DE102012017004A1 - Hydraulisches Energierückgewinnungssystem - Google Patents

Hydraulisches Energierückgewinnungssystem Download PDF

Info

Publication number
DE102012017004A1
DE102012017004A1 DE102012017004.1A DE102012017004A DE102012017004A1 DE 102012017004 A1 DE102012017004 A1 DE 102012017004A1 DE 102012017004 A DE102012017004 A DE 102012017004A DE 102012017004 A1 DE102012017004 A1 DE 102012017004A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
motor
pump
energy
recovery system
storage device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102012017004.1A
Other languages
English (en)
Inventor
Mikko Erkkilä
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hydac Technology GmbH
Original Assignee
Hydac Technology GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hydac Technology GmbH filed Critical Hydac Technology GmbH
Priority to DE102012017004.1A priority Critical patent/DE102012017004A1/de
Priority to EP13744441.0A priority patent/EP2890904B1/de
Priority to US14/423,826 priority patent/US9863444B2/en
Priority to PCT/EP2013/002269 priority patent/WO2014032757A1/de
Publication of DE102012017004A1 publication Critical patent/DE102012017004A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B1/00—Installations or systems with accumulators; Supply reservoir or sump assemblies
    • F15B1/02—Installations or systems with accumulators
    • F15B1/024—Installations or systems with accumulators used as a supplementary power source, e.g. to store energy in idle periods to balance pump load
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B21/00—Common features of fluid actuator systems; Fluid-pressure actuator systems or details thereof, not covered by any other group of this subclass
    • F15B21/14—Energy-recuperation means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B13/00—Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
    • F15B13/02—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
    • F15B13/04—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor
    • F15B13/0401—Valve members; Fluid interconnections therefor
    • F15B2013/041—Valve members; Fluid interconnections therefor with two positions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/20—Fluid pressure source, e.g. accumulator or variable axial piston pump
    • F15B2211/205—Systems with pumps
    • F15B2211/2053—Type of pump
    • F15B2211/20546—Type of pump variable capacity
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/20—Fluid pressure source, e.g. accumulator or variable axial piston pump
    • F15B2211/205—Systems with pumps
    • F15B2211/2053—Type of pump
    • F15B2211/20569—Type of pump capable of working as pump and motor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/20—Fluid pressure source, e.g. accumulator or variable axial piston pump
    • F15B2211/205—Systems with pumps
    • F15B2211/20576—Systems with pumps with multiple pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/20—Fluid pressure source, e.g. accumulator or variable axial piston pump
    • F15B2211/21—Systems with pressure sources other than pumps, e.g. with a pyrotechnical charge
    • F15B2211/212—Systems with pressure sources other than pumps, e.g. with a pyrotechnical charge the pressure sources being accumulators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/20—Fluid pressure source, e.g. accumulator or variable axial piston pump
    • F15B2211/21—Systems with pressure sources other than pumps, e.g. with a pyrotechnical charge
    • F15B2211/214—Systems with pressure sources other than pumps, e.g. with a pyrotechnical charge the pressure sources being hydrotransformers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/20—Fluid pressure source, e.g. accumulator or variable axial piston pump
    • F15B2211/265—Control of multiple pressure sources
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/80—Other types of control related to particular problems or conditions
    • F15B2211/88—Control measures for saving energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)
  • Supply Devices, Intensifiers, Converters, And Telemotors (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Energierückgewinnungssystem (101) mit einer von einer Antriebseinheit (102) betätigbaren Abtriebseinheit (103), durch welche eine hydraulische Motor-Pumpen-Einheit (104) antreibbar ist, die in mindestens einer Energieeinspeisestellung eine Energie-Speichereinrichtung (106) und/oder eine Arbeitshydraulik (107) mit Fluid versorgt; und die in einer Rekuperationsstellung unter Druck stehendes Fluid aus der Energie-Speichereinrichtung (106) zumindest an die Arbeitshydraulik (107) abgibt und/oder zur Betätigung der Abtriebseinheit (103) verwendet.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Energierückgewinnungssystem.
  • Im Hinblick auf die Verknappung der Ressourcen und die zunehmende CO2-Belastung der Umwelt kommen z. B. in der Fahrzeugtechnik zunehmend hybride Antriebssysteme zur Anwendung. Bei derzeitig im Einsatz befindlichen Systemen handelt es sich zumeist um elektromotorische Hybride, bei denen bei Bremsvorgängen gewonnene elektrische Energie gespeichert wird und aus der gespeicherten Energie Antriebsenergie wieder umgewandelt wird, um das Fahrzeug im Fahrbetrieb und insbesondere bei Beschleunigungsvorgängen zu unterstützen. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, für vergleichbare Fahrleistungen die Antriebsleistung des als Primärantrieb dienenden Verbrennungsmotors herabzusetzen. Ein derartiges „down sizing” führt nicht nur zu einer Verbrauchssenkung, sondern eröffnet auch die Möglichkeit, betreffende Fahrzeuge einer einer niedrigeren Leistungsklasse entsprechenden, günstigeren Schadstoffklasse zuzuordnen. Ein großer Nachteil elektromotorischer Hybride ist aber der Energieverlust, der sich durch die Umwandlungsschritte von mechanischer Energie in elektrische Energie und zurück ergibt. Der Energieverlust kann bis zu 66% betragen.
  • Wegen der hohen Energiedichte und des kompakten Aufbaus hydraulischer Systeme lassen sich diese Ziele auch durch ein hydraulisches Hybridsystem erreichen. Um zusätzliches Antriebsdrehmoment auch bei niedrigen Drehzahlen und von der Null-Drehzahl ausgehend für Beschleunigungsvorgänge zur Verfügung zu stellen und um bei Bremsvorgängen die Bremswirkung zu unterstützen, wird hierbei hydraulische Energie in einen Hydrospeicher mittels einer Motor-Pumpen-Einheit gespeichert, um bei Bedarf den Motorbetrieb der Motor-Pumpen-Einheit zur Rückumwandlung zu nutzen. Ein derartiges hydrostatisches Antriebssystem mit Rückgewinnung von Bremsenergie wurde von der Anmelderin bereits in der WO 2011/116914 offenbart.
  • Es hat sich aber gezeigt, dass aufgrund der geringeren Verlustleistung im hydraulischen System im Vergleich zu elektromotorischen Hybriden sehr viel überschüssige Energie in den Hydrospeichern gespeichert wird. Es besteht daher die Forderung seitens der Anwender, diese überschüssige Energie auch für andere Zwecke nutzbar zu machen.
  • Der Erfindung liegt daher, ausgehend vom aufgezeigten Stand der Technik, die Aufgabe zugrunde, ein hydraulisches Energierückgewinnungssystem aufzuzeigen, bei welchem die gespeicherte Energie auf vielfache Weise verwendbar ist.
  • Diese Aufgabe wird durch ein hydraulisches Energierückgewinnungssystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen des Energierückgewinnungssystems gehen aus den Unteransprüchen hervor.
  • Das erfindungsgemäße hydraulische Energierückgewinnungssystem weist eine von einer Antriebseinheit betätigbare Abtriebseinheit, insbesondere eine Welle, auf, durch welche eine hydraulische Motor-Pumpen-Einheit antreibbar ist. Die Motor-Pumpen-Einheit versorgt in mindestens einer Einspeisestellung eine Energie-Speichereinrichtung und/oder eine Arbeitshydraulik mit Fluid. Darüber hinaus gibt die Motor-Pumpen-Einheit in einer so genannten Rekuperations- oder Energierückgewinnungsstellung unter Druck stehendes Fluid aus der Energie-Speichereinrichtung zumindest an eine Arbeitshydraulik ab und/oder verwendet es zur Betätigung der Abtriebseinheit.
  • Auf diese Weise kann beispielsweise Bremsenergie der Abtriebseinheit, beispielsweise von der Antriebseinheit in Form eines Motors kommend, in der Energie-Speichereinrichtung gespeichert werden. Dabei kann bereits die Abtriebseinheit durch das hydraulische Energierückgewinnungssystem vorteilhaft abgebremst oder verzögert werden. Die in der Energie-Speichereinrichtung gespeicherte Energie kann dann in an sich bekannter Weise verwendet werden, um sie wieder an die Abtriebseinheit zurück zu geben. Erfindungsgemäß kann die in der Energie-Speichereinrichtung gespeicherte Energie in Form eines unter Druck stehenden Fluids aber auch dazu benutzt werden, um beispielsweise eine Arbeitshydraulik zu versorgen.
  • Während der Betriebsdauer von Motoren ergeben sich oftmals auch Perioden, in denen die verfügbare Leistung des Motors nicht vollständig benötigt wird. In diesen Situationen ist es wünschenswert, die Energie in einem Speicher zwischenzuspeichern. Auf diese Weise kann ein Motor vorteilhaft auf einem annähernd gleichbleibenden Drehzahl- und/oder Belastungsniveau betrieben werden. Die zwischengespeicherte Energie kann dazu zu Zeiten von Lastspitzen wieder aus der Energie-Speichereinrichtung abgerufen werden. Dies ist auch hinsichtlich der Auslegung des Motors relevant, weil dieser lediglich zur Erbringung einer Durchschnittsleistung und nicht auf einen Spitzenleistungsbedarf hin ausgelegt werden muss.
  • Die besonderen Vorteile des Systems liegen in der Einfachheit der Konstruktion und in der Universalität der Verwendbarkeit der gespeicherten Energie. Es gibt nur geringe Druckverluste im hydraulischen System, da die Anzahl der Ventile gegenüber vergleichbaren, im Stand der Technik bekannten Systemen minimiert ist. Damit ist der Wirkungsgrad des Systems sehr hoch.
  • Die in der Energie-Speichereinrichtung zwischengespeicherte Energie kann, wie bereits dargelegt, zur Versorgung der Arbeitshydraulik verwendet werden. Dadurch kann die Pumpe für die Arbeitshydraulik kleiner dimensioniert werden und es ergibt sich ein geringerer Fluidfluss über den Tank, so dass dieser auch kleiner ausfallen kann.
  • Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Energierückgewinnungssystems ist, dass es selbst größten Druckunterschieden standhält und diese in der Energie-Speichereinrichtung zwischenzuspeichern vermag.
  • Darüber hinaus kann in der Energie-Speichereinrichtung Energie aus der Arbeitshydraulik oder direkt von einer Versorgungspumpe kommend gespeichert werden.
  • Weiterhin arbeitet das System als Hydrotransformator, durch welchen die unterschiedlichen Drücke in der Energie-Speichereinrichtung und in der Arbeitshydraulik in entsprechende Volumenströme eines Fluids transformiert werden.
  • Besonders vorteilhaft ist von der Abtriebseinheit eine hydraulische Versorgungspumpe parallel zur Motor-Pumpen-Einheit antreibbar, wobei die Versorgungspumpe auf ihrer Ausgangsseite die Arbeitshydraulik versorgt und über diese Ausgangsseite an einen Versorgungsanschluss der Motor-Pumpen-Einheit angeschlossen ist. Durch die hydraulische Versorgungspumpe kann vorteilhaft die Grundversorgung der Arbeitshydraulik mit Hydraulikfluid sichergestellt werden. Darüber hinaus kann durch die Versorgungspumpe der Motor-Pumpen-Einheit zusätzliches Fluid zugeführt werden, so dass etwaige Abgangs- oder Leckageverluste wieder ausgeglichen werden können.
  • Die Versorgungspumpe ist vorzugsweise eine Load-Sensing-Pumpe, die von der Arbeitshydraulik ansteuerbar ist. Auf diese Weise wird der erforderliche Steueraufwand für die Versorgungspumpe minimiert. Abhängig von der an der Arbeitshydraulik nachgefragten Last wird somit die Versorgungspumpe geregelt, um stets eine ausreichende Versorgung der nachgeschalteten Einheiten mit Energie zu gewährleisten.
  • Das Energierückgewinnungssystem ist vorteilhaft dahingehend optimiert, dass bei einem größeren Fördervolumen der Versorgungspumpe gegenüber einem Schluckvolumen der Motor-Pumpen-Einheit der höhere Ausgangsdruck von Versorgungspumpe oder Motor-Pumpen-Einheit an der Arbeitshydraulik ansteht. Auch diese Maßnahme dient dazu, immer eine ausreichende Versorgung mit Fluid bei einem hohen Druck sicherzustellen.
  • Auf besonders zweckmäßige Weise wird ein Hydrotransformator durch die Motor-Pumpen-Einheit und die Versorgungspumpe gebildet, so dass mehr Energie in die Energie-Speichereinrichtung im Vergleich zur Einspeisung allein durch die Motor-Pumpen-Einheit einspeicherbar ist. Hierbei steigert oder „boostet” die Versorgungspumpe die Leistung der Motor-Pumpen-Einheit. Mit anderen Worten stellt sie Fluid bei einem höheren Druck als dem atmosphärischen Tankdruck zur Verfügung, so dass die Motor-Pumpen-Einheit mehr Fluid bei einem höheren Druck in die Energie-Speichereinrichtung pumpen kann.
  • Eine Versorgungsleitung von der Motor-Pumpen-Einheit kann in eine Druckleitung von der Versorgungspumpe zur Arbeitshydraulik münden, wobei in diese Versorgungsleitung ein Prioritätsventil geschaltet ist, welches vorzugsweise als 2/2-Wege-Schaltventil ausgebildet ist. Das Prioritätsventil kann auch in Form eines hydraulischen Stromteilers in der Druckleitung ausgebildet sein. Ein solcher hydraulischer Stromteiler kann vorteilhaft unabhängig von den an ihm jeweils anstehenden Differenzdrücken einen zugeführten Fluidvolumenstrom in konstante, gleiche Teilmengen aufteilen und den nachgeschalteten Verbrauchern zuleiten. Abhängig von der Schaltung des Prioritätsventils kann deshalb die Energie von der Versorgungspumpe auch vollständig in die Arbeitshydraulik eingespeist werden. Ein in einer Sperrstellung wirkendes Rückschlagventil im Prioritätsventil sorgt dafür, dass lediglich Energie aus der Energie-Speichereinrichtung bzw. von der Motor-Pumpen-Einheit kommend in die Arbeitshydraulik eingespeist wird, nicht aber Fluid von der Versorgungspumpe in Richtung Motor-Pumpen-Einheit gefördert werden kann. Auf diese Weise unterstützt die Motor-Pumpeneinheit gegebenenfalls die Förderleistung der Versorgungspumpe.
  • Ein Drucksensor kann an die Druckleitung zwecks Druckwerterfassung für eine zentrale Steuereinheit (Central Processing Unit, CPU) angeschlossen sein. Auf diese Weise kann das System optimal gesteuert werden und insbesondere können schädliche Überdrücke im System durch entsprechende Nachregelung der übrigen Komponenten vermieden werden.
  • Zweckmäßigerweise bilden die Motor-Pumpen-Einheit, die Energie-Speichereinrichtung und die Versorgungsleitungen einen hydraulischen Nebenzweig. Ein solcher hydraulischer Nebenzweig wird in Fachkreisen auch als „Closed Loop System” bezeichnet. Dieser Nebenzweig kann beispielsweise als Pumpe zur Versorgung der Arbeitshydraulik und etwaiger weiterer angeschlossener hydraulischer Verbraucher dienen und die Energie hierfür von der Abtriebseinheit und/oder aus der Energie-Speichereinrichtung entnehmen. Alternativ oder zusätzlich kann der Nebenzweig als Motor, z. B. zur Betätigung der Antriebseinrichtung, der Versorgungspumpe und/oder weiterer angeschlossener Aggregate herangezogen werden.
  • Hierzu ist es vorteilhaft, wenn die Motor-Pumpen-Einheit einen 4-Quadranten-Betrieb ermöglicht und vorzugsweise elektrisch von der zentralen Steuereinheit (CPU) ansteuerbar ist. Durch den 4-Quadranten-Betrieb kann individuell und richtungsunabhängig Energie umgewandelt werden. Beispielsweise wird kinetische Energie von der Abtriebseinheit kommend in hydraulische Energie umgesetzt oder hydraulische Energie in kinetische Energie umgewandelt. Damit leistet der 4-Quadranten-Betrieb einen wesentlichen Beitrag zur universellen Einsetzbarkeit des Energierückgewinnungsystems.
  • Zweckmäßigerweise ist ein Druckhalteventil in die Versorgungsleitung von der Motor-Pumpen-Einheit zur Energie-Speichereinrichtung geschaltet, welches vorzugsweise als 2/2-Wege-Schaltventil ausgebildet ist. Durch das Druckhalteventil kann ein in der Energie-Speichereinrichtung aufgebautes Druckniveau solange gehalten werden, bis es wieder benötigt wird.
  • Weiterhin kann ein Drucksensor an die Versorgungsleitung zwischen dem Druckhalteventil und der Energie-Speichereinrichtung zwecks Druckwerterfassung für die zentrale Steuereinheit (CPU) angeschlossen sein.
  • Die Energie-Speichereinrichtung ist zumindest durch einen Hydrospeicher, vorzugsweise in Form eines Blasen- oder Kolbenspeichers, gebildet.
  • Die Erfindung ist nachfolgend anhand von zwei in Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 ein stark schematisch vereinfachtes Schaltbild des erfindungsgemäßen hydraulischen Energierückgewinnungssystems; und
  • 2 ein Schaltbild eines mit weiteren Komponenten ausgestatteten, erfindungsgemäßen Energierückgewinnungssystems.
  • In 1 und 2 sind erfindungsgemäße Energierückgewinnungssysteme 101, 201 gezeigt. Von einer Antriebseinheit 102, 202 ist eine Abtriebseinheit 103, 203, insbesondere in Form einer Welle, betätigbar. Der Antrieb der Abtriebseinheit 103, 203 kann hierbei wie gezeigt direkt oder indirekt, beispielsweise über ein nicht dargestelltes Getriebe oder Antriebsräder, erfolgen. An die Abtriebseinheit 103, 203 ist eine hydraulische Motor-Pumpen-Einheit 104, 204 angeschlossen. Durch die Motor-Pumpen-Einheit 104, 204 wird die Rotationsenergie der Welle 103, 203 in hydraulische Energie umgewandelt.
  • Die Motor-Pumpen-Einheit 104, 204 ist in einem 4-Quadranten-Betrieb in mehreren Stellungen abhängig vom Schwenkwinkel betreibbar. Der Schwenkwinkel wird dabei von einer zentralen Steuereinheit (CPU) 205 elektrisch eingestellt, vgl. 2. Auf diese Weise versorgt die Motor-Pumpen-Einheit 104, 204 in mindestens einer Energieeinspeisestellung eine Energie-Speichereinrichtung 106, 206 und/oder eine Arbeitshydraulik 107, 207 mit Fluid. In einer Rekuperationsstellung wird unter Druck stehendes Fluid aus der Energie-Speichereinrichtung 106, 206 abgerufen und zur Arbeitshydraulik 107, 207 geleitet oder in mechanische Energie der Abtriebseinheit 103, 203 umgewandelt.
  • Die Energie-Speichereinrichtung 106, 206 ist hierbei durch einen Hydrospeicher in Form eines Blasenspeichers gebildet. Der Hydrospeicher 106, 206 ist über eine Versorgungsleitung 108, 208 an die Motor-Pumpen-Einheit 104, 204 angeschlossen. Die Arbeitshydraulik 107, 207 ist wiederum über eine gegenüberliegende Versorgungsleitung 109, 209 an die Motor-Pumpen-Einheit 104, 204 angeschlossen. Die Arbeitshydraulik 107, 207 kann ein beliebiger hydraulischer Verbraucher sein.
  • In der erweiterten Ausführungsform gemäß 2 ist auf der Abtriebseinheit 203 eine Versorgungspumpe 210 angeordnet, die zur Motor-Pumpen-Einheit 204 parallel betreibbar ist. Die Versorgungspumpe 210 versorgt auf ihrer Ausgangsseite 211 über eine Druckleitung 212 die Arbeitshydraulik 207 und ist ebenfalls über diese Ausgangsseite 211 fluidleitend an einen Versorgungsanschluss 213 der Motor-Pumpen-Einheit 204 angeschlossen.
  • Die hydraulische Versorgungspumpe 211 fördert Fluid aus einem Tank 214. Die Versorgungspumpe 210 ist dabei als Load-Sensing-Pumpe ausgeführt, die durch ein Lastsignal 215 von der Arbeitshydraulik 207 kommend gesteuert wird. Der Zweig 216, der den Tank 214 über die Versorgungspumpe 210 mit der Arbeitshydraulik 207 verbindet, wird auch als „Open Loop System” bezeichnet.
  • Die von der Motor-Pumpen-Einheit 204 kommende Versorgungsleitung 209 mündet in die Druckleitung 212 zwischen der Versorgungspumpe 210 und der Arbeitshydraulik 207. Auf diese Weise kann die Arbeitshydraulik 207 von der Versorgungspumpe 210 und der Motor-Pumpen-Einheit 204 mit Fluid versorgt werden. Die beiden Einheiten 204, 210 sind so geschaltet, dass bei einem größeren Schwenkwinkel der Versorgungspumpe 210 gegenüber einem Schwenkwinkel der Motor-Pumpen-Einheit 204 der höhere Ausgangsdruck von Versorgungspumpe 210 oder Motor-Pumpen-Einheit 204 an der Arbeitshydraulik 207 ansteht. Dies gewährleistet ein stets hohes Niveau des zur Verfügung stehenden Fluiddrucks an der Arbeitshydraulik 207.
  • Die Versorgungspumpe 210 und die Motor-Pumpen-Einheit 204 sind zu einem Hydrotransformator 217 zusammengeschaltet. Das aus dem Tank 214 geförderte Fluid wird von der Versorgungspumpe 210 mit einem hohen Druck zur Motor-Pumpen-Einheit 204 gefördert, die den Fluiddruck nochmals erhöht. Das Fluid wird dann über die Versorgungsleitung 208 in die Energie-Speichereinrichtung 206 eingespeist. Auf diese Weise kann in der Energie-Speichereinrichtung 206 ein höheres Druckniveau erzeugt werden. Diesen Vorgang nennt man auch „Boosten” des Fluiddrucks.
  • Um einen Druckabfall an der Arbeitshydraulik 207 aufgrund eines Abflusses in Richtung zur Motor-Pumpen-Einheit 204 zu vermeiden, ist ein Prioritätsventil 218 in der Versorgungsleitung 209 zwischen Motor-Pumpen-Einheit 204 und Druckleitung 212 vorgesehen. Dieses Ventil 218 hat zwei Schaltstellungen und ist dementsprechend als 2/2-Wege-Schaltventil ausgebildet. In einer Schaltstellung weist das Prioritätsventil 218 ein Rückschlagventil 219 auf, welches in Richtung auf die Motor-Pumpen-Einheit 204 sperrt. Auf diese Weise kann vorgegeben werden, dass das Fluid der Versorgungspumpe 210 vollständig zur Arbeitshydraulik 207 weitergeleitet wird.
  • Um das Druckniveau in der Druckleitung 212 zu überwachen, kann weiterhin ein Drucksensor 220 in der Druckleitung 212 vorgesehen sein. Der Drucksensor 220 ist mit der zentralen Steuereinheit 205 gekoppelt.
  • Die Motor-Pumpen-Einheit 204, die Energie-Speichereinrichtung 206 und die Versorgungsleitungen 208, 209 bilden einen hydraulischen Nebenzweig 221, der auch als „Closed Loop System” bezeichnet wird. Der Nebenzweig 221 fungiert abhängig vom relativen Druck in der Arbeitshydraulik 207 zu der Energie-Speichereinrichtung 206 als Pumpe für die Versorgung der Arbeitshydraulik 207 und etwaiger zusätzlicher angeschlossener hydraulischer Verbraucher. Dazu verwendet er Energie, die von der Abtriebseinheit 203 oder der Energie-Speichereinrichtung 206 stammt. Abhängig vom relativen Druck zwischen der Arbeitshydraulik 207 und der Energie-Speichereinrichtung 206 agiert der Nebenzweig 221 als Motor zur Unterstützung der Antriebseinrichtung 202, der Versorgungspumpe 210 und gegebenenfalls weiterer angeschlossener Aggregate.
  • Ein Druckhalteventil 222 in der Versorgungsleitung 208 zwischen der Motor-Pumpen-Einheit 204 und der Energie-Speichereinrichtung 206 ist vom Aufbau gleich dem Prioritätsventil 218. In einer Schaltstellung weist das Druckhalteventil 222 ein Rückschlagventil 223 auf, welches in Richtung der Energie-Speichereinrichtung 206 öffnet. Das Druckhalteventil 222 ist als 2/2-Wege-Schaltventil ausgebildet. Zur Überwachung des Drucks in der Energie-Speichereinrichtung 206 ist ein Drucksensor 224 an die Versorgungsleitung 208 zwischen dem Druckhalteventil 222 und der Energie-Speichereinrichtung 206 zwecks Druckwerterfassung für die zentrale Steuereinheit (CPU) 205 angeschlossen.
  • Mithin sind die Motor-Pumpen-Einheit 204, das Prioritätsventil 218, das Druckhalteventil 222 und die Drucksensoren 220, 224 in der Druckleitung 212 und in der Versorgungsleitung 208 an die zentrale Steuereinheit (CPU) 205 angeschlossen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2011/116914 [0003]

Claims (14)

  1. Hydraulisches Energierückgewinnungssystem mit einer von einer Antriebseinheit (102, 202) betätigbaren Abtriebseinheit (103, 203), durch welche eine hydraulische Motor-Pumpen-Einheit (104, 204) antreibbar ist, die – in mindestens einer Energieeinspeisestellung eine Energie-Speichereinrichtung (106, 206) und/oder eine Arbeitshydraulik (107, 207) mit Fluid versorgt; und – in einer Rekuperationsstellung unter Druck stehendes Fluid aus der Energie-Speichereinrichtung (106, 206) zumindest an die Arbeitshydraulik (107, 207) abgibt und/oder zur Betätigung der Abtriebseinheit (103, 203) verwendet.
  2. Energierückgewinnungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine hydraulische Versorgungspumpe (210) von der Abtriebseinheit (203) parallel zur Motor-Pumpen-Einheit (204) antreibbar ist, wobei die Versorgungspumpe (210) auf ihrer Ausgangsseite (211) die Arbeitshydraulik (207) versorgt und über diese Ausgangsseite (211) an einen Versorgungsanschluss (213) der Motor-Pumpen-Einheit (204) angeschlossen ist.
  3. Energierückgewinnungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungspumpe (210) eine Load-Sensing-Pumpe ist, die von der Arbeitshydraulik (207) ansteuerbar ist.
  4. Energierückgewinnungssystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem größeren Fördervolumen der Versorgungspumpe (210) gegenüber einem Schluckvolumen der Motor-Pumpen-Einheit (204) der höhere Ausgangsdruck von Versorgungspumpe (210) oder Motor-Pumpen-Einheit (204) an der Arbeitshydraulik (207) ansteht.
  5. Energierückgewinnungssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hydrotransformator (217) durch die Motor-Pumpen-Einheit (204) und die Versorgungspumpe (210) gebildet ist, so dass mehr Energie in die Energie-Speichereinrichtung (206) im Vergleich zur Einspeisung allein durch die Motor-Pumpen-Einheit (204) einspeicherbar ist.
  6. Energierückgewinnungssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Versorgungsleitung (209) von der Motor-Pumpen-Einheit (204) in eine Druckleitung (212) von der Versorgungspumpe (210) zur Arbeitshydraulik (207) mündet, wobei in diese Versorgungsleitung (209) ein Prioritätsventil (218) geschaltet ist, welches vorzugsweise als 2/2-Wege-Schaltventil ausgebildet ist.
  7. Energierückgewinnungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Drucksensor (220) an die Druckleitung (212) zwecks Druckwerterfassung für eine zentrale Steuereinheit (205) angeschlossen ist.
  8. Energierückgewinnungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Motor-Pumpen-Einheit (204), die Energie-Speichereinrichtung (206) und die Versorgungsleitungen (208, 209) einen hydraulischen Nebenzweig (221) bilden.
  9. Energierückgewinnungssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Nebenzweig (221) – als Pumpe für die Versorgung der Arbeitshydraulik (207) und etwaiger zusätzlicher angeschlossener hydraulischer Verbraucher dient und die Energie hierfür von der Abtriebseinheit (203) und/oder aus der Energie-Speichereinrichtung (206) stammt; und/oder – als Motor zur Unterstützung der Antriebseinrichtung (202), der Versorgungspumpe (210) und/oder weiterer angeschlossener Aggregate arbeitet.
  10. Energierückgewinnungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Motor-Pumpen-Einheit (204) einen 4-Quadranten-Betrieb ermöglicht und vorzugsweise elektrisch von der zentralen Steuereinheit (205) ansteuerbar ist.
  11. Energierückgewinnungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druckhalteventil (222) in die Versorgungsleitung (208) von der Motor-Pumpen-Einheit (204) zur Energie-Speichereinrichtung (206) geschaltet ist, welches vorzugsweise als 2/2-Wege-Schaltventil ausgebildet ist.
  12. Energierückgewinnungssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Drucksensor (224) an die Versorgungsleitung (208) zwischen dem Druckhalteventil (222) und der Energie-Speichereinrichtung (206) zwecks Druckwerterfassung für die zentrale Steuereinheit (205) angeschlossen ist.
  13. Energierückgewinnungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Energie-Speichereinrichtung (206) durch zumindest einen Hydrospeicher, vorzugsweise in Form eines Blasen- oder Membranspeichers, gebildet ist.
  14. Energierückgewinnungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Motor-Pumpeneinheit (104, 204) als Hydrotransformator zwischen Arbeitshydraulik (207) und Energiespeicher-Einrichtung (206) funktioniert.
DE102012017004.1A 2012-08-28 2012-08-28 Hydraulisches Energierückgewinnungssystem Withdrawn DE102012017004A1 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012017004.1A DE102012017004A1 (de) 2012-08-28 2012-08-28 Hydraulisches Energierückgewinnungssystem
EP13744441.0A EP2890904B1 (de) 2012-08-28 2013-07-31 Hydraulisches energierückgewinnungssystem
US14/423,826 US9863444B2 (en) 2012-08-28 2013-07-31 Hydraulic energy recovery system
PCT/EP2013/002269 WO2014032757A1 (de) 2012-08-28 2013-07-31 Hydraulisches energierückgewinnungssystem

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012017004.1A DE102012017004A1 (de) 2012-08-28 2012-08-28 Hydraulisches Energierückgewinnungssystem

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102012017004A1 true DE102012017004A1 (de) 2014-03-06

Family

ID=48914213

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102012017004.1A Withdrawn DE102012017004A1 (de) 2012-08-28 2012-08-28 Hydraulisches Energierückgewinnungssystem

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9863444B2 (de)
EP (1) EP2890904B1 (de)
DE (1) DE102012017004A1 (de)
WO (1) WO2014032757A1 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105485066A (zh) * 2016-01-31 2016-04-13 太原理工大学 一种掘进机电液混合动力驱动系统及控制方法
CN105485065A (zh) * 2016-01-31 2016-04-13 太原理工大学 一种摇臂采煤机峰值载荷调控系统及控制方法
CN114940467A (zh) * 2022-05-24 2022-08-26 华侨大学 电液复合叉车及其驱动系统、方法、装置、存储介质

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10570930B2 (en) 2011-10-10 2020-02-25 Angus Peter Robson Accumulator
FI127282B (fi) 2013-05-31 2018-03-15 Ponsse Oyj Metsäkoneen tehonsyöttö
JP6506146B2 (ja) * 2015-09-14 2019-04-24 株式会社神戸製鋼所 作業機械の油圧駆動装置
CN107013535B (zh) * 2017-05-16 2018-07-06 山河智能装备股份有限公司 一种压力自匹配能量利用系统
EP3483453B1 (de) * 2017-11-09 2019-10-23 Danfoss Power Solutions GmbH & Co. OHG Elektrohydraulisches arbeitsfahrzeug mit energierückgewinnung
DE102018117737A1 (de) 2018-07-23 2020-01-23 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Fluidsystem für stufenlos verstellbares Getriebe
CN112253579B (zh) * 2020-10-21 2023-07-25 科大讯飞股份有限公司 电液驱动系统控制方法、装置、电子设备及存储介质

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69817343T2 (de) * 1997-05-28 2004-06-24 Innas Free Piston B.V. Hydraulischer antrieb mit konstantem druck in einer druckleitung
DE102005061990A1 (de) * 2005-12-23 2007-07-05 Bosch Rexroth Aktiengesellschaft Antrieb mit Energierückgewinnungs- und Retarderfunktion
DE102009029840A1 (de) * 2009-06-22 2011-01-27 Liebherr-Werk Nenzing Gmbh Hydrauliksystem
WO2011116914A1 (de) 2010-03-22 2011-09-29 Hydac Technology Gmbh Hydrostatisches hybrid-antriebssystem

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4317782C2 (de) * 1993-05-28 1996-01-18 Jungheinrich Ag Hydraulische Hubvorrichtung für batteriegetriebene Flurförderzeuge oder dergleichen
DE10250207A1 (de) * 2002-10-28 2004-05-13 Bosch Rexroth Ag Dämpfungsvorrichtung
DE102005052108A1 (de) * 2005-11-02 2007-05-03 Hydac Technology Gmbh Hydraulikanlage
DE102008015729A1 (de) 2007-12-28 2009-07-02 Robert Bosch Gmbh Regeneratives hydrostatisches Antriebssystem
DE202009004071U1 (de) * 2009-03-23 2010-08-12 Liebherr-France Sas, Colmar Antrieb für einen Hydraulikbagger
CN102241379B (zh) * 2010-05-13 2014-05-07 济南谨恒节能技术有限公司 节能型行走式液压搬运机械
GB2485570A (en) * 2010-11-18 2012-05-23 Nat Oilwell Varco Norway As Heave compensating system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69817343T2 (de) * 1997-05-28 2004-06-24 Innas Free Piston B.V. Hydraulischer antrieb mit konstantem druck in einer druckleitung
DE102005061990A1 (de) * 2005-12-23 2007-07-05 Bosch Rexroth Aktiengesellschaft Antrieb mit Energierückgewinnungs- und Retarderfunktion
DE102009029840A1 (de) * 2009-06-22 2011-01-27 Liebherr-Werk Nenzing Gmbh Hydrauliksystem
WO2011116914A1 (de) 2010-03-22 2011-09-29 Hydac Technology Gmbh Hydrostatisches hybrid-antriebssystem

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105485066A (zh) * 2016-01-31 2016-04-13 太原理工大学 一种掘进机电液混合动力驱动系统及控制方法
CN105485065A (zh) * 2016-01-31 2016-04-13 太原理工大学 一种摇臂采煤机峰值载荷调控系统及控制方法
CN105485065B (zh) * 2016-01-31 2018-12-25 太原理工大学 一种摇臂采煤机峰值载荷调控系统及控制方法
CN114940467A (zh) * 2022-05-24 2022-08-26 华侨大学 电液复合叉车及其驱动系统、方法、装置、存储介质
CN114940467B (zh) * 2022-05-24 2023-11-03 华侨大学 电液复合叉车及其驱动系统、方法、装置、存储介质

Also Published As

Publication number Publication date
US20160186785A1 (en) 2016-06-30
EP2890904A1 (de) 2015-07-08
WO2014032757A1 (de) 2014-03-06
EP2890904B1 (de) 2018-04-04
US9863444B2 (en) 2018-01-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2890904B1 (de) Hydraulisches energierückgewinnungssystem
EP2550170B1 (de) Hydrostatisches hybrid-antriebssystem
DE102011120227B4 (de) Hydraulisches Hybridsystem für rotatorische Anwendungen
DE102011107061A1 (de) Antriebsstrang eines Fahrzeugs, insbesondere einer mobilen Arbeitsmaschine
DE102009048828A1 (de) Hydraulische Vorrichtung und Verfahren zum Betrieb bei einer mobilen Arbeitsmaschine
EP2368059A1 (de) Hydrostatisches antriebssystem
DE102012102978B4 (de) Geschlossener hydraulischer Kreislauf
DE102012111296A1 (de) Antriebsstrang eines Fahrzeugs, insbesondere einer mobilen Arbeitsmaschine
DE102015111926A1 (de) Mobile Arbeitsmaschine, insbesondere Flurförderzeug, mit einem elektrischen Antriebssystem
DE102012111295A1 (de) Antriebsstrang eines Fahrzeugs
DE102013110239A1 (de) Hydrostatisches Triebwerk
WO2007147583A1 (de) Antrieb mit energierückgewinnungsfunktion mit bremsdruckregelventil
DE102012111299A1 (de) Hydrostatisches Triebwerk zum Starten eines Verbrennungsmotors
EP3504435A1 (de) Hydrostatisches system und pumpstation für eine öl- oder gas-pipeline
EP3569775B1 (de) Hydraulische anordnung mit retarderfunktion und fahrantrieb damit
DE102010047194A1 (de) Hydrostatischer Antrieb
DE102013113206A1 (de) Batterie-elektrisch betriebenes Flurförderzeug
DE102014109152A1 (de) Hydrostatisches Antriebssystem einer mobilen Arbeitsmaschine
DE102014001369B4 (de) Mobile hydraulische Baumaschine
DE102012112932A1 (de) Hydrostatisches Antriebssystem einer mobilen Arbeitsmaschine mit Druckmittelkühlung
DE102012112381A1 (de) Antriebsachse eines Fahrzeugs mit einer einen hydraulischen Druckmittelspeicher umfassenden Energierückgewinnungseinrichtung
DE102016218150A1 (de) Hydrauliksystem, Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs sowie Antriebsstrang
DE102011102451B4 (de) Hydrostatisches Antriebssystem
DE102013101868A1 (de) Rückschlagventileinrichtung in der Saugseite eines bei gleicher Drehrichtung als Pumpe und Motor betreibbaren hydrostatischen Triebwerks
DE102014110898A1 (de) Hydrostatisches Antriebssystem einer mobilen Arbeitsmaschine, insbesondere eines Flurförderzeugs

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R120 Application withdrawn or ip right abandoned