DE102017117151A1

DE102017117151A1 - Fahrzeug mit erdgaslageranordnung

Info

Publication number: DE102017117151A1
Application number: DE102017117151.7A
Authority: DE
Inventors: Mahmoud H. Abd Elhamid; Anne M. DAILLY; Mei Cai
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2016-07-29
Filing date: 2017-07-28
Publication date: 2018-02-01
Also published as: CN107664259A; US20180029465A1; US9878611B1; CN107664259B

Abstract

Ein Fahrzeug umfasst eine Fahrzeugplattform und einen mit Erdgas betriebenen Motor, der an der Fahrzeugplattform befestigt ist. Der Motor liefert Zugleistung an mindestens ein Antriebsrad. Das Fahrzeug umfasst ein Gehäuse, das an der Fahrzeugplattform anbringbar ist, um eine Anordnung von Erdgaslagerbehältern zu enthalten. Die Anordnung der Erdgaslagerbehälter ist vollständig innerhalb des Gehäuses angeordnet. Jeder Lagerbehälter der Anordnung von Erdgaslagerbehältern steht in Fluidverbindung mit einem einzigen Auslassanschluss zum selektiven Extrahieren des Erdgases aus der Anordnung von Erdgaslagerbehältern. Jeder Lagerbehälter der Anordnung von Erdgaslagerbehältern steht in Fluidverbindung mit einer einzigen Erdgas-Einfüllöffnung.

Description

HINTERGRUND
Erdgasfahrzeuge sind Fahrzeuge, die Erdgas als Kraftstoff verwenden, der letztendlich das Fahrzeug antreibt, um das Fahrzeug zu bewegen. Wie hierin verwendet, stellt ein Fahrzeug eine mobile Vorrichtung zum Befördern von Personen oder Materialien zu Lande, in der Luft, im Wasser oder durch den Raum dar. Beispiele für Fahrzeuge beinhalten Automobile, Lastwagen, Motorräder, Wagen, Waggons, Züge, Flugzeuge, Raketen, Schiffe, Boote, U-Boote und Raumschiffe.
Das Erdgas kann einen Verbrennungsmotor antreiben, der einen Antriebsstrang antreibt und ein Antriebsrad oder einen Propeller veranlasst, sich zu drehen. Das Erdgas kann auch verwendet werden, um einen Bordgenerator zu versorgen, der Strom an einen Elektromotor liefert, der ein Antriebsrad oder einen Propeller veranlasst, sich zu drehen. Erdgas kann verwendet werden, um eine Brennstoffzelle zu versorgen, die elektrische Energie an einen elektrischen Antriebsmotor liefert.
Erdgas kann in zylindrischen Druckbehältern oder Behältern mit beliebiger geeigneter Form gelagert werden. So kann ein Erdgaslagerbehälter beispielsweise eine kugelförmige, kubische oder beliebige regelmäßige oder unregelmäßige andere Form sein, die ein Volumen einschließen kann. Wenn Erdgas unter hohem Druck gelagert wird, werden aufgrund der Verhaltenseigenschaften von Zylindern und Kugeln unter Belastung bevorzugt zylindrische und kugelförmige Lagerbehälter gewählt. Allerdings hat die Unterbringung von großen Zylindern und Kugeln in einem Automobil bisher zu Verringerungen des Platzes für die Insassen oder die Ladung geführt.
Einige Aspekte bestimmter zylindrischer Druckbehältern sind durch eine „Typnummer“ im Sinne von ISO (International Organization for Standardization) referenziert. Gemäß ISO 11439-Zweite Ausgabe ist eine Gasflasche vom Typ-1-Aufbau ein Vollmetallzylinder. Ein Typ-2-Aufbau ist ein Band-umhüllter Zylinder mit einem Last-verteilenden Metall-Liner und einer Kompositverstärkung lediglich auf dem zylindrischen Teil. Ein Typ-3-Aufbau ist ein vollständig umhüllter Zylinder mit einem Last-verteilenden Metall-Liner und einer Kompositverstärkung sowohl am Zylinderteil als auch an den Domenden. Ein Typ-4-Aufbau ist ein vollständig umhüllter Zylinder mit einem lastfreien Verteilungsliner und Kompositverstärkung sowohl am Zylinderteil als auch an den Domenden.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Fahrzeug umfasst eine Fahrzeugplattform und einen mit Erdgas betriebenen Motor, der an der Fahrzeugplattform befestigt ist. Der Motor liefert Zugleistung an mindestens ein Antriebsrad. Das Fahrzeug umfasst ein Gehäuse, das an der Fahrzeugplattform anbringbar ist, um eine Anordnung von Erdgaslagerbehältern zu enthalten. Die Anordnung der Erdgaslagerbehälter ist vollständig innerhalb des Gehäuses angeordnet. Jeder Lagerbehälter der Anordnung von Erdgaslagerbehältern steht in Fluidverbindung mit einem einzigen Auslassanschluss zum selektiven Extrahieren des Erdgases aus der Anordnung von Erdgaslagerbehältern. Jeder Lagerbehälter der Anordnung von Erdgaslagerbehältern steht in Fluidverbindung mit einer einzigen Erdgas-Einfüllöffnung.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Merkmale von Beispielen der vorliegenden Offenbarung werden durch Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung und die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen ähnlichen, obwohl vielleicht nicht identischen, Komponenten entsprechen, hervorgehen. Der Kürze halber können Bezugszahlen oder Merkmale mit einer zuvor beschriebenen Funktion in Kommunikation mit anderen Zeichnungen, in denen sie erscheinen, beschrieben sein oder auch nicht.
1 ist ein Koordinatensystemdiagramm, das ein Beispiel eines Fahrzeugraums darstellt;
2A ist eine halbschematische perspektivische Ansicht eines Beispiels eines Erdgaslagerbehälters gemäß der vorliegenden Offenbarung;
2B ist eine halbschematische Vorderansicht des in 2A dargestellten Beispiels des Erdgaslagerbehälters, wobei Teile des Gehäuses weggeschnitten sind, um Beispiele der Erdgaslagerbehälter zu zeigen;
2C ist eine halbschematische, partielle linke Seitenansicht des in 2A dargestellten Beispiels des Erdgaslagerbehälters, wobei Teile des Gehäuses weggeschnitten sind, um Beispiele der Erdgaslagerbehälter zu zeigen;
3 ist eine halbschematische perspektivische Explosionsdarstellung eines Beispiels eines Erdgaslagerbehälters gemäß der vorliegenden Offenbarung;
4 ist eine halbschematische, perspektivische Ansicht eines Beispiels eines Fahrzeugs mit einem darin befindlichen Erdgaslagerbehälter gemäß der vorliegenden Offenbarung;
5 ist eine halbschematische Unteransicht eines Beispiels einer Fahrzeugplattform, die ein Beispiel eines T-förmigen Plattformhohlraums gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt;
6 ist ein halbschematische Unteransicht eines Beispiels eines Fahrzeugs mit einem Gehäuse eines Erdgaslagerbehälters, der im T-förmigen Plattformhohlraum verschachtelt und an der Fahrzeugplattform gemäß der vorliegenden Offenbarung befestigt ist;
7 ist eine perspektivische Ansicht eines zylindrischen Behälters mit halbkugelförmigen Enden und einem umgebenden rechteckigen Quader mit Abmessungen gekennzeichnet zur Verwendung in einer exemplarischen Berechnung eines Verformungsfähigkeitsfaktors;
8 ist eine halbschematische Seitenansicht eines Beispiels einer Anordnung von Druckbehältern gemäß der vorliegenden Offenbarung;
9 ist eine halbschematische perspektivische Ansicht eines Beispiels einer zweidimensionalen Anordnung von Druckbehältern in einem Gehäuse, wobei die Wand des Gehäuses gemäß der vorliegenden Offenbarung teilweise weggeschnitten ist;
10 ist eine halbschematische perspektivische Ansicht eines Beispiels einer Anordnung von abgestumpften Oktaeder-Erdgaslagerbehältern gemäß einem anderen Beispiel der vorliegenden Offenbarung;
11 ist eine halbschematische perspektivische Ansicht eines Beispiels eines Erdgaslagerbehälters mit der in 10 dargestellten Anordnung von abgeschnittenen Oktaeder-Erdgaslagerbehältern, die in einem exemplarischen Gehäuse gemäß der vorliegenden Offenbarung dargestellt sind;
12 eine halbschematische, explodierte Teilseitenansicht eines Beispiels eines Fahrzeugs mit einem Erdgaslagerbehälter, der in ein Chassis des Fahrzeugs gemäß der vorliegenden Offenbarung eingebettet ist; und
13 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel eines Verfahrens zum Herstellen einer Vielzahl von Energielagerbehältern für eine Flotte von Fahrzeugen gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Erdgasfahrzeuge sind mit fahrzeugeigenen Lagertanks ausgestattet. Einige Erdgaslagerbehälter sind mit Niederdrucksystemen ausgestattet und diese Systeme sind für Drücke bis zu etwa 750 Pfund pro Quadratzoll (psi) ausgelegt. In einem Beispiel sind die Niederdrucksysteme für Drücke von etwa 725 psi (ca. 50 bar) und darunter zugelassen. Beim Betanken ist der Behälter des Niederdrucksystemtanks ausgelegt zum Befüllen, bis der Tank einen Druck innerhalb des zugelassenen Bereichs aufweist. Andere Erdgasfahrzeuge sind mit Hochdrucksystemen ausgestattet und diese Systeme sind für Drücke im Bereich von etwa 3000 psi (ca. 207 bar) bis etwa 3600 psi (ca. 248 bar) ausgelegt. Ähnlich Niederdrucksystem-Vorratsbehälters ist der Behälter des Hochdrucksystem-Vorratsbehälters ausgelegt zum Befüllen, bis der Behälter einen Druck innerhalb des zugelassenen Bereichs aufweist. Da die Tanks der vorliegenden Offenbarung zur Lagerung von Erdgas verwendet werden, kann der Begriff „Tank“ in der vorliegenden Offenbarung auch mit dem „Lagerbehälter“ ausgetauscht sein.
Wie hierin verwendet bedeutet Betanken die Einführung einer Menge an Erdgas in einen Behälter zum Erhöhen der Menge an Erdgas im Behälter. Betanken von Erdgasbehältern wird typischerweise durch Verbinden der Erdgasbehälter mit einer Hochdruckquelle erreicht. Der Brennstoff strömt von der Hochdruckquelle in den Erdgasbehälter. Wenn die Druckdifferenz zwischen der Quelle und dem Erdgasbehälter hoch ist, ist der Volumenstrom in der Regel höher, als wenn die Druckdifferenz klein ist. Bei sehr hohen Druckdifferenzen kann der Durchfluss durch die Schallgeschwindigkeit begrenzt sein. Dies kann als gedrosselte oder kritischen Strömung bezeichnet werden. Während der Erdgasbehälter sich füllt, reduziert sich die Druckdifferenz. Wenn die Druckdifferenz niedrig wird, verlangsamt sich die Strömungsrate. Wenn der Druck des Erdgases innerhalb des Behälters gleich dem Druck der Quelle wird, stoppt der Fluss. Jedoch ist es typisch, dass das Betanken beendet wird, bevor der Tank tatsächlich den Quellendruck erreicht. Typischerweise wird Betanken beendet, wenn der Tank einen Zieldruck erreicht, der etwas niedriger als der Quellendruck ist. In manchen Fällen kann das Betanken abgebrochen werden, wenn der Durchsatz auf einen Solldurchsatz fällt. In manchen Fällen kann der Durchfluss durch einen Durchflussmesser gemessen werden, in anderen Fällen kann der Durchfluss nach einem von dem Fluss verursachten Rauschgeräusch geschätzt werden.
Abweichend von flüssigem Kraftstoff kann sich Erdgas ausdehnen und zusammenziehen, was wesentlich von dem Druck und der Temperatur abhängig ist. In einem Beispiel können einige CNG-Behälter (Compressed Natural Gas, komprimiertes Erdgas) mit 3.600 psi bewertet werden. Wie hier verwendet, ist die Kapazität des CNG-Behälters, die mit 3.600 psi (ca. 248 bar) bewertet wird, die Masse des Erdgases, die im Behälter bei 3.600 psi und 15 °C (Grad Celsius) gespeichert wird.
Das US-National Institute of Standards and Technology (NIST) hat ein GGE (Benzin-Gallonen-Equivalent) von 5660 Pfund (ca. 2556 kg) Erdgas definiert. Das NIST verwendete eine US-Gallone, die äquivalent ist zu 3,78541 Litern. NIST hat auch ein GLE (Benzin-Liter-Equivalent) von 0,678 Kilogramm Erdgas bestimmt.
Eine Möglichkeit, die Energiedichte des im Fahrzeug gespeicherten Erdgases zu erhöhen, besteht darin, das Erdgas bei hohem Druck zu speichern. Bei 3600 psi (250 bar) hat Erdgas eine Energiedichte von etwa 11,1 MJ·L^–1 (Mega Joules pro Liter). Typisches Benzin hat eine Energiedichte von etwa 32 mJ·L^–1. Um die gleiche Menge an Energie bereitzustellen, sollten CNG-Tanks daher etwa das Dreifache des Volumens im Vergleich zu einem Benzin-Kraftstofftank aufweisen, um einen ähnlichen Fahrbereich bei einem ansonsten ähnlichen Fahrzeug zu bieten. Einige gegenwärtig verfügbare Erdgasfahrzeuge verwenden bordeigene Kraftstofftanks, die einen Teil des Kofferraums des Fahrzeugs einnehmen. Der Kofferraum schützt die CNG-Tanks vor Elementen der Umgebung, die die Haltbarkeit der CNG-Tanks beeinträchtigen können. So kann beispielsweise das Blech, das den Kofferraum umgibt, die CNG-Tanks gegen Wasser, Straßensalz, abrasive Verschmutzungen, Steine und ultraviolettes Licht abschirmen. Jedoch kann der Platz im Kofferraum eines Fahrzeugs, der für die CNG-Tanks reserviert ist, für einige Fahrzeugkäufer und Benutzer für die Lagerung von Fracht wünschenswert sein. Es kann wünschenswert sein, Erdgaslagerbehälter zu verpacken, um den Raum effizient zu nutzen, um so den nutzbaren Fracht- oder Insassenraum im Fahrzeug zu maximieren.
Wie hierin offenbart, befinden sich anpassungsfähige Erdgaslagerbehälter in einem Gehäuse, das in eine Fahrzeugplattform eingebettet ist. Die Lage des Gehäuses der vorliegenden Offenbarung im vorhandenen Raum in der Fahrzeugplattform gibt Frachtraum im Fahrzeug frei. Die Erdgaslagerbehälter sind verborgen, wo der typische Benutzer des Automobils die Erdgaslagerbehälter nicht sehen wird. Der Raum für die Fracht ist im Vergleich zu einem Benzin- oder Benzin/Elektro-Hybridfahrzeug nicht reduziert. Die Erdgaslagerbehälter befinden sich in einem Gehäuse, das die Erdgaslagerbehälter vor ultraviolettem Licht und/oder Feuchtigkeit schützen kann.
1 ist ein Koordinatensystemdiagramm, das ein Beispiel eines Fahrzeugraums darstellt. Wie hierin verwendet, bedeutet „links“ in negative „Y“-Richtung wie in 1 dargestellt. 1 stellt ein ähnliches Koordinatensystem wie das in SAE J182, „Kraftfahrzeug-Markierungszeichen und dreidimensionales Bezugssystem", bekräftigt April 2005, 1 dargestellte Koordinatensystem dar. Unter Verwendung des gleichen Koordinatensystems, bedeutet „rechts“ in positive „Y“-Richtung wie in 1 dargestellt. „Vorwärts“ bedeutet in negative „X“-Richtung wie in 1 dargestellt; „heckwärts“ oder „hinten“ bedeutet in positive „X“-Richtung wie in 1 dargestellt; „nach oben“ bedeutet in positive „Z“-Richtung wie in 1 dargestellt; und „nach unten“ bedeutet in negative „Z“-Richtung wie in 1 dargestellt.
2A, 2B und 2C stellen zusammen ein Beispiel eines Erdgaslagerbehälters 10 gemäß der vorliegenden Offenbarung dar. Wie in 2A bis 2C dargestellt, kann jeder Erdgaslagerbehälter 24 in der Anordnung 22 von Erdgaslagerbehältern 24 ein zylindrischer Behälter 42 mit einem Seitenverhältnis größer als 10 sein. Wie hier verwendet, bedeutet „Seitenverhältnis“ eines zylindrischen Behälters 42 ein Verhältnis der Länge L des zylindrischen Behälters 42 zum Durchmesser 17 des zylindrischen Behälters 42. Der Erdgaslagerbehälter 10 beinhalten ein Gehäuse 20, um die Anordnung 22 von Erdgaslagerbehältern 24 zu enthalten. Die Anordnung 22 von Erdgaslagerbehältern 24 ist vollständig innerhalb des Gehäuses 20 angeordnet. Jeder Erdgaslagerbehälter 24 der Anordnung 22 von Erdgaslagerbehältern 24 steht in Fluidverbindung (direkt oder indirekt über einen oder mehrere angrenzende Erdgaslagerbehälter 24) mit einem einzigen Auslassanschluss 26 zum selektiven Extrahieren des Erdgases aus der Anordnung 22 von Erdgaslagerbehältern 24. Verbindungsrohre 46 können die Erdgaslagerbehälter 24 verbinden und die Erdgaslagerbehälter 24 in Fluidverbindung bringen. Die Erdgaslagerbehälter 24 können in seriellen Fluidverbindungen, parallelen Fluidverbindungen oder Kombinationen von seriellen und parallelen Fluidverbindungen stehen. Jeder Erdgaslagerbehälter 24 der Anordnung 22 von Erdgaslagerbehältern 24 steht in Fluidverbindung (direkt oder indirekt über einen oder mehrere angrenzende Lagerbehälter 24) mit einer einzigen Erdgas-Einfüllöffnung 28. In einem Beispiel ist der einzige Auslassanschluss 26 die einzige Erdgas-Einfüllöffnung 28. Mit anderen Worten, die Funktionen des einzigen Auslassanschlusses 26 und der einzigen Erdgas-Einfüllöffnung 28 können in einen einzigen Einfüll-/Auslassanschluss kombiniert werden. Das Gehäuse 20 ist entfernbar an einer Fahrzeugplattform 14 (z. B. 5) anbaubar. Der Erdgaslagerbehälter 10 kann Ventile, Rohre und elektronische Module vollständig innerhalb des Gehäuses 20 aufweisen, um ein integriertes Paket zu bilden, das einfach zu installieren, zu warten oder zu ersetzen ist. In den Beispielen der vorliegenden Offenbarung kann das Gehäuse 20 einen Fluidkühlkreislauf 59 beinhalten.
3 ist eine halbschematische perspektivische Explosionsdarstellung eines Beispiels des in 2A–2C dargestellten Erdgaslagerbehälters 10 gemäß der vorliegenden Offenbarung. In dem in 3 dargestellten Beispiel weist das Gehäuse 20 einen Gehäusekörper 48 und einen Gehäuseboden 50 auf. Der Gehäusekörper 48 definiert einen T-förmigen Gehäusekörperhohlraum 49. Das Gehäuse 20 kann einen Gehäuseboden 50 aufweisen, der abnehmbar und abdichtend an dem Gehäusekörper 48 anbringbar ist. Der Gehäusekörper 48 und der Gehäuseboden 50 definieren zusammen einen längslaufenden Raum 31 mit einer längslaufenden Unteranordnung 21 der Anordnung 22 von Erdgaslagerbehältern 24, die im längslaufenden Raum 31 angeordnet sind. Der Gehäusekörper 48 und der Gehäuseboden 50 definieren zusammen einen transversalen Raum 37 mit einer transversalen Unteranordnung 39 der Anordnung 22 von Erdgaslagerbehältern 24, die im transversalen Raum 37 des Gehäuses 20 angeordnet sind. Der längslaufende Raum 31 schneidet den transversalen Raum 37. Als solches sind der längslaufende Raum 31 und der transversale Raum 37 an ihrem Schnittpunkt offen, wodurch der T-förmige Gehäusekörperhohlraum 49 gebildet wird.
4 ist eine halbschematische, perspektivische Ansicht eines Beispiels eines Fahrzeugs 12 mit einem darin befindlichen Erdgaslagerbehälter 10 gemäß der vorliegenden Offenbarung. Beispiele des Fahrzeugs 12 umfassen eine Fahrzeugplattform 14. Das Fahrzeug 12 beinhaltet einen mit Erdgas betriebenen Motor 16, der an der Fahrzeugplattform 14 angebracht ist. Der mit Erdgas betriebene Motor 16 liefert Zugleistung an mindestens ein Antriebsrad 18. Beispiele des Fahrzeugs 12 der vorliegenden Offenbarung beinhalten ein Gehäuse 20.
Das Gehäuse 20 ist an der Fahrzeugplattform 14 anbringbar, um eine Anordnung 22 von Erdgaslagerbehältern 24 (z. B. 2A) zu enthalten. Die Anordnung 22 von Erdgaslagerbehältern 24 ist vollständig innerhalb des Gehäuses 20 angeordnet. Jeder Erdgaslagerbehälter 24 der Anordnung 22 von Erdgaslagerbehältern 24 steht in Fluidverbindung (direkt oder indirekt über einen oder mehrere angrenzende Erdgaslagerbehälter 24) mit einem einzigen Auslassanschluss 26 zum selektiven Extrahieren des Erdgases aus der Anordnung 22 von Erdgaslagerbehältern 24. Jeder Erdgaslagerbehälter 24 der Anordnung 22 von Erdgaslagerbehältern 24 steht in Fluidverbindung (direkt oder indirekt über einen oder mehrere angrenzende Erdgaslagerbehälter 24) mit einer einzigen Erdgas-Einfüllöffnung 28. In einem Beispiel ist der einzige Auslassanschluss 26 die einzige Erdgas-Einfüllöffnung 28. Mit anderen Worten, die Funktionen des einzigen Auslassanschlusses 26 und der einzigen Erdgas-Einfüllöffnung 28 können in einen einzigen Einfüll-/Auslassanschluss kombiniert werden.
Wie hier verwendet, bedeutet der Begriff „Fahrzeugplattform“ die Grundstruktur, auf der ein Fahrzeug aufgebaut ist, die die allgemeine Größe, Festigkeit und Karosserie des Fahrzeugs definiert. Die spezifische Bedeutung von „Fahrzeugplattform“ hierin hängt von der Art der Karosseriekonstruktion für ein bestimmtes Fahrzeugmodell ab. Zwei wichtige Plattformstile sind die Karosserie in Rahmenbauweise und die selbsttragende Karosserie. Bei Fahrzeugen mit einer Plattform im Stil der Karosserie in Rahmenbauweise bietet ein Leiterrahmen die Festigkeit des Fahrzeugs sowie Befestigungspunkte für die mechanischen Komponenten und die Karosserie. Einige schwere Nutzfahrzeuge wie Pick-ups und die meisten Off-Road-fähigen SUVs haben Plattformen im Stil der Karosserie in Rahmenbauweise. Bei Fahrzeugen mit selbsttragender Karosseriekonstruktion bietet eine integrierte Bodenwanne (das Metall, das die Unterseite des Fahrzeugs bildet) die gleiche Funktion wie der separate Rahmen bei Fahrzeugen mit Plattformen im Stil der Karosserie in Rahmenbauweise. Einige Personenfahrzeuge sowie bestimmte „Auto-basierte“ SUVs weisen eine selbsttragende Konstruktion auf. Daher bezieht sich die Fahrzeugplattform für ein Fahrzeug mit selbsttragender Karosseriekonstruktion auf die Bodenwanne; Und für ein Fahrzeug im Stil der Karosserie in Rahmenbauweise bezieht sich die Fahrzeugplattform auf den Rahmen.
Wie hierin verwendet, bedeutet der Begriff „Chassis“ die Hauptstützstruktur eines Kraftfahrzeugs, an der alle anderen Komponenten des Fahrzeugs befestigt sind. Wie hierin verwendet bedeutet das Chassis den Rahmen, wenn auf ein Fahrzeug mit einer Karosserie in Rahmenbauweise Bezug genommen wird. Historisch gesehen verfügten die meisten Fahrzeuge über eine Karosserie, die von dem Rahmen getrennt werden konnte. Wenn das Fahrwerk wie Räder und Getriebe und manchmal der Fahrersitz auf dem Fahrgestell montiert werden, dann wird die Baugruppe als ein Rollchassis beschrieben. Bei Fahrzeugen mit selbsttragender Konstruktion sind die Funktionen des Rahmens und der Karosserie integriert. Daher, wie hierin verwendet, bedeutet der Begriff „Chassis“ das Bodenblech eines Fahrzeugs, wenn er auf ein Fahrzeug mit selbsttragender Konstruktion angewendet wird.
Unter Bezugnahme auf 1, 2A, 3 und 4 zusammen, kann jeder Erdgaslagerbehälter 24 in der Anordnung 22 von Erdgaslagerbehältern 24 einen zylindrischen Behälter 42 mit einem Seitenverhältnis größer als 10 aufweisen. Jeder Erdgaslagerbehälter 24 in der Anordnung 22 von Erdgaslagerbehältern 24 kann eine zylindrische Achse 19 aufweisen. Die zylindrischen Achsen 19 der Erdgaslagerbehälter 24 in einer längslaufenden Unteranordnung 21 der Anordnung 22 von Erdgaslagerbehältern 24 verlaufen parallel zu einer Längsachse 23 des Fahrzeugs 12. Die Längsachse 23 des Fahrzeugs 12 ist die gleiche wie die in 1 dargestellte X-Achse. Die zylindrischen Achsen 19 der Erdgaslagerbehälter 24 in einer transversalen Unteranordnung 39 der Anordnung 22 von Erdgaslagerbehältern 24 verlaufen parallel zu einer Querachse 27 des Fahrzeugs 12 und senkrecht zu der Längsachse 23 des Fahrzeugs 12. Die Querachse 27 des Fahrzeugs 12 ist die gleiche wie die in 1 dargestellte Y-Achse.
In den Beispielen der vorliegenden Offenbarung weist die Anordnung 22 von Erdgaslagerbehältern 24 eine Kapazität auf, die groß genug ist, um einen akzeptablen Fahrbereich zu erzeugen. In einem Beispiel kann die Kapazität der Anordnung 22 von Erdgaslagerbehältern 24 mindestens 4,73 Benzin-Gallonen-Äquivalent (Gasoline Gallon Equivalent, GGE) bei 3600 psi betragen. Bei einem Fahrzeug, das etwa 41 Meilen pro GGE erzielt, stellen 4,73 GGE genügend Erdgas dar, um einen Fahrbereich von etwa 194 Meilen bereitzustellen. Bei 3600 psi und 15 Grad Celsius, werden 4,73 GGE Erdgas auf ein Volumen von etwa 60 Litern komprimiert. Die Kapazität der Anordnung 22 der Erdgaslagerbehälter 24 kann in Abhängigkeit von der Kraftstoffeffizienz des Fahrzeugs 12 und dem akzeptablen Fahrbereich größer oder kleiner sein.
5 ist eine halbschematische Unteransicht eines Beispiels einer Fahrzeugplattform 14, die ein Beispiel eines T-förmigen Plattformhohlraums 30 gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt. In dem in 5 dargestellten Beispiel definiert die Fahrzeugplattform 14 einen T-förmigen Plattformhohlraum 30 mit einem Längsabschnitt 32 und einem Querabschnitt 34, der den Längsabschnitt 32 schneidet. Der T-förmige Plattformhohlraum 30 ist auf einer der Straße zugewandten Seite 36 der Fahrzeugplattform 14 offen. Unter Bezugnahme auf den in 1 dargestellten Fahrzeugkoordinatenraum, stellt die der Straße zugewandte Seite 36 die Unterseite des Fahrzeugs 12 dar, die der negativen „Z“-Richtung gegenüberliegt. Wie in 6 dargestellt, ist das Gehäuse 20 T-förmig, um in den T-förmigen Plattformhohlraum 30 verschachtelt zu sein. Das Gehäuse 20 kann von dem T-förmigen Plattformhohlraum 30 entfernbar sein, indem die Befestigungselemente 25 entfernt werden und das Gehäuse 20 von der Fahrzeugplattform 14 abgesenkt wird. Wie in 5 dargestellt, kann die Fahrzeugplattform 14 einen Querträger 38 aufweisen, der den Längsabschnitt 32 des T-förmigen Plattformhohlraums 30 unterbricht. Das Gehäuse 20 kann eine Kerbe 40 (siehe 2A) definieren, sodass sich das Gehäuse 20 in den T-förmigen Plattformhohlraum 30 verschachtelt und einen relativ flachen Unterboden definiert, der die Bodenfreiheit aufrechterhält und eine glatte Aerodynamik aufweist, die den Luftwiderstand und Windgeräusche verringert.
In den Beispielen der vorliegenden Offenbarung kann die Fahrzeugplattform 14 ein gestanztes Blech 57 (5) und das Gehäuse 20 kann ein leitfähiges Material 58 beinhalten, um ein elektrisches Potential zwischen dem Gehäuse 20 und der Fahrzeugplattform 14 auszugleichen. In einem Beispiel kann das leitfähige Material 58 eine metallische Schicht sein, die an einer Wand des Gehäuses 20 definiert ist. Die Wand kann jede Oberfläche des Gehäuses 20 definieren. Die metallische Schicht kann die einzige Schicht einer bestimmten Wand sein, oder die metallische Schicht kann eine von mehreren Schichten sein, die die Wand bilden. Die Wand kann vollständig aus einer Metallschicht gebildet sein, beispielsweise unter Verwendung von Blech oder einem Metallguss. Eine Kunststoffwand kann mit leitfähigen Metall- oder Kohlenstoffdrähten oder -fasern, die in die Kunststoffwand eingebettet oder auf dieser angeordnet sind, leitfähig gemacht werden. Eine Metallschicht kann auf einer Kunststoffwand angeordnet werden, beispielsweise durch physikalische Gasphasenabscheidung (Physical Vapor Deposition, PVD).
12 zeigt eine explodierte Teilseitenansicht eines Beispiels eines Fahrzeugs 12' mit einem Erdgaslagerbehälter 10 gemäß der vorliegenden Offenbarung. In dem in 12 dargestellten Beispiel beinhaltet der Erdgaslagerbehälter 10 einen Gehäusekörper 48' mit einem Gehäusekörperhohlraum 49'. Der Gehäusekörper 48' ist abnehmbar und abdichtend an dem Fahrzeug 12' angebracht. In dem in 12 dargestellten Beispiel weist der Gehäusekörper 48' einen Dichtungsflansch 29 auf, der komplementär geformt ist, um gegen die Bodenwanne 41 des Fahrzeugs 12' abzudichten. Der Gehäusekörper 48' und die Bodenwanne 41 sowie zugehörige Dichtungen, Dichtringen und Befestigungselemente sind zusammengebaut, um das Gehäuse 20'' zu bilden. Der Gehäusekörper 48' kann in ein Chassis 47 des Fahrzeugs 12' eingebettet sein. Eine Dichtung 43 kann beinhaltet sein, um die Abdichtung des Gehäusekörpers 48' gegen die Bodenwanne 41 zu verbessern. Die Dichtung 43 kann aus einem elastischen Material wie Silikon gebildet sein und ein separates Teil oder eine Formed-in-Place-Dichtung sein. Der Erdgaslagerbehälter 10 beinhaltet eine Anordnung 22'' von Erdgaslagerbehältern 24, die innerhalb des Gehäusekörperhohlraumes 49' angeordnet sind. Die Anordnung 22'' von Erdgaslagerbehältern 24 weist mindestens eine Gasflasche 51 des Typs 4 auf. Der Gehäusekörper 48' okkludiert die Anordnung 22'' von Erdgaslagerbehältern 24 gegen wesentliche Mengen ultravioletten Lichts und Feuchtigkeit. Wie hierin verwendet, bedeutet das Okkludieren einer wesentlichen Menge von ultraviolettem Licht, dass direkt oder durch Reflexion auf das Gehäuse 20, 20', 20'' gerichtetes, von der Sonne erzeugtes ultraviolettes Licht, die Anordnung 22, 22', 22'' von Erdgaslagerbehältern 24, 24' in einer nachweisbaren Menge nicht erreicht. Wie hierin verwendet, bedeutet das Okkludieren einer wesentlichen Menge von Feuchtigkeit, dass Wasser, das von einer Straßenoberfläche durch Bewegung des Fahrzeugs entlang der Straße hochspritzt oder von einer Autowaschanlage gesprüht wird, die Anordnung 22, 22', 22'' von Erdgaslagerbehältern 24, 24' in flüssiger Form in einer nachweisbaren Menge nicht erreicht.
Die Anordnung 22, 22', 22'' von Erdgaslagerbehältern 24, 24', die Verbindungsrohre 46, Fluidverbinder und Ventile, die mit der Anordnung 22, 22', 22'' von Erdgaslagerbehältern 24, 24' in Fluidverbindung stehen und sich vollständig innerhalb des Gehäuses 20, 20', 20'' befinden, kann durch das Gehäuse 20, 20', 20'' gegen Feuchtigkeit in Form von feuchter Luft abgeschirmt werden. Daher kondensiert Wasser nicht auf den Erdgaslagerbehältern 24, 24', den Verbindungsrohren 46, Fluidverbindern und Ventilen, die mit der Anordnung 22, 22', 22'' von Erdgaslagerbehältern 24, 24' in Fluidverbindung stehen und sich vollständig innerhalb des Gehäuses 20, 20', 20'' befinden. Die fehlende Kondensation, auch wenn die Komponenten bei Joule-Thompson-Kühlung sehr kalt werden, kann die Bildung von Eis auf Oberflächen verhindern, die feuchter Luft ausgesetzt würden, wenn die Komponenten nicht durch das Gehäuse 20, 20', 20'' abgeschirmt würden.
Der Gehäusekörper 48, 48' kann ultraviolettes Licht okkludieren und verhindern, dass das ultraviolette Licht die Erdgasspeicherbehälter 24, 24' erhellt, indem es aus einem Material hergestellt wird, das für ultraviolettes Licht undurchlässig ist. Beispiele für Materialien, die für ultraviolettes Licht undurchlässig sind, umfassen Stahl, Aluminium und lichtundurchlässigen Kunststoff. Der Gehäusekörper 48, 48' kann in ein Chassis 47 des Fahrzeugs 12' eingebettet sein. Daher befindet sich der Gehäusekörper 48' unterhalb der Bodenwanne 41 des Fahrzeugs 12' und verringert das Frachtvolumen des Kofferraums oder der Ladefläche nicht. Es versteht sich, dass, obwohl sich der Gehäusekörper 48' unterhalb der Bodenwanne 41 befindet, ultraviolettes Licht durch eine Straßenoberfläche, Schnee oder Pfützen (nicht dargestellt) in Richtung des Gehäusekörpers 48' reflektiert werden kann. Um das reflektierte ultraviolette Licht zu blockieren, können der Gehäusekörper 48' und die Bodenwanne 41 aus einem Material hergestellt sein, das für ultraviolettes Licht undurchlässig ist. In dem in 12 dargestellten Beispiel ist der Gehäusekörper 48' gegen die Bodenwanne 41 abgedichtet, wodurch verhindert wird, dass Wasser in den Gehäusekörperhohlraum 49' eintritt. Der Erdgaslagerbehälter 10 kann eine flüssigkeitsunterscheidende Entlüftungsvorrichtung (nicht dargestellt) aufweisen, um die Beanspruchung und Belastung durch atmosphärisch und thermisch bedingte Druckänderung auf den Gehäusekörper 48' zu reduzieren. Der Erdgaslagerbehälter 10 kann auch verhindern, dass Straßensalz, abrasive Verschmutzungen und Steine die Haltbarkeit der Anordnung 22'' von Erdgaslagerbehältern 24 beeinträchtigen.
Gemäß den Beispielen der vorliegenden Offenbarung können Erdgaslagerbehälter anpassungsfähige Tanks sein. Wie hier verwendet, bedeutet „anpassungsfähig“, dass der Tank effizient den verfügbaren durch eine Oberfläche definierten Raum nutzt. Der verfügbare Raum kann ein unregelmäßiger Raum mit sich von einem Hauptraum erstreckenden Taschen sein. So kann beispielsweise ein Karosserieblech-Innenfläche oder eine Bodenfläche eines Fahrzeugs, die den verfügbaren Platz für einen Tank definieren, für ein ästhetisches Erscheinungsbild, Struktursteifigkeit oder anderen Gründen gebogen sein. Stützwangen, Erhebungen, Stege und andere Strukturformen können in das Karosserie- oder Bodenblech gebildet sein. In manchen Fällen kann ein einziger klassischer zylindrischer Druckgastank den Raum neben solchen Formen nicht effizient nutzen. Ein Beispiel eines anpassungsfähigen Tanks der vorliegenden Offenbarung kann in die Form des Karosserieblechs oder Bodens passen, das/der den verfügbaren Raum mit einem minimalen ungenutzten Raum definiert. Als solches verwenden Beispielen der anpassungsfähigen Tanks der vorliegenden Offenbarung Raum effizienter als ein klassischer zylindrischer Druckgasbehälter. Ein einziger zylindrischer Behälter wird nicht als anpassungsfähiger Tank im Sinne der vorliegenden Offenbarung betrachtet, auch wenn der zur Verfügung stehende Platz zylindrisch ist, beispielsweise in einer Rakete. Wie hier verwendet, meint anpassungsfähig nicht, dass der Behälter des Zylinders elastisch ist und dabei elastisch den zur Verfügung stehenden Raum wie ein in einem Kasten aufgeblasener Gummiballon.
Anpassungsfähigkeit von Behältern kann durch Bestimmen eines Verformungsfähigkeitsfaktors verglichen werden. Wie hier verwendet, meint Verformungsfähigkeitsfaktor ein Verhältnis eines äußeren Tankvolumens geteilt durch ein umgebendes rechteckiges Quadervolumen. So kann beispielsweise die Anpassungsfähigkeit des zylindrischen Behälters 42 dargestellt in 7 wie folgt berechnet werden:
In einem Beispiel sei L = 37,25 Zoll; und r_Ende = 8,1 Zoll. Anpassungsfähigkeit = 67 % Weist der in 7 dargestellte Tank 0,5 Zoll (1,27 cm) dicke Stahlwände und die Abmessungen r_Ende und L wie oben angegeben auf, würde der Tank etwa 257 lbs (117 kg) wiegen und ein internes Volumen von etwa 93 Litern aufweisen. In bestimmten Tankformen, beispielsweise einer Kugel (Verformungsfähigkeitsfaktor = 52 %) oder einem Kreiszylinder (Verformungsfähigkeitsfaktor = 78 %) ist der Verformungsfähigkeitsfaktor unabhängig von den tatsächlichen Abmessungen des Tanks. Der Verformungsfähigkeitsfaktor für einen zylindrischen Tank mit halbkugelförmigen Enden 15 strebt danach, unabhängig von der Größe zu sein, wenn L wesentlich größer ist als der Durchmesser 17. In 7 ist der Durchmesser 17 der gleiche wie 2r_Ende. Daher strebt für Druckbehälter mit hohem Seitenverhältnis die Anpassungsfähigkeit danach, von der Größe unabhängig zu sein, da die Enden einen kleineren Prozentsatz des Volumens beitragen. Einige Beispiele von anpassungsfähigen Druckbehältern können Seitenverhältniswerte von mehr als etwa 5 aufweisen. In einigen Beispielen der vorliegenden Offenbarung kann das Seitenverhältnis der anpassungsfähigen zylindrischen Druckbehälter größer als 1440 sein. Nicht-zylindrische anpassungsfähige Druckbehälter, beispielsweise der in 10 dargestellte abgestumpfte Oktaeder Erdgaslagerbehälter, können ein Seitenverhältnis von etwa 1 aufweisen.
Der für einen Erdgasgastank verfügbare Platz kann beispielsweise in einem Gepäckbereich oder Kofferraum eines Fahrzeugs vorhanden sein. Als solches ist der vom Erdgastank eingenommene Raum im Fahrzeug nicht für Ladegut verfügbar. Daher kann eine effiziente Verwendung des Platzes durch einen Erdgastank wünschenswert sein.
Ein Standard zum Messen nutzbaren Laderaums in einem Fahrzeug kann in SAE J1100, Überarbeitet 2005, Abschnitt 7, Ladungsabmessungen und Ladungsvolumenindizes gefunden werden. SAE J1100 fordert für Gepäckkapazitätsbestimmungen ein Einpassen einer Reihe von Standardgepäckstücken im Laderaum. Als solches verbleibt einiger „unbrauchbarer“ Raum zwischen den Standardgepäckstücken und den gebogenen Oberflächen der inneren Karosseriebleche, die den Gepäckraum definieren. Anderer Raum kann als unbrauchbar für Gepäck bestimmt werden, wenn eines der Standardgepäckstücke nicht in den Raum passt. Beispiele der vorliegenden Offenbarung können effizient verfügbaren Raum für Tanks zum Minimieren der Auswirkung des Tanks auf die Gepäckkapazität verwenden. Andere Beispiele der vorliegenden Offenbarung können effizient für Behälter verfügbaren Raum nutzen, um verfügbaren Platz für andere Zwecke zu gewinnen.
In den Beispielen der vorliegenden Offenbarung kann eine Reihe 62 von seriell verbundenen Druckbehältern 54 auch als segmentierter anpassungsfähiger Druckbehälter 55 bezeichnet werden. Jeder seriell verbundene Druckbehälter 54 kann auch als ein Tanksegment 56 bezeichnet werden. 8 und 9 sind Beispiele von segmentierten anpassungsfähigen Druckbehältern 55. Ein segmentierter anpassungsfähiger Druckbehälter 55 der vorliegenden Offenbarung kann optisch einer Kette von Würsten ähneln. Verbindungsrohre 46 verbinden jedes Tanksegment 56 des segmentierten anpassungsfähigen Druckbehälters 55. Die Verbindungsrohre 46 können flexibel sein und die Tanksegmente 56 können in einem Volumen für eine effiziente Verwendung des Raumes, wie in 2 und 9 dargestellt, angeordnet werden.
8 ist eine halbschematische Frontansicht eines Beispiels einer Anordnung 22 von Erdgaslagerbehältern 24 gemäß der vorliegenden Offenbarung. In den Beispielen der vorliegenden Offenbarung kann eine Anordnung 22 von Erdgaslagerbehältern 24 zur Speicherung eines komprimierten Gases mindestens eine Gasflasche des Typs 4 umfassen. Es versteht sich jedoch, dass die Anordnung 22 der vorliegenden Offenbarung eine Vielzahl (d. h. mindestens 2) an Erdgaslagerbehältern 24 aufweisen muss. Daher wird ein einziger Erdgaslagerbehälter 24 allein nicht als eine Anordnung 22 von Erdgaslagerbehältern 24 gemäß der vorliegenden Offenbarung angesehen.
In Beispielen der vorliegenden Offenbarung kann die mindestens eine Gasflasche des Typs 4 eine Vielzahl von Gasflaschen des Typs 4 in serieller Fluidkommunikation sein. So kann es beispielsweise drei Gasflaschen des Typs 4 geben; 10 Gasflaschen des Typs 4; 30 Gasflaschen des Typs 4 oder eine beliebige Anzahl von Gasflaschen des Typs 4, die in serieller Verbindung stehen.
Die Erdgaslagerbehälter der vorliegenden Offenbarung können jede geeignete Größe und Form aufweisen. 10 zeigt eine Anordnung 22' von abgestumpften Oktaeder-Erdgaslagerbehältern 24' gemäß einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung. Die Anordnung 22' ist in einem dreidimensionalen Volumen tesseliert, das durch die Anordnung 22' definiert ist. Jeder der Erdgaslagerbehälter 24' steht mit angrenzenden Erdgaslagerbehältern 24' durch ausgerichtete Öffnungen/Blenden (nicht dargestellt) in angrenzenden Wänden der Erdgaslagerbehälter 24' in Fluidverbindung. Einige der angrenzenden Wände der Erdgaslagerbehälter 24' sind quadratische Flächen 33 und einige der angrenzenden Wände der Erdgaslagerbehälter 24' sind hexagonale Flächen 35. Es gibt keine Öffnungen in den Erdgaslagerbehältern 24' außer dort, wo eine angrenzende Fläche eines Erdgaslagerbehälters 24' vorhanden ist und es einen einzigen Auslassanschluss 26 und eine einzige Erdgas-Einfüllöffnung 28 für die Anordnung 22' gibt. Wie bei der Anordnung 22 oben beschrieben, kann die in 10 dargestellte Anordnung 22' einen gemeinsamen einzigen Auslassanschluss 26 und eine einzige Erdgas-Einfüllöffnung 28 aufweisen. Angrenzende Flächen angrenzender Erdgaslagerbehälter 24' in der Anordnung 22' sind gegeneinander befestigt und mit beidseitiger Symmetrie und einer Linie durch die Zentroiden der angrenzenden Flächen orthogonal zu jeder der angrenzenden Flächen der angrenzenden Erdgaslagerbehälter 24' ausgerichtet. Als solches ist die im Beispiel in 10 dargestellte Anordnung 22' ein fluiddichtes Behältnis.
11 zeigt ein Beispiel der Anordnung 22' der vorliegenden Offenbarung ähnlich dem in 10 dargestellten Beispiel mit einem Gehäuse 20', das die Anordnung 22' der abgestumpften Oktaeder-Erdgaslagerbehälter 24' nach einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung umhüllt. Die Anordnung 22' ist in einem dreidimensionalen Volumen tesseliert, das durch das Gehäuse 20' definiert ist. Das Gehäuse 20' besteht aus flachen Seiten 60. Jede der flachen Seiten 60 überspannt mindestens zwei der Erdgaslagerbehälter 24'. Wie oben beschrieben in Bezug auf das in 10 dargestellte Beispiel der Anordnung 22', ist die Anordnung 22' ist ein fluiddichtes Behältnis. In dem in 11 dargestellten Beispiel ist die Anordnung 22' das primäre fluiddichte Behältnis und das Gehäuse 20' kann einen sekundären Aufnahmebehälter definieren. In anderen Beispielen kann das Gehäuse 20' nicht leckdicht sein und das Gehäuse 20' kann als mechanische Unterstützung, Korrosionsschutz, visuelles ästhetisches Erscheinungsbild, für Materialhandhabungszwecke oder andere geeignete Funktionen dienen.
Wie hierin verwendet, stellt ein sekundärer Aufnahmebehälter eine redundante Sicherheitsumschließung für das in der Anordnung 22, 22', 22'’ von Erdgaslagerbehältern 24, 24' gelagerte Erdgas bereit. Der Raum zwischen dem primären (d. h. den Erdgaslagerbehältern 24, 24') und sekundären Aufnahmebehältern kann überwacht werden, um die Anwesenheit von Erdgas zu erkennen.
Die Erdgaslagerbehälter 24, 24' in einem Erdgaslagerbehälter 10 können jeweils im Wesentlichen die gleiche Form und äußere Größe aufweisen. Wie hierin verwendet, bedeutet im Wesentlichen die gleiche Form und äußere Größe, dass die Form und die äußere Größe innerhalb der Fertigungstoleranzen variieren können. In einem anderen Beispiel können Erdgaslagerbehälter 24, 24' mehrerer Größen, Formen und Gewichte zu einer Anordnung kombiniert werden.
Obwohl vorstehend bestimmte Formen in Verbindung mit den Figuren beschrieben worden sind, können die Erdgaslagerbehälter 24, 24' der vorliegenden Offenbarung andere dreidimensionale Formen aufweisen, die ein Volumen tessellieren. So können beispielsweise Erdgaslagerbehälter in einer Anordnung der vorliegenden Offenbarung eine Mischung von unregelmäßigen Dodekaedern mit fünfeckigen Flächen umfassen, die eine tetraedrische Symmetrie besitzen. Desgleichen können Erdgaslagerbehälter Tetrakaidekaeder mit zwei sechseckigen und zwölf fünfeckigen Flächen mit antiprismatischer Symmetrie (Weaire-Phelan-Strukturen) sein. Der Tank-Untereinheiten können andere raumfüllende geometrischen Formen aufweisen, einschließlich Pyritoeder und sechseckige abgestumpfte Trapezoeder.
Es versteht sich, dass die in 10 und 11 dargestellten angrenzenden Tank-Erdgaslagerbehälter 24' durch ein beliebiges geeignetes Verfahren aneinander befestigt werden können. In einem Beispiel sind die Erdgaslagerbehälter 24' miteinander verbunden. Die Erdgaslagerbehälter 24' können durch Schweißen, Nieten oder Kleben verbunden werden. In den Beispielen kann das Schweißen Rührreibschweißen, Widerstandsschweißen, Metall-Inertgas(MIG)-Schweißen, Wolfram-Inertgas(WIG)-Schweißen oder jede andere Schweißtechnik sein. Eine Klebstoffverbindung kann Acrylate, Epoxide, Urethane und/oder andere Klebstoffe verwenden. Es versteht sich, dass jeder geeignete Klebstoff verwendet werden kann, um z. B. eine ausreichende Bindung für das Material zu schaffen, aus dem die Erdgaslagerbehälter 24' gebildet sind.
Die Erdgaslagerbehälter 24, 24' können aus einem Metall, einem Polymer, einem faserverstärkten Verbundwerkstoff und/oder Kombinationen davon gebildet sein. In einigen Beispielen gibt es mindestens eine Gasflasche des Typs 4. Sofern nicht anders angegeben, können die Erdgasspeicherbehälter 24, 24' aus jeglichem Material hergestellt sein, das für den Nennbetriebsdruck geeignet ist. In einigen Beispielen der vorliegenden Offenbarung kann der Betriebsdruck relativ niedrig sein. In anderen Beispielen kann der Betriebsdruck 3.600 psi oder höher sein.
In den Beispielen der vorliegenden Offenbarung kann ein Erdgasadsorptionsmittel 44 in mindestens einem der Erdgaslagerbehälter 24, 24' (8 und 10) positioniert sein. Erdgaslagerbehälter mit Erdgasadsorptionsmittel 44 im Inneren werden als adsorbierte Erdgasbehälter (ANG-Behälter) bezeichnet. Geeignete Erdgasadsorptionsmittel 44 sind zumindest in der Lage, Methanverbindungen (d. h. reversible Lagerung oder Adsorption von Methanmolekülen) lösbar zurückzuhalten. In einigen Beispielen kann das ausgewählte Adsorptionsmittel 44 auch in der Lage sein, andere Komponenten, die in Erdgas gefunden werden, wie andere Kohlenwasserstoffe (z. B. Ethan, Propan, Hexan usw.), Wasserstoffgas, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Stickstoffgas und/oder Schwefelwasserstoff reversibel zu lagen. In noch anderen Beispielen kann das ausgewählte Adsorptionsmittel 44 gegenüber einigen der Erdgaskomponenten inert und in der Lage sein, andere Komponenten des Erdgases lösbar zurückzuhalten.
Generell weist das Adsorptionsmittel 44 eine große Oberfläche auf und ist porös. Die Größe der Poren ist im Allgemeinen größer als der wirksame molekulare Durchmesser von mindestens den Methanverbindungen. In einem Beispiel ist die Porengrößenverteilung derart, dass Poren mit einem wirksamen Molekulardurchmesser der kleinsten zu adsorbierenden Verbindungen und Poren mit einem wirksamen Molekulardurchmesser der größten zu adsorbierenden Verbindungen vorliegen. In einem Beispiel weist das Adsorptionsmittel 44 einen Oberflächeninhalt nach Brunauer-Emmett-Teller (BET) auf, der größer als etwa 50 Quadratmeter pro Gramm (m²/g) und bis zu ungefähr 5.000 m²/g ist und eine Vielzahl von Poren mit einer Porengröße von etwa 2 Angström bis etwa 50 nm (Nanometer) enthält.
Beispiele für geeignete Adsorptionsmittel 44 umfassen Kohlenstoff (z. B. Aktivkohlen, Superaktivkohle, Kohlenstoff-Nanoröhrchen, Kohlenstoff-Nanofasern, Kohlenstoff-Molsiebe, Zeolith-Templat-Kohlenstoffe usw.), Zeolithe, metallorganische Gerüstmaterialien (MOF-Materialien), poröse Polymernetzwerke und Kombinationen derselben. Beispiele für geeignete Zeolithe beinhalten Zeolith X, Zeolithe Y, Zeolith LSX, MCM-41-Zeolithe, Silizium-Aluminiumphosphate (SAPOs) und Kombinationen derselben. Beispiele für geeignete metallorganische Gerüste umfassen MOF-5, ZIF-8, MOF-177 und/oder dergleichen, die durch Verbinden von anorganischen Clustern mit organischen Linkern (z. B. Carboxylat-Linkern) konstruiert sind.
Das Volumen, das das Adsorptionsmittel 44 in den Erdgaslagerbehältern 24, 24' einnimmt, hängt von der Dichte des Adsorptionsmittels 44 ab. In einem Beispiel ist es wünschenswert, dass die Dichte des Adsorptionsmittels 44 einen Bereich von 0,1 g/cc (Gramm pro Kubikzentimeter) bis 0,9 g/cc aufweist. Ein gut gepacktes Adsorptionsmittel 44 kann eine Dichte von etwa 0,5 g/ccm haben. In einem Beispiel können die Erdgaslagerbehälter 24, 24' 10 Pfund (4.536 g) eines Kohlenstoffadsorptionsmittels 44 umfassen. Bei einer Gesamtadsorptionsrate von 0,13 g/g Erdgas in Kohlenstoff würde man erwarten, dass in den Erdgaslagerbehältern 24, 24' etwa 1,3 Pfund (590 g) an adsorbiertem Erdgas vorhanden sind.
13 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel eines Verfahrens 100 zum Herstellen einer Vielzahl von Energielagerbehältern 45 für eine Flotte von Fahrzeugen 12 gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt. Bei Schritt 110 umfasst das Verfahren das Herstellen einer Vielzahl von Gehäusen 20. Jedes Gehäuse 20 ist für eine Instanz der Energielagerbehälter 45 und jedes Gehäuse 20 ist innerhalb der Fertigungstoleranzen identisch mit jedem anderen Gehäuse 20. Bei Schritt 120 umfasst das Verfahren 100 das Bestimmen, ob eine Instanz des Energielagerbehälters 45 ein elektrischer Energielagerbehälter 52 oder ein Erdgaslagerbehälter 10 ist. Bei Schritt 130 weist das Verfahren 2 potentielle Wege auf. Wenn die Instanz des Energielagerbehälters 45 der elektrische Energielagerbehälter 52 ist, umfasst der Schritt 130 das Installieren von elektrischen Speicherbatterien 53 (z. B. Lithium-Ionen-Batterien, Nickel-Cadmium-Batterien oder eines beliebigen anderen elektrischen Akkumulatortyps) im Gehäuse 20 der Instanz des Energielagerbehälters 45. Weiterhin bei Schritt 130, wenn die Instanz des Energielagerbehälters 45 der Erdgaslagerbehälter 10 ist, umfasst Schritt 130 das Installieren einer Anordnung 22 von Erdgaslagerbehältern 24 in das Gehäuse 20 der Instanz des Energielagerbehälters 45.
Bei Schritt 140 umfasst das Verfahren 100 das Anbringen eines Gehäusebodens 50 an der Instanz des Energielagerbehälters 45. So kann beispielsweise der Gehäuseboden 50 an einem Gehäusekörper 48 unter Verwendung von Gewindebefestigungen, Klemmen oder einem beliebigen geeigneten Weg zum Befestigen des Gehäusebodens 50 an dem Gehäusekörper angebracht sein.
Bei Schritt 150 umfasst das Verfahren 100 das Installieren der Instanz des Energielagerbehälters 45 in einem Fahrzeugbauteil der Fahrzeugflotte 12. Eine Flotte von Fahrzeugen 12 kann eine Vielzahl von Fahrzeugen sein. Die Flotte von Fahrzeugen können beispielsweise Fahrzeuge 12 sein, die von einem bestimmten Hersteller hergestellt werden, sich im Besitz eines bestimmten Eigentümers befinden, die in einer bestimmten Region gefahren werden oder eine andere Vielzahl von Fahrzeugen.
Das Verfahren 100 der vorliegenden Offenbarung umfasst beispielsweise die Verwendung des gleichen Gehäuses für eine elektrische Batterie und für anpassungsfähige Erdgasbehälter. Das Verfahren verringert so Aufbau und Werkzeugkosten und ermöglicht es, dass elektrisch betriebene und mit Erdgas betriebene Fahrzeuge die gleiche Plattform teilen, ohne die Insassen- oder Beförderungsguträume der auf der Plattform gebauten Fahrzeuge zu ändern. Die vorliegende Offenbarung beinhaltet auch das Gehäuse 20, das ein Gehäuse für die Aufnahme einer elektrischen Speicherbatterie 53 anstelle der Anordnung 22 von Erdgaslagerbehältern 24 ist.
Es ist selbstverständlich, dass die hier bereitgestellten Bereiche den angegebenen Bereich und einen beliebigen Wert oder Unterbereich innerhalb des angegebenen Bereichs beinhalten. So sollte beispielsweise ein Bereich von etwa 3.000 psi bis etwa 3.600 psi dahingehend interpretiert werden, dass er nicht nur die explizit angegebenen Grenzen von etwa 3.000 psi bis etwa 3.600 psi, sondern auch Einzelwerte wie beispielsweise 3.200 psi, 3.325 psi usw. und Abschnittbereiche wie von etwa 3.450 psi bis etwa 3.530 psi usw. beinhaltet. Weiterhin, wenn „etwa“ verwendet wird, um einen Wert zu beschreiben, ist dies in der Weise zu verstehen, dass geringfügige Variationen des angegebenen Wertes darin enthalten sind (bis zu +/–10 %).
Beim Beschreiben und Beanspruchen der hier offenbarten Beispiele schließen die Singularformen „ein“, „eine“, „einer“ und „der/die/das“ Mehrzahlbezüge ein, sofern der Zusammenhang nicht eindeutig etwas anderes vorschreibt.
Des Weiteren sind die Begriffe „verbinden/verbunden/Verbindung“ und/oder ähnlichem hier breit gefasst und beziehen eine Vielzahl verschiedener verbundener Anordnungen und Montagetechniken ein. Zu diesen Anordnungen und Montagetechniken zählen u. a. (1) die direkte Kommunikation zwischen einem Bauteil mit einem anderen Bauteil ohne dazwischenliegende Bauteile; und (2) die Kommunikation von einem Bauteil mit einem anderen Bauteil mit einem oder mehreren dazwischenliegenden Bauteilen, sofern eines der Bauteile, das „angeschlossen“ ist, mit dem anderen Bauteil in irgendeiner Weise betriebsfähig verbunden ist (unabhängig vom Vorhandensein von einem oder mehreren dazwischenliegenden Bauteilen).
Bezugnahme in der Beschreibung auf „ein Beispiel“, „ein weiteres Beispiel“, „Beispiel“ usw. bedeutet, dass ein bestimmtes Element (z. B. Merkmal, Struktur und/oder Eigenschaft), die in Kommunikation mit dem Beispiel beschrieben ist, in mindestens einem hier beschriebenen Beispiel beinhaltet ist und in anderen Beispielen vorhanden sein kann oder nicht. Darüber hinaus ist es selbstverständlich, dass die beschriebenen Elemente für jedes Beispiel in jeder geeigneten Weise in den verschiedenen Beispielen kombiniert werden können, sofern der Zusammenhang nicht eindeutig etwas anderes vorschreibt.
Zwar wurden mehrere Beispiele im Detail beschrieben, es versteht sich jedoch von selbst, dass die offenbarten Beispiele modifiziert werden können. Daher ist die vorstehende Beschreibung als nicht einschränkend anzusehen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

ISO 11439 [0004]
SAE J182, „Kraftfahrzeug-Markierungszeichen und dreidimensionales Bezugssystem“, bekräftigt April 2005 [0028]
SAE J1100, Überarbeitet 2005, Abschnitt 7 [0046]
SAE J1100 [0046]

Claims

Fahrzeug, umfassend: eine Fahrzeugplattform; einen mit Erdgas betriebenen Motor, der an der Fahrzeugplattform befestigt ist, der Motor, um mindestens ein Antriebsrad mit Zugkraft zu versorgen; und ein Gehäuse, das an der Fahrzeugplattform anbringbar ist, um eine Anordnung von Erdgaslagerbehältern zu enthalten, worin: die Anordnung der Erdgaslagerbehälter vollständig innerhalb des Gehäuses angeordnet ist; jeder Erdgaslagerbehälter der Anordnung von Erdgaslagerbehältern in Fluidverbindung mit einem einzigen Auslassanschluss zum selektiven Extrahieren des Erdgases aus der Anordnung von Erdgaslagerbehältern steht; und jeder Erdgaslagerbehälter der Anordnung von Erdgaslagerbehältern in Fluidverbindung mit einer einzigen Erdgas-Einfüllöffnung steht.
Fahrzeug nach Anspruch 1, worin das Gehäuse die Anordnung von Erdgaslagerbehältern gegen ultraviolettes Licht und Feuchtigkeit abschirmt.
Fahrzeug nach Anspruch 1, worin das Gehäuse ein Gehäuse zur Aufnahme einer elektrischen Batterie anstelle der Anordnung von Erdgaslagerbehältern ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, worin: die Fahrzeugplattform einen T-förmigen Plattformhohlraum mit einem Längsabschnitt und einem Querabschnitt definiert, der den Längsabschnitt schneidet; der T-förmige Plattformhohlraum auf einer der Straße zugewandten Seite der Fahrzeugplattform offen ist; und das Gehäuse T-förmig ist, um sich in den T-förmige Plattformhohlraum zu verschachteln.
Fahrzeug nach Anspruch 1, worin: jeder Erdgaslagerbehälter in der Anordnung von Erdgaslagerbehältern ein zylindrischer Behälter mit einem Seitenverhältnis größer als 10 sein kann; jeder Erdgaslagerbehälter in der Anordnung von Erdgaslagerbehältern eine zylindrische Achse aufweisen kann; die zylindrischen Achsen der Erdgaslagerbehälter in einer längslaufenden Unteranordnung der Anordnung von Erdgaslagerbehältern parallel zu einer Längsachse des Fahrzeugs verlaufen; und die zylindrischen Achsen des Erdgaslagerbehälters in einer transversalen Unteranordnung der Anordnung von Erdgaslagerbehältern parallel zu einer Querachse des Fahrzeugs und senkrecht zu der Längsachse des Fahrzeugs verlaufen.
Fahrzeug nach Anspruch 1, worin jeder Erdgaslagerbehälter in der Anordnung von Erdgaslagerbehältern ein abgestumpfter Oktaeder ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, worin ein Erdgas-Adsorptionsmittel in mindestens einem der Erdgaslagerbehälter in der Anordnung von Erdgaslagerbehältern angeordnet ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, worin das Gehäuse ein sekundärer Aufnahmebehälter für Erdgas ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, worin die Fahrzeugplattform ein gestanztes Blech und das Gehäuse ein leitfähiges Material beinhaltet, um ein elektrisches Potential zwischen dem Gehäuse und der Fahrzeugplattform auszugleichen.
Fahrzeug nach Anspruch 1, worin: das Gehäuse einen Gehäusekörper hat; der Gehäusekörper einen T-förmigen Gehäusekörperhohlraum definiert; das Gehäuse einen Gehäuseboden aufweisen kann, der abnehmbar und abdichtend an dem Gehäusekörper anbringbar ist; der Gehäusekörper und der Gehäuseboden einen längslaufenden Raum mit einer längslaufenden Unteranordnung der darin angeordneten Anordnung von Erdgaslagerbehältern definiert; der Gehäusekörper und der Gehäuseboden einen transversalen Raum mit einer transversalen Unteranordnung der darin angeordneten Anordnung von Erdgaslagerbehältern definieren; und der längslaufende Raum den transversalen Raum schneidet.