CN107664259B - 具有天然气储存阵列的交通工具 - Google Patents

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Abstract

一种交通工具，其包括交通工具平台和安装到交通工具平台以天然气为燃料的发动机。该发动机向至少一个驱动轮提供牵引动力。该交通工具包括可附接到所述交通工具平台以容纳天然气储存容器阵列的外壳。天然气储存容器阵列完全位于该外壳内。天然气储存容器阵列的每个储存容器与单个出口流体连通，用于从天然气储存容器阵列选择性地获取天然气。天然气储存容器阵列的每个储存容器与单个天然气填充口流体连通。

Description

具有天然气储存阵列的交通工具
背景技术
天然气交通工具是使用天然气作为燃料的交通工具，该燃料最终给交通工具提供动力以使交通工具移动。如本文所使用的，交通工具是用于在陆地、空中、水中或穿过空间运输人员或物料的可移动装置。交通工具的示例包括汽车、卡车、摩托车、推车、货车、火车、飞机、导弹、船舰、船只、潜艇和飞船。
天然气可以用作驱动动力系并使驱动轮或螺旋桨转动的内燃机的燃料。天然气也可以用于给向电动机供电的车载发电机提供动力，该电动机使得驱动轮或螺旋桨转动。天然气可以用于给向电力推进电机供电的燃料电池提供动力。
天然气可以储存在圆柱形压力容器中，或者具有任何合适形状的容器中。例如，天然气储存容器可以是球形、立方体或可以围成容积的任何其他规则或不规则的形状。当天然气在高压下储存时，由于圆柱体和球体的应力处理特性，往往会选择圆柱形和球形储存容器。然而，迄今为止在汽车中封装大的圆柱体和球体已经减少了乘客或货物的可用空间。
某些圆柱形压力容器的一些方面由ISO(国际标准化组织)定义的“型号”表示。根据ISO 11439第二版，1型设计的气瓶是全金属圆柱体。2型设计是一种环箍包覆气瓶，仅在圆柱形部分上具有负载分担金属内衬和复合加强部。3型设计是一种全包覆气瓶，在圆柱形部分和圆顶端部都有负载分担金属内衬和复合加强部。4型设计是一种全缠绕气瓶，在圆柱形部分和圆顶端部都有非负载分担内衬和复合加强部。
发明内容
一种交通工具，其包括交通工具平台和附接到交通工具平台以天然气为燃料的发动机。该发动机向至少一个驱动轮提供牵引动力。该交通工具包括可附接到车辆平台的外壳，以容纳天然气储存容器阵列。该天然气储存容器阵列完全位于外壳内。该天然气储存容器阵列的每个储存容器都与单个出口流体连通，用于从天然气储存容器阵列选择性地获取天然气。天然气储存容器阵列的每个储存容器与单个天然气填充口流体连通。
附图说明
通过参考以下详细描述和附图，本发明的示例的特征将变得显而易见，其中相同的附图标记对应于相似但可能不相同的部件。为了简洁，具有前述功能的附图标记或特征可以结合出现它们的其他附图来描述或不描述。
图1是示出交通工具空间的示例的坐标系图；
图2A是根据本发明的天然气储存容器的示例的半示意性立体图；
图2B是图2A中所示的天然气储存容器的示例的半示意性正视图，其中部分壳体被切去以显示天然气储存容器的示例；
图2C是图2A中所示的天然气储存容器的示例的半示意性局部左视图，其中部分壳体被切去以显示天然气储存容器的示例；
图3是根据本发明的天然气储存容器的示例的半示意性分解立体图；
图4是根据本发明的交通工具的示例的半示意性立体图，天然气储存容器位于该交通工具中；
图5是根据本发明的交通工具平台示例的半示意性仰视图，示出T形平台腔的示例；
图6是根据本发明的交通工具示例的半示意性仰视图，该交通工具具有嵌套在T形平台腔中并附接到交通工具平台的天然气储存容器外壳；
图7是圆柱形储罐的立体图，该圆柱形储罐具有半球形端面以及示有尺寸的封闭矩形立方体，该尺寸用于在适形性因子的示例计算中使用；
图8是根据本发明的压力容器阵列示例的半示意性侧视图；
图9是外壳中压力容器二维阵列的示例的半示意性立体图，其中外壳的壁显示被部分地切去；
图10是根据本发明另一示例的截切八面体天然气储存容器的阵列示例的半示意性立体图；
图11是显示在根据本发明的外壳示例中具有图10所示的截切八面体天然气储存容器阵列的天然气储存容器示例的半示意立体图；
图12是根据本发明天然气储存容器嵌入到交通工具底盘的交通工具示例的半示意性分解局部侧视图；以及
图13是示出根据本发明制造用于交通工具队列的多个能量储存容器的方法示例的流程图。
具体实施方式
天然气交通工具装配有机载储罐。一些天然气储罐被指定为低压系统，这些系统的额定压力高达约750磅/平方英寸(psi)。在一个示例中，低压系统的额定压力为约725psi以及更低。在燃料加注期间，低压系统储罐的容器被设计成填充直到该储罐达到额定范围内的压力。其他天然气储罐被指定为高压系统，这些系统的额定压力范围为约3000psi至约3600psi。与低压系统储罐类似，在燃料加注期间，高压系统储罐的容器被设计成填充直到该罐达到额定范围内的压力。由于本发明的罐用于储存天然气，因此在本发明中，术语“储罐”可以与“储存容器”互换。
如本文所用的，燃料加注是指将一定数量的天然气引入容器中以增加容器中天然气的量。天然气容器的燃料加注通常通过将天然气容器连接到高压源来实现。燃料从高压源流入到天然气容器。当源和天然气容器之间的压力差高时，流量通常高于压力差小时的流量。在非常高的压力差下，流速可能受到声速的限制。这可被称为壅塞流或临界流。随着天然气容器的填充，压力差减小。当压力差变低时，流速减慢。当容器内天然气的压力等于源的压力时，流动停止。然而，通常在储罐实际达到源压力之前终止燃料加注。通常，燃料加注在储罐达到稍低于源压力的目标压力时终止。在一些情况下，燃料加注可以在流速降到目标流速时终止。在一些情况下，流速可以通过流量计来测量，在其他情况下，流速可以由流动引起的冲击声来估计。
与液体燃料不同，天然气可以根据气体压力和温度而显著膨胀和收缩。在一个示例中，一些CNG(压缩天然气)容器的额定值可为3600psi。如本文所用的，额定为3600psi的CNG容器的服务容量是在3600psi和15℃ (摄氏度)下储存在容器中的天然气质量。
美国国家标准与技术研究所(NIST)已将GGE(汽油加仑当量)定义为5.660磅天然气。NIST正在使用相当于3.78541升的美制加仑。NIST 还将一个GLE(汽油当量)定义为0.678千克天然气。
一种增加储存于交通工具的天然气能量密度的方法是将天然气在高压下储存。在3600psi(250巴)下，天然气的能量密度为约11.1MJ·L-1 (兆焦耳/升)。典型汽油的能量密度为约32MJ·L-1。因此，为了提供相同数量的能量，与汽油燃料箱相比，CNG储罐应具有近三倍的容积，以在其他类似的交通工具上提供相似的行驶距离。一些目前可用的天然气交通工具使用占用部分交通工具行李厢空间的车载燃料罐。行李厢空间可以将 CNG罐屏蔽免受可能影响CNG罐耐用性的环境元素的影响。例如，包围行李厢空间的金属板可以屏蔽CNG罐免受水、道路用盐、磨粒、碎石和紫外线的影响。然而，交通工具行李厢中预留给CNG罐的空间可能是一些交通工具购买者和使用者期望用于货物储存的。可能期望封装天然气储存容器以有效地使用空间，以便使交通工具中的可用货物或乘客空间最大化。
如本文所公开的，适形的天然气储存容器位于嵌入到交通工具平台的外壳中。本发明的外壳的位置在交通工具平台的现有空间中释放交通工具中的货物空间。天然气储存容器隐藏在交通工具的普通用户不会看到天然气储存容器的地方。与汽油或汽油/电动混合动力汽车相比，用于货物的空间未减少。天然气储存容器位于可以屏蔽天然气储存容器免受紫外线和/ 或潮湿影响的外壳内。
图1是示出交通工具空间示例的坐标系图。如本文所使用的，“左”是指图1所示的负“Y”方向。图1示出了与《SAE J182机动车辆基准标志和三维参考系》(SAE J182,“MotorVehicle Fiducial Marks and Three-dimensional Reference System”)(2005年4月重申，图1)中示出的坐标系类似的坐标系。使用相同的坐标系，“右”是指图1中所示的正“Y”方向。“前”是指图1中所示的负X方向；“尾”或“后”是指图1中所示的正“X”方向；“上”是指图1中所示的正“Z”方向；而“下”是指图 1中所示的负“Z”方向。
图2A、图2B和图2C一起示出了根据本发明的天然气储存装置10的示例。如图2A～2C所示，天然气储存容器24的阵列22中的每个天然气储存容器24可以是长径比大于10的圆柱形容器42。如本文所使用的，圆柱形容器42的“长径比”是指圆柱形容器42的长度L与圆柱形容器42的直径17的比。天然气储存装置10包括容纳天然气储存容器24的阵列22 的外壳20。天然气储存容器24的阵列22完全位于外壳20内。天然气储存容器24的阵列22的每个天然气储存容器24与单个出口26(直接地，或间接地通过一个或多个相邻的天然气储存容器24)流体连通，用于从天然气储存容器24的阵列22选择性地获取天然气。连接管46可以连接天然气储存容器24并将天然气储存容器24置于流体连通状态。天然气储存容器24可以是串联流体连通、平行流体连通或者串联和平行流体连通的组合。天然气储存容器24的阵列22的每个天然气储存容器24与天然气填充口28(直接地，或间接地通过一个或多个相邻的储存容器24)流体连通。在一个示例中，单个出口26是单个天然气填充口28。换句话说，单个出口26和单个天然气填充口28的功能可以组合在单个填充口/出口中。外壳20以可移除方式附接到交通工具平台14(例如，图5)。天然气储存装置10可以具有整个位于外壳20内的阀构件、管构件和电子模块，以形成易于安装、维护或替换的集成封装。在本发明的示例例中，外壳20可以包括流体冷却回路59。
图3是根据本发明在图2A～2C中所示的天然气储存装置10的一个示例的半示意性分解立体图。在图3所示的示例中，外壳20具有外壳本体 48和外壳底板50。外壳本体48限定T形外壳本体腔49。外壳20可以具有以可移除并密封的方式附接到外壳本体48的外壳底板50。外壳本体48 和外壳底板50一起限定前后隔室31，前后隔室31具有位于前后隔室31 中的天然气存储容器24的阵列22的前后子设备21。外壳本体48和外壳底板50一起限定横向隔室37，横向隔室37具有位于外壳20的横向隔室 37中的天然气储存容器24的阵列22的横向子设备39。前后隔室31与横向隔室37相交。因此，前后隔室31和横向隔室37在它们的相交处开口，从而形成T形外壳本体腔49。
图4是根据本发明的交通工具12示例的半示意性分解立体图，天然气储存装置10位于该交通工具12中。交通工具12的示例包括交通工具平台14。交通工具12包括以天然气为燃料的发动机16，该发动机16附接到交通工具平台14。该以天然气为燃料的发动机16将向至少一个驱动轮18提供牵引动力。本发明的交通工具12的示例包括外壳20。
外壳20可附接到交通工具平台14，以容纳天然气储存容器24的阵列 22(例如，图2A)。天然气储存容器24的阵列22完全位于外壳20内。天然气储存容器24的阵列22的每个天然气储存容器24与单个出口26(直接地，或间接地通过一个或多个相邻的天然气储存容器24)流体连通，用于从天然气储存容器24的阵列22选择性地获取天然气。天然气储存容器24的阵列22的每个天然气储存容器24与单个天然气填充口28(直接地，或间接地通过一个或多个相邻的天然气储存容器24)流体连通，用于从天然气储存容器24的阵列22选择性地获取天然气。在一个示例中，单个出口26是单个天然气填充口28。换句话说，单个出口26和单个天然气填充口28的功能可以组合在单个填充/出口中。
如本文所使用的，术语“交通工具平台”是指在上面构建交通工具的基础结构，其限定了交通工具的总体尺寸、强度和本体构造。此处“交通工具平台”的具体含义取决于特定交通工具模型的本体构造类型。两种主要的平台样式是非承载式和承载式(也称为组合式或一体式)。在具有非承载式样式平台的交通工具中，梯形框架为机械部件和本体提供交通工具的强度和附着点。一些重型交通工具如皮卡车和大多数有越野能力的SUV 具有非承载式样式的平台。在具有承载式构造的交通工具中，一体式的底板构件(形成交通工具下侧的金属)执行与具有非承载式样式平台的交通工具中的单独框架相同的功能。一些乘用车以及某些“基于轿车的”SUV 具有承载式构造。因此，用于承载式构造的交通工具平台是指底板构件；对于非承载式样式交通工具，交通工具平台是指框架。
如本文所使用的，术语“底盘”是指交通工具的所有其他部件所附接到的机动车辆的主支撑结构。如本文所使用的，当涉及框架结构上具有本体的交通工具时，底盘是指框架。历史上，大多数交通工具有可分离的本体和框架。如果行走装置(例如车轮和传动装置，有时是驾驶员座椅)被组装到底盘上，则组件被描述为滚动底盘。在具有组合式构造的交通工具中，框架和本体的功能被集成。因此，如本文所使用的，术语“底盘”在应用于具有组合式构造的交通工具时是指该交通工具的底板构件。
同时参照图1、图2A、图3和图4，天然气储存容器24的阵列22中的每个天然气储存容器24可以是长径比大于10的圆柱形容器42。天然气储存容器24的阵列22中的每个天然气储存容器24可以具有圆柱轴线19。天然气储存容器24的阵列22的前后子设备21中的天然气存储容器24的圆柱轴线19平行于交通工具12的前后轴线23。交通工具12的前后轴线 23与图1中所示的X轴相同。天然气储存容器24的阵列22的横向子设备 39中的天然气储存容器24的圆柱轴线19平行于交通工具12的横向轴线 27并垂直于交通工具12的前后轴线23。交通工具12的横向轴线27与图 1中所示的Y轴相同。
在本发明的示例中，天然气储存容器24的阵列22具有大到足以产生可接受的行驶距离的容量。在一个示例中，天然气储存容器24的阵列22 的容量在3600psi下可以为至少4.73汽油加仑当量(GGE)。在达到大约 41英里/GGE的交通工具中，4.73GGE是足够产生大约194英里行驶距离的天然气。在3600psi和15℃下，4.73GGE的天然气被压缩到约60升的体积。天然气储存容器24的阵列22的容量可以根据交通工具12的燃料效率和可接受的行驶距离而更大或更小。
图5是交通工具平台14示例的半示意性仰视图，示出根据本发明的T 形平台腔30的示例。在图5所示的示例中，交通工具平台14限定具有前后部分32和与前后部分32相交的横向部分34的T形平台腔30。T形平台腔30在交通工具平台14的路面侧36开口。参考图1中所示的交通工具坐标空间，路面侧36是面向负“Z”方向的交通工具12的底部。如图6 中所示，外壳20是T形以便嵌套在T形平台腔30中。外壳20可以通过移除紧固件25并降低外壳20离开交通工具平台14而从T形平台腔30移除。如图5所示，交通工具平台14可以具有中断T形平台腔30的前后部分32的横向构件38。外壳20可以限定凹口40(见图2A)，使得外壳20 嵌套在T形平台腔30中并限定相对平坦的底部，该底部保持离地间隙并具有减少阻力和风噪的流畅空气动力。
在本发明的示例中，交通工具平台14可以包括冲压的金属片57(图 5)，外壳20可以包括导电材料58以均衡外壳20和交通工具平台14之间的电势。在一个示例中，导电材料58可以是限定在外壳20的壁上的金属层。该壁可以限定外壳20的任何表面。该金属层可以是特定壁的唯一层，或者该金属层可以是形成壁的几个层之一。该壁可以完全由金属层形成，例如使用金属片或金属铸件。塑料壁可以用导电金属或碳线或纤维嵌入或设置在塑料壁上而变得导电。金属层可以沉积在塑料壁上，例如通过物理气相沉积(PVD)。
图12示出了交通工具12’的示例的分解局部侧视图，该交通工具12’具有根据本发明的天然气储存装置10。在图12所示的示例中，天然气储存装置10包括外壳本体48’，外壳本体48’具有外壳本体腔49’。外壳本体 48’以可移除并密封的方式附接到交通工具12’。在图12所示示例中，外壳本体48’具有密封凸缘29，该密封凸缘29形成密封交通工具12’的底板构件41的互补形状。外壳本体48’与底板构件41以及任何相关的垫片、密封件和紧固件组装形成外壳20”。外壳本体48’可以嵌入到交通工具12’的底盘47中。可以包括垫圈43以增强外壳本体48’对着底板构件41的密封。垫圈43可以由诸如有机硅的弹性材料形成，可以是分立件，或者可以在适当的位置形成。天然气储存装置10包括位于外壳本体腔49’内的天然气储存容器24的阵列22”。天然气储存容器24的阵列22”具有至少一个4 型气瓶51。外壳主体48’遮挡大量的紫外线和水分与天然气储存容器24的阵列22”接触。如本文所使用的，遮挡大量的紫外线意味着由太阳产生并直接或通过反射而被引向外壳20、20’、20”的紫外线将不会以可检测的量到达天然气储存容器24、24’的阵列22、22’、22”。如本文所使用的，遮挡大量的水分意味着通过交通公路沿着道路的移动溅起或从洗车中喷射的水将不会以液体形式以可检测的量到达天然气储存容器24、24’的阵列 22、22’、22”。
与天然气储存容器24、24’的阵列22、22’、22”流体连通并完全在外壳20、20’、20”内的天然气储存容器24、24’的阵列22、22’、22”，连接管46，流体连接器以及阀可以通过外壳20、20’、20”屏蔽呈湿空气形式的湿气。因此，水不会凝结到与天然气储存容器24、24’的阵列22、22’、22”流体连通并完全在外壳20、20’、20”内的天然气储存容器24、24’的阵列22、22’、22”，连接管46，流体连接器以及阀上。即使部件因焦耳汤普森冷却(Joule-Thompson cooling)而变得非常冷，凝结的缺乏也可以防止在部件未被外壳20、20’、20”屏蔽的情况下而暴露于潮湿空气的表面上形成冰。
外壳本体48、48’可以通过由不透紫外线的材料制成而遮挡紫外线并防止紫外线照射天然气储存容器24、24’。不透紫外线的材料的示例包括钢、铝和不透明塑料。外壳本体48、48’可以嵌入到交通工具12’的底盘47 中。因此，外壳主体48’位于交通工具12’的底板构件41的下方，不会减小行李厢或货厢的货物容积。应当理解，即使外壳本体48’位于底板构件 41的下方，紫外线也可以通过路面、雪或水坑(未示出)而朝外壳本体 48’反射。为了阻挡反射的紫外线，外壳本体48’和底板构件41可以由不透紫外线的材料制成。在图12所示的示例中，外壳主体48’封住底板构件41，从而防止水进入外壳本体腔49’。天然气储存装置10可以具有液体甄别通气装置(未示出)，以减少外壳本体48’上来自大气压力和热诱导的压力变化的应力和应变。天然气储存装置10还可以防止道路用盐、磨粒和碎石影响天然气储存容器24的阵列22”的耐用性。
根据本发明的示例的天然气储存容器可以是适形的储罐。如本文所使用的，“适形(conformable)”是指储罐有效地使用由表面限定的可用空间。可用空间可以是具有从主空间延伸的凹部的不规则空间。例如，为储罐限定可用空间的本体面板内表面或交通工具的底版表面可以出于美观作用、结构刚度或其他原因而弯曲。支柱、凸起部、脊部以及其他结构形状可以形成在本体或底版面板中。在一些情况下，单个经典的圆柱形加压气罐可能不会有效地使用与这种形状相邻的空间。本发明的适形容器的示例可以装在本体面板或底版的形状内，该本体面板或底版限定具有未使用空间最小值的可用空间。因此，本发明的适形容器的示例比经典的圆柱形加压气罐更有效地使用空间。即使可用空间是圆柱形的，例如在火箭中，单个圆柱形容器也不被认为是本发明中适形的罐。如本文所使用的，适形并不意味着储罐筒是弹性的，弹性地采取像在箱中膨胀的橡胶球的可用形状。
可以通过确定适形性因子来比较储罐的适形性。如本文所使用的，适形性因子是指外部储罐容积除以封闭的长方体容积的比率。例如，图7中所示的圆柱形容器42的适形性可以计算如下：
V长方体＝(2r端部)2*(2r端部+L)
在一个示例中，令L＝37.25英寸；且r端部＝8.1英寸。适形性＝67％
如果图7中所示的储罐具有0.5英寸(1.27cm)厚的钢壁以及上面给出的尺寸r端部和L，则储罐重约257lbs(117kg)，内部容积为约93升。在某些储罐形状中，例如球体(适形性因子＝52％)或直圆柱体(适形性因子＝78％)，适形性因子与储罐的实际尺寸无关。当L比直径17大得多时，具有半球形端部15的圆柱形容器的适形性因子倾向于与尺寸无关。在图7中，直径17与2r端部相同。因此，对于高长径比的圆柱形压力容器，适形性倾向于与尺寸无关，因为端部具有较小的容积百分比。适形压力容器的一些示例可以具有大于约5的长径比。在本发明的一些示例中，适形圆柱形压力容器的长径比可以大于1440。非圆柱形的适形压力容器，例如图 10中所示的截切八面体天然气储存容器可以具有约1的长径比。
用于天然气罐的可用空间可以是例如在交通工具货物存储区或行李厢中。因此，天然气储罐所占的空间不能用于交通工具中的货物。因此，可能期望天然气储罐有效地利用空间。
用于测量交通工具中可用货物空间的一个标准可以在2005年9月修订的SAEJ1100第7节《货物尺寸和货物容积指数》中找到。SAE J1100 需要通过将多个标准行李件装入行李空间来确定放置行李能力。因此，标准行李件与限定行李空间的内部本体板的曲面之间将留有一些“不可用”的空间。其他空间可以在标准行李件之一不适合于该空间的情况下确定为不能用于行李。本发明的示例可以有效地使用储罐的可用空间来最小化储罐对放置行李能力的影响。本发明的示例可以有效地使用储罐的可用空间以使得空间可以用于其他目的。
在本发明的示例中，串联连接的压力容器54的系列62也可以被称为分段的适形压力容器55。每个串联的压力容器54也可以称为储罐段56。图8和图9是分段的适形压力容器55的示例。本发明的分段的适形压力容器55可以在视觉上类似于成串的香肠链。连接管46连接分段的适形压力容器55的每个储罐段56。连接管46可以是柔性的，储罐段56可以放置在图2A和图9中所示的有效使用空间的容积中。
图8是根据本发明的天然气储存容器24的阵列22的示例半示意性正视图。在本发明的示例中，用于压缩气体储存的天然气储存容器24的阵列22可以包括至少一个4型气瓶。然而，应当理解，本发明的阵列22必须具有多个(就是说，至少2个)天然气储存容器24。因此，单个天然气储存容器24自身不被认为是本发明的天然气储存容器24的阵列22。
在本发明的示例中，该至少一个4型气瓶可以是呈串联流体连通的多个4型气瓶。例如，可以有串联连接的三个4型气瓶、10个4型气瓶、30 个4型气瓶或任意数量的4型气瓶。
本发明的天然气储存容器可以具有任意合适的尺寸和形状。图10示出了根据本发明示例的截切八面体天然气储存容器24’的阵列22’。该阵列 22’镶嵌到由阵列22’限定的三维容积。每个天然气储存容器24’与相邻的天然气储存容器24’通过在天然气储存容器24’的相邻壁对齐的孔/口(未示出)流体连通。一些天然气储存容器24’的相邻壁为正方形面33，一些天然气储存容器24’的相邻壁为六边形面35。除了有天然气储气罐24’相邻面和有用于单个出口26和单个天然气填充口28的地方外，天然气储存容器 24’中任何一个都没有口。与上面描述的阵列22一样，图10中所示的阵列 22’可以具有共用的单个出口26和单个天然气填充口28。阵列22’中相邻天然气储存容器24’的相邻面相互贴附并两侧对称对齐，穿过相邻面形心的线与相邻天然气储存容器24’的相邻面中的每一个都正交。因此，在图 10所示的示例中，阵列22’是流体密封装置。
图11示出了与图10中所示示例相似的本发明的阵列22’的示例，其中外壳20’封闭根据本发明示例的截切八面体天然气储存容器24’的阵列 22’。阵列22’镶嵌到由外壳20’限定的三维容积。外壳20’由平坦侧60构成。每个平坦侧60跨越天然气储存容器24’中的至少两个。如上面关于图 10中所示的阵列22’示例所描述的，阵列22’是流体密封装置。在图11所示的示例中，阵列22’是主要的流体密封装置，而外壳20’可以限定辅助的密闭容器。在其他示例中，外壳20’可以不是密封的，外壳20’可以用于机械支撑、防腐蚀、视觉美观作用、材料处理目的或者任何合适的功能。
如本文所使用的，辅助密闭容器提供天然气储存容器24、24’的阵列 22、22’、22”中储存的天然气的多余密闭。可以监测主要(即，天然气储存容器24、24’)和辅助密闭容器之间的空间以检测天然气的存在。
天然气储存装置10中的天然气储存容器24、24’可以每个都具有相同的形状和外部尺寸。如本文所使用的，基本上相同的形状和外部尺寸是指形状和外部尺寸可以在制造公差内变化。在另一个示例中，多种尺寸、形状和重量的天然气储存容器24、24’可以组合形成阵列。
虽然结合附图对某些形状进行了描述，本发明的天然气储存容器24、 24’还可以有镶嵌成容积的其他三维形状。例如，本发明阵列中的天然气储存容器可以包括不规则十二面体的混合，该不规则十二面体具有拥有四面体对称性的五边形面。类似地，天然气储存容器可以是十四面体，该十四面体有拥有反棱柱对称性的两个六边形和十二个五边形面(Weaire–Phelan 结构)。储罐子单元可以是其他空间填充几何形状，包括五角十二面体和六角截切的偏方三八面体。
应当理解，图10和图11中所示的相邻储罐天然气储存容器24’可以通过合适的方法相互连接。在一个示例中，天然气储存容器24’连在一起。天然气储存容器24’可以通过焊接、铆接或或粘合剂粘结而连接。在示例中，焊接可以是搅拌摩擦焊、电阻焊、金属惰性气体(MIG)焊、钨惰性气体(TIG)焊，或任何其他的焊接技术。粘合剂粘结可以使用丙烯酸树脂类、环氧树脂类、聚氨脂和/或其他粘合剂。应当理解，可以使用任何合适的粘合剂来例如为制成天然气储存容器24’的材料提供足够的粘结。
天然气储存容器24、24’可以由金属、聚合物、纤维增强复合材料和/ 或它们的组合制成。在一些示例中，有至少一个4型气瓶。除非另有说明，天然气储存容器24、24’可以由适合于额定工作压力的任何材料制成。在本发明的一些示例中，工作压力可以相对低。在其他示例中，工作压力可以是3600psi或更高。
在本发明的示例中，天然气吸附剂44可以被置于天然气储存容器24、 24’中的至少一个内(图8和图10)。内部有天然气吸附剂44的天然气储存容器被称为ANG(吸附天然气)装置。合适的天然气吸附剂44至少能够以可释放方式保持甲烷化合物(即，可逆地储存或吸附甲烷分子)。在一些示例中，所选择的吸附剂44还能够可逆地储存天然气中发现的其他组分，例如其他烃类(例如，乙烷、丙烷、己烷等)、氢气、一氧化碳、二氧化碳、氮气和/或硫化氢。在另外的示例中，所选择的吸附剂44可以是对天然气组分惰性并能够以可释放方式保留其他的天然气组分。
通常，吸附剂44具有高表面积且多孔。孔的尺寸通常大于至少甲烷化合物的有效分子直径。在示例中，孔径分布为使得具有有待吸附的最小化合物的有效分子直径的孔和具有有待吸附收的最大化合物的有效分子直径的孔。在另一示例中，吸附剂44具有大于约50平方米/克(m2/g)且高达约5,000m2/g的BET表面积，并包括具有孔径大于约2埃且高达约50nm(纳米)的多个孔。
合适的吸附剂44的示例包括炭(例如，活性炭、超级活性炭、炭纳米管、炭纳米纤维、碳分子筛、沸石模板碳等)、沸石、金属有机化合物框架(MOF)材料、多孔聚合物网络，以及它们的组合。合适的沸石的示例包括沸石X、沸石Y、沸石LSX、MCM-41沸石、硅铝磷酸盐(SAPOs)，以及它们的组合。合适的金属有机化合物框架的示例包括MOF-5、ZIF-8、 MOF-177和/或类似物，其通过将无机簇与有机接头(例如，羧酸盐接头) 连接而构建。
吸附剂44在天然气储存容器24、24’中所占的容积将取决于吸附剂44 的密度。在一个示例中，期望吸附剂44的密度在约0.1g/cc(克每立方厘米)至约0.9g/cc的范围。包装良好的吸附剂44可以具有约0.5g/cc的密度。在一个示例中，天然气储存容器24,24’可以包括10磅(4536g)的炭吸附剂44。在0.13g/g的天然气至炭的总吸附率下，可以预计天然气储存容器24、24’内有约1.3磅(590g)吸附的天然气。
图13是示出根据本发明制造用于交通工具12的队列的多个能量储存装置45的方法100的示例的流程图。在步骤110，该方法包括制造多个外壳20。每个外壳20是用于能量储存装置45的实例，且每个外壳20在制造公差内与其他每个外壳20相同。在步骤120，方法100包括确定能量储存装置45的实例是否是电能储存装置52或天然气储存装置10。在步骤130，该方法具有2条可能路径。如果能量储存装置45的实例是电能储存装置52，则步骤130包括在能量储存装置45实例的外壳20中安装储电电池53(例如，锂离子电池、镍镉电池，或任何其他储电电池类型)。还是在步骤130，如果能量储存装置45的实例是天然气储存装置10，则步骤 130包括在能量储存装置45实例的外壳20中安装天然气储存容器24的阵列22。
在步骤140，方法100包括将外壳底板50附接在能量储存装置45的实例上。例如，可以用螺纹紧固件、夹具或任何合适的将外壳底板50附接到外壳本体的方式将外壳底板50附接到外壳本体48。
在步骤150，方法100包括将能量储存装置45的实例安装在交通工具 12的队列的交通工具成员中。交通工具12的队列可以是多个交通工具。交通工具的队列可以是例如由特定厂家生产、特定拥有者拥有、在特定区域行驶的交通工具12，或者任何其他的多个交通工具。
本发明的方法100包括例如使用相同类型的壳体用于蓄电池并用于适形天然气装置。因此，该方法减少了设计和工具成本，并允许电驱动和天然气驱动的交通工具共享相同的平台，不改变建立在该平台上的交通工具的乘客或载货空间。本发明还包括外壳20是容纳储电电池53取代天然气储存容器24的阵列22的壳体。
应当理解，本文所提供的范围包括指定范围以及指定范围内的任意值或子范围。例如，约3000psi至约3600psi的范围应当理解为不仅包括明确列举的约3000psi至约3600psi的界限，还包括单一值(例如3200psi、 3325psi等)，以及子范围(例如，约3450psi至约3530psi的范围)等等。此外，当用“约”来描述值时，这是指包括指定值的微小变化(最多+/-10％)。
除非上下文清楚地说明，在描述和要求保护本文公开的示例方面，单数形式“一个”、“一”以及“所述”包括复数对象。
应当理解，术语“将……连接/被连接/连接 (connect/connected/connection)”和/或类似的在本文宽泛地定义为包括各种不同的连接布置和组装技术。这些布置和技术包括但不限于(1)一个部件与另一部件之间没有中间介入部件的直接连通；以及(2)一个部件与另一部件利用它们之间一个或多个部件的连通，只要该一个部件被连接到其他部件在某种程度处于与其他部件的可操作连通(尽管中间存在一个或多个额外的部件)。
此外，整个说明书中涉及的“一个示例”、“另一示例”、“示例”等等是指结合该示例描述的特定元素(例如，特征、结构和/或特性)被包括在本文所述的至少一个示例中，可以存在或不存在于其他示例中。另外，应当理解，除非上下文清楚地另有说明，针对任何示例所描述的元素都可以以任何合适的方式组合在各示例中。
虽然详细描述了多个示例，应当理解，可以对所公开的示例进行修改。因此，前面的描述应当视为是非限制性的。

Claims (9)

1.一种交通工具，其包括：
交通工具平台，其限定T形平台腔，所述T形平台腔具有前后部分和与所述前后部分相交的横向部分；所述T形平台腔在所述交通工具平台的路面侧开口；
以天然气为燃料的发动机，其附接到所述交通工具平台，所述发动机向至少一个驱动轮提供牵引动力；以及
外壳，其安装到所述交通工具平台，以容纳天然气储存容器阵列，其中：
所述外壳呈T形嵌套在所述交通工具平台的所述T形平台腔中；
所述天然气储存容器阵列完全位于所述外壳内；
所述天然气储存容器阵列的每个天然气储存容器与单个出口流体连通，用于从所述天然气储存容器阵列选择性地获取天然气；并且
所述天然气储存容器阵列的每个天然气储存容器与单个天然气填充口流体连通。
2.根据权利要求1所述的交通工具，其中所述外壳屏蔽所述天然气储存容器阵列免受紫外线和湿气的影响。
3.根据权利要求1所述的交通工具，其中所述外壳是容纳储电电池取代所述天然气储存容器阵列的壳体。
4.根据权利要求1所述的交通工具，其中：
所述天然气储存容器阵列中的每个天然气储存容器是长径比大于10的圆柱形容器；
所述天然气储存容器阵列中的每个天然气储存容器具有圆柱轴线；
所述天然气储存容器阵列的前后子设备中的所述天然气存储容器的圆柱轴线平行于所述交通工具的前后轴线；并且
所述天然气储存容器阵列的横向子设备中的所述天然气存储容器的圆柱轴线平行于所述交通工具的横向轴线且垂直于所述交通工具的前后轴线。
5.根据权利要求1所述的交通工具，其中所述天然气储存容器阵列中的每个天然气储存容器为截切八面体。
6.根据权利要求1所述的交通工具，其中天然气吸附剂被放置在所述天然气储存容器阵列中的所述天然气储存容器中的至少一个处。
7.根据权利要求1所述的交通工具，其中所述外壳是用于天然气的辅助密闭容器。
8.根据权利要求1所述的交通工具，其中所述交通工具平台包括冲压的金属片，且所述外壳包括导电材料以均衡所述外壳与所述交通工具平台之间的电势。
9.根据权利要求1所述的交通工具，其中：
所述外壳具有外壳本体；
所述外壳本体限定T形外壳本体腔；
所述外壳具有可移除并密封地附接到所述外壳本体的外壳底板；
所述外壳本体和所述外壳底板限定前后隔室，所述前后隔室具有位于所述前后隔室中的所述天然气储存容器阵列的前后子设备；
所述外壳本体和所述外壳底板限定横向隔室，所述横向隔室具有位于所述横向隔室中的所述天然气储存容器阵列的横向子设备；并且
所述前后隔室与所述横向隔室相交。
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