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Die vorliegende Erfindung betrifft ein hydraulisches Hybridsystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und ein Verfahren zum Betreiben eines hydraulischen Hybridsystems gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 10.
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Stand der Technik
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Kraftfahrzeuge mit einem Verbrennungsmotor weisen einen Antriebsstrang zur Kraftübertragung von dem Verbrennungsmotor auf wenigstens ein Antriebsrad auf. Bei einem Einsatz eines hydraulischen Antriebsstranges sind zwei Schrägscheibenmaschinen hydraulisch miteinander gekoppelt und bilden ein hydraulisches Getriebe. Ein Hochdruckspeicher dient zur Speicherung von hydraulischer Energie und ein Niederdruckspeicher dient im Wesentlichen als Pufferspeicher für die in den Hochdruckspeicher ein- und auszuleitende Hydraulikflüssigkeit. Die Energiespeicherung erfolgt durch Kompression von Gas in dem Hochdruckspeicher. Im Betrieb des hydraulischen Antriebstranges kann Gas von dem Gasraum in den Hydraulikflüssigkeitsraum des Hochdruckspeichers aber auch des Niederdruckspeichers gelangen. Außerdem kann das hydraulische System auch sonstige Undichtigkeiten, beispielsweise aufgrund von Permeation, aufweisen. Dadurch gelangt Gas in die Hydraulikflüssigkeit und das Gas kann im gelösten Zustand in der Hydraulikflüssigkeit angeordnet sein als auch in einem ungelösten Zustand. Nach dem Erreichen einer kritischen Menge von Gas in der Hydraulikflüssigkeit kann es zu Schwierigkeiten im Betrieb des hydraulischen Antriebsstranges kommen. Das Gas kann beispielsweise durch Kavitation Schäden an den Schrägscheibenmaschinen verursachen und außerdem führt das Gas zu einer nicht gewünschten Kompressibilität der Hydraulikflüssigkeit. Um diese Nachteile zu vermeiden, ist es deshalb in nachteiliger Weise erforderlich, in regelmäßigen Wartungsabständen die Hydraulikflüssigkeit des hydraulischen Antriebsstranges in aufwendiger Weise auszutauschen. Dies ist mit zusätzlichen Kosten beim Betrieb des Kraftfahrzeuges verbunden und außerdem wird dadurch die Wartungsintensität des Kraftfahrzeuges erhöht.
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Die
DE 27 33 870 C2 zeigt eine Steuereinrichtung für eine Schrägenscheibenaxialkolbenpumpe, bei der an beiden Seiten der Wiege zur Verschwenkung der Schrägscheibe je ein hydraulisch beaufschlagter Schwenkflügel am Motor angreift, wobei beide Motoren mittels eines um die Schwenkachse der Wiege verschwenkbar angeordneten plattenförmigen Steuerventilschiebers steuerbar sind und zur Einstellung der Fördermenge der Pumpe dienen.
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Die
DE 195 42 427 A1 zeigt ein hydrostatisches Antriebssystem für ein hydrostatisch betriebenes Fahrzeug.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorteile der Erfindung
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Erfindungsgemäßes hydraulisches Hybridsystem für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen hydraulischen Motor zur Umwandlung von hydraulischer Energie in mechanische Energie, eine hydraulische Pumpe zur Umwandlung von mechanischer Energie in hydraulische Energie, einen Hochdruckspeicher zur Speicherung von hydraulischer Energie und zur Aufnahme von Hydraulikflüssigkeit, einen Niederdruckspeicher zur Aufnahme von Hydraulikflüssigkeit, wobei das Hybridsystem einen zusätzlichen Entgasungsspeicher zur Aufnahme von Hydraulikflüssigkeit und zur Entgasung der Hydraulikflüssigkeit in dem Entgasungsspeicher umfasst. In vorteilhafter Weise kann mittels des Entgasungsspeichers Gas, insbesondere Luft, in der Hydraulikflüssigkeit entgast werden und dadurch können in vorteilhafter Weise Schäden an dem hydraulischen Hybridsystem, insbesondere aufgrund von Kavitation, vermieden werden. In vorteilhafter Weise kann dadurch die Zuverlässigkeit und die Langlebigkeit des hydraulischen Hybridsystems erhöht werden und außerdem kann Wartungsaufwand vermieden werden, da kein aufwendiger und kostenintensiver Austausch der Hydraulikflüssigkeit aufgrund von Gas in der Hydraulikflüssigkeit nicht mehr notwendig ist.
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In einer zusätzlichen Ausführungsform sind der Niederdruckspeicher und der Entgasungsspeicher mit einer ersten Hydraulikleitung hydraulisch miteinander verbunden zum Leiten von Hydraulikflüssigkeit von dem Niederdruckspeicher in den Entgasungsspeicher und vorzugsweise umgekehrt. Mittels der ersten Hydraulikleitung kann damit Hydraulikflüssigkeit von dem Niederdruckspeicher in den Entgasungsspeicher eingeleitet werden. In vorteilhafter Weise ist dadurch der Entgasungsspeicher unmittelbar mit der ersten Hydraulikleitung hydraulisch leitend mit dem Niederdruckspeicher verbunden.
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In einer ergänzenden Variante ist in den Entgasungsspeicher ein Ventil zum Ausleiten von Gas aus dem Entgasungsspeicher in die Umgebung eingebaut. Mittels des Ventils kann in vorteilhafter Weise das entgaste Gas bzw. das zu entgasende Gas in die Umgebung abgeleitet werden.
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In einer ergänzenden Ausgestaltung ist das Ventil ein Rückschlagventil zum Ausleiten von Gas aus dem Entgasungsspeicher ab dem Erreichen eines vorgegebenen Druckes. Mittels des Rückschlagventils kann Gas nur aus dem Entgasungsspeicher in die Umgebung und nicht umgekehrt ausgeleitet werden. Ferner ist das Rückschlagventil dahingehend ausgebildet, dass erst ab einem Erreichen eines vorgegebenen Drucks, beispielsweise von 5 bar, 10 bar, 15 bar oder 20 bar, ein Öffnen des Rückschlagventils und ein Ausleiten von Gas aus dem Entgasungsspeicher in die Umgebung erfolgt.
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Vorzugsweise ist das Ventil mittels einer Steuer- und/oder Regeleinheit schließbar und/oder öffenbar. In Abhängigkeit der entsprechenden Betriebszustände des Hybridsystems wird das Ventil von der Steuer- und/oder Regeleinheit geöffnet oder geschlossen, sodass dadurch gezielt das Ausleiten von Gas aus dem Entgasungsspeicher in die Umgebung steuerbar und/oder regelbar ist.
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Zweckmäßig ist der hydraulische Motor und die hydraulische Pumpe mit einem Mehrwegeventil mit dem Niederdruckspeicher und dem Entgasungsspeicher hydraulisch verbunden. Mittels des Mehrwegventils kann somit von dem hydraulischen Motor und/oder der hydraulischen Pumpe Hydraulikflüssigkeit entweder nur in den Niederdruckspeicher, nur in den Entgasungsspeicher oder simultan in den Niederdruckspeicher und in den Entgasungsspeicher eingeleitet und/oder ausgleitet werden. Dies gilt analog auch umgekehrt für ein Ausleiten von Hydraulikflüssigkeit aus dem Niederdruckspeicher und/oder den Entgasungsspeicher zu dem Hochdruckspeicher, das heißt, dass Hydraulikflüssigkeit auch nur aus dem Niederdruckspeicher, nur aus dem Entgasungsspeicher oder simultan aus dem Niederdruckspeicher und dem Entgasungsspeicher in den Hochdruckspeicher gefördert werden kann und/oder förderbar ist.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist das Mehrwegventil mit einer zweiten Hydraulikleitung mit dem Niederdruckspeicher hydraulisch verbunden und mit einer dritten Hydraulikleitung mit dem Entgasungsspeicher hydraulisch verbunden.
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In einer zusätzlichen Variante ist in die erste Hydraulikleitung ein Füllventil eingebaut zum Öffnen und Schließen der ersten Hydraulikleitung. Mittels des Füllventils kann damit bei einem geöffneten Füllventil Hydraulikflüssigkeit von dem Niederdruckspeicher in den Entgasungsspeicher eingeleitet werden und vorzugsweise umgekehrt.
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In einer weiteren Variante ist mit dem Hybridsystem ein in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenes Verfahren ausführbar.
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Erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben eines Hybridsystems, insbesondere eines in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenen Hybridsystems, mit einem hydraulischen Motor, einer hydraulischen Pumpe, einem Hochdruckspeicher, einem Niederdruckspeicher als Druckspeicher, die beiden Druckspeicher umfassen je einen Gasraum und je einen Hydraulikflüssigkeitsraum mit den Schritten: Einleiten einer Hydraulikflüssigkeit in den Hochdruckspeicher, so dass ein Gasvolumen in dem Hochdruckspeicher reduziert wird und der Druck in dem Hochdruckspeicher erhöht wird in einer Aufladungsphase des Hochdruckspeichers, Ausleiten einer Hydraulikflüssigkeit aus dem Hochdruckspeicher, so dass ein Gasvolumen in dem Hochdruckspeicher erhöht wird und der Druck in dem Hochdruckspeicher reduziert wird in einer Entladungsphase des Hochdruckspeichers, wobei Hydraulikflüssigkeit in einen Entgasungsspeicher eingeleitet wird und die in den Entgasungsspeicher eingeleitete Hydraulikflüssigkeit entgast wird.
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Vorzugsweise ist das Speichervolumen des Entgasungsspeicher teilweise mit Hydraulikflüssigkeit befüllt als hydraulisches Teilspeichervolumen und das übrige Speichervolumen ist mit Gas befüllt als Teilspeichervolumen mit Gas und die Hydraulikflüssigkeit in dem Entgasungsspeicher wird entgast, indem das Gas von der Hydraulikflüssigkeit in dem hydraulischen Teilspeichervolumen in das mit Gas befüllte Teilspeichervolumen eingeleitet wird.
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In einer zusätzlichen Ausgestaltung wird das entgaste Gas durch ein Ventil, insbesondere ab dem Erreichen eines vorgegebenen Druckes in dem Entgasungsspeicher, aus dem Entgasungsspeicher in die Umgebung abgeleitet.
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In einer weiteren Ausführungsform wird die Hydraulikflüssigkeit aus dem Niederdruckspeicher durch eine erste Hydraulikleitung mittels eine Öffnens eines Füllventils in den Entgasungsspeicher eingeleitet.
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In einer zusätzlichen Ausgestaltung wird in einer Aufladungsphase des Hochdruckspeichers mit der hydraulischen Pumpe Hydraulikflüssigkeit aus dem Entgasungsspeicher und/oder dem Niederdruckspeicher in den Hochdruckspeicher gefördert.
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In einer zusätzlichen Ausgestaltung wird die Hydraulikflüssigkeit zuerst von dem Entgasungsspeicher in den Hochdruckspeicher gefördert und anschließend aus dem Niederdruckspeicher in den Hochdruckspeicher, insbesondere mittels einer Steuerung eines Mehrwegeventils.
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In einer weiteren Variante umfasst das hydraulische Hybridsystem wenigstens eine Hydraulikleitung zum Leiten von Hydraulikflüssigkeit von der hydraulischen Pumpe zu dem hydraulischen Motor.
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In einer ergänzenden Ausgestaltung umfasst das hydraulische Hybridsystem wenigstens eine Hydraulikleitung zum Leiten von Hydraulikflüssigkeit von dem Hochdruckspeicher durch den hydraulischen Motor zu dem Niederdruckspeicher und/oder zu dem Entgasungsspeicher, insbesondere ist die Hydraulikleitung teilweise als erste und/oder zweite und/oder dritte Hydraulikleitung ausgebildet.
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In einer weiteren Ausgestaltung umfasst das hydraulische Hybridsystem wenigstens eine Hydraulikleitung zum Leiten von Hydraulikflüssigkeit von dem Niederdruckspeicher und/oder von Entgasungsspeicher durch die hydraulische Pumpe zu dem Hochdruckspeicher, insbesondere ist die Hydraulikleitung teilweise als erste und/oder zweite und/oder dritte Hydraulikleitung ausgebildet.
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In einer ergänzenden Ausführungsform ist der Entgasungsspeicher ein zusätzliches Bauteil in Ergänzung zu dem Hochdruckspeicher und dem Niederdruckspeicher.
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In einer weiteren Variante wird in der Aufladungsphase des Hochdruckspeichers, insbesondere simultan, Hydraulikflüssigkeit von dem Niederdruckspeicher in den Entgasungsspeicher geleitet und Hydraulikflüssigkeit von dem Entgasungsspeicher mit der hydraulischen Pumpe in den Hochdruckspeicher gefördert.
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In einer ergänzenden Ausgestaltung wird in der Aufladungsphase des Hochdruckspeichers Hydraulikflüssigkeit nur von dem Entgasungsspeicher und/oder nur von dem Niederdruckspeicher mit der hydraulischen Pumpe in den Hochdruckspeicher gefördert.
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In einer weiteren Variante wird in der Entladungsphase des Hochdruckspeichers Hydraulikflüssigkeit von dem Hochdruckspeicher mittels des hydraulischen Motors in den Niederdruckspeicher gefördert und ab dem Erreichen eines vorgegebenen Fülldruckes in dem Niederdruckspeicher, vorzugsweise 5 bar, 10 bar, 15 bar oder 20 bar, wird die Hydraulikflüssigkeit von dem Hochdruckspeicher mittels des hydraulischen Motors in den Entgasungsspeicher eingeleitet, insbesondere indem ein Füllventil in der ersten Hydraulikleitung geöffnet wird und/oder das Mehrwegventil dahingehend geschalten wird, dass die Hydraulikflüssigkeit von dem Mehrwegventil durch die dritte Hydraulikleitung in den Entgasungsspeicher eingeleitet wird.
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In einer weiteren Ausgestaltung wird das Verfahren dahingehend ausgeführt, so dass der Druck in dem Entgasungsspeicher einen vorgegebenen Minimaldruck, vorzugsweise 3 bar, 5 bar oder 10 bar, nicht unterschreitet. Damit wird ein problemloses Fördern der Hydraulikflüssigkeit aus dem Entgasungsspeicher mittels der hydraulischen Pumpe in den Hochdruckspeicher ermöglicht, weil an der Saugseite der hydraulischen Pumpe die Hydraulikflüssigkeit im Wesentlichen mit dem Druck des Entgasungsspeichers gefördert werden kann.
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Zweckmäßig wird in der Aufladungsphase des Hochdruckspeichers mittels der hydraulischen Pumpe Hydraulikflüssigkeit von dem Niederdruckspeicher und/oder dem Entgasungsspeicher, insbesondere simultan, in den Hochdruckspeicher gefördert.
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In einer weiteren Ausgestaltung wird in der Entladungsphase des Hochdruckspeichers mittels des hydraulischen Motors Hydraulikflüssigkeit von dem Hochdruckspeicher in den Niederdruckspeicher geleitet und vorzugsweise wird ab dem Erreichen eines vorgegebenen Druckes, vorzugsweise 15 bar, in dem Niederdruckspeicher, die Hydraulikflüssigkeit von dem Hochdruckspeicher in den Entgasungsspeicher geleitet. Ab dem Erreichen des vorgegebenen Druckes in dem Niederdruckspeicher wird somit in der Entladungsphase des Hochdruckspeichers die Hydraulikflüssigkeit nicht mehr in den Niederdruckspeicher eingeleitet, sondern in den Entgasungsspeicher.
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In einer Variante ist das Mehrwegventil von mehreren baulich getrennten Ventilen gebildet.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist der Hochdruckspeicher als ein hydropneumatischer Speicher ausgebildet zur Speicherung von Energie mittels einer Komprimierung eines Gases, wobei der Hochdruckspeicher einen Gasraum zur Aufnahme des zu komprimierenden Gases in dem Gasraum, einen Hydraulikraum zur Aufnahme von Hydraulikflüssigkeit, ein bewegliches Trennelement zur Komprimierung und Expansion des Gases in dem Gasraum und zur fluiddichten Abdichtung des Gasraumes von dem Hydraulikraum und ein Hochdruckgehäuse zur Begrenzung des Gasraumes und des Hydraulikraumes umfasst.
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In einer weiteren Ausführungsform ist der Niederdruckspeicher als einen hydropneumatischer Speicher zur Speicherung von Energie mittels einer Komprimierung eines Gases ausgebildet, wobei der Niederdruckspeicher einen Gasraum zur Aufnahme des zu komprimierenden Gases in dem Gasraum, einen Hydraulikraum zur Aufnahme von Hydraulikflüssigkeit, ein bewegliches Trennelement zur Komprimierung und Expansion des Gases in dem Gasraum und zur fluiddichten Abdichtung des Gasraumes von dem Hydraulikraum, ein Niederdruckgehäuse zur Begrenzung des Gasraumes und des Hydraulikraumes umfasst.
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In einer ergänzenden Variante ist der Hochdruckspeicher und/oder der Niederdruckspeicher als ein Blasenspeicher ausgebildet mit einer beweglichen Membran als Trennelement zwischen dem Gasraum und dem Hydraulikraum. Ein Blasenspeicher mit einer flexiblen elastischen Membran als bewegliches Trennelement ist in der Herstellung besonders einfach und preiswert und damit auch insbesondere für einen Niederdruckspeicher eines hydraulischen Hybridsystems geeignet.
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In einer weiteren Variante ist der Hochdruckspeicher und/oder der Niederdruckspeicher als ein Kolbenspeicher ausgebildet mit einem beweglichen Kolben als Trennelement zwischen dem Gasraum und dem Hydraulikraum.
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In einer weiteren Ausgestaltung sind der hydraulische Motor und die hydraulische Pumpe von je einer Schrägscheibenmaschine gebildet.
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In einer weiteren Ausführungsform umfasst das hydraulische Hybridsystem einen hydraulischen Antriebsteilstrang mit dem hydraulischen Getriebe.
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In einer zusätzlichen Ausgestaltung umfasst das hydraulische Hybridsystem einen mechanischen Antriebsteilstrang mit einem mechanischen Getriebe zur ausschließlichen mechanischen Kraftübertragung von einem Verbrennungsmotor zu wenigstens einem Antriebsrad.
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Zweckmäßig sind der hydraulische Antriebsteilstrang und der mechanische Antriebsteilstrang mit einem ersten Leistungsverzweigungsgetriebe mit dem Verbrennungsmotor mechanisch gekoppelt.
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Zweckmäßig sind der hydraulische Antriebsteilstrang und der mechanische Antriebsteilstrang mit einem zweiten Leistungsverzweigungsgetriebe mit dem Differentialgetriebe mechanisch gekoppelt.
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In einer ergänzenden Variante ist die Antriebsenergie des Verbrennungsmotors ausschließlich mit dem hydraulischen Antriebsteilstrang auf das wenigstens eine Antriebsrad übertragbar und/oder die Antriebsenergie des Verbrennungsmotors ist ausschließlich mit dem mechanischen Antriebsteilstrang auf das wenigstens eine Antriebsrad übertragbar und/oder die Antriebsenergie des Verbrennungsmotors ist simultan mit dem mechanischen und hydraulischen Antriebsteilstrang auf das wenigstens eine Antriebsrad übertragbar.
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Die Erfindung umfasst ferner ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um ein in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenes Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit durchgeführt wird.
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Bestandteil der Erfindung ist außerdem ein Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um ein in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenes Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit durchgeführt wird.
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Figurenliste
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Im Nachfolgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:
- 1 eine stark vereinfachte Darstellung eines hydraulischen Hybridsystems.
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Ausführungsformen der Erfindung
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In 1 ist ein hydraulisches Hybridsystem 26 dargestellt. Das hydraulische Hybridsystem 26 umfasst einen Verbrennungsmotor 15 und zwei Wellen 14. Mit dem Verbrennungsmotor 15 und der Welle 14 wird die hydraulische Pumpe 7 angetrieben und dadurch Hydraulikflüssigkeit von der hydraulischen Pumpe 7 zu dem hydraulischen Motor 6 gefördert und umgekehrt. Der hydraulische Motor 6 und die hydraulische Pumpe 7 sind dabei jeweils als Schrägscheibenmaschinen 8 ausgebildet, so dass beide Schrägscheibenmaschinen 8 ein hydraulisches Getriebe bilden. Dadurch kann mittels der Hydraulikleitungen 9, welche den hydraulischen Motor 6 mit der hydraulischen Pumpe 7 jeweils fluidleitend verbinden, die Welle 14 an dem hydraulischen Motor 6 angetrieben und von der Welle 14 wird ein Differentialgetriebe 11 angetrieben. Mit dem Differentialgetriebe 11 sind zwei Radwellen 13 sowie jeweils ein Antriebsrad 12 an den Radwellen13 verbunden. Dadurch können Antriebsräder 12 des nicht dargestellten Kraftfahrzeuges durch einen hydraulischen Antriebsteilstrang mit dem hydraulischen Motor 6 und der hydraulischen Pumpe 7 angetrieben werden. Aufgrund der Ausbildung des hydraulischen Motors 6 und der hydraulischen Pumpe 7 als Schrägscheibenmaschine 8 dient der hydraulische Motor 6 und die hydraulische Pumpe 7 auch als stufenloses hydraulisches Getriebe. Zweckmäßig weist das hydraulische Hybridsystem 26 auch einen mechanischen Antriebsteilstrang mit einem mechanischen Getriebe auf zur ausschließlichen mechanischen Kraftübertragung von dem Verbrennungsmotor 15 zu den beiden Antriebsrädern 12 (nicht dargestellt).
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Bei einem Betrieb der hydraulischen Pumpe 7 kann ein Teil der Hydraulikflüssigkeit nicht zu dem hydraulischen Motor 6, sondern durch Hydraulikleitungen 9 als Hochdruck-Hydraulikleitung 4 und Niederdruck-Hydraulikleitung 5 und Hauptventilen 10 von einem Niederdruckspeicher 3 als Blasenspeicher zu dem Hochdruckspeicher 2 in einer Aufladungsphase des Hochdruckspeichers 2 geleitet und gespeichert und dadurch hydraulische Energie in den Hochdruckspeicher 2 gespeichert werden. Der Hochdruckspeicher 2 und der Niederdruckspeicher 3 bilden jeweils einen hydropneumatischen Speicher 1 bzw. Druckspeicher 1. Ferner kann in einem Rekuperationsbetrieb der hydraulische Motor 6 auch als hydraulische Pumpe 7 betrieben werden, um dadurch in einem Rekuperationsbetrieb kinetische Energie des nicht dargestellten Kraftfahrzeuges durch das Leiten von Hydraulikflüssigkeit von dem Niederdruckspeicher 3 und durch den hydraulischen Motor 6, welcher als hydraulische Pumpe 7 fungiert, in den Hochdruckspeicher 2 gespeichert werden als Aufladungsphase des Hochdruckspeichers 2, weil die hydraulische Pumpe 7 von der Welle 14 und damit den Antriebsrädern 12 angetrieben ist. Durch das Leiten von Hydraulikflüssigkeit unter einem höheren Druck von dem Hochdruckspeicher 2, durch den hydraulischen Motor 6 und zu dem Niederdruckspeicher 3 in einer Entladungsphase des Hochdruckspeichers 2 kann das Kraftfahrzeug hydraulisch angetrieben werden.
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Das hydraulische Hybridsystem 26 umfasst außerdem einen Entgasungsspeicher 16. Der Entgasungsspeicher 16 weist ein Speichervolumen auf und ein Teil des Speichervolumens ist mit Hydraulikflüssigkeit befüllt und dies bildet damit ein hydraulisches Teilspeichervolumen 17 des Entgasungsspeichers 16. Der übrige Teil des Speichervolumens des Entgasungsspeichers 16 außerhalb der Hydraulikflüssigkeit ist mit Gas befüllt und bildet damit das mit Gas befüllte Teilspeichervolumen 18 des Entgasungsspeichers 16. Der Entgasungsspeicher 16 ist mit einer ersten Hydraulikleitung 21 mit dem Niederdruckspeicher 3 fluidleitend verbunden. In die erste Hydraulikleitung 21 ist ein Füllventil 27 eingebaut und das Öffnen und Schließen des Füllventils 27 ist mit einer Steuer- und/oder Regeleinheit 25 des hydraulischen Hybridsystems 26 steuerbar und/oder regelbar. Die Niederdruck-Hydraulikleitung 5 weist ein Mehrwegventil 22 auf und mittels des Mehrwegventils 22 kann Hydraulikflüssigkeit von dem hydraulischen Motor 6 und/oder der hydraulischen Pumpe 7 entweder nur in den Niederdruckspeicher 3, nur in den Entgasungsspeicher 16 oder gleichzeitig in den Niederdruckspeicher 3 und den Entgasungsspeicher 16 eingeleitet werden. Umgekehrt kann auch Hydraulikflüssigkeit nur aus dem Niederdruckspeicher 3, nur aus dem Entgasungsspeicher 16 oder simultan aus dem Niederdruckspeicher 3 und dem Entgasungsspeicher 16 durch die Niederdruck-Hydraulikleitung 5 mittels der hydraulischen Pumpe 7 dem Hochdruckspeicher 3 zugeführt werden. Hierzu ist das Mehrwegventil 22 mit einer zweiten Hydraulikleitung 23 mit dem Niederdruckspeicher 3 verbunden und mit einer dritten Hydraulikleitung 24 mit dem Entgasungsspeicher 16 fluidleitend verbunden. Das Mehrwegventil 22 kann somit von der Steuer- und/oder Regeleinheit 25 entsprechend geschalten werden.
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In einer Entladungsphase des Hochdruckspeichers 2 wird mittels des hydraulischen Motors 6 in dem Hochdruckspeicher 2 gespeicherte hydraulische Energie umgewandelt in mechanische Energie und dabei wird Hydraulikflüssigkeit von dem Hochdruckspeicher 2 zunächst nur in den Niederdruckspeicher 3 eingeleitet werden, indem das Mehrwegventil 22 entsprechend geschalten ist und das Füllventil 27 geschlossen ist. Beim Erreichen eines vorgegebenen Fülldrucks des Niederdruckspeichers 3 von beispielsweise 15 bar erfolgt im weiteren Betrieb der Entladungsphase des Hochdruckspeichers 2 das Leiten von Hydraulikflüssigkeit nicht mehr in den Niederdruckspeicher 3, sondern in den Entgasungsspeicher 16. Dies wird entweder dadurch ausgeführt, dass entweder das Füllventil 27 geöffnet wird und dabei gleichzeitig das Mehrwegventil 22 dahingehend geschalten ist, dass weiterhin Hydraulikflüssigkeit in den Niederdruckspeicher 3 eingeleitet wird, sodass dadurch die Hydraulikflüssigkeit durch den Niederdruckspeicher 3 mittelbar in den Entgasungsspeicher 16 eingeleitet wird und dabei lediglich ein Durchleiten von Hydraulikflüssigkeit durch den Niederdruckspeicher 3 ausgeführt wird, sodass der Druck in dem Niederdruckspeicher 3 nicht verändert, insbesondere nicht erhöht wird. Abweichend hiervon kann die Hydraulikflüssigkeit auch unmittelbar von dem Hochdruckspeicher 2 und dem hydraulischen Motor 6 in den Entgasungsspeicher 16 eingeleitet werden, indem das Füllventil 27 geschlossen ist und das Mehrwegventil 22 dahingehend geschalten wird, dass die Hydraulikflüssigkeit durch die dritte Hydraulikleitung 24 unmittelbar in den Entgasungsspeicher 16 zum Entgasen eingeleitet wird. In dem Entgasungsspeicher 16 ist die Hydraulikflüssigkeit mit einem geringen Druck von beispielsweise 3 bar, 5 bar oder 10 bar bevorratet, sodass dadurch das Gas in der Hydraulikflüssigkeit entgasen kann und beim Erreichen eines vorgegebenen Drucks wird mittels der Steuer- und/oder Regeleinheit 25 ein Ventil 19 als ein Rückschlagventil 20 geöffnet, beispielsweise wird das Ventil 19 ab einem Druck von 3 bar, 5 bar oder 10 bar geöffnet. Dadurch kann das entgaste Gas, welches von der Hydraulikflüssigkeit in dem hydraulischen Teilspeichervolumen 17 in das mit Gas befüllte Teilspeichervolumen 18 entgast worden ist, mittels des geöffneten Ventils 19 in die Umgebung abgeleitet werden. Während des unmittelbaren Einleitens von Hydraulikflüssigkeit durch die dritte Hydraulikleitung 24 in den Entgasungsspeicher 16 ist das Füllventil 27 in der ersten Hydraulikleitung 21 geschlossen.
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In einer Aufladungsphase des Hochdruckspeichers 2 wird mit der hydraulischen Pumpe 7 Hydraulikflüssigkeit aus dem Entgasungsspeicher 16 und/oder dem Niederdruckspeicher 3 in den Hochdruckspeicher 2 gefördert. Zu Beginn der Aufladungsphase des Hochdruckspeichers 2 ist das Füllventil 27 geschlossen und das Mehrwegventil 22 dahingehend geschalten, dass zunächst anfangs nur aus dem Entgasungsspeicher 16 Hydraulikflüssigkeit in den Hochdruckspeicher 2 gefördert wird. Dabei wird das Ventil 19 an dem Entgasungsspeicher 16 dahingehend geschalten, dass der Druck in dem Entgasungsspeicher 16 nicht unter einem vorgegebenen Minimaldruck von beispielsweise 3 bar, 5 bar oder 10 bar absinkt, sodass dadurch problemlos Hydraulikflüssigkeit von der hydraulischen Pumpe 7 von dem Entgasungsspeicher 16 in den Hochdruckspeicher 2 gefördert werden kann. Ab dem Erreichen des vorgegebenen Minimaldrucks in dem Entgasungsspeicher 16 wird Hydraulikflüssigkeit nicht mehr aus dem Entgasungsspeicher 16, sondern aus dem Niederdruckspeicher 3 in den Hochdruckspeicher 2 gefördert. Dies wird dadurch ausgeführt, indem entweder die Hydraulikflüssigkeit unmittelbar aus dem Niederdruckspeicher 3 in den Hochdruckspeicher 2 gefördert wird, indem das Füllventil 27 geschlossen ist und das Mehrwegventil 22 dahingehend geschalten ist, dass von der hydraulischen Pumpe 7 Hydraulikflüssigkeit nur aus dem Niederdruckspeicher 3 und nicht aus dem Entgasungsspeicher 16 angesaugt wird.
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Abweichend hiervon kann die Hydraulikflüssigkeit auch mittelbar von dem Niederdruckspeicher 3 mit der hydraulischen Pumpe 7 in der Aufladungsphase des Hochdruckspeichers 2 in den Hochdruckspeicher 2 gefördert werden, indem das Füllventil 27 dahingehend geöffnet ist, so dass der aus dem Entgasungsspeicher 16 durch die dritte Hydraulikleitung 24 ausströmende Volumenstrom an Hydraulikflüssigkeit durch den durch die erste Hydraulikleitung 21 aus dem Niederdruckspeicher 3 in den Entgasungsspeicher 16 einströmende Hydraulikflüssigkeit simultan ersetzt wird und dadurch der Druck in dem Entgasungsspeicher 16 im Wesentlichen nicht verändert wird. In diesem letztgenannten Betriebsfall ist somit das Füllventil 27 geöffnet und das Mehrwegventil 27 dahingehend geschalten, dass Hydraulikflüssigkeit nur aus dem Entgasungsspeicher 16 ausgeleitet wird. Abweichend hiervon kann in der Anfangsphase der Aufladungsphase des Hochdruckspeichers 2 das Mehrwegventil 22 auch dahingehend geschaltet werden, dass die Hydraulikflüssigkeit simultan aus dem Entgasungsspeicher 16 und dem Niederdruckspeicher 3 in den Hochdruckspeicher 2 gefördert wird und ab dem Erreichen des vorgegebenen Minimaldrucks des Entgasungsspeichers 16 wird mittelbar oder unmittelbar Hydraulikflüssigkeit nur aus dem Niederdruckspeicher 3 in den Hochdruckspeicher 2 gefördert.
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In einem weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel weist das hydraulische Hybridsystem 26 keine erste Hydraulikleitung 21 und kein Füllventil 27 auf, so dass das Befüllen und Entleeren des Entgasungsspeichers 16 ausschließlich mittels des Mehrwegventiles 22 und durch die dritte Hydraulikleitung 24 ausgeführt wird. Ansonsten entspricht das nicht dargestellte Ausführungsbeispiel dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel.
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Insgesamt betrachtet sind mit dem erfindungsgemäßen hydraulischen Hybridsystem 26 und dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben des hydraulischen Hybridsystems 26 wesentliche Vorteile verbunden. Der zusätzliche Entgasungsspeicher 16 in Ergänzung zu dem Hochdruckspeicher 2 und dem Niederdruckspeicher 3 ermöglicht eine effektive Entgasung der Hydraulikflüssigkeit des hydraulischen Hybridsystems 26. Dadurch können Schäden, insbesondere aufgrund von Kavitation, sowie Geräuschentwicklung an dem hydraulischen Hybridsystem 26 aufgrund eines erhöhten Gasanteils in der Hydraulikflüssigkeit vermieden werden. Eine aufwendige und kostenintensive Wartung des hydraulischen Hybridsystems 26 mit einem Austausch der gesamten Hydraulikflüssigkeit, um einen zu hohen Gasanteil in der Hydraulikflüssigkeit zu vermeiden, ist dadurch in vorteilhafter Weise nicht mehr notwendig.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 2733870 C2 [0003]
- DE 19542427 A1 [0004]
