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WO2013098322A2 - Verfahren zum bestimmen einer position eines kolbens in einem kolbendruckspeicher mittels induktivsensoren sowie geeignet ausgebildeter kolbendruckspeicher - Google Patents

Verfahren zum bestimmen einer position eines kolbens in einem kolbendruckspeicher mittels induktivsensoren sowie geeignet ausgebildeter kolbendruckspeicher Download PDF

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WO2013098322A2
WO2013098322A2 PCT/EP2012/076946 EP2012076946W WO2013098322A2 WO 2013098322 A2 WO2013098322 A2 WO 2013098322A2 EP 2012076946 W EP2012076946 W EP 2012076946W WO 2013098322 A2 WO2013098322 A2 WO 2013098322A2
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
piston
accumulator
housing
determining
pressure accumulator
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.)
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Application number
PCT/EP2012/076946
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English (en)
French (fr)
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WO2013098322A3 (de
Inventor
Susanne Spindler
Bernhard ZICKGRAF
Stefan Weiss
Ingo Bork
Christoph Weisser
Richard Bauer
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.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch 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.)
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Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to BR112014016050A priority Critical patent/BR112014016050A8/pt
Priority to JP2014549465A priority patent/JP2015503715A/ja
Priority to EP12816302.9A priority patent/EP2798226A2/de
Priority to KR1020147020860A priority patent/KR20140111306A/ko
Priority to CN201280065510.6A priority patent/CN104024655A/zh
Priority to RU2014130910A priority patent/RU2014130910A/ru
Priority to US14/370,024 priority patent/US20140360360A1/en
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Publication of WO2013098322A3 publication Critical patent/WO2013098322A3/de
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    • F15B19/005—Fault detection or monitoring
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    • F15B1/02—Installations or systems with accumulators
    • F15B1/04—Accumulators
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    • F15B1/24—Accumulators using a gas cushion; Gas charging devices; Indicators or floats therefor with rigid separating means, e.g. pistons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F15B2201/20—Accumulator cushioning means
    • F15B2201/205—Accumulator cushioning means using gas
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    • F15B2201/00—Accumulators
    • F15B2201/30—Accumulator separating means
    • F15B2201/31—Accumulator separating means having rigid separating means, e.g. pistons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
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    • F15B2201/00—Accumulators
    • F15B2201/50—Monitoring, detection and testing means for accumulators
    • F15B2201/515—Position detection for separating means

Definitions

  • Piston pressure accumulator by means of inductive sensors as well as suitably designed piston accumulator
  • the present invention relates to a method for determining a position of a piston within a piston accumulator. Furthermore, the present invention relates to a method for determining a position of a piston within a piston accumulator. Furthermore, the
  • the invention a suitably trained piston accumulator.
  • the invention further relates to a method for checking information about a charge state of a piston accumulator and a monitoring device for monitoring a piston accumulator.
  • Piston accumulators are used to store energy by storing a fluid under the compression of gas under pressure.
  • piston accumulators are used to store energy that is generated, for example, when braking wheels, and to make them available, for example, during the subsequent acceleration of the vehicle again.
  • a piston pressure accumulator can be provided as a separating element between two sub-volumes of the piston accumulator in an example cylindrical housing a displaceable piston.
  • Partial volumes a compressible gas can be introduced.
  • a non-compressible fluid can be introduced.
  • the incompressible fluid can enter and leave the appropriate sub-volume through a suitable valve system be derived to energy mechanically by compressing the
  • Piston accumulator can be determined.
  • the position of the piston can be conventionally determined, for example, by limit switches, e.g. determine by means of a shift rod, the end position of the piston at one and / or other end of the memory within the housing of the piston accumulator.
  • the path or location of the piston can be sensed within the housing, for example by means of a piston rod, a cable measuring system or a Ultraschallwegmesssystem.
  • a piston accumulator in which a piston can be displaced within a housing.
  • at least one inductive sensor which is designed to permit a movement of the piston, which is formed with an electrically conductive and / or ferromagnetic material, inside the housing due to electromagnetic radiation, is arranged outside on a lateral surface of the housing.
  • Such a piston accumulator allows a method for determining a current position of the piston within the piston accumulator with the aid of the externally mounted on the housing inductive sensor. The position of the
  • Piston can be derived from a changing electromagnetic induction due to the moving inside the housing piston.
  • one or more inductive sensors can be arranged on the outside of the housing of the piston accumulator. With the aid of the inductive sensor or the inductive sensors, a position of the piston changing inside the housing can be detected. The or the inductive sensors can thereby due to a measurement of
  • magnetic induction detect the presence or movement of the piston inside the housing.
  • An inductive sensor can use different physical measurement principles and can be based in particular on electromagnetic induction, a damping or a change in frequency of a resonant circuit or a coil.
  • the inductive sensor may be designed as a differential transformer, inductive displacement transducer, eddy current sensor or inductive proximity switch.
  • the induction sensor generally measures, for example, near one
  • Measuring coil a change in the magnetic field due to a moving, electrically conductive and / or ferromagnetic object.
  • the inductive sensor Because of its based on the law of induction operation of the inductive sensor can therefore measure a movement of the piston contactless and thus wear.
  • an inductive sensor can emit, for example, an electromagnetic field, which causes an eddy current in a piston passing by or the electrically conductive material provided therein.
  • the oscillator provided with an inductive sensor is deprived of energy, which can be detected with the aid of suitable sensors and converted into measuring signals. Because of the measurement signals provided by the inductive sensor, information about the instantaneous position of the piston within the housing may ultimately be dissipated as it passes the sensor.
  • the housing of the piston accumulator is formed at least in partial areas of the lateral surface with an electrically insulating and / or diamagnetic material. By choosing such material for the housing or at least
  • Subareas of the housing can be avoided that the outside of the outer surface of the housing arranged inductive sensor is electromagnetically shielded with respect to the interior of the housing. Characterized in that the housing, at least in the sub-areas in which a
  • Inductive sensor is arranged on its lateral surface, consists of a material which is neither electrically conductive nor even ferromagnetic, can be caused by the inductive sensor through a wall of the housing changes in a magnetic field, such as are caused by the internally moving piston, can detect.
  • a plurality of inductive sensors can be arranged on the lateral surface of the housing. The more sensors are provided in this case on the housing, the more accurately the current position of the piston can be detected in the interior of the housing.
  • the plurality of inductive sensors may be arranged along a line parallel to a direction of movement of the piston.
  • Inductive sensors detected measuring signals can be achieved.
  • the previously described method for determining a position of the piston within a piston accumulator can advantageously be used to check information on the state of charge of the piston accumulator based on the determined position of the piston.
  • Method may be used in a monitoring device for monitoring the
  • the state of charge can be simple and with in general
  • calibrate or refine the state of charge measurement by additionally obtaining information about the current position of the piston within the piston accumulator. For this, e.g. a calculation model with the data provided by the inductive sensors on the current position of the piston initialized, calibrated and / or monitored. This additional information allows a more accurate determination of the state of charge of the
  • Measuring method determined state of charge. This can be used so that, for example, the so-called SOC swing can be better utilized. That is, a charging process does not need e.g. already ended at a state of charge of, for example, 90% to a sufficient
  • Safety margin but can be continued, for example, up to a state of charge of 98%. This allows the
  • Energy content of the piston accumulator can be utilized more efficiently.
  • Embodiments of the invention herein are described in part with reference to the method of determining the position of the piston within the piston accumulator, partially with respect to the method of checking the information about the state of charge of the piston accumulator and partially with respect to a correspondingly configured piston accumulator.
  • One skilled in the art will recognize that the features may be suitably combined and / or interchanged to provide additional ones
  • Embodiments of the invention and possibly to achieve synergy effects.
  • Figure 1 shows a side sectional view through a piston pressure accumulator according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 1 shows a piston pressure accumulator 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the piston accumulator 1 has a housing 3 in lightweight construction, which consists largely of glass or carbon fiber reinforced plastics (GRP or CFK). These GFK or CFK are essentially composed of electrically non-conductive glass fibers and a non-conductive plastic matrix, for example in the form of a synthetic resin.
  • the housing may for example have a cylindrical geometry with a diameter of for example 10-30 cm and a length of for example 50-300 cm.
  • a piston 5 made of an electrically conductive material such as a metal, e.g. Aluminum, arranged.
  • the piston 5 serves as a separating element between two partial volumes 7, 9 within the
  • the piston 5 is displaced along a direction of movement 19 which corresponds to the center axis of the cylinder of the housing 3, so that the partial volumes 7, 9 can be varied.
  • a non-compressible fluid such as a liquid, in particular oil
  • a compressible fluid such as a gas
  • the piston 5 can be displaced along the direction of movement 23 as a function of the amount of non-compressible fluid introduced into the partial volume 7 and store energy by building up a pressure in the compressible fluid contained in the second partial volume 9.
  • Piston pressure accumulator 1 is arranged one or a plurality of inductive sensors 15. When using multiple inductive sensors 15, these are arranged one behind the other in a direction parallel to the direction of movement 19 of the piston 5. A distance "s" between adjacent inductive sensors 15 in this direction may be smaller than or equal to or greater than a length "L" of the piston 5 in the same direction, depending on, for example, which accuracies are to be achieved in determining the position of the piston and which minimum distances between adjacent sensors must be observed in order to avoid that the sensors adversely affect each other.
  • the inductive sensors 15 are each connected to a monitoring device 17 and can transmit their measuring signals to this monitoring device 17. With the distributed over the length of the piston accumulator 1
  • the current position of the piston 5 can be determined discretely.
  • This information can be used by the monitoring device 17, for example, for a calculation model, in which the state of charge of the piston accumulator 1, based on physical variables such. the prevailing in the piston accumulator 1 pressure and the prevailing temperature is calculated to initialize or equalize during operation of the piston accumulator 1 and correct. In this way, a significantly higher accuracy of the calculated value of the current state of charge, in particular under dynamic operating conditions, can be obtained.

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Abstract

Es werden ein Kolbenspeicher (1) sowie ein Verfahren zum Bestimmen einer Position eines Kolbens (5), der sich innerhalb eines Gehäuses (3) des Kolbenspeichers (1) bewegen kann, beschrieben. An einer Mantelfläche (21) des Gehäuses (3) sind dabei ein oder mehrere Induktivsensoren (15) außen angeordnet und dazu ausgelegt, eine Bewegung des Kolbens (5) im Innern des Gehäuses (3) aufgrund von elektromagnetischer Induktion zu detektieren. Auf diese Weise kann eine technisch einfach zu realisierende, berührungsfreie Bestimmung der aktuellen Position des Kolbens (5) implementiert werden und beispielsweise zur Überwachung eines Ladezustands des Kolbendruckspeichers (1) benutzt werden.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Bestimmen einer Position eines Kolbens in einem
Kolbendruckspeicher mittels Induktivsensoren sowie geeignet ausgebildeter Kolbendruckspeicher
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Position eines Kolbens innerhalb eines Kolbendruckspeichers. Ferner betrifft die
Erfindung einen geeignet ausgebildeten Kolbendruckspeicher. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Überprüfen einer Information über einen Ladezustand eines Kolbendruckspeichers sowie eine Überwachungsvorrichtung zum Überwachen eines Kolbendruckspeichers.
Stand der Technik
Kolbendruckspeicher werden dazu verwendet, um Energie zu speichern, indem ein Fluid durch die Kompression von Gas unter Druck gespeichert wird.
Beispielsweise werden bei Hydraulikhybridfahrzeugen Kolbendruckspeicher dazu verwendet, Energie, die beispielsweise beim Abbremsen von Rädern erzeugt wird, zu speichern und diese beispielsweise beim nachfolgenden Beschleunigen des Fahrzeugs wieder zur Verfügung zu stellen.
Bei einem Kolbendruckspeicher kann in einem beispielsweise zylindrischen Gehäuse ein darin verlagerbarer Kolben als Trennelement zwischen zwei Teilvolumina des Kolbendruckspeichers vorgesehen sein. In eines der
Teilvolumina kann ein komprimierbares Gas eingeleitet werden. In das andere Teilvolumen kann ein nicht komprimierbares Fluid eingeleitet werden.
Insbesondere das nicht komprimierbare Fluid kann durch ein geeignetes Ventilsystem in das entsprechende Teilvolumen ein- und daraus wieder abgeleitet werden, um Energie mechanisch durch Komprimieren des
komprimierbaren Gas zu speichern bzw. wieder freizusetzen.
DE 10 2010 001 200 AI beschreibt einen herkömmlichen Kolbendruckspeicher.
Um einen Ladezustand (State Of Charge, SOC) des Kolbendruckspeichers bestimmen zu können, d.h. um bestimmen zu können, wie viel Energie aktuell in dem Kolbendruckspeicher gespeichert ist, können Messgrößen, die den
Energiegehalt determinieren, wie zum Beispiel der in dem Kolbendruckspeicher herrschende Druck und die dabei vorherrschende Temperatur, gemessen werden. Eine solche Druck- und Temperaturmessung ist mit einfachen Sensoren möglich.
Allerdings wurde beobachtet, dass insbesondere unter dynamischen
Betriebsbedingungen aufgrund z.B. einer Latenzzeit der Temperaturmessung zum Teil große Ungenauigkeiten bei der Bestimmung des Ladezustands auftreten können.
Alternativ kann der Ladezustand eines Kolbendruckspeichers anhand der aktuellen Position des Kolbens innerhalb des Gehäuses des
Kolbendruckspeichers ermittelt werden. Die Position des Kolbens kann herkömmlich beispielsweise durch Endlagenschalter ermittelt werden, die z.B. mittels einer Schaltstange die Endposition des Kolbens an einem und/oder anderen Ende des Speichers innerhalb des Gehäuses des Kolbendruckspeichers ermitteln. Alternativ kann der Weg bzw. Ort des Kolbens innerhalb des Gehäuses beispielsweise mittels einer Kolbenstange, einem Seilzugmesssystem oder einem Ultraschallwegmesssystem sensiert werden.
Derartige Systeme zum Bestimmen der aktuellen Position des Kolbens erfordern jedoch einen hohen baulichen Aufwand. Insbesondere kann es nötig sein,
Bauteile wie zum Beispiel Endlagenschalter oder eine Kolbenstange in das Innenvolumen des Kolbendruckspeichers zu integrieren, wobei es nötig sein kann, solche Bauteile nach außen hin mechanisch und/oder elektrisch zu verbinden.
Offenbarung der Erfindung Das hierin vorgeschlagene Verfahren zum Bestimmen einer Position eines Kolbens innerhalb eines Kolbendruckspeichers sowie ein entsprechend ausgestatteter Kolbendruckspeicher können es ermöglichen, die aktuelle Position des Kolbens innerhalb des Kolbendruckspeichers mit hoher Genauigkeit und trotzdem geringem baulichen Aufwand zu bestimmen.
Außerdem kann anhand der derart bestimmten Position des Kolbens innerhalb des Kolbendruckspeichers eine Information über den Ladezustand des Kolbendruckspeichers ermittelt und damit eine auf andere Weise erhaltene
Information über diesen Ladezustand überprüft werden. Die Ladezustandsüberwachung des Kolbendruckspeichers kann damit zuverlässiger werden. Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Kolbendruckspeicher vorgeschlagen, bei dem sich ein Kolben innerhalb eines Gehäuses verlagern lässt. Außen an einer Mantelfläche des Gehäuses ist dabei wenigstens ein Induktivsensor angeordnet, der dazu ausgelegt ist, eine Bewegung des Kolbens, der mit einem elektrisch leitfähigen und/oder ferromagnetischen Material ausgebildet ist, im Innern des Gehäuses aufgrund von elektromagnetischer
Induktion zu detektieren.
Ein solcher Kolbendruckspeicher ermöglicht ein Verfahren zum Bestimmen einer aktuellen Position des Kolbens innerhalb des Kolbendruckspeichers mit Hilfe des außen an dem Gehäuse angebrachten Induktivsensors. Die Position des
Kolbens kann dabei aus einer sich ändernden elektromagnetischen Induktion aufgrund des sich im Innern des Gehäuses bewegenden Kolbens abgeleitet werden. Ein Vorteil des vorgeschlagenen Kolbendruckspeichers bzw. des damit durchführbaren vorgeschlagenen Verfahrens zur Bestimmung der aktuellen Kolbenposition kann darin gesehen werden, dass keine Messsensoren oder anderen Bauelemente innerhalb des Speichervolumens des
Kolbendruckspeichers angeordnet zu werden brauchen. Zum Bestimmen der aktuellen Position des Kolbens können ein oder mehrere Induktivsensoren außen an dem Gehäuse des Kolbendruckspeichers angeordnet werden. Mit Hilfe des Induktivsensors bzw. der Induktivsensoren kann eine sich im Inneren des Gehäuses ändernde Position des Kolbens detektiert werden. Der bzw. die Induktivsensoren können dabei aufgrund einer Messung der
magnetischen Induktion die Gegenwart bzw. eine Bewegung des Kolbens im Innern des Gehäuses erkennen.
Ein Induktivsensor kann dabei verschiedene physikalische Messprinzipien einsetzen und kann insbesondere auf elektromagnetischer Induktion, einer Dämpfung oder einer Frequenzänderung eines Schwingkreises bzw. einer Spule beruhen.
Beispielsweise kann der Induktivsensor als Differentialtransformator, induktiver Wegaufnehmer, Wirbelstromsensor oder induktiver Näherungsschalter ausgebildet sein.
Der Induktionssensor misst allgemein beispielsweise in der Nähe einer
Messspule eine Veränderung des magnetischen Feldes aufgrund eines sich bewegenden, elektrisch leitfähigen und/oder ferromagnetischen Objekts.
Aufgrund seiner auf dem Induktionsgesetz beruhenden Arbeitsweise kann der Induktivsensor eine Bewegung des Kolbens daher berührungslos und somit verschleißfrei messen.
Konkret auf den hier vorgeschlagenen Kolbendruckspeicher bezogen kann ein Induktivsensor beispielsweise ein elektromagnetisches Feld aussenden, welches in einem sich vorbeibewegenden Kolben bzw. dem darin vorgesehenen elektrisch leitfähigen Material einen Wirbelstrom hervorruft. Einem in dem
Induktivsensor vorgesehenen Oszillator wird hierbei Energie entzogen, was mit Hilfe einer geeigneten Sensorik detektiert und in Messsignale umgesetzt werden kann. Aufgrund der von dem Induktivsensor gelieferten Messsignale kann letztendlich eine Information über die augenblickliche Position des Kolbens innerhalb des Gehäuses abgeleitet werden, wenn dieser sich am Sensor vorbeibewegt. Vorzugsweise ist das Gehäuse des Kolbenspeichers zumindest in Teilbereichen der Mantelfläche mit einem elektrisch isolierenden und/oder diamagnetischen Material ausgebildet. Durch die Wahl eines solchen Materials für das Gehäuse oder zumindest
Teilbereiche des Gehäuses kann vermieden werden, dass der außen an der Mantelfläche des Gehäuses angeordnete Induktivsensor in Bezug auf das Innere des Gehäuses elektromagnetisch abgeschirmt ist. Dadurch, dass das Gehäuse zumindest in den Teilbereichen, in denen ein
Induktivsensor an dessen Mantelfläche angeordnet ist, aus einem Material besteht, das weder elektrisch leitfähig noch selbst ferromagnetisch ist, kann bewirkt werden, dass der Induktivsensor durch eine Wandung des Gehäuses hindurch Änderungen eines Magnetfeldes, wie sie von dem sich im Innern bewegenden Kolben hervorgerufen werden, detektieren kann.
Zur präzisen Ermittlung der augenblicklichen Position des Kolbens können an der Mantelfläche des Gehäuses mehrere Induktivsensoren angeordnet sein. Je mehr Sensoren hierbei an dem Gehäuse vorgesehen werden, desto genauer kann die aktuelle Position des Kolbens im Inneren des Gehäuses detektiert werden.
Die mehreren Induktivsensoren können entlang einer Linie parallel zu einer Bewegungsrichtung des Kolbens angeordnet sein. Durch eine solche Anordnung der Induktivsensoren kann eine einfache Auswertung der von den
Induktivsensoren detektierten Messsignale erreicht werden.
Das zuvor beschriebene Verfahren zum Bestimmen einer Position des Kolbens innerhalb eines Kolbendruckspeichers kann vorteilhaft dazu verwendet werden, um basierend auf der bestimmten Position des Kolbens eine Information über den Ladezustand des Kolbendruckspeichers zu überprüfen. Ein solches
Verfahren kann in einer Überwachungsvorrichtung zum Überwachen des
Kolbendruckspeichers ausgeführt werden.
Beispielsweise kann im Normalbetrieb des Kolbendruckspeichers dessen Ladezustand lediglich aufgrund anderer Messgrößen wie zum Beispiel einem Druck und einer Temperatur des in dem Kolbendruckspeicher gespeicherten Fluides bzw. Gases bestimmt werden. Anhand solcher einfach zu ermittelnden Messgrößen kann der Ladezustand einfach und mit im Allgemeinen
ausreichender Genauigkeit bestimmt werden. Allerdings kann es in gewissen Zeitabständen oder beispielsweise bei bestimmten Arbeitsbedingungen des Kolbendruckspeichers vorteilhaft sein, die derart durchgeführte
Ladezustandsmessung zu überwachen, zu kalibrieren oder zu präzisieren, indem zusätzlich eine Information über die aktuelle Position des Kolbens innerhalb des Kolbendruckspeichers ermittelt wird. Hierzu kann z.B. ein Berechnungsmodell mit den von den Induktivsensoren bereitgestellten Daten über die aktuelle Position des Kolbens initialisiert, kalibriert und/oder überwacht werden. Diese zusätzliche Information erlaubt eine genauere Bestimmung des Ladezustands des
Kolbendruckspeichers bzw. eine Plausibilisierung des mit anderen
Messverfahren ermittelten Ladezustands. Dies kann dazu genutzt werden, dass beispielsweise der sogenannte SOC-Swing besser ausgenutzt werden kann. Das heißt, ein Ladevorgang braucht nicht z.B. bereits bei einem Ladezustand von beispielsweise 90% beendet werden, um einen ausreichenden
Sicherheitsvorbehalt gewährleisten zu können, sondern kann beispielsweise bis zu einem Ladezustand von 98% fortgesetzt werden. Hierdurch kann der
Energieinhalt des Kolbendruckspeichers effizienter ausgenutzt werden.
Es wird darauf hingewiesen, dass mögliche Merkmale und Vorteile von
Ausführungsformen der Erfindung hierin teilweise mit Bezug auf das Verfahren zum Bestimmen der Position des Kolbens innerhalb des Kolbendruckspeichers, teilweise mit Bezug auf das Verfahren zum Überprüfen der Information über den Ladezustand des Kolbendruckspeichers und teilweise mit Bezug auf einen entsprechend ausgestalteten Kolbendruckspeicher, beschrieben sind. Ein Fachmann wird erkennen, dass die Merkmale in geeigneter Form miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden können, um zu weiteren
Ausführungsformen der Erfindung und möglicherweise zu Synergieeffekten zu gelangen.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Weder die Beschreibung noch die Zeichnung sollen als die Erfindung einschränkend ausgelegt werden. Figur 1 zeigt eine Seitenschnittansicht durch einen Kolbendruckspeicher gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Die Figur ist lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu.
Ausführungsformen der Erfindung
Figur 1 zeigt einen Kolbendruckspeicher 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Kolbendruckspeicher 1 weist ein Gehäuse 3 in Leichtbauausführung auf, das zum Großteil aus glas- oder carbonfaserverstärkten Kunststoffen (GFK bzw. CFK) besteht. Diese GFK bzw. CFK setzen sich im Wesentlichen aus elektrisch nicht-leitfähigen Glasfasern und einer nicht- leitfähigen Kunststoffmatrix, beispielsweise in Form eines Kunstharzes, zusammen. Das Gehäuse kann beispielsweise eine zylindrische Geometrie aufweisen mit einem Durchmesser von beispielsweise 10-30 cm und einer Länge von beispielsweise 50-300 cm.
Innerhalb des Gehäuses 3 ist ein Kolben 5 aus einem elektrisch leitfähigen Material wie zum Beispiel einem Metall, z.B. Aluminium, angeordnet. Der Kolben 5 dient als Trennelement zwischen zwei Teilvolumina 7, 9 innerhalb des
Gehäuses 3 und dichtet diese gegeneinander ab. Der Kolben 5 ist dabei entlang einer Bewegungsrichtung 19, die der Mittelachse des Zylinders des Gehäuses 3 entspricht, verlagerbar, so dass die Teilvolumina 7, 9 variiert werden können.
In ein erstes Teilvolumen 7 kann beispielsweise über ein Ventilsystem 11 ein nicht-komprimierbares Fluid wie beispielsweise eine Flüssigkeit, insbesondere Öl, eingeleitet oder abgeleitet werden. In das andere Teilvolumen 9 kann über ein Ventilsystem 13 ein komprimierbares Fluid wie zum Beispiel ein Gas ein- bzw. abgeleitet werden. Der Kolben 5 kann dabei abhängig von der in das Teilvolumen 7 eingeleiteten Menge an nicht-komprimierbarem Fluid entlang der Bewegungsrichtung 23 verlagert werden und durch Aufbauen eines Drucks in dem in dem zweiten Teilvolumen 9 enthaltenen komprimierbaren Fluid Energie speichern. An einer Mantelfläche 21 des zylindrischen Gehäuses 3 des
Kolbendruckspeichers 1 ist ein oder eine Mehrzahl von Induktivsensoren 15 angeordnet. Bei Verwendung von meherer Induktivsensoren 15 sind diese hintereinander in einer Richtung parallel zu der Bewegungsrichtung 19 des Kolbens 5 angeordnet. Ein Abstand„s" zwischen benachbarten Induktivsensoren 15 in dieser Richtung kann dabei kleiner oder gleich oder größer wie eine Länge „L" des Kolbens 5 in derselben Richtung, je nachdem zum Beispiel, welche Genauigkeiten bei der Positionsbestimmung des Kolbens erreicht werden sollen und welche Mindestabstände zwischen benachbarten Sensoren eingehalten werden müssen, um zu vermeiden, dass die Sensoren sich gegenseitig negativ beeinflussen.
Die Induktivsensoren 15 sind jeweils mit einer Überwachungsvorrichtung 17 verbunden und können ihre Messsignale an diese Überwachungsvorrichtung 17 übertragen. Mit den über die Länge des Kolbenspeichers 1 verteilten
Induktivsensoren 15 kann die aktuelle Position des Kolbens 5 diskret bestimmt werden.
Diese Information kann von der Überwachungsvorrichtung 17 beispielsweise dafür genutzt werden, um ein Berechnungsmodell, bei dem der Ladezustand des Kolbenspeichers 1, basierend auf physikalischen Messgrößen wie z.B. dem in dem Kolbenspeicher 1 herrschenden Druck und der dabei vorherrschenden Temperatur, berechnet wird, zu initialisieren bzw. während des Betriebs des Kolbenspeichers 1 abzugleichen und zu korrigieren. Auf diese Weise kann eine deutlich höhere Genauigkeit des berechneten Werts des aktuellen Ladezustands insbesondere unter dynamischen Betriebsbedingungen erhalten werden.

Claims

Ansprüche
1. Kolbendruckspeicher (1) aufweisend:
ein Gehäuse (3), und
einen innerhalb des Gehäuses (3) verlagerbaren Kolben (5),
dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbendruckspeicher (1) ferner aufweist: mindestens einen Induktivsensor (15),
wobei der Kolben (5) mit einem elektrisch leitfähigen und/oder
ferromagnetischen Material ausgebildet ist, und
wobei der Induktivsensor (15) außen an einer Mantelfläche (21) des
Gehäuses (3) angeordnet ist und dazu ausgelegt ist, eine Bewegung des
Kolbens (5) im Innern des Gehäuses (3) aufgrund von elektromagnetischer
Induktion zu detektieren.
2. Kolbendruckspeicher nach Anspruch 1 , wobei das Gehäuse (3) zumindest in Teilbereichen der Mantelfläche (21) mit einem elektrisch isolierenden und/oder diamagnetischen Material ausgebildet ist.
3. Kolbendruckspeicher nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein oder mehrere
Induktivsensoren (15) an der Mantelfläche (21) des Gehäuses (3)
angeordnet sind.
4. Kolbendruckspeicher nach Anspruch 3, wobei die Induktivsensoren (15) entlang einer Linie parallel zu einer Bewegungsrichtung (19) des Kolbens (5) angeordnet sind.
5. Verfahren zum Bestimmen einer Position eines Kolbens (5) innerhalb eines Kolbendruckspeichers (1), wobei der Kolbendruckspeicher (1) ein Gehäuse (3) und einen innerhalb des Gehäuses (5) verlagerbaren Kolben (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren aufweist: Bestimmen der Position des Kolbens (5) mittels wenigstens eines
Induktivsensors (15).
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Position des Kolbens (5) aus einer sich ändernden elektromagnetischen Induktion aufgrund des sich im Innern des Gehäuses (3) bewegenden Kolbens (5) abgeleitet wird.
Verfahren zum Überprüfen einer Information über einen Ladezustand eines Kolbendruckspeichers (1),
dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Bestimmen einer Position eines Kolbens (5) innerhalb des
Kolbendruckspeichers (1) gemäß einem Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, und
Überprüfen der Information über den Ladezustand des
Kolbendruckspeichers (1) berücksichtigend die bestimmte Position des Kolbens (5).
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Ladezustand basierend auf einem gemessenen Druck und einer gemessenen Temperatur eines Fluids innerhalb des Kolbenspeichers ermittelt wird und der derart ermittelte Ladezustand unter Berücksichtigung der zuvor bestimmten Position des Kolbens überprüft wird.
Überwachungsvorrichtung (25) zum Überwachen eines
Kolbendruckspeichers (1),
dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungsvorrichtung (25) dazu ausgebildet ist, ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 5 bis 8 durchzuführen.
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