用于回收能量的装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了回收能量的液压装置（5），所述装置包括：液压马达（10）；高压流体源（12）；以及低压流体源（14）。该装置具有：能耗模式，其中流体从高压流体源转移到低压流体源，同时驱动马达旋转；以及蓄能模式，其中，在作为泵操作的马达的作用下，流体从低压流体源转移到高压流体源。该装置还包括布置在使两个流体源互连的管道（32）上的减压器（30）。在蓄能模式，如果低压源的量趋于变得过低，则减压器打开，从而能够使流体经由第一管道到达低压流体源。
【专利说明】用于回收能量的装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于回收能量的装置，该装置设计成装备车辆并使其可以回收车辆制动时消耗的动能，并在重新启动时使用该动能驱动车辆。这种装置对频繁启停循环操作的商用车(例如城市公共汽车、垃圾车、货物装卸车或甚至具有轮胎的碾压机)特别有用。
[0002]在这种装置中，本发明更具体涉及液压装置，其因功率密度高(或功重比高)而特别弓I人关注。
[0003]本文限定的回收能量的液压装置包括:
[0004]至少一个液压马达；
[0005]高压流体源；以及
[0006]低压流体源；
[0007]该装置适合以节能模式操作，其中流体从高压流体源转移到低压流体源，同时驱动所述至少一个马达旋转；以及
[0008]该装置适合以蓄能模式操作，其中通过作为泵操作的所述至少一个马达的作用，流体从低压流体源转移到高压流体源。
[0009]能够理解，在这种装置中，能量以蓄能模式储存在高压流体源中，并以节能模式由所述高压流体源输出。
【背景技术】
[0010]术语“流体源(高压或低压流体源)被用来表示储存流体的容器(或多个容器)，所述容器(任选地与其他液压部件相连)使其可以按照操作模式在大于大气压的压力下供应流体。这种流体源具体地能够是液压蓄能器，或甚至联接泵的无压力流体储液器，所述泵适合从无压力流体储液器泵送流体并适合在压力下输送该流体。能够理解，在另一操作模式(即在一些其他时间)中，流体源不供应流体，而是以再次被填充的方式接纳流体。
[0011]术语“液压蓄能器”用来表示适合储存并适合在压力下输送流体的储存容积，流体进入用于在其中进行储存的蓄能器时所吸收的一部分能量在流体从蓄能器离开时被消耗。液压蓄能器能够通过气体压缩、借助弹簧或通过一些其他工具来操作。
[0012]在之前的定义中，流体源仅参照它们在装置的操作中起作用的各个部分而分别被称为“高压”和“低压”。当装置正常操作时，它们受到压力，使得“高压”源的压力高于“低压”源的压力。但这两个源可在结构上相同。
[0013]在设计包括液压回收能量装置的车辆时，蓄能器的体积和重量要求车辆的设计者限制车载储存容积，并在车辆的平均操作循环上进行的节能与车辆的车载可接收的蓄能器的体积和/或重量之间权衡。
[0014]最佳权衡是使其可以最小化液压蓄能器的重量和/或大小，同时还确保回收能量装置能够执行期望的能量回收并开启辅助功能。
[0015]自然地，当执行这种优化时，需要提供连续的回收能量功能(任选地，参与制动车辆)，尤其是开启辅助功能。[0016]因此，自然地，因为蓄能器的储存容积有限，与流体源的储存容积有限相同，所以能够理解，当这些储存容积中的一个或另一个中的流体量接近容许极限值时，回收能量系统的操作存在被中断的风险，当高压源中的流体量接近上限时或低压源的流体量接近下限时尤其如此。
[0017]通常，通过提供储存容积高(S卩，储存容积高到足以确保即使在被视作极端操作情形的各种操作条件下也能够连续操作)的蓄能器和流体源而将该风险保持可接收的程度以下。
[0018]然而，这会导致尺寸过大的蓄能器，这是不期望的。
【发明内容】
[0019]因此，本发明的目的是提出一种使高连续操作与低蓄能器体积和/或低流体源体积共存的回收能量的液压装置(如以上限定的)。
[0020]该目标是这样实现的，该装置还包括布置在使两个流体源互连的第一管道上的减压器，并且减压器设置成使得在蓄能模式下，如果用于指示低压源的填充量(level offilling，填充程度)的填充指数趋于变得比预定值低，则减压器打开，从而使流体能够经由第一管道到达低压流体源。
[0021]流体的该作用趋于防止(通常使其可以防止)低压源中的流体量变得低于预定量。
[0022]术语“填充指数”用来表示填充量的参数。例如，对于气压蓄能器而言，气体的压力就是填充指数。
[0023]传统系统遇到的主要困难是，当低压源空置时，系统不再能够执行其功能且必须关闭。这导致性能损失以及车辆操作不连续。
[0024]有利地，借助本发明，在这种情形下，当从低压源流出的流体可能导致低压源的填充量下降到正确操作装置所需的最小量以下时，从高压源经由减压器将流体注入低压源，由此防止低压源的量下降到所述最小量以下。
[0025]由此，在不中断回收能量装置的操作的情况下，确保保持减速功能。于是，使马达减速的装置所使用的流体压力等于打开减压器时高压源的压力。
[0026]在实施例中，该装置还包括布置在使两个流体源互连的第二管道上的限压器，该限压器适合在用于指示高压源的填充量的填充指数趋于超过预定值时打开，使得高压源中的流体量不能超过预定水平。优选地，该限压器被定额(rate)在蓄能器可接收的最大压力水平。
[0027]传统系统遇到的一个主要困难是，当高压系统充满时，系统不再能够执行其功能并必须关闭。这导致性能损失以及车辆操作不连续。
[0028]有利地，借助本发明，在这种情形下，取而代之，通过被注入高压源而使得填充量达到过量的流体经由减压器被引向低压源。这样，确保保持系统的减速功能。另外，减压器的位置使得减压器能够以车辆的乘客或驾驶员感觉不到的方式操作，即当减压器打开时，系统的操作不会中断。
[0029]在一实施例中，该装置还包括截止阀，所述截止阀布置在使两个流体源互连的第三管道上，从而使流体能够从低压源流到高压源。
[0030]在本发明的装置帮助车辆加速的阶段的最后，高压源中的量趋于下降到被视作所述源容许的最小值的量以下。
[0031]从高压源流出的流体于是必须立即中断。
[0032]在这些条件下，并且只要高压源中的压力趋于变得比低压源中的压力低，则在上述截止阀的控制下，第三管道可以停止流体从高压源流出。
[0033]因此避免高压源中的流体量下降到容许的最小流体量以下。
[0034]在一实施例中，该装置以如下方式设置，在回收能量模式，低压源中的压力随着时间而降低。
[0035]例如，在本发明的装置中，优选地，高压源可主要由至少一个流体蓄能器构成，和/或低压源可主要由至少一个无压力储液器构成，或者由至少一个液压蓄能器构成。
[0036]另外，高压流体源的蓄能器和低压流体源的蓄能器可以是独立的，即两个蓄能器的流体储存室之间没有机械链接，具体地，没有造成所述室的体积同时改变的机械链接。
[0037]在本发明的装置中，液压马达可以是具有固定的缸容积的马达。
[0038]在一实施例中，装置还包括插置在马达与高压、低压流体源之间的选择阀；在节能模式和蓄能模式下，流体沿相同的方向经过马达；并且在从节能模式转变为回收能量模式期间，选择阀改变位置，由此使流体源之间的流体转移方向倒转。这个选择阀使得容易从蓄能模式转变到节能模式，当液压马达是具有固定的缸容积时尤其如此。
[0039]在本发明的一实施例中，在该装置中，第一管道和/或第二管道和/或第三管道被并联地连接在将高压流体源和低压流体源分别连接到选择阀的高压源管道与低压源管道之间。
[0040]该配置使得所讨论的设备的各种装置(分别是减压器、限压器和截止阀)给予的保护流体源的功能被连续提供，这是因为只要它们的位置插置在流体源与选择阀之间，它们就不会因选择阀而与高压/低压流体源隔离。
【专利附图】
【附图说明】
[0041]在阅读以下作为非限制性示例示出的本发明的详细描述时，本发明能被很好地理解，而且其优点将变得更清楚。该描述参照附图，其中:
[0042]图1A、1B、1C和ID是本发明的装置的第一实施例在各种操作模式下的示意图；
[0043]图2是本发明的装置的第二实施例的示意图；以及
[0044]图3是本发明的装置的第三实施例的示意图。
【具体实施方式】
[0045]图1A至ID所示的液压的用于回收能量的装置5包括液压马达10、高压流体源12和低压流体源14。马达10是具有径向活塞和固定的缸容积的液压马达，属于适合脱开联动(declutched)和再次联动(re-clutched)的类型,尤其属于适合借助传动止块(drivingdog)来钳式地脱开联动(jaw-declutched)和再次联动的类型。流体源12和低压流体源14是本身公知类型、即气体压缩型的液压流体蓄能器。
[0046]将蓄能器12、14连接到马达10的闭环回路也是由连接到无压力储液器的增压泵(booster pump)来供给的。这些元件是本身公知的并且图中未示。
[0047]液压马达联接到供固定装置5安装在其上的车辆的轮16 (图中未示)。[0048]出于简化的原因，仅参照一个马达和车辆的一个轮来示出本发明。然而，应理解，本发明的装置大体包括联接到车辆轴上的两个轮的马达，或者甚至例如两个马达，每个马达驱动安装在车辆轴上的相应的轮。
[0049]装置5构成辅助装置。尽管图中未示，车辆包括采取内燃机形式的主驱动源，所述主驱动源经由机械传动来驱动从动轴的轮。装置5通过在车辆开始启动时提供附加加速、并通过在制动时回收动能而提供辅助。
[0050]流体供给和流体排放在马达10与两个流体源12、14之间的互换是经由选择阀20按以下方式进行的。
[0051]选择阀20插置在马达10与蓄能器12、14之间。其主要功能是使流体在流体源
12、14之间的流向根据液压马达10的操作模式(能量回收或能耗)而反转。
[0052]马达10的第一主孔口 IOA (在向前操作中，供给流体经由该第一主孔口 IOA穿入马达10中)经由管道18A连接到选择阀20的端口 A。马达10的第二主孔口 IOB经由管道18B连接到阀20的端口 B。
[0053]阀20还具有经由“高压源”管道24连接到源12的端口 C和经由“低压源”管道26连接到源14的端口 D。
[0054]阀20是具有三个位置1、I1、III的阀，经由两个液压室20A、20B控制并由返回工具保持在缺省位置II。其借助电控单元(图中未示)控制。
[0055]在位置I，端口 A、D彼此相通，端口 B、C彼此相通。在位置III，端口 A、C彼此相通，端口 B、D彼此相通。在位置11，所有四个端口隔离。
[0056]由于阀20插置在蓄能器与马达10之间的配置，在能耗模式和蓄能模式下，只要车辆的行进方向相同(或更常见地，只要由马达驱动的机械元件的旋转方向相同)，流体沿相同方向流经马达。
[0057]如以下更详细解释的，从耗能模式转为能量回收模式是通过改变选择阀20的位置(在位置I与III之间切换)来进行的。这种位置的改变使蓄能器之间的流体转移方向反转，而不改变流体通过马达10的流向。
[0058]装置5还包括将高压源管道24 (永久地连接到源12)连接到低压源管道26 (永久地连接到源14)的管道22、32、42。
[0059]额定值可变(variable rating)并由管道24中的压力控制的限压器15插置在管道22 (“第一管道”)上。
[0060]额定值可变并由管道26中的压力控制的减压器30插置在管道32 (“第二管道”)上。
[0061]允许流体仅从管道26流向管道24的截止阀40插置在管道42 (“第三管道”)上。
[0062]装置5还包括将低压流体源连接到无压力储液器4的第二限压器17。该限压器避免在低压流体源中形成过高的压力。
[0063]以下详细描述装置5的操作。
[0064]首先，应注意，装置5是用来改善其所安装的车辆的能量性能的辅助装置，从而使得车辆的动能能够被利用而不是被无用地耗费。
[0065]因此，装置5仅在车辆加速或车辆制动阶段期间使用。
[0066]在其他阶段，装置5脱开联动。在所述其他阶段期间，阀20被安置在隔离位置(II)，在该位置，蓄能器12、14与马达隔离。
[0067]在正常操作中，装置5实施为使得蓄能器12中的压力总是保持大于蓄能器14中的压力。实际上，蓄能器12中的压力在100巴到300巴的范围内变化，然而蓄能器14中的压力在15巴到40巴的范围内变化。
[0068]为了使蓄能器14中能够维持充足压力，装置5包括维持蓄能器14中的压力不低于预定最小压力或“增压压力”的供给或增压回路(图中未示)。
_9] 加速阶段
[0070]在加速阶段期间，具体地在车辆从静止状态开始移动的阶段期间，装置5可被致动以获得除车辆发动机传递的驱动转矩之外的额外的驱动转矩。
[0071]为了致动装置5，阀20依据即将施加到轮16的旋转方向而被安置在位置I或III:在位置III处于向前操作，以便经由孔口 IOA供给马达；在位置I处于倒转操作，以便经由孔口 IOB供给马达。同时，马达10被钳式地脱开联动。
[0072]当阀20安置在位置I或III之一时，在所述源之间的压力差的作用下，流体从源12经由马达转移到蓄能器14。装置5从图1A所示的状态转为图1B所示的状态。蓄能器12中的压力从约300巴逐渐下降到约100巴。
[0073]流经马达10的流体使转子旋转。马达10因此将驱动转矩传递到其出口轴，由此促成沿期望的方向移动车辆。
[0074]加速阶段(在该阶段期间，致动装置5被致动)对应能耗模式，在此期间消耗蓄能器12中储存的能量。
[0075]制动/减速阶段
[0076]在制动和/或减速阶段期间，装置5可被致动以获得除车辆的致动器传递的制动转矩之外或代替该制动转矩的额外的制动转矩。于是该目的在于改善车辆的制动能力和/或在蓄能器12中储存能量，以便限制车辆的燃料消耗。
[0077]为了致动装置5，阀20被安置成使得流体能够流经马达:在位置I处于向前操作或在位置III处于倒转操作。同时,马达10联动(clutch)。
[0078]因为车辆行进，所以车辆的运动速度强加于车轮的旋转速度。马达10的转子因此以强加的速度转动。于是马达10作为泵操作并使流体从蓄能器14转移到蓄能器12，尽管蓄能器12中的压力高于蓄能器14中的压力。
[0079]因此，在制动/回收阶段的最后，一定量的流体从蓄能器14转移到蓄能器12，蓄能器12中的压力提高而同时蓄能器14中的压力下降。
[0080]例如，与加速阶段发生的情况相反，在制动/减速阶段期间，蓄能器12中的压力能够从100巴增大到300巴，同时蓄能器14中的压力从40巴下降到15巴。
[0081]制动/减速阶段因此可以维持源14、12之间的压力差，并使这两个源尽可能维持在中间水平，从而既可以满足制动需要又可以满足加速需要。
[0082]制动/减速阶段(在此期间装置5被致动)对应回收模式，在此期间能量被储存在蓄能器12中。
[0083]然而，根据驱动车辆时遇到的情形，蓄能器12或14中的一者或另一者中的流体量能够达到最大值或最小值，流体量不应超过最大值或最小值，从而不会损坏所讨论的蓄能器。[0084]蓄能器(高压源)12的充满
[0085]当蓄能器12的填充量超过容许最大值时，会发生第一种情形(图1D)。对于气体压力蓄能器而言，填充指数仅仅是蓄能器中的压力(该指数可以是蓄能器为具有弹簧的蓄能器时弹簧的压缩程度)。
[0086]在这种情形下，根据本发明，限压器15的额定压力等于蓄能器12的容许最大压力(在本示例中为300巴)。
[0087]因此，当制动/减速阶段期间、蓄能器12中的压力趋于超过可接受的最大压力时，限压器15打开，由此使流体能够被转移到蓄能器14。这样，对蓄能器14的填充被中断，因过度填充而导致的对所述蓄能器的损坏得以避免。
[0088]蓄能器(低压源)14的排空
[0089]当蓄能器14的填充量趋于下降到容许最小值以下时，会发生第二种情形(图1C)。对于蓄能器14和蓄能器12而言，填充指数仅仅是蓄能器中的压力。
[0090]考虑到发生这种情况，减压器30的额定压力等于蓄能器14可接受的最小压力，SP15巴。
[0091]因此，当在制动/减速期间、蓄能器14中的压力趋于下降到可接受的最小压力以下时，限压器30打开，由此使蓄能器12能够经由管道32与蓄能器14相通，因此使流体能够注入蓄能器14。这样，蓄能器14的排空被中断，因提取流体的时间过长而导致的所述蓄能器过度排空得以避免。
[0092]蓄能器(高压源)12的排空
[0093]在加速阶段期间，当蓄能器12的填充量趋于下降到容许最小值以下时，发生第三种情形(图1B)。
[0094]在这种情形下，驱动转矩保持施加在马达10的出口轴上，然而蓄能器12趋于变空。由于流体被带离蓄能器12，所以其中的压力下降，并下降到容许最小值以下。
[0095]假设首先装置5不具有截止阀40或管道42。
[0096]在这些条件下，只要检测到蓄能器12中的流体量变得太低，那么为了消除该问题，一个方案是使阀20转为位置I，因此触发对蓄能器12的填充。该填充随后能够持续一瞬间，直到蓄能器12中的压力返回到可接受的值。阀20然后能被安置在位置II，以便结束液压助推。
[0097]然而，这种进行方式也不能完全满足，因为阀20具有相对长的反应时间。因此，即使非常迅速地触发所述阀，也不能阻止管道24和蓄能器12中的偶然意外和压力陡降(然而，这种压力下降会因阀20转为位置I而迅速停止)。
[0098]为了避免这种压力下降的负面机械影响，装置5配备有截止阀40和管线42。管线42上有截止阀40，装置5按如下操作:
[0099]在导致高压蓄能器12中的压力下降到容许最小值以下的加速阶段的最后，低压蓄能器14中的压力达到相对高的值(相对蓄能器14而言)。通常，这个相对高的值大于高压蓄能器12中的容许最小压力。
[0100]因此，当装置5包括截止阀40和管线42时，只要蓄能器12中的压力下降到蓄能器14中的压力以下，截止阀40就打开，中断从蓄能器12取出流体，并继续从管道26取出流体，由此可以经由其孔口 IOA将流体供给到马达10。[0101]因此，避免蓄能器12中的压力下降到容许最小压力以下。
[0102]截止阀40使高压蓄能器12中的压力不可能变得低于低压蓄能器14中的压力。
[0103]图2和3示出本发明的第二和第三实施例。在这些图中，与第一实施例(或第二实施例)相同或相似的元件由图1A (或相应地图2)的附图标记加100 (或200)来表示。
[0104]图2示出配备在车辆100上的液压回收能量装置105。该装置105是通用装置，适用于任何类型的车辆。在车辆100中，主驱动源(图中未示)因而可以是内燃机，或者甚至是电动机，于是车辆100例如是电动车辆，例如电动车。
[0105]装置105用来减低车辆100的能耗，由此能够使车辆运转所需的电池组的重量最小化，或者能够使车辆的燃料消耗最小化。
[0106]装置105包括两个液压马达110、110’、高压流体源112和低压流体源114。马达110、110’是与前述马达10相同类型的可脱开联动的液压马达。
[0107]它们联接到车辆100的轮116、116’。
[0108]每个流体源112、114通过将其孔口互连的两个液压流体蓄能器结合而构成:高压源112的蓄能器的孔口连接到高压源管道124 ;低压源114的蓄能器的孔口连接到低压源管道126。
[0109]液压回路对称地布置成用于轮116、116’，因此流体源112、114与马达110之间的流体交换以完全相同的方式进行，并经由与马达110’相同的部件。因此，仅参照马达110与源112、114之间的流体交换进行描述。仅注意，为了使流体交换能够在源112、114与两个马达110、110’之间进行，管道124、126在两个分别标为T1、T2的交叉点处分成两个。
[0110]马达110与流体源12、14之间的供给流体和排放流体的交换是经由与阀20相同的选择阀120来进行的。马达110连接到阀120的两端口 Α、Β，如同马达10连接到阀20。
[0111]阀120像阀20 —样具有三个位置，而且像阀20 —样操作。它的两个液压控制室120AU20B由两个双位置的液压电磁阀120Α、102Β中的相应一者来控制，这两个液压电磁阀按如下布置:
[0112]每个阀102Α、102Β具有两个入口端口 Α、B和一个出口端口 C。
[0113]入口端口 A都一起连接到无压力储液器104。
[0114]入口端口 B都连接在一起，并根据布置在管道108上的阀152的位置与辅助泵或增压泵106的输送孔口隔离或经由管道108连接，如以下所示。
[0115]阀102Α的出口端口 C分别连接到阀120、120’的两个液压室120Α、120’B，所述液压室的压力趋于使阀120、120’到达位置III。
[0116]阀102Β的出口端口 C分别连接到阀120、120’的两个液压室120Β、120’B，所述液压室的压力(与液压室120A、120’ A相反)趋于使阀120、120’到达位置I。
[0117]通过它们的端口 C中的压力，阀120Α、120Β因此可以将阀120、120’安置在其三个
位置中的任一个。
[0118]泵106被填充电动机150驱动旋转，由车辆100的电池组电力驱动。由泵106和马达150构成的组件形成电动驱动泵单元145(在车辆上由内燃机推进，泵106可由发动机驱动:见图3中的实施例)。
[0119]上述具有两个位置1、II的选择阀152布置在管道108上。在位置I，阀152使泵106的输送孔口与上述阀102Α、102Β的入口端口 B相通。该位置因此使阀102Α、102Β能够操作，并因此使装置105能够操作。
[0120]在位置II，阀152使泵106的输送孔口与管道126经由链接管道154相通。布置在该管道154上的截止阀156防止任何流体朝向泵106退回管道126。当液压回路中的流体的量太小时以及当需要通过泵106来填充蓄能器时，阀152被安置在该第二位置。
[0121]装置105按如下方式操作(该描述对应车辆100沿着使流体从左向右流经马达
110、110’的方向行进的情形，在图2中):
[0122]利用液压助推的加速和制动模式
[0123]为了致动装置105以及为了使其进入加速模式(能耗)或制动模式(能量回收)，执行以下操作:
[0124]马达150被启动，以便驱动泵106;
[0125]阀152被安置在位置I，由此泵106的输送压力施加于阀102A、102B的入口端口B ;以及
[0126]阀102AU02B安置在致使阀120、120’处于在期望操作模式的位置，即:
[0127]在制动模式(能量回收)，作为制动/减速操纵阀的阀102B被致动，并安置在加压位置，其中泵106的输送压力被传输到室120BU20’ B。作为加速操纵阀的阀102A保持在零压力位置，室120A、120’ A保持连接到无压力储液器。阀120、120’因此安置在位置I。
[0128]在加速模式(能耗)，阀120A (加速操纵阀)安置在加压位置，其中泵106的输送压力被传输到室120A、120’A。阀102B保持在零压力位置，其中室120B、120’B连接到无压力储液器104。阀120、120’因此安置在位置III。
[0129]不运转樽式:
[0130]相反地，在装置105保持不运转期间，阀152被安置在位置II，由此使泵106的输送孔口经由管道154与管道126相通。
[0131]在这些条件下，只要电动机150不启动，泵的输送压力保持为零，没有流体流经管道154。然而，如果低压蓄能器114中的压力变得小于预定阈值，而且如果同时高压蓄能器112中的压力也小于第二预定阈值，则马达150启动(这些压力由传感器154测量)。泵的输送压力施加在管道154中，由此引起低压蓄能器114被填充，直到所述低压蓄能器中的压力达到泵106的输送压力。
[0132]另外，在该操作模式，因为阀120、120’处于位置II，则马达110的供给孔口和排放孔口互连，如同马达110’的供给孔口和排放孔口互连；这些马达于是处于自由轮模式。
[0133]在装置105中，减压器115、限压器130和两个截止阀140、140’分别执行与装置5的减压器15、限压器30和截止阀140相同的功能。
[0134]图3示出本发明的第三实施例。
[0135]图3示出配备在车辆200上并非常类似于装置105的液压回收能量装置205。除非另外说明，装置205与装置105相同。相同或相似的元件被标记为相应的附图标记加100。
[0136]车辆20是由电动机或由内燃机驱动，该马达或发动机由M表示。
[0137]装置105与装置205之间的区别在于所使用的低压源214的类型。
[0138]低压源214主要由无压力储液器204 (即，保持在大气压力下的储液器)构成，一组成对的泵连接到所述无压力储液器204，在该示例中，为两个成对的增压泵206，被布置成能够从储液器204抽出流体。[0139]增压泵206由离合器201的出口轴驱动，所述离合器201经由传动装置203连接到马达或发动机M的出口轴。根据其位置，在马达M运转时，离合器201因此能够使泵206被致动或不致动。
[0140]泵206的(互连的)输送孔口经由低压源管道226连接到与装置105的阀120、120’相同的选择阀220、220’。该管道226在交叉点T处分成两个，以便将一部分流体引向阀220，将另一部分流体引向阀220’。
[0141]沿着从泵206向交叉点T (然后向阀220、200’)的方向，管道226具有三个连续的零部件:方向控制阀228、截止阀227和用于连接到限压器217的连接交叉点T’。
[0142]方向控制阀228是具有三个位置1、I1、III的选择阀。
[0143]方向控制阀228具有经由管道226的上游部连接到泵206的输送孔口的上游端口A0
[0144]其具有两个下游端口 B和C:端口 B连接到储液器204 ;端口 C经由管道226的下游部连接到阀220、220’的端口 D。
[0145]方向控制阀228由两个相对的液压室D、E控制。端口 D连接到阀202B的端口 C，同时端口 E连接到储液器204。阀228被返回弹簧推到第一位置I。因此当室D中的压力低时(即，当阀202B未被致动时)，该位置被占据。
[0146]在位置I，端口 B被隔离，端口 A、C互连，按这种方式，泵206输送的流体被引向管道226的下游部。该位置因此在较低压力下可以将流体供给到马达210、210’。
[0147]位置II是在方向控制阀228从位置I到位置III时、仅被短暂地用于限制机械力的中间位置。在位置II，所有三个端口 A、B和C互连。
[0148]在位置III，连接到管道226的下游部的端口 C被隔离；由泵206输送的流体被引向储液器204。
[0149]限压器217用来限制并因此用于维持管道226中的压力。其保护该管道免受过度压力，如同限压器17或117。其布置在链接管道219上，所述链接管道219上将管道226连接到储液器204并在上述交叉点T’处连接到管道226。
[0150]装置205还包括功能与装置105的限压器115或装置5的限压器15相同的限压器，即避免蓄能器212中的流体量不可接受。该限压器215布置在管道222上，该管道222将连接到蓄能器212的高压源管道224连接到管道226。管道222在交叉点T’ ’处连接到管道226，所述交叉点T’ ’位于方向控制阀228与交叉点T’之间。
[0151]最后，布置在方向控制阀228与交叉点T’之间的管道226上的截止阀227防止流体从阀220、220’流向阀228。因此，当泵206脱开联动时，在方向控制阀228泄漏或仅仅切换较慢的情况下，截止阀防止泵206沿着与从管道226移动流体的优选方向相反的方向转向储液器204。
[0152]装置205还包括与阀102A、102B相同的两个阀202A、202B。在这些阀202A、202B中:
[0153]入口端口 A都一起连接到无压力储液器204 ；
[0154]入口端口 B都经由管道208连接到泵236的输送孔口 ；而且
[0155]出口端口 C都以与阀102A、102B的出口端口相同的方式连接到阀220、220’。
[0156]因此，阀202A、202B可以将阀220、220’安置在它们三个位置的任一个位置。[0157]泵236是当所述马达运转时由马达M连续致动的控制泵。所述泵输送由阀202A、202B使用的控制压力。其也能将流体供给到车辆200的其他配件(图中未示)。
[0158]阀236配备有限压器237，如果输送孔口处的流体压力超过期望的控制压力，则所述限压器237能够使流体从泵236的输送孔口返回其供给孔口(连接到储液器204)。
[0159]装置205还包括减压器230和截止阀240，减压器230具有与装置105的减压器130或装置5的减压器30相同的功能，截止阀240具有与装置105的截止阀140、140’和装置5的截止阀40相同的功能。
[0160]如同在装置5和装置105中，这些元件(215、230、240)插置在高压管道(B卩，将蓄能器212连接到阀220、220’的端口 C的管道224)与低压管道(即，管道226)之间。
[0161]装置205按如下方式操作:
[0162]不运转樽式
[0163]在加速和制动阶段(在该阶段期间，期望液压助推，即期望使用液压装置205)以夕卜，离合器201未被致动，泵206因此与马达M脱开联动。
[0164]在这种模式下，泵236保持持续致动。阀202A、202B因此能够在任何时间被致动，从而使阀220、220’到达位置I或位置III，并因此能够使装置205用于输送额外的驱动力，或相反地，用于制动。
[0165]在该实施例中，方向控制阀228保持在位置III，该位置III是排空泵206的位置。
[0166]等待樽式
[0167]当假设装置205被用于紧急制动时，装置205能够被安置在等待模式，或者被安置在致动控制模式，从而可以更迅速并更顺利地转为制动模式。
[0168]在该等待模式，离合器201被致动，由此泵206被致动。相反地，阀202A或202B都未被致动。因此，方向控制阀228保持在位置III，使得被泵206泵送的流体被引向储液器 204。
[0169]该操作模式的优点在于，可以迅速地转为制动模式，因为泵206被致动并通过管道226 (或者改而通过所述管道的上游部)进行输送。
[0170]加速和制动模式
[0171]在车辆200上，能够借助装置205来协助加速和制动。
[0172]自然地，将装置205用于这些功能中的任一者取决于蓄能器212中的流体量。当蓄能器相对满时，装置205能够输送补充驱动力，以进行加速。相反地，当相对空时，装置205能够仅被用于贡献额外的制动力。
[0173]因为阀202A、202B持续地接收泵236提供的控制压力(与限压器237协作)，它们能够在任何时间被致动，以将阀220、220’安置在任一位置I或III。
[0174]因此，仅通过制动阀202A、202B，可以将装置205安置在加速模式或减速/制动模式。在这些操作模式，装置205类似于装置5或装置105的对应模式来进行操作。
[0175]然而，在制动模式和加速模式，泵206和阀228起作用的部分需要用更多细节来说明。
[0176]以下描述涉及车辆的运动模式，其中流体经由阀220、220’的孔口 A供给到马达210、210’，并从马达移向阀220、220’的孔口 B。能够理解，当车辆沿反方向移动时，以下解
释应相应调整。[0177]在加速阶段，阀202A被致动，而不致动阀202B。阀220、220’因此被安置于位置
III。从蓄能器212离开的加压流体致动210、210’，因此输送增压驱动力矩；流体从马达经由管道226的下游段移走，并经由管道219和限压器217进入储液器104。离合器201和泵206保持不运转。
[0178]相反地，在制动模式，离合器201被致动，由此致动泵206(除非它们已经通过之前转为等待模式而被致动)。
[0179]然后阀202B被致动，而不致动阀202A。
[0180]在阀202B的端口 C中压力的作用下，因此在阀228的液压室D中，阀228位于位置I并由此将泵206输送的流体引向管道226的下游段。
[0181]阀220、220’因此被置于位置I。泵206输送的一部分加压流体被作为泵操作的马达210、210’吸入，并在高压下输送到蓄能器212中。泵206输送的剩余流体经由管道219并经由限压器217返回储液器204。装置205因此执行能量回收功能，同时还由于马达210、210’提供的制动转矩而执行制动功能。
[0182]在制动模式期间，如果蓄能器212中的流体量到达不可接受的值，S卩如果该蓄能器趋于变满，则限压器215打开。剩余的流体于是经由管道222被引向管道226，并从该处经由管道219返回储液器204。
[0183]相反地，在制动模式期间，管道226中的压力能够下降到触发限压器230打开的阈值以下。于是限压器230打开，并使流体能够从管道224流向管道226。这随后能够使来自蓄能器212的流体经由管道224供给作为泵操作的马达210、210’，该流体供给用于替代不能供应用于供给马达所需的流体的储液器204。
[0184]将流体供应到管道226的这种故障能够有各种原因:方向控制阀228能够被卡在位置III,从而导致流体直接返回储液器204 ;因为泄漏,整个回路缺少流体,从而造成储液器204完全排空；或者甚至，离合器201或泵206出现故障。
[0185]最后，截止阀240的作用与装置5中截止阀40的作用基本相同。
[0186]因此，在加速阶段的最后，蓄能器212中的压力能够趋于变得小于管线226中的压力，即由限压器217强加的额定压力。
[0187]在这些条件下，只要蓄能器12中的压力下降到管线226中的压力以下，截止阀240打开，因此中断从蓄能器12提取流体，并从管道226持续供给到马达。
[0188]截止阀240使高压蓄能器12中的压力不能变得小于限压器217中的额定压力。
[0189]因此，在上述各种操作模式中，在已经对装置5和装置105进行了解释的明确情况下，在装置205中，限压器215、减压器230和截止阀240的作用分别与装置5或装置105中的限压器15或115、减压器30或130、截止阀40或140的作用相同。
【权利要求】
1.一种用于回收能量的液压装置(5，105，205)，所述装置包括: 至少一个液压马达(10)； 高压流体源(12);以及 低压流体源(14，114，214)，适合以大于大气压力的“低”压来供应流体； 所述装置适合:在能耗模式下操作，其中流体从所述高压流体源转移到所述低压流体源，同时驱动所述至少一个液压马达旋转；以及在蓄能模式下操作，其中，在作为泵操作的所述至少一个液压马达的作用下，流体从所述低压流体源转移到所述高压流体源； 所述装置的特征在于，还包括减压器(30，130，230)，所述减压器被布置在使两个流体源互连的第一管道(32)上； 所述减压器被设置成使得，在蓄能模式，如果用于指示所述低压流体源的填充量的填充指数趋于变得低于一预定值，则所述减压器打开，从而能够使流体经由所述第一管道到达所述低压流体源。
2.根据权利要求1所述的液压装置(5，105，205)，还包括限压器(15，115，215)，所述限压器被布置在使所述两个流体源互连的第二管道(22 )上，所述限压器适合在用于指示所述高压流体源的填充量的填充指数趋于超过一预定值时打开，按这种方式，所述高压流体源中的流体量不能超过预定量。
3.根据权利要求1或2所述的液压装置(5，105，205)，还包括截止阀(40，140，240)，所述截止阀被布置在使所述两个流体源互连的第三管道(42)上，并能够使流体从所述低压流体源流到所述高压流体源。
4.根据权利要求1所述的液压装置(5，105，205)，其中所述高压流体源主要由至少一个流体蓄能器构成。
5.根据权利要求1的液压装置(5，105，205)，其中所述低压流体源主要由至少一个无压力储液器或由至少一个液压蓄能器构成。
6.根据权利要求1所述的液压装置(5，105，205)，还包括第二限压器(17，117，217)，所述第二限压器被插置在将所述低压流体源连接到无压力储液器(4，104,204)的管道上。
7.根据权利要求1所述的液压装置(5，105，205)，还包括选择阀(20；120 ;220，220，)，所述选择阀被插置在所述流体源(12，14)与所述至少一个液压马达(10)之间，并且其中，在能耗模式和蓄能模式下，流体沿相同方向经过所述至少一个液压马达；而且在从所述能耗模式转换为所述能量回收模式时，所述选择阀改变位置，由此使所述流体源之间的流体转移的方向倒转。
8.根据权利要求7所述的液压装置(5，105，205)，其中所述第一管道和/或所述第二管道和/或所述第三管道在将所述高压流体源(12)和所述低压流体源(14)分别连接到所述选择阀(20 ；120 ;220，220’)的高压流体源管道(24，124，224)与低压流体源管道(26，126，226)之间并联连接。
9.根据权利要求1所述的液压装置(5，105，205)，其中所述至少一个液压马达(10)是具有固定的缸容积的马达。
10.根据权利要求1所述的液压装置(5，105，205)，所述装置按这样的方式设置，在能量回收模式，所述低压流体源中的压力随时间而降低。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的液压装置(5，105，205)，其中所述高压流体源和所述低压流体源都主要由流体蓄能器构成，而且所述高压流体源的蓄能器和所述低压流体源的蓄能器 是独立的。
【文档编号】B60K25/00GK103465897SQ201310223707
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年6月6日 优先权日:2012年6月6日
【发明者】让·赫伦 申请人:波克兰液压工业设备公司