消极地影响。

这些感应传感器15分别与监测装置17连接并且能够将所述感应传感器的测量信号传递至该监测装置17。利用在活塞储存器1的长度上分布的感应传感器15能够离散地确定活塞5的当前位置。

所述信息能够被监测装置17例如用于初始化计算模型或在活塞储存器1运行期间校准并且修正该计算模型，在所述计算模型中，活塞储存器1的负载状态基于物理的测量参数(例如在活塞储存器1中存在的压力以及在此主导的温度)来计算。以这种方式能够尤其在动态的运行条件下获得当前负载状态的计算值的明显较高的准确性。

Claims (9)

1.一种活塞压力储存器(1)，其具有：

-壳体(3)；和

-能够在所述壳体(3)的内部移位的活塞(5)，

其特征在于，所述活塞压力储存器(1)还具有：

-至少一个感应传感器(15)，

其中，所述活塞(5)以能导电的和/或铁磁的材料构成，并且

其中，所述感应传感器(15)在外部布置在所述壳体(3)的壳面(21)上并且设计用于，基于电磁感应来探测所述活塞(5)在所述壳体(3)的内部中的运动。

2.根据权利要求1所述的活塞压力储存器，其中，所述壳体(3)至少在所述壳面(21)的部分区域中以电绝缘的和/或抗磁的材料构成。

3.根据权利要求1或2所述的活塞压力储存器，其中，一个或多个感应传感器(15)布置在所述壳体(3)的壳面(21)上。

4.根据权利要求3所述的活塞压力储存器，其中，所述感应传感器(15)沿着相对于所述活塞(5)的运动方向(19)平行的线来布置。

5.一种用于确定活塞(5)在活塞压力储存器(1)内部的位置的方法，其中，所述活塞压力储存器(1)具有壳体(3)和能够在所述壳体(3)的内部移位的活塞(5)，其特征在于，所述方法具有下述步骤：

借助于至少一个感应传感器(15)来确定所述活塞(5)的位置。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，根据由于活塞(5)在壳体(3)内部运动而引起的电磁感应的改变来推导出所述活塞(5)的位置。

7.一种用于检查关于活塞压力储存器(1)的负载状态的信息的方法，

其特征在于，所述方法具有以下步骤：

-依据根据权利要求5或6所述的方法来确定活塞(5)在所述活塞压力储存器(1)内部的位置；和

-在考虑所述活塞(5)的已确定的位置的情况下检查关于所述活塞压力储存器(1)的负载状态的信息。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，基于所述活塞储存器内部的流体的测得的压力和测得的温度来求得所述负载状态，并且在考虑所述活塞的之前已确定的位置的情况下检查如此求得的负载状态。

9.一种用于监测活塞压力储存器(1)的监测装置(25)，其特征在于，所述监测装置(25)被构造用于执行根据权利要求5至8中任一项所述的方法。