一种基于负泊松比的多规格车载储氢瓶防护装置

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种基于负泊松比的多规格车载储氢瓶防护装置。

背景技术

在交通运输领域，氢燃料电池汽车作为新能源汽车的主要发展方向之一，逐渐成为解决传统燃油车尾气排放和能源依赖性的可行方案。氢燃料电池具有快速充电和长续航里程等特点，这也使其成为电动车辆能源的理想选择之一。虽然氢燃料电池汽车有着多种优点但是其安全性能不如传统燃油车，尤其是储氢瓶的防护问题，这也逐渐成为各大车企研发的重点。

在行驶过程中由于各种外在或内在原因，车辆会发生一定程度的碰撞，而车辆发生碰撞时会产生较大的冲击力，这些冲击可能对储氢瓶的安全性产生负面影响，导致燃料电池汽车的储氢瓶和相关部件受损，严重情况下可能引发危险。因此，为确保燃料电池汽车的安全性和稳定性，研发和应用一种新型多规格的车载储氢瓶防护装置变得非常重要。这种装置可以有效减轻燃料电池汽车在碰撞或剧烈颠簸中所受到的震动和冲击，提高储氢瓶的安全性，从而保障燃料电池汽车的安全运行。

发明内容

本发明针对上述车载储氢瓶安全性问题，提供一种基于负泊松比的多规格车载储氢瓶防护装置，该防护装置采用了多种吸能手段来保证车载储氢瓶的安全性，包括车载储氢瓶上下方加装的减震装置、左右侧填充的泡沫板、以及防护壳体内部装填的负泊松比内芯，多种减震手段组合使得车载储氢瓶安全性大幅提高。以使得燃料电池汽车在发生碰撞事件后仍能安全运行，防止车载储氢瓶受损，增强燃料电池汽车安全性。且可以根据不同规格的车载储氢瓶调整上下方减震装置的压缩量和左右两侧的泡沫板尺寸以更好地适应和支撑车载储氢瓶，提供优秀的缓冲吸能效果。

本发明为解决上述问题采用的技术方案如下：

一种基于负泊松比的多规格车载储氢瓶防护装置，车载储氢瓶安装在防护装置内部，车载储氢瓶的上下方各加装一个减震装置，减震装置与防护装置外壳固连，通过减震装置上的弧形橡胶垫块支撑车载储氢瓶，车载储氢瓶的左右两侧加装泡沫板用以支撑储氢瓶，防护装置外壳内部有空腔，用以加装负泊松比内芯，由于负泊松比内芯轻量和高比吸能的特性，能够很好地吸收撞击时产生的动能。防护装置壳体内填充的负泊松比内芯由负泊松比元胞堆叠拉伸形成。

所采用的减震装置包括挡板、支杆、套筒、横梁、水平弹簧、垂直弹簧、定位块、弧形橡胶垫块。挡板的底部的中间设置有钢制圆柱铰链，两侧存在倾斜放置的支杆并与钢制圆柱铰链固连，支杆对称布置且可以绕铰链转动，支杆的底端通过套筒上部的钢制圆柱铰链连接，并可以绕铰链转动，套筒的内部钻有通孔，横梁贯穿通孔并与套筒间隙配合，横梁的左右两端与限位块焊接，限位块和套筒之间的横梁上套有水平弹簧，限位块为左右对称布置，限位块的底部焊接在电池壳体壁面上，限位块的上部焊接有垂直弹簧，弹簧上部通过焊接与挡板固连，所述弧形橡胶垫块固连在挡板上。弧形橡胶垫块可以进行一定程度的变形以适应不同规格的车载储氢瓶。根据不同规格的车载储氢瓶调整上下方减震装置的压缩量和左右两侧的泡沫板尺寸，以更好地适应和支撑车载储氢瓶，提供优秀的缓冲吸能效果。

优选的，所述定位块为左右对称布置，所述支杆为左右对称布置，所述套筒为左右对称布置，所述水平弹簧为左右对称布置，所述垂直弹簧为左右对称布置。

优选的，所述套筒与定位块之间通过弹簧连接，在受到冲击时达到一级缓冲作用，所述挡板和定位块通过弹簧连接，所有弹簧两端均通过焊接的方式固定，在受到冲击时达到二级缓冲作用。

优选的，弧形橡胶垫块为弧形设计，可以有效贴合车载储氢瓶，并可发生一定程度的变形以适应不同规格的车载储氢瓶。

优选的，所述减震装置可以调整压缩量，所述泡沫板可以更换不同规格，进而适应不同规格的车载储氢瓶，提供良好的支撑作用，实现更好的缓冲吸能效果，提高燃料电池汽车安全性。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

1.采用吸能效果好的负泊松比材料作为内芯填充进防护装置外壳，可以在车辆发生剧烈颠簸或碰撞时吸收动能，，防止车载储氢瓶破裂，提高燃料电池汽车安全性。

2.采用多种减震手段，包括车载储氢瓶的上下方加装的减震装置，车载储氢瓶的左右两侧加装泡沫板用以支撑储氢瓶、防护装置壳体为中空，内部装有负泊松比内芯，用以吸收撞击时产生的能量，多种减震手段组合使得车载储氢瓶安全性大幅提高。

3.减震装置在受到冲击后，通过在定位块与套筒之间的水平弹簧，达到第一层缓冲作用，通过在挡板和定位块之间设置垂直弹簧，达到第二层缓冲作用，大大提高了减震效果。

4.可以根据不同规格的车载储氢瓶调整上下方减震装置的压缩量和左右两侧的泡沫板尺寸以更好地适应和支撑车载储氢瓶，提供优秀的缓冲吸能效果。

附图说明

图1是车载储氢瓶防护装置结构图。

图中标号：1负泊松比内芯、2泡沫板、3减震装置、4车载储氢瓶、5防护装置外壳、6储氢瓶充气口。

图2是减震装置结构示意图。

图中标号：31挡板、32定位块、33横梁、34套筒、35、水平弹簧、36垂直弹簧、37支杆、38弧形橡胶垫块。

图3为负泊松比内芯结构图；

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明。

该技术方案主如图1所示为一种基于负泊松比的多规格车载储氢瓶防护装置，车载储氢瓶(4)安装在防护装置内，车载储氢瓶(4)上有储氢瓶充气口(6)，车载储氢瓶(4)左右侧装有泡沫板(2)，用以固定车载储氢瓶，车载储氢瓶(4)上下装有减震装置(3)，用以支撑车载储氢瓶，减震装置包括挡板(31)、定位块(32)、横梁(33)、套筒(33)、水平弹簧(35)、垂直弹簧(36)、支杆(37)、弧形橡胶垫块(38)，其中弧形橡胶垫块直接与车载储氢瓶(4)接触，并可以根据车载储氢瓶(4)的规格进行一定程度的变形，以更好的支撑车载储氢瓶，弧形橡胶垫块(31)安装在挡板(31)上，通过挡板(31)与减震装置(3)接触，挡板(31)的底部的中间设置有钢制圆柱铰链，两侧存在倾斜放置的支杆(37)并与钢制圆柱铰链固连，支杆(37)对称布置且可以绕铰链转动，支杆(37)的底端通过套筒(33)上部的钢制圆柱铰链连接，并可以绕铰链转动，套筒(33)的内部钻有通孔，横梁(33)贯穿通孔并与套筒(33)间隙配合，横梁(33)的左右两端与限位块(32)焊接，限位块(32)和套筒(33)之间的横梁上套有水平弹簧(35)，限位块(32)为左右对称布置，限位块的底部焊接在电池壳体(5)壁面上，限位块的上部焊接有垂直弹簧(36)，弹簧上部通过焊接与挡板固连。

防护装置外壳(5)由内填充有负泊松比内芯(1)，负泊松比内芯(1)由负泊松比二维晶胞阵列拉伸组成，在受到冲击时，由于负泊松比内芯(1)的孔状结构及负泊松比特性，可以有效吸收外界动能。

优选的，所述定位块(32)为左右对称布置，所述支杆(37)为左右对称布置，所述套筒(33)为左右对称布置，所述水平弹簧(35)为左右对称布置，所述垂直弹簧(36)为左右对称布置。

优选的，所述套筒(33)与定位块(32)之间通过弹簧连接，在受到冲击时达到一级缓冲作用，所述挡板(31)和定位块(32)通过弹簧连接，所有弹簧两端均通过焊接的方式固定，在受到冲击时达到二级缓冲作用。

优选的，弧形橡胶垫块(38)为弧形设计，可以有效贴合车载储氢瓶，并可发生一定程度的变形以适应不同规格的车载储氢瓶。

优选的，所述减震装置(3)可以调整压缩量，所述泡沫板(2)可以更换不同规格，进而适应不同规格的车载储氢瓶，提供良好的支撑作用，实现更好的缓冲吸能效果，提高燃料电池汽车安全性。

当车身发生剧烈颠簸、刹车、碰撞等情况时，该车载储氢瓶防护装置内的上下吸震结构能够有效地提供纵向减震效果。同时，装置内的左右泡沫板有助于实现横向减震效果。防护装置外壳内装有负泊松比内芯，由于负泊松比材料的出色吸能效果，装置在发生碰撞冲击时，能够有效地保护车载储氢瓶，减轻其受到的冲击力，从而保障了燃料电池汽车的安全性。

以上内容为本发明的优选实施方式，且在本技术领域内的技术人员在不脱离本发明原理的前提下，可以做出适当改进，这些改进也应视作本发明的保护范围。