氢燃料罐安装系统的制作方法

1.本公开涉及用于将氢燃料罐安装在车辆中的系统、氢燃料系统和包括这种安装系统的车辆，以及组装这种氢燃料系统以连接到车辆的方法。

背景技术：

2.预计在不久的将来，将氢用作汽车和其他交通工具的燃料将越来越受欢迎。氢的车载存储提出了许多挑战。由于其能量体积比低，氢气通常储存在罐中并保持高压，例如5,000
–
10,000psi(350
–
700bar)。这些挑战在轻型车辆(例如汽车)中氢存储方面可能特别显着，限制了储罐的潜在尺寸和重量。特别是，储氢罐可能会在充满时膨胀，而在氢因消耗而耗尽时会收缩。

技术实现要素：

3.根据第一方面，本发明提供了一种用于燃料罐的安装系统，该安装系统包括第一安装件和第二安装件，第一安装件构造为将燃料罐的第一部分安装在车辆上的固定位置处，第二安装件构造为将燃料罐的第二部分安装在车辆上以允许燃料罐的第二部分的至少一部分相对于第二安装件移动。例如，第一安装件可以构造为将双端口燃料罐的第一纵长颈部直接或间接安装到车辆底盘，并且第二安装件可以构造为将双端口燃料罐的第二纵长颈部可滑动地安装到车辆底盘。
4.因为第二安装件允许燃料罐的第二部分的至少一部分移动，所以可以减小连接到燃料罐的燃料管、第一安装件和第二安装件以及其他车辆部件上的应力。这进而可以提高燃料系统和车辆的耐用性和/或允许减小制造公差。
5.第一安装件可以是包括主体部分和盖部分的支架，当主体部分和盖部分连接在一起时，它们形成用于接收燃料罐的第一部分的孔，主体部分和盖部分通过至少一个紧固件连接在一起。紧固件可以构造成将主体部分连接到盖部分，在主体部分和盖部分之间具有间隙。这样的间隙可以减少施加在第一安装件上的剪切力，否则将在主体部分和盖部分之间的界面处经历剪切力，例如，响应于燃料罐的膨胀或收缩或由车辆运动的突然变化引起的冲击。
6.可以在紧固件的至少一部分周围设置套管以增加第一安装件上的用于分配这样的剪切力的区域。例如，在使用一个或多个螺栓将第一安装件的主体部分和盖部分连接在一起的情况下，每个螺栓的杆身的至少一部分可以被套管(例如中空销钉)覆盖，该套管延伸穿过主体部分的至少一部分和盖部分的至少一部分。
7.第二安装件可以提供孔以接收燃料罐的第二部分，孔构造成允许燃料罐的第二部分的至少一部分滑动运动通过孔。插入件可以围绕孔的内表面，该内表面由提供表面的材料形成，第二部分可以沿着该表面以减小的摩擦滑动。相对低摩擦表面的设置提高了滑动运动的有效性，因此，适应了燃料罐的膨胀和收缩，并且减少了对第二部分的磨损。
8.在提供插入件的情况下，插入件可以包括被构造为接收孔的内表面的周向凹槽。
通过将孔的内表面定位在这种凹槽内，可以减少或完全避免插入件相对于孔沿滑动运动方向的运动。
9.第二安装件可以是包括主体部分和盖部分以及将第二安装件的主体部分连接到第二安装件的盖部分的至少一个紧固件的支架，当主体部分和盖部分连接在一起时，它们被布置成接收燃料罐的第二部分。例如，第二安装件的主体部分和盖部分可以使用一个或多个螺栓彼此连接。这种紧固件可以帮助减少因车辆运动的突然变化而产生的力，从而提高了安装系统、燃料系统和车辆的耐用性。
10.根据另一方面，本发明提供了一种氢燃料系统，其包括构造成存储气体燃料的燃料罐以及根据第一方面的安装系统。在这样的系统中，燃料罐可以是具有第一纵长颈部和第二纵长颈部的双端口燃料罐，其中第一安装件接收第一纵长颈部并且第二安装件接收第二纵长颈部。
11.根据又一方面，本发明提供了一种包括上述安装系统和/或氢燃料系统的车辆。
12.根据另一方面，本发明提供了一种组装燃料系统的方法，包括：将第一安装件在固定位置处连接到燃料罐的第一部分，将第二安装件连接到燃料罐的第二部分，其中第二安装件允许第二部分的一部分滑动运动通过第二安装件，并且将第一安装件和第二安装件直接或间接地连接到车辆。在一些示例中，该方法可以包括i)将第一安装件的主体部分和第二安装件的主体部分连接到车辆，ii)将第二安装件的插入件组装到燃料罐的第二部分，iii)将燃料罐安装在车辆上，使得燃料罐的第一部分接合第一安装件的主体部分，并且插入件位于第二安装件的主体部分上，iv)将第一安装件的盖部分连接到第一安装件的主体部分以将燃料罐的第一部分刚性地固定到车辆上，以及v)将第二安装件的盖部分连接到第二安装件的主体部分以将燃料罐的第二部分可滑动地固定到车辆。
13.实际上，为避免疑问，本领域技术人员将理解，除了相互排斥的情况外，关于上述方面中的任何一个方面描述的特征可经必要修改后应用于任何其他方面。此外，除了相互排斥的情况外，本文描述的任何特征可以应用于任何方面和/或与本文描述的任何其他特征组合。
附图说明
14.现在将参考附图仅以举例的方式描述示例，附图中：
15.图1描绘了连接到车辆的根据示例的燃料系统；
16.图2描绘了图1的燃料系统的一部分；
17.图3和图4描绘了图1的燃料系统中的燃料罐以及第一安装件和第二安装件；
18.图5描绘了图1的燃料系统中的第一安装件；
19.图6描绘了图1的燃料系统中的第二安装件；
20.图7描绘了用于图6的第二安装件的插入件；和
21.图8描绘了安装有图1的燃料系统的车辆。
具体实施方式
22.参考图1和图2，燃料系统100安装在托架102中并且连接到车辆底盘104。在该特定示例中，燃料系统100包括四个氢燃料罐106a-d，这些氢燃料罐106a-d布置为向燃料电池
108供应氢气。燃料系统100还包括电池110、112、逆变器114、分配单元116。
23.燃料罐106a-d通过相应的第一安装件和第二安装件连接到托架102。例如，燃料罐106a由第一安装件118a和第二安装件120a连接。图2是托架102的视图，其中燃料罐106a-106d被移除，从而允许更清楚地显示用于相应燃料罐106a-d的第一安装件118a-d和用于燃料罐106c的第二安装件120c。
24.图3和4描绘了燃料系统100的燃料罐106a中的一个。在该示例中，燃料罐106a是包括第一纵长颈部122和第二纵长颈部124的双端口燃料罐。第一纵长颈部122通过托架102和第一安装件118a连接到底盘104，而第二纵长颈部124通过托架102和第二安装件120a连接到底盘104。
25.第一安装件118a和第二安装件120a各自包括孔126、128，孔126、128构造成接收燃料罐106a的相应颈部122、124中的一个。第一安装件118a被构造为将第一纵长颈部122保持在固定位置，而第二安装件120a被构造为允许第二纵长颈部124沿图3所示的x方向滑动运动通过孔128。
26.如上所述，氢燃料罐106a在被填充时可以膨胀。燃料罐106a的膨胀将导致第二颈部124沿负x方向滑动运动穿过第二安装件120a的孔128，而第一颈部122通过第一安装件118a保持固定在适当位置。与仅使用固定的安装件的系统相比，燃料罐106a的一部分的这种滑动运动允许在燃料系统100内适应燃料罐106a的膨胀，同时减少了燃料系统100的部件上的应力。
27.以类似的方式，随着燃料罐106a中储存的氢气量减少，燃料罐106a的收缩导致第二颈部124在正x方向上滑动运动通过孔128，从而允许在燃料系统100的部件上承受有限的应力的情况下适应收缩。
28.图5描绘了用于图1的燃料系统100的示例第一安装件118a，其中图5左侧的第一安装件118a的一部分以截面示出。在该特定示例中，第一安装件118a包括主体部分130和盖部分132，当通过至少一个紧固件连接在一起时它们形成孔126。在图5所示的示例中，主体部分130和盖部分132通过一个或多个螺栓134a连接在一起，螺栓134a延伸穿过主体部分130的至少一部分和盖部分132的至少一部分。
29.紧固件可构造成当主体部分130和盖部分132连接在一起时在它们的相邻表面之间提供间隙136。如果主体部分130和盖部分132之间的相邻表面接触或紧密接触(例如当将燃料罐的一端夹持到车辆上时)，这样的间隙可以减少将存在于主体部分130和盖部分132之间的界面处的剪切力的影响。
30.可选地，套管138设置在每个紧固件周围并且延伸到主体部分130的至少一部分和盖部分132的至少一部分中。在这个特定示例中，在每个螺栓134a的杆身140的一部分周围设置有套管138(例如中空销钉)。这样的套管138可以分配螺栓134a沿其杆身140经历的任何剪切力，例如，由于盖部分132相对于主体部分130的负载引起。
31.以这种方式，间隙136和套管138可以限制应力集中在紧固件、主体部分130和盖部分132中的至少一个上，从而提高了第一安装件118a的耐用性。
32.如图5所示，第一安装件118a可以使用螺栓142a、142b或其他紧固件连接到托架102。在其他示例中，第一安装件118a可以直接连接到底盘104和/或车辆的另一部分。
33.图6描绘了用于图1的燃料系统100的示例第二安装件120a，其中图6右侧的第二安
装件120a的一部分以截面示出。在该示例中，第二安装件120a包括主体部分144和盖部分146，它们在连接在一起时形成孔128。在图6所示的示例中，主体部分144和盖部分146通过至少一个紧固件连接在一起。在该特定示例中，至少一个紧固件包括螺栓148a，该螺栓148a延伸穿过第二安装件120a的主体部分144的至少一部分和盖部分146的至少一部分，以将主体部分144和盖部分146夹持在一起。
34.第二安装件120a可以使用诸如螺栓150a、150b的紧固件连接到托架102、底盘104或车辆的另一部分。
35.可选地，插入件152设置为围绕孔128的内表面。插入件152可由在燃料罐106a的第二颈部124滑动通过孔128时减小摩擦的材料形成。在该特定示例中，插入件152由塑料材料制成。
36.如图6和7所示，插入件152可包括周向凹槽154，其构造为接收孔128的内表面。由于孔128的内表面位于凹槽154内，因此凹槽154的内表面与主体部分144和盖部分146的侧面之间的接触阻止插入件152沿x方向的运动。以这种方式，当第二颈部124滑动通过孔128时，插入件152保持在适当位置。主体部分144和盖部分的尺寸可以确定为确保在将主体部分144和盖部分146夹持在一起时紧固件(例如螺栓148a)的紧固大体上不会使插入件152的内部开口变形，例如超过10微米或100微米。以这种方式，过大的夹紧力不会施加到燃料罐的固定在第二安装件120a中的部分。
37.图8示出了可以安装燃料系统的车辆800的示例。车辆800包括上文参考图1描述的燃料系统100，燃料系统100位于托架102中并且连接到底盘104的下侧。如上所述，在其他示例中，燃料系统100可以直接或间接连接至底盘104或车辆的另一部分。
38.尽管图8中所示的车辆800是汽车，但是上述安装系统可用于将燃料罐安装在其他车辆中，包括货车、卡车、长途客车、公共汽车、卡车、货运车或任何其他合适的车辆。在一些示例中，上述安装系统可用于在其他应用中(例如发电机等)安装燃料罐。
39.应当理解，本发明不限于上述示例，并且可以在不背离本文描述的构思的情况下进行各种修改和改进。除非在相互排斥的情况下，任何特征可以单独使用或与任何其他特征组合使用，并且本公开扩展至并且包括本文描述的一个或多个特征的所有组合和子组合。

技术特征：

1.一种用于燃料罐的安装系统，包括：第一安装件，所述第一安装件构造成将所述燃料罐的第一部分连接到车辆上的固定位置；和第二安装件，所述第二安装件构造成将所述燃料罐的第二部分连接到所述车辆上并且允许所述第二部分的至少一部分相对于所述车辆移动。2.根据权利要求1所述的安装系统，其中所述第一安装件是支架，所述支架包括：主体部分和盖部分，当所述主体部分和所述盖部分连接在一起时，它们形成用于接收所述燃料罐的所述第一部分的孔；将所述主体部分连接到所述盖部分的至少一个紧固件；和套管，所述套管围绕所述至少一个紧固件的至少一部分并且延伸穿过所述主体部分的至少一部分和所述盖部分的至少一部分。3.根据权利要求2所述的安装系统，其中当所述主体部分连接到所述盖部分时，所述主体部分和所述盖部分的相邻表面间隔开一定间隙。4.根据前述权利要求中任一项所述的安装系统，其中所述第二安装件包括：孔，所述孔构造成接收所述燃料罐的所述第二部分并且允许所述第二部分滑动通过所述孔。5.根据权利要求4所述的安装系统，包括围绕所述孔的内表面的插入件，其中所述插入件包括构造成接收所述孔的所述内表面的周向凹槽。6.根据前述权利要求中任一项所述的安装系统，其中所述第二安装件是支架，所述支架包括：主体部分和盖部分，当所述主体部分和所述盖部分连接在一起时，它们布置成接收所述燃料罐的所述第二部分；和至少一个紧固件，所述至少一个紧固件将所述第二安装件的所述主体部分连接到所述第二安装件的所述盖部分。7.一种燃料系统，包括：双端口燃料罐，所述双端口燃料罐构造为储存气体燃料；和根据前述权利要求中任一项所述的安装系统；其中：所述第一部分是所述燃料罐的第一纵长颈部；和所述第二部分是所述燃料罐的第二纵长颈部。8.一种车辆，包括根据权利要求7所述的燃料系统。9.一种组装燃料系统的方法，包括：将位于固定位置的第一安装件连接到双端口燃料罐的第一纵长颈部；将第二安装件连接到所述双端口燃料罐的第二纵长颈部，其中所述第二安装件允许所述第二纵长颈部的一部分滑动运动通过所述第二安装件；和将所述第一安装件和所述第二安装件连接到车辆。

技术总结

一种用于车辆的氢燃料罐安装系统，包括用于在固定位置安装燃料罐的第一部分的第一安装件和用于可滑动地安装燃料罐的第二部分的第二安装件。以这种方式，在适应氢燃料罐的膨胀和收缩时，安装系统减少了燃料系统部件上的应力，从而提高了耐用性。燃料罐可以是双端口燃料罐，并且第一部分和第二部分可以是纵长颈部。固定的安装件可以是形成在两个部分中的支架，这两个部分之间具有间隙。套管可以延伸穿过支架的多个部分中的至少一部分，以将剪切力远离这些部分之间的界面进行分配。可滑动的安装件的设置还允许燃料罐和安装件的预组装，从而便于氢燃料系统的安装。而便于氢燃料系统的安装。而便于氢燃料系统的安装。