CN102686439A - 压缩流体车辆 - Google Patents

Abstract

一种用于压缩流体车辆的压缩流体存储布置，其包含用于存储待供应到所述车辆的电动机的压缩流体的波状管道核心，所述核心的形状和尺寸经设计成占据车辆组件的空腔。所述压缩流体经由压力控制系统递送到发动机，所述发动机又产生发动机输出。

Description

压缩流体车辆

技术领域

本发明涉及一种压缩流体车辆。更明确地说，本发明涉及此类车辆的一种压缩流体存储布置，以及用于将压缩流体存储在车辆中的压缩流体网状物装置。

本发明被预期特别有利地适用于压缩空气车辆。因此，当考虑本说明书时，应特别（但不排它地）考虑到此类应用。

背景技术

压缩空气车辆使用由压缩空气提供动力的电动机，且仅由空气提供动力，或由压缩空气、燃料和再生制动的混合组合提供动力。压缩空气是以高压（例如，300巴）存储在压缩空气压力容器中，所述容器经设计成使空气保持在实质上不同于环境压力的压力下。空气压力容器（或贮槽）在高压下容易发生贮槽破裂，且因此存在发生爆炸的安全隐患。容器可承受的压力的量与容器的表面积有关，且因此，如果要防止容器爆炸，那么必须限制容器的大小。因此，在约300巴的压力下的压缩空气车辆贮槽的容量限于容纳介于200升与300升之间的压缩空气。按照惯例，此类空气存储在单个贮槽中。为了降低爆炸风险，此类贮槽可为未爆先漏型贮槽，其经设计成使得贮槽中的裂缝将通过贮槽壁而扩大，从而允许所含空气在操作期间在扩大得大到能导致贮槽壁破裂之前逸出（从而降低压力）。因此，存储贮槽通常是由重量减轻但维持强度的碳纤维制成；如果被穿刺，那么碳纤维将开裂，但不会产生碎片。与常规汽油相比，压缩空气也是相对空间低效的储能方式，这是因为压缩空气可被存储的压力较低。通过说明，在30Mpa（4,500psi）下的空气每升含有约50Wh的能量，而汽油每升含有约9411Wh的能量。

本发明的发明人已认识到需要一种机制，由此可将较大体积的压缩空气存储在压缩空气车辆中，同时维持压缩空气的存储和使用安全性。另外，对于压缩空气车辆来说，将优选的是具有多个隔离存储区域以防止整个装置在单个存储区域中发生故障的情况下受到损害。另外，对于存储装置来说，将优选的是通过利用非可用空间而定位在车辆中，而不是侵占车辆的可用空间。本发明设法至少部分地改进与现有技术相关联的缺点。

发明内容

广泛地根据本发明，提供一种压缩流体车辆的压缩流体存储布置，其包含用于容纳待供应到所述车辆的电动机的压缩流体的波状管道核心，所述核心的形状和尺寸经设计成占据车辆组件的空腔。所述组件可包括预先存在的空腔，或者，所述组件可使其内部内含物由所述管道替换，从而维持所述组件的外部完整性，同时在所述车辆中增加管道体积。通过说明，汽车座椅的内部衬里可部分地由所述管道替换。根据本发明的另一广泛方面，提供一种压缩流体车辆的压缩流体存储布置，其包含机动车辆的内舱和组件中的任一者或一者以上，所述内舱和组件是由用于存储待供应到所述车辆的发动机的压缩流体的多孔材料制成。

更明确地说，且根据本发明的一个方面，提供一种压缩流体机动车辆的压缩流体存储布置，其包含：

波状管道核心，其用于容纳待供应到所述机动车辆的电动机的压缩流体，所述核心的形状和尺寸经设计成占据车辆的舱内部或占据车辆的组件，或既占据车辆的舱内部又占据车辆的组件，所述管道的表面积相对于所述管道的体积较高；

所述管道的至少一端界定第一开口以用于将所述核心以流体方式连接到所述机动车辆的发动机的压缩流体供应管线，以准许将压缩流体引入到所述核心中，或准许将压缩流体递送到所述发动机，或既准许将压缩流体引入到所述核心中，又准许将压缩流体递送到所述发动机。

车辆的舱可包含但不限于以下各项中的任一者或一者以上：客舱；行李舱；以及发动机舱。车辆的舱可包含但不限于以下各项中的任一者或一者以上：例如车顶板、保护罩盖或发动机罩的机身部件；座椅；底盘；以及车门。应了解，理想的是，存储布置在使用时可位于由压缩流体提供动力的车辆中，然而，存储布置还可位于辅助车辆中，辅助车辆是例如由压缩流体提供动力的车辆拖曳的挂车。

所述布置可包含用于控制波状管道核心的流体压力的流体压力控制系统，流体压力控制系统具有最小流体压力级和最大流体压力级，所述系统在使用时经配置以自动地准许进入流体经由第一开口流动到所述核心中，直到达到所述最大压力级为止，然后终止所述进入流体流动，且所述系统在使用时经配置以自动地准许压缩流体经由第一开口递送到压缩流体车辆的电动机，直到达到所述最小压力级为止。

为此，流体压力控制系统可包含装配在第一开口处以用于控制进入核心的波状管道的流体流动的控制构件。控制构件可包含控制阀，例如电磁阀，以用于控制到达核心的管道的进入流体流动和来自核心的管道的排出流体流动。

自然地，第一开口可具备装配在管道的至少一端处以用于将所述布置连接到发动机的压缩流体供应管线的连接器。供应管线可具备用于将供应管线连接到外部压缩机的再加燃料连接器，由此，在使用时，压缩机将用压缩流体来填充所述布置。

所述布置可包含由管道的至少另一端界定以准许将压缩流体引入到所述布置的核心的第二开口。在本发明的此实施例中，第二开口经配置为进口以准许压缩流体流动到管道中，且第一开口经配置为出口以准许压缩流体流动到机动车辆的发动机的供应管线。

自然地，第二开口可具备装配在管道的另一端处以用于将压缩空气供应件连接到所述布置的连接器。在此实施例中，流体压力控制系统可在使用时经配置以准许进入流体经由第二开口流动到核心中，直到达到最大压力级为止，然后终止进入流体流动，且流体压力控制系统可在使用时经配置以自动地准许压缩流体经由第一开口递送到机动车辆的发动机的供应管线，直到达到最小压力为止。

控制构件可包含装配在第二开口处以用于控制进入核心的波状管道的流体流动的进入控制构件。控制构件可包含装配在第一开口处以用于控制从核心的管道到发动机的供应管线的排出流体流动的排出控制构件。

在一个实施例中，经配置为进口的第二开口包含再加燃料连接器以用于将进口连接到压缩机以用压缩流体来填充所述布置。在此实施例中，在使用时且在驱动压缩流体车辆之前，通过将压缩机连接到经配置为进口的第二开口且填充核心而用压缩流体来填充所述布置，直到达到最大流体压力级为止。在使用时且在驱动压缩流体车辆的同时，经由经配置为与到发动机的供应管线进行流体连通的出口的第一开口将核心的压缩流体递送到发动机，直到达到最小压力级为止。

有利的是，进口和出口可具备连接器，连接器与进口和出口两者成整体且通向发动机的供应管线，连接器是例如T形件连接器。

便利的是，所述布置将包含连接到车辆的电源的适当电路。

在所述布置的一个实施例中，波状管道可由柔性尼龙材料制成。在另一实施例中，车辆的组件可由用于存储压缩流体的多孔材料制成。所述管道可经设计成未爆先漏，使得当被加压时且在压力过大后，管道壁的结构破坏将导致流体逸出以避免管子爆裂。

应注意，压缩流体存储布置可为便携式的，使得其可便利地从车辆中移除以供再填充，例如呈便携包型布置的形式，其可放置在车辆的座椅或行李舱上。

根据本发明的另一方面，提供一种用于将压缩流体存储在车辆中的压缩流体网状物装置，所述装置包含：

如上文所描述的两个或两个以上压缩流体存储布置，所述布置安装在车辆中且并联地或串联地以流体方式连接，或既并联地又串联地以流体方式连接，使得所述布置的连接器以流体方式连接到机动车辆的发动机的压缩流体供应管线。

压缩流体网状物装置可包含流体压力控制系统以用于控制两个或两个以上布置的核心的流体压力，以自动地准许进入流体经由发动机的供应管线流动到以流体方式连接的布置的核心中，直到达到所述布置内的一个或一个以上最大压力为止。

压力控制系统可经配置以允许将加压流体递送到发动机的供应管线，直到达到所述布置内的一个或一个以上最小压力为止，即，直到耗尽所述布置中的任一者或一者以上的加压流体为止。

流体压力控制系统可包含可编程控制器以用于控制两个或两个以上布置中的流体压力。可编程控制器可操作以确定所述布置中的任一者或一者以上中的流体压力，且基于所述布置中的任一者或一者以上中的流体压力而促进所述一个或一个以上布置的控制构件实现加压流体从流体网状物装置到车辆的发动机的连续流动。为此，可编程控制器可操作以观测两个或两个以上布置的流体压力，以便确定所述布置的相应流体压力。

现在将参考随附略图以非限制性实例方式来描述本发明。

附图说明

在图式中：

图1展示根据本发明的一个方面的压缩流体网状物装置的示意性框图；

图2展示根据本发明的另一方面的车辆车门和车辆底盘的压缩流体存储布置的示意性侧视截面图和示意性平面截面图；

图3展示根据本发明的另一方面的车辆座椅的压缩流体存储布置的示意性侧视截面图；

图4展示根据本发明的另一方面的车辆发动机罩的压缩流体存储布置的示意性正视截面图；

图5展示安装在喷气式发动机上的压缩流体网状物装置的示意性框图。

图6展示根据本发明的另一实施例的图2的压缩流体存储布置的示意性横截面图。

除非另有指示，否则类似参考数字表示类似部分。

具体实施方式

参看图式中的图1，参考数字10大体上表示压缩流体网状物装置。装置10包含若干压缩流体存储布置12、14、16、18、20、22、24、28、32和30，所述压缩流体存储布置的形状和尺寸经设计成占据车辆的内舱或占据车辆的组件，或既占据车辆的内舱又占据车辆的组件（这将在下文中变得更显而易见），且每一布置均是以流体方式连接并安装在车辆（未图示）中。在此实施例中，压缩流体车辆是压缩空气汽车。

布置12的形状和尺寸经设计成呈车辆的后排乘客座椅的形状并填充后排乘客座椅的内部，且直接以流体方式连接到呈车辆的发动机的歧管26的形式的供应管线。同样，布置20的形状和尺寸经设计成呈车辆的前排座椅的形状并填充前排座椅的内部，且直接以流体方式连接到呈歧管26的形式的供应管线。布置14的形状和尺寸经设计成组成车辆的保护罩盖，布置16的形状和尺寸经设计成配合在车辆的车顶板内，且布置18的形状和尺寸经设计成组成车辆的发动机罩，布置14、16和18是并联地以流体方式连接，以经由歧管26向发动机供应压缩流体（即，压缩空气）。布置22、24、30和32组成车辆的四个车门的结构，且以流体方式连接到歧管26。布置28位于车辆的底盘内，且布置28的形状和尺寸经设计成类似于车辆的底盘并直接以流体方式连接到歧管26。

所述布置各自具有波状尼龙管道核心（这可在图6中清楚地看出），所述核心容纳待供应到压缩空气车辆的发动机的歧管26的压缩空气，每一布置的管道的至少一端界定第一开口，第一开口将布置12、14、18、20、22、24、30和32的核心以流体方式连接到呈发动机的歧管26的形式的供应管线，以准许将压缩流体引入到每一核心中且准许将压缩流体递送到发动机。

图1的布置各自具有装配在第一开口处以用于控制到达及来自所述布置的波状管道的流体流动的控制构件，控制构件呈电磁阀的形式。

装置10包含流体压力控制系统以用于控制布置的核心的空气压力，以自动地准许进入流体经由其连接器从填充器（例如压缩机）流动到已连接布置的核心中，且自动地准许压缩流体经由其排出连接器递送到歧管26。为此，压力控制系统包含可编程逻辑控制器（PLC），可编程逻辑控制器（PLC）在使用时观测布置中的可用压力且促进布置的控制构件在可用时供应空气压力。

现在参看图式中的图2，图1的布置22和28被更详细地展示为由数字40大体上指示，特别是车辆的车门46的侧视截面图48以及车辆的底盘42的截面图44，车门46和底盘42的内部包括如上文所描述的压缩空气布置，所述压缩空气布置的形状和尺寸经设计成呈车门46和底盘42的形式并占据车门46和底盘42的内部。在车辆的底盘42的截面x-x处，可在44处看到布置的核心的集体管子。在车门46的截面y-y处，可将布置的波状管道看作横截面48。

在图式中的图3中，图1的布置20被更详细地展示为由数字50大体上指示，特别是在x-x处所截取的车辆的座椅52的侧视截面图54。座椅52的内部被展示为包括如上文所描述的布置，所述布置的形状和尺寸经设计成呈座椅52的形状且占据座椅52的内部。

图4的数字60展示压缩空气存储布置的另一实施例，其中所述布置的形状和尺寸是根据车辆发动机罩的内部进行设计。

现在参看图式中的图5，所描述的压缩流体网状物装置安装在喷气式发动机型车辆上且由数字70表示。图1的发动机歧管26以及伴随的发动机仅是出于说明目的而由92以虚线展示。在此图中，数字72到86表示压缩空气存储布置的各种实施例（图2到图4中已涵盖其中一些实施例）。展示了所述实施例的控制构件，其中一个控制构件被标记为90。所述装置便利地包含布置的连接器与其电磁阀之间的隔离阀，其中一个隔离阀是由88表示。为了易于观察图5的压缩流体网状物装置，已省略了到发动机歧管的压缩机空气供应件。

参看图式中的图6，根据本发明的另一实施例展示图2的压缩流体存储布置，且所述压缩流体存储布置是由数字100大体上指示。所述布置包含波状管道核心102以用于容纳待供应到车辆的电动机的压缩空气，所述核心的形状和尺寸经设计成占据并配合车辆46的车门的内部。在此实施例中，管子104和106的端界定单个开口以用于经由T形件连接器（未图示）将核心102以流体方式连接到发动机的供应管线，以准许将压缩流体引入到核心中且将压缩流体递送到发动机。

有利的是，与用于压缩空气车辆中的常规压缩空气贮槽相比，如上文所描述的用于压缩空气车辆的压缩流体存储布置和压缩流体网状物装置允许存储实质上较大体积的压缩空气，通常是1000升或1000升以上。由于与所述布置的多个管子中的每一者的体积相比存在较高的表面积，故与对常规压力贮槽的300巴的压力极限相比，压缩空气可在600巴下进行存储。因此，车辆的行进范围显著地增加。另外，将压缩空气存储在此类装置中会隔离存储区域，使得一个布置中的潜在泄漏不会危及其它布置的压缩空气内含物。本发明的申请人进一步相信，如上文所描述的本发明提供比在加油站加满车辆时运行压缩机的昂贵使用经济的优点。使用此类存储布置的大型压缩空气存储容器将能够在800巴下存储空气，从而允许车辆较快地被加满，且无需使用多个较小压缩机。

应了解，可将压缩空气存储在由任何材料制成的管道或多孔材料中，所述管道合适地具有柔性且多孔材料合适地具有刚性。本发明的意图是可将管道或者多孔存储材料存储在车辆的空腔或容器中且用以推进各种类型的车辆，即，陆地、空中和水上车辆。这些车辆包含自行车、摩托车、小汽车、飞机、船舶、火车、电车和卡车。

本发明的权利要求书和发明内容形成本发明的描述的整体方面。

Claims (16)

1.一种用于压缩流体车辆的压缩流体存储布置，其包含用于存储待供应到所述车辆的电动机的压缩流体的波状管道核心，所述核心的形状和尺寸经设计成占据车辆组件的空腔。

2.根据权利要求1所述的压缩流体存储布置，其包括波状管道核心，所述核心具有相对于其体积的表面积以用于在至少450巴的压力下安全地存储流体；其中所述管道的一端界定第一开口，所述第一开口用于在使用时将所述核心以流体方式连接到所述机动车辆的发动机的压缩流体供应管线，从而使压缩流体能够传递到所述核心中，或者使能够将压缩流体递送到所述发动机。

3.根据权利要求2所述的压缩流体存储布置，其中所述车辆组件可包括以下各项中的任一者：客舱；行李舱；以及发动机舱；例如车顶板、保护罩盖或发动机罩的密封机身部件；座椅；底盘；以及车门。

4.根据权利要求2所述的压缩流体存储布置，其中所述车辆组件可包括辅助车辆，所述辅助车辆在使用时以流体方式连接到所述车辆以使能够将压缩流体传送到所述车辆。

5.根据权利要求2到4中任一权利要求所述的压缩流体存储布置，其中所述布置包括用于控制所述波状管道核心的流体压力的流体压力控制系统，所述流体压力控制系统具有最小流体压力级和最大流体压力级，所述系统在使用时经配置以自动地准许进入流体经由所述第一开口流动到所述核心中，直到达到所述最大压力级为止，然后终止所述进入流体流动，且所述系统在使用时经配置以自动地准许压缩流体经由所述第一开口递送到所述压缩流体车辆的所述电动机，直到达到所述最小压力级为止。

6.根据权利要求5所述的流体压力控制系统，其中控制构件装配在所述第一开口处以用于控制进入所述核心的所述波状管道的流体流动。

7.根据权利要求5所述的流体压力控制系统，其中所述控制构件包含控制阀以用于控制到达所述核心的所述管道的进入流体流动和来自所述核心的所述管道的排出流体流动。

8.根据权利要求2到7中任一权利要求所述的压缩流体存储布置，其中所述第一开口包括装配在所述管道的所述至少一端以用于将所述布置连接到所述发动机的所述压缩流体供应管线的连接器，以及用于将所述供应管线连接到外部压缩机的再加燃料连接器。

9.根据权利要求2到7中任一权利要求所述的压缩流体存储布置，其中第二开口是由所述管道的至少另一端界定以准许将压缩流体引入到所述布置的所述核心，由此，所述第二开口经配置以界定进口以使压缩流体流动到所述管道中，且所述第一开口经配置以界定出口以准许压缩流体流动到所述机动车辆的所述发动机的所述供应管线。

10.根据权利要求1到9中任一权利要求所述的压缩流体存储布置，其中所述波状管道是由柔性尼龙材料制成，所述柔性尼龙材料经配置及构成为在低于其爆裂压力的压力下泄漏流体。

11.根据权利要求1到10中任一权利要求所述的压缩流体存储布置，其中所述存储布置可以释放方式紧固到所述车辆。

12.根据权利要求1到11中任一权利要求所述的压缩流体存储布置，其中核心至少部分地包括能够存储压缩流体以供应到所述发动机的多孔材料。

13.根据权利要求1到12中任一权利要求所述的压缩流体存储布置，其中多个存储布置是以流体方式连接。

14.根据权利要求13所述的压缩流体存储布置，其包括流体压力控制系统以用于控制所述布置的所述核心的所述流体压力，以自动地准许进入流体经由所述发动机的所述供应管线流动到所述以流体方式连接的布置的所述核心中，直到达到所述布置内的一个或一个以上最大压力为止，或者允许将加压流体递送到所述发动机的所述供应管线，直到达到所述布置内的一个或一个以上最小压力为止。

15.根据权利要求14所述的流体压力控制系统，其经启用以确定所述布置中的任一者中的所述流体压力，且从而实现加压流体从流体网状物装置到所述车辆的所述发动机的连续流动。

16.一种利用如权利要求1到15中任一权利要求所描述的设备来推进压缩流体车辆的方法，且所述方法包括以下步骤：

将压缩机连接到所述进入管道，通过所述进入管道用压缩空气将所述核心填充到不超过其最大压力容量；

然后，将所述流体递送到所述发动机的所述供应管线，直到达到最小发动机压力且产生发动机输出为止。

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