CN107000586A - 屏蔽装置、乘客舱、机动车和屏蔽方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机动车的乘客舱(2)的屏蔽装置(1)，用于相对于在机动车中的氢罐屏蔽乘客舱(2)的内部空间(3)，该屏蔽装置包括基体(4)。所述基体(4)具有带有抑制氢渗透涂层(5)的纤维复合材料并且构造为乘客舱的壁或壁区段。此外，本发明涉及具有根据本发明的屏蔽装置(1)的一种乘客舱(2)和一种机动车。本发明还涉及一种用于相对于在机动车中的氢罐屏蔽机动车的乘客舱(2)的内部空间(3)的方法。

Description

屏蔽装置、乘客舱、机动车和屏蔽方法

技术领域

本发明涉及一种机动车的乘客舱的屏蔽装置，用于相对于在机动车中的氢罐屏蔽乘客舱的内部空间。此外，本发明涉及一种机动车的乘客舱以及一种机动车。本发明还涉及一种用于相对于在机动车中的氢罐屏蔽机动车的乘客舱内部空间的方法。

背景技术

基于化石燃料的机动车驱动方案数十年来在汽车工业中占据主导地位，因为化石燃料具有相对高的能量密度并且可借助简单的措施并且相对安全地存储在相应油箱中。然而，化石燃料的缺点在于它们的储量有限并且因此尤其是基于全球对于前进或发电能源需求的不断上升而无法长期使用。此外，在化石燃料燃烧时产生有害物质、如二氧化碳和一氧化碳，它们尤其是对于全球气候造成负面影响。

因此，尤其是在汽车工业中研究基于替代能源的新驱动方案。在此尤其是寻找这样的能源，其具有特别高的能量密度并且因此相对于其储存的能量具有较小的体积或较低的质量，因为在机动车中用于存储能量的安装空间是非常有限的。

一种代替燃烧化石燃料、如汽油的驱动方案是氢技术，因为液态氢具有相对高的能量密度并且例如可在燃料电池中转化为电能以用于驱动电动机。此外，用于获取氢的原料几乎是无限量的，并且用于获取氢的方法效率不断被提高。

氢技术的一个重大缺点是在机动车中的尤其是与事故情况相关联的运行安全性。氢在20℃和1000hPa时是气态的并且极易爆炸。因此，例如对构造用于存储氢的氢罐的要求特别高，从而在基于氢技术的机动车的氢罐设计中也考虑可能的事故情况。

基于氢的高爆炸危险，在机动车上采取其它结构措施用以考虑氢罐的可能导致氢泄漏的损坏。这例如包括通过结构措施避免氢从损坏的氢罐侵入乘客舱中，因为这种侵入基于与此相关的爆炸危险对于机动车驾驶员意味着高风险。

另一种用于设计先进机动车的方法基于减少机动车的总重量，因为质量越低，用于加速所需的能量就越少。在此纤维增强材料或纤维复合材料已证明是有效的，因为它们在相对低的自重下具有较高的强度。因此，现代的乘客舱为了屏蔽外部影响在尽可能低的车辆重量下包括这样的壁，所述壁具有纤维复合材料或者说基本上由纤维复合材料制成。

由纤维复合材料制成的壁的缺点在于，其与由金属制成的壁相比具有较差的相对于氢罐的屏蔽能力并且氢气可相对容易地通过由纤维复合材料制成的壁扩散。该过程也称为氢渗透。因此，这种机动车具有由金属制成的屏蔽板，其设置在氢罐和乘客舱的外壁之间。氢气不能穿过屏蔽板并且从侧面逸出。因此可有效地防止氢气侵入乘客舱中。

这种屏蔽板具有很大的缺点，即它们需要附加的安装空间，因此在车辆尺寸相同时氢罐在尺寸上必须被设计得相对小。屏蔽板的另一缺点在于通过屏蔽板增加了机动车的总重量。

发明内容

因此，本发明的任务在于至少部分消除上述现有技术的缺点。本发明的任务尤其是在于提供一种用于相对于在机动车中的氢罐屏蔽乘客舱的内部空间的、机动车的乘客舱的屏蔽装置、一种乘客舱以及一种机动车，它们确保相对于氢罐更好地保护乘客舱的内部空间。此外，本发明的任务在于提供一种用于相对于在机动车中的氢罐屏蔽机动车的乘客舱内部空间的方法，该方法确保相对于氢罐更好地保护乘客舱的内部空间。

根据本发明上述任务通过具有独立权利要求1所述特征的、一种用于相对于在机动车中的氢罐屏蔽乘客舱的内部空间的、机动车的乘客舱的屏蔽装置来解决。根据本发明所述任务还通过根据权利要求8所述的一种机动车的乘客舱以及根据权利要求9所述的一种机动车来解决。此外，所述任务通过具有独立权利要求10特征的、一种用于相对于在机动车中的氢罐屏蔽机动车的乘客舱内部空间的方法来解决。

本发明的其它特征由从属权利要求、说明书和附图给出。在此结合根据本发明的屏蔽装置描述的特征和细节当然也适于与根据本发明的乘客舱、根据本发明的车辆以及根据本发明的用于相对于在机动车中的氢罐屏蔽机动车的乘客舱内部空间的方法相结合，反之亦然，从而在公开内容方面始终可相互参考各个发明方面。根据本发明的屏蔽装置和根据本发明的乘客舱当然也可在用于相对于在机动车中的氢罐屏蔽机动车的乘客舱内部空间的方法的范围中使用。

根据本发明的、用于相对于在机动车中的氢罐屏蔽乘客舱的内部空间的、机动车的乘客舱的屏蔽装置包括基体。所述基体具有带有抑制氢渗透涂层的纤维复合材料并且构造为乘客舱的壁或壁区段。

在本发明的意义中，屏蔽装置是这样的装置，其至少在屏蔽装置的区域中保护对象或空间免受介质、尤其是气态氢的影响。因此这样构造根据本发明的屏蔽装置，使得通过该屏蔽装置阻挡或至少大部分抑制氢的渗透。在此屏蔽装置对氢渗透的抑制效果明显比在尺寸相同的、不具有抑制氢渗透涂层的构件中要高。

机动车的内部空间是这样的空间，其尤其是构造用于容纳机动车的座椅和配件。可规定，行李箱在本发明的意义中视为内部空间的组成部分。尤其是当氢罐设置在行李箱之外时是这种情况。

内部空间被乘客舱包围。乘客舱具有至少一个壁，该壁向外屏蔽内部空间免受例如湿气、污物、热、太阳辐射或类似物的影响。优选地，乘客舱具有多个壁。至少一个壁具有纤维复合材料或由纤维复合材料制成或至少基本上由其制成。优选地，每个壁的纤维复合材料含量特别高，进一步优选地，尽可能多的乘客舱壁具有纤维复合材料。通过这种方式可减少车辆重量。

屏蔽装置的基体构造为乘客舱的壁或壁区段并且因此至少在一个方向上向外屏蔽乘客舱的内部空间。所述基体具有纤维复合材料。优选地，所述基体由纤维复合材料制成或至少基本上由其制成。所述基体具有抑制氢渗透涂层。抑制氢渗透涂层是这样的涂层，其不能或很难被氢气穿过。因此具有这种抑制氢渗透涂层的基体的氢渗透性明显比在不具有抑制氢渗透涂层的基体中要低。

抑制氢渗透涂层优选设置在基体的至少一侧上，但也可设置在两侧上。特别优选地，基体的朝向氢罐的一侧具有抑制氢渗透涂层。这具有如下优点，即防止或基本上防止氢侵入基体中。

作为纤维复合材料特别优选使用纤维增强塑料。增强纤维优选是碳纤维、玻璃纤维或芳纶纤维。

根据本发明的、用于相对于在机动车中的氢罐屏蔽乘客舱的内部空间的、机动车的乘客舱的屏蔽装置具有下述优点，即，可借助简单的措施相对于氢罐屏蔽内部空间。在此车辆重量仅略有增加，因为不需要用于乘客舱的附加屏蔽板并且涂层具有可忽略不计的自重。由于基体具有纤维复合材料或基本上由纤维复合材料制成，因此基体具有比类似的金属板更低的自重。另一优点在于，通过节省附加的屏蔽板在现有安装空间内为氢罐提供了更多的空间，从而氢罐可在尺寸上设计得更大，以便容纳更多的氢。由此可以低成本的方式提高车辆的续驶里程。

根据本发明的第一方面，所述抑制氢渗透涂层具有金属颜料。这样的颜料特别适合用于涂层，因为金属具有极好的抑制氢渗透特性。

根据本发明的一种有利方案，抑制氢渗透涂层具有Cu(铜)和/或Al(铝)颜料。这种颜料的价格低廉并且具有特别好的抑制氢渗透特性。

同样有利的是，金属颜料构造为板状和/或片状的。“板状和片状”在本发明的意义中理解为这样的空间设计，在其中对象的边长与厚度比值特别大。这种颜料的优点在于，它们特别适合在形成相对薄的层厚度的情况下用于基本上密封地覆盖基体的表面。

优选地，抑制氢渗透涂层具有用于结合金属颜料的漆。漆的优点在于可实现基体与具有颜料的漆之间的良好的结合效果。此外，漆还可润湿难以接近的基体轮廓、如可能的侧凹。因此可在基体上施加连续的涂层。

特别优选地，屏蔽装置构造为乘客舱的底壁或底壁区段。氢气比空气轻，因此释放的氢气向上逸出。此外，氢罐通常设置在乘客舱下方。从这种损坏的氢罐逸出的氢气因此朝向乘客舱底壁的方向逸出。因而抑制氢渗透涂层是特别有利的。

在本发明的一种有利实施方式中，在抑制氢渗透涂层上设置保护涂层，所述保护涂层具有比抑制氢渗透涂层高的化学和/或物理稳定性。化学稳定性在此情况下尤其是针对抑制氢渗透涂层在正常使用过程中受到的化学物质、如融雪盐。物理稳定性在此情况下尤其是针对抑制氢渗透涂层在正常使用过程中受到的物理负荷、如温度波动或振动。因此保护涂层的优点在于改善抑制氢渗透涂层的稳定性。

此外，根据本发明，所述任务通过一种机动车的乘客舱来解决，其中，所述乘客舱具有用于相对于乘客舱的环境界定乘客舱的至少一个外壁。在此所述至少一个外壁至少部分地构造为根据本发明的屏蔽装置。根据本发明的乘客舱的优点在于，可在机动车的结构尺寸不变的情况下设置比在传统乘客舱中更大的氢罐，并且内部空间相对于氢罐被有效屏蔽。

根据本发明，所述任务通过一种具有氢罐的机动车来解决，该机动车具有根据本发明的乘客舱。优选地，乘客舱的至少一个与氢罐相邻的壁区段构造为屏蔽装置。特别优选地，较大的壁区段或整个罐侧的壁构造为屏蔽装置。

根据本发明的机动车的优点在于可在机动车的结构尺寸不变的情况下设置比在传统机动车中更大的氢罐，并且乘客舱内部空间相对于氢罐被有效屏蔽。

根据本发明，所述任务也通过一种用于相对于在机动车中的氢罐屏蔽机动车的乘客舱内部空间的方法来解决。该方法包括以下步骤：

－提供具有至少一个外壁的乘客舱，所述至少一个外壁具有基体，该基体具有纤维复合材料并且设置在内部空间和用于氢罐的容纳部之间，并且

－将抑制氢渗透涂层施加到基体上。

在本发明的范围中所述方法步骤以何顺序实施并不重要，因此在本发明的范围中可规定，基体首先被涂上抑制氢渗透涂层并且随后被用于提供乘客舱。但优选地，首先提供具有至少一个外壁的乘客舱并且随后将基体涂层。

抑制氢渗透涂层的施加优选通过喷雾法进行。作为替代方案，这可根据几乎任何一种由现有技术公开的涂层方法进行。优选制造尽可能均匀的抑制氢渗透涂层，并且也优选将基体的侧凹、角部和边缘涂层。

根据本发明的方法的优点在于，借助简单的措施并且低成本地相对于氢罐屏蔽内部空间。车辆重量基本上不增加。此外，根据本发明的方法可在机动车的结构尺寸不变的情况下在机动车上设置比在传统方法中更大的氢罐。

优选地，抑制氢渗透涂层具有金属颜料。这种颜料特别适合用于涂层，因为金属具有极好的抑制氢渗透特性。

特别优选地，在抑制氢渗透涂层上设置保护涂层，所述保护涂层具有比抑制氢渗透涂层高的化学和/或物理稳定性。因此，保护涂层的优点在于改善抑制氢渗透涂层的稳定性。

附图说明

下面参考一种优选实施例详细说明本发明。示意性附图如下：

图1为具有根据本发明的屏蔽装置的根据本发明的乘客舱的一种优选实施例的侧视图；

图2为图1的屏蔽装置的放大局部图；

图3为根据本发明的方法的一种实施例的流程图。

具体实施方式

图1以侧视图示出根据本发明的乘客舱2连同在其下方设置在容纳部12处的氢罐11，该氢罐在本示例中大致在乘客舱2的整个长度上延伸。

乘客舱2具有内部空间3，该内部空间被外壁10包围并且因此被保护免受外部影响、如雨或风。下方的外壁10构造为底壁8，在本实施例中整个底壁8构造为屏蔽装置1。这是有利的，因为在本实施例中氢罐11至少基本上在底壁8的整个长度上延伸。

屏蔽装置1包括带有抑制氢渗透涂层5的基体4，所述抑制氢渗透涂层设置在氢罐11和基体之间。从氢罐11逸出的氢气因此通过屏蔽装置1的抑制氢渗透涂层5被阻挡通过底壁8侵入乘客舱2的内部空间3中。

在本实施例中，屏蔽装置1具有可选的保护涂层9，抑制氢渗透涂层5设置在保护涂层9和基体4之间。保护涂层9保护抑制氢渗透涂层5免受例如腐蚀。

图2示出图1的屏蔽装置1以及氢罐11的放大局部图。由图2尤其是可以看出，在本实施例中抑制氢渗透涂层5具有漆7，在该漆中设有板状金属颜料6。这种颜料6特别适合用于抑制氢渗透。颜料6优选构成连续或基本上连续的层，这是因为在颜料6之间的间隙与颜料6相比抑制氢渗透的作用较差。因此，这种设置有利于基体4相对于氢的有效屏蔽。在抑制氢渗透涂层5上施加保护涂层9。

图3以流程图示出根据本发明的方法的一种优选实施例。在第一方法步骤100中，提供具有至少一个外壁10的乘客舱2，所述至少一个外壁10具有基体4。在根据图1设置乘客舱2和氢罐11时，所述至少一个外壁10构造为底壁8。基体4具有纤维复合材料并且设置在内部空间3和用于氢罐11的容纳部12之间。

在第二方法步骤200中，在基体4上施加抑制氢渗透涂层5。在此有利的是，抑制氢渗透涂层5也被施加到基体4的角部、边缘和/或侧凹上，以便实现基体4相对于氢的尽可能有效的屏蔽。

在第三方法步骤300中，在抑制氢渗透涂层5上施加保护涂层9。保护涂层9具有比抑制氢渗透涂层5高的化学和/或物理稳定性。因此保护抑制氢渗透涂层5免受外部影响。保护涂层9是可选的。

附图标记列表

1 屏蔽装置

2 乘客舱

3 内部空间

4 基体

5 抑制氢渗透涂层

6 颜料

7 漆

8 底壁

9 保护涂层

10 外壁

11 氢罐

12 容纳部

U 环境

100 第一方法步骤

200 第二方法步骤

300 第三方法步骤

Claims (12)

1.机动车的乘客舱(2)的屏蔽装置(1)，用于相对于在机动车中的氢罐屏蔽乘客舱(2)内部空间(3)，该屏蔽装置包括基体(4)，其特征在于，所述基体(4)具有带有抑制氢渗透涂层(5)的纤维复合材料并且构造为乘客舱的壁或壁区段。

2.根据权利要求1所述的屏蔽装置(1)，其特征在于，所述抑制氢渗透涂层具有金属颜料(6)。

3.根据权利要求2所述的屏蔽装置(1)，其特征在于，所述抑制氢渗透涂层具有铜和/或铝颜料(6)。

4.根据权利要求2或3所述的屏蔽装置(1)，其特征在于，所述金属颜料(6)构造为板状和/或片状的。

5.根据前述权利要求之一所述的屏蔽装置(1)，其特征在于，所述抑制氢渗透涂层(5)具有用于结合金属颜料(6)的漆(7)。

6.根据权利要求5所述的屏蔽装置(1)，其特征在于，所述屏蔽装置(1)构造为乘客舱的底壁(8)或底壁区段。

7.根据前述权利要求之一所述的屏蔽装置(1)，其特征在于，在所述抑制氢渗透涂层(5)上设置保护涂层(9)，所述保护涂层(9)具有比所述抑制氢渗透涂层(5)高的化学和/或物理稳定性。

8.机动车的乘客舱(2)，其中，所述乘客舱(2)具有用于相对于该乘客舱的环境(U)界定该乘客舱(2)的至少一个外壁(10)，其特征在于，所述至少一个外壁(10)至少部分地构造为根据前述权利要求之一所述的屏蔽装置(1)。

9.机动车，包括氢罐(11)和乘客舱(2)，其特征在于，所述乘客舱(2)构造为根据权利要求8所述的乘客舱(2)。

10.用于相对于在机动车中的氢罐屏蔽机动车的乘客舱(2)内部空间(3)的方法，包括以下步骤：

-提供具有至少一个外壁(10)的乘客舱(2)，所述至少一个外壁(10)具有基体(4)，该基体(4)具有纤维复合材料并且设置在内部空间(3)和用于氢罐(11)的容纳部(12)之间，并且

-将抑制氢渗透涂层(5)施加到基体(4)上。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述抑制氢渗透涂层(5)具有金属颜料(6)。

12.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，在所述抑制氢渗透涂层(5)上施加保护涂层(9)，该保护涂层(9)具有比抑制氢渗透涂层(5)高的化学和/或物理稳定性。