CN110520312B - 用于与空中运输工具或陆上运输工具耦联的客舱 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种客舱(10),其具有第一连接装置(16),借助于该第一连接装置能使客舱(10)与空中运输工具(12)耦联,该客舱具有第二连接装置(18),借助于该第二连接装置能使客舱(10)与陆上运输工具(14)耦联。客舱(10)具有电气电路(20),该电气电路具有电能储能器(22)。客舱(10)的电气电路(20)具有耦合装置(26),借助于该耦合装置能将所述电能储能器(22)的电能引入到空中运输工具(12)的电气电路(30)中。所述客舱(10)的电气电路(20)具有另一耦合装置(28),借助于该另一耦合装置能将电能储能器(22)的电能引入到陆上运输工具(14)的电气电路(40)中。
Description
技术领域
本发明涉及一种客舱,其具有第一连接装置,借助于该第一连接装置可使客舱与空中运输工具耦联。客舱具有第二连接装置,借助于该第二连接装置可使客舱与陆上运输工具耦联。客舱具有电气电路,其具有电能储能器。客舱的电气电路具有耦合装置,借助于该耦合装置可将电能储能器的电能引入到空中运输工具的电气电路中。
背景技术
尤其在城市中的机动方案正处在关键阶段。因此,在世界大都市中,正在寻求新的机动方案。特别在非常大的城市或特大城市中有足够的公共交通设施,其例如呈地铁、有轨电车等形式,它们是部分有效的出行方式。另一方面,存在私人交通的需求,其特别由于提高的舒适性的原因经常是期望的。然而,由于车辆数量巨大以及由此引起的堵塞情况,私人交通变得困难。
在此,为了进行补救,设想了一种概念,在其中客舱或底盘的乘客可或者在空中、或者在地面上借助于可行驶的下部前行。在后一种情况下,客舱与可行驶的下部耦联,从而由客舱和可行驶的下部形成客车。然而,底盘或客舱还可与乘客一起与可行驶的下部分离,并且与例如呈直升机、特别是四轴飞行器的形式空中运输工具对接。
由此在前行和因此私人交通方面得到新的自由度。然而,应确保这种概念的可用性足够高,以便在下部的前行失灵的情况下不会停止,并且在直升机的前行失灵的情况下不会坠落。
如果可与四轴飞行器分离的底盘或可支撑四轴飞行器的电池的客舱没有电池,则如此设计四轴飞行器的电池,即,该电池可使与客舱耦联的四轴飞行器前行期望的一段路程或最大距离。因此,电池将设计得相对很大且很重。然而,此时四轴飞行器还必须在没有装上客舱的状态中使电池的全部重量运动。因此,基于当今电池的能量密度,应设想到的是,电池占据四轴飞行器的净重的相当大的份额。因此,四轴飞行器的空飞造成相当大的能耗,并且期望可将更小且更轻的电池用于四轴飞行器。
在这种情况下,DE 10 2016 011 656 A1公开了一种用于与无人机或地面车辆可互换连接的运输舱。该运输舱具有支持无人机运输任务的电池。在此,运输舱的电池和无人机的电池用于驱动无人机的转子叶片。地面车辆还具有用于执行驾驶功能的储能器。
发明内容
本发明的目的在于提供一种开头所述类型的客舱,该客舱在其应用可能性方面进行了改善。
该目的通过具有权利要求1的特征的客舱来实现。具有本发明的适宜的改进的有利的设计方案在从属权利要求中给出。
根据本发明的客舱具有第一连接装置,借助于该第一连接装置可使客舱与空中运输工具耦联。客舱具有第二连接装置,借助于该第二连接装置可使客舱与陆上运输工具耦联。客舱具有电气电路,其具有电能储能器。客舱的电气电路具有耦合装置,借助于该耦合装置可将客舱的电能储能器的电能引入空中运输工具的电气电路中。客舱的电气电路具有另一耦合装置,借助于该另一耦合装置可将电能储能器的电能引入陆上运输工具的电气电路中。
以这种方式,在客舱与陆上运输工具耦联时,客舱的电能储能器可增大前行器件、更确切地说车辆的续航里程和/或功率,其包括作为可行驶的下部总成的陆上运输工具和与陆上运输工具耦联的客舱。相反,如果客舱与空中运输工具耦联,则客舱的电能储能器可提供用于驱动空中运输工具的电能。因此,比起没有设置客舱的电能储能器的情况,空中运输工具的电能储能器设计得不那么大,也不那么重。由此可实现空中运输工具的减重。
还可实现客舱的减重。这是因为如果客舱与陆上运输工具耦联,则客舱的电能储能器和陆上运输工具的电能储能器可用于陆上运输工具的前行,即,陆上运输工具的相应的电驱动装置供给电能。因此,客舱在其使用可能性方面得到改善。因为客舱能可选地支持空中运输工具的电驱动单元或陆上运输工具的电驱动单元,这取决于客舱是与空中运输工具耦联、还是与陆上运输工具耦联。
如果客舱不仅与空中运输工具、而且与陆上运输工具耦联,如果空中运输工具运输客舱与和客舱耦联的陆上运输工具,则客舱的电能储能器可为空中运输工具的驱动单元供给电能。此外,如果陆上运输工具的驱动单元引起与空中运输工具耦联的客舱的前行,客舱的电能储能器可为陆上运输工具的电驱动单元供给电能。在客舱与空中运输工具以及陆上运输工具耦联的状态中,优选地,空中运输工具或陆上运输工具的相应的驱动单元还可由所有的三个储能器供给电能,即,客舱的电能储能器、空中运输工具的电能储能器以及陆上运输工具的电能储能器。
客舱与空中运输工具以及陆上运输工具耦联的这种状态例如可能出现在应将呈陆上运输工具的形式的、可行驶的下部运输到正好不存在足够多的陆上运输工具的地点时。或者可将空中运输工具带到这样的地点,即,乘客想从该地点通过空中运输工具代替陆上运输工具继续前行。
客舱的电能储能器可尤其构造为高压电池,即,提供多于60伏特的标称电压的电池。尤其这种高压电池可提供约300伏特至约600伏特的标称电压。因此可根据空中运输工具或陆上运输工具的需求特别好地支持前行。
优选地,客舱的电能储能器具有的有效功率/功能能力/储能能力足以为空中运输工具的电驱动单元进行供给以使与客舱耦联的空中运输工具飞至着陆场。因此,换句话说,仅客舱的电能储能器就可提供足够大的电功率为空中运输工具的电驱动单元进行供给。此时,还可在空中运输工具的电能储能器失灵的情况下使空中运输工具和与空中运输工具耦联的客舱能安全着落。然而,如果空中运输工具的电能储能器以及客舱的电能储能器都可用,则可利用与客舱耦联的空中运输工具走过相应更远的距离。
该设计方案考虑了这样的状况,即,由于电能储能器的故障可出现电能储能器的关断。这种故障可以是在电池的硬件或软件中的功能性故障、电池的电池单体的短路、电池控制器的失灵、由于在电能储能器中存在冷凝物或由于电能储能器的导致导电介质进入电能储能器中的不密封性引起的短路。如果由于这种故障而使得电池、更确切地说空中运输工具的电能储能器关断,则客舱的电能储能器仍可确保空中运输工具的电驱动单元的足够的供给至少覆盖走过确定的一段路程。由此,在能量供给的故障方面实现提高的安全性。
优选地,客舱的电能储能器还具有足以为陆上运输工具的电驱动单元进行供给的有效功率。此时,如果客舱与陆上运输工具耦联,还在能量供给的故障方面实现提高的安全性。
空中运输工具可尤其构造为无人驾驶的空中运输工具,其也被称为无人机。这种无人机尤其可实现自主的飞行运行和相应的导航。在此,空中运输工具的控制装置可尤其引起空中运输工具的自主的飞行运行和独立的导航。具有布置在一个平面中的、垂直向下起作用的四个转子或螺旋桨的无人驾驶的运输工具也被称为四轴飞行器或浮动平台。此外,为了与客舱耦联,还可使用无人驾驶的空中运输工具或飞行器,其具有其他数量的转子或螺旋桨。这种无人驾驶的空中运输工具尤其在紧凑性和相比于有人驾驶的空中运输工具更低的复杂性方面有利地设置成与客舱耦联。
客舱可与空中运输工具耦联,其中,在空中运输工具的电气电路中布置有电能储能器。优选地,空中运输工具的电能储能器所具有的有效功率足以为空中运输工具的电驱动单元进行供给以使与客舱耦联的空中运输工具飞至着陆场。此时,即使在客舱的电能储能器故障或关断的情况下,也至少确保通过空中运输工具的电能储能器到达着陆场。空中运输工具的电能储能器同样可尤其构造为高压电池。
为了耦联客舱和空中运输工具或者客舱和陆上运输工具的电气电路,可设置根据插接的方式构造的耦合装置。由此特别简单地实现电路的耦联。
然而,也可设置成耦合装置和/或另一耦合装置构造成无线传输电能。电能尤其可通过感应耦合传输。通过这种设计方案尤其避免耦合装置由于插头的污染或磨损而影响其功能性。因此可这样长期保持耦合装置的功能性。
显示为进一步有利的是,耦合装置和/或另一耦合装置包括至少一个变流器。直流变压器(DC-DC转换器)例如可使得在客舱的电能储能器一方与空中运输工具的电能储能器或陆上运输工具的电能储能器一方之间不会出现不期望的高电压差。此外,负载差别可因此特别简单地得以补偿。因此,可避免电能储能器或电路受损。
在耦联的状态下,客舱和空中运输工具或陆上运输工具的电能储能器优选并联地电气联接。
可设置成客舱与陆上运输工具耦联。在此,在客舱和陆上运输工具之间构造有冷却通道,其可被空气流过以冷却客舱的电能储能器。这基于如下的认识:在电动运行的车辆中冷却电能储能器特别重要。因为电能储能器的性能和寿命在很大程度上由在电能储能器中存在的温度决定。
在电动车辆中,经常使用昂贵的液体冷却装置。此外,在电动车辆中可设置多个冷却回路,以便一方面保证电动车辆的乘客舱的空调,并且另一方面引起对电动车辆的电能储能器或电池的冷却。如果在包括与空中运输工具或陆上运输工具耦联的客舱的组件中设置用于相应的储能器的液体冷却装置的相应的单独的冷却回路,则明显提高花费和复杂度。因为此时应在各部件中设置闭合的冷却回路,即,在客舱、空中运输工具和陆上运输工具中。替代地,需设置昂贵的接口连同可能的主动***,以排出冷却液体流过的冷却回路的空气。在此,一特别的挑战是,在接口处实现足够的密封。如果在客舱与陆上运输工具耦联时将冷却通道构造在客舱和陆上运输工具之间,这种花费可在此得以避免。在客舱耦联的陆上运输工具前行时,尤其可将行车风用于冷却客舱的电能储能器。因此,冷却通道可优选地沿陆上运输工具的行驶方向被空气流过。
冷却通道可设有多个冷却片,以便实现改善的冷却性能。因为通过设置这种冷却片提高了有效的冷却面积。此外,这种冷却片可在客舱与陆上运输工具耦联时支撑客舱。
通过设置客舱的电能储能器的这种空气冷却装置可取消客舱的昂贵的冷却装置,例如冷却剂泵或用于压缩冷却剂的压缩机、线路和/或软管、冷却器和/或蒸发器等等。此外,无需设置昂贵的接口,以便耦联客舱的由冷却液体流经的冷却回路与陆上运输工具的这种冷却回路。因此,用于冷却客舱的电能储能器运行的花费特别低。此外,实现用于冷却客舱的电能储能器的特别低的成本。
优选地,冷却通道通过客舱的底部来界定。在此,客舱的电能储能器可与客舱的底部相邻。附加地或替代地,客舱的底部可至少局部地通过客舱的电能储能器的壳体提供。因此,可通过旁经的冷却空气实现客舱的电能储能器的非常直接的冷却。
这还适用于客舱与空中运输工具耦联。因为此时,在空中运输工具的飞行期间行车风可特别好地引起客舱的电能储能器的冷却。
优选地,在陆上运输工具的电气电路中布置有电能储能器,其与冷却通道相邻。因此,还可借助于流过冷却通道的冷却空气简单且低花费地冷却陆上运输工具的电能储能器。陆上运输工具的电能储能器还优选地构造为高压电池。
陆上运输工具可具有冷却回路,其为了冷却陆上运输工具的电能储能器而可被冷却液体流过。此时,可通过以下方式支持冷却回路的冷却性能,即,流过冷却通道的空气引起陆上运输工具的电能储能器的附加冷却。
优选地,设置有控制装置,其构造成将由陆上运输工具和客舱的电能储能器提供和/或接收的电能根据相应的储能器的温度分配到储能器上。因此,可如此调整两个电能储能器的电功率设计,即,主功率从更好地冷却的储能器中提出或引入到更好地冷却的储能器中。与此相应地,不那么好地冷却的电池的功率消耗或功率输出可予以减小,以便电池或储能器不会由于在提高的功率消耗或功率输出的情况下出现的热而受到热负荷。
控制装置可尤其操控变流器,例如DC-DC转换器,以便保证储能器的功率分配或作用到储能器上的功率分割。
控制装置尤其可根据流过冷却通道的空气施加的冷却作用分配提供和/或接收的电功率。因此可简单地引起电能储能器在对于相应的功率消耗或功率输出合适的温度范围中运行。
附图说明
本发明还包括所说明的实施方式的组合。下面说明本发明的实施例。
其中:
图1示意性地示出了客舱,其可可选地与呈可行驶的下部的形式的陆上运输工具耦联或与在此构造为四轴飞行器的空中运输工具耦联,其中,附加地示出了陆上运输工具、客舱和四轴飞行器的相应的电气电路;
图2以示意性的侧视图示出了与陆上运输工具耦联的客舱,其中,在客舱和陆上运输工具之间构造有被行车风流过的冷却通道;
图3以前视图示意性地示出了与陆上运输工具耦联的客舱。
具体实施方式
下文阐述的实施例为本发明的优选的实施方式。在该实施例中,实施方式的所说明的部件相应为本发明的可彼此独立考虑的单独特征,其还相应彼此独立地改进本发明,并且因此还可单独地或以不同于所示组合的方式看作本发明的组成部分。此外,所说明的实施方式还可通过本发明的已经说明的特征中的其他特征来补充。
在附图中,功能相同的元件相应设有相同的附图标记。
在图1中示意性地示出的客舱10能够可选地与空中运输工具耦联,该空中运输工具在所示实施例中呈现为四轴飞行器12。然而,客舱10还可与可行驶的下部、更确切地说陆上运输工具14耦联。因此,根据客舱10是与四轴飞行器12耦联,还是与陆上运输工具14耦联,位于客舱10中的一名或多名乘客可以可选地在陆路上或在空中前进。
在此,客舱10具有第一连接装置16,借助于该第一连接装置可使客舱10与四轴飞行器12耦联。借助于客舱10的第二连接装置18可使客舱10与陆上运输工具14耦联。如果四轴飞行器12与客舱10的连接装置16对接,并且客舱10同时仍与陆上运输工具14耦联,客舱10还可与陆上运输工具14以及四轴飞行器12皆耦联。
在图1中还示出了客舱10的电气电路20。电气电路20包括呈高压电池22形式的电能储能器,其在图1中以高度示意性的形式示出。事实上,客舱10的高压电池22包括多个电池单体24,它们在图2中同样示意性地示出。客舱10的电气电路20包括第一耦合装置26,其可尤其集成到连接装置16中。此外,客舱10的电气电路20包括另一或第二耦合装置28,其尤其可集成到第二连接装置18中。
四轴飞行器12还包括具有电能储能器的电气电路30,该电能储能器构造为高压电池32。通过客舱10的电路20与四轴飞行器12的电路30的耦联,可将高压电池22的电能提供给四轴飞行器12的电驱动单元34。在此仅仅示意性地示出了这种电驱动单元34,然而,可为四轴飞行器12的相应的转子36设置相应的这种例如呈相应的电马达的形式的电驱动单元34。如果客舱10的电路20没有与四轴飞行器12的电路30耦联,此时(例如四个)驱动单元34由四轴飞行器的高压电池32供给电能。
然而,通过电路20、30彼此借助于第一耦合装置26的耦联,可将客舱10的高压电池22以及四轴飞行器12的高压电池32用于电驱动单元34的供给。逆变器38可将由高压电池22、32提供的直流电流转换成用于电驱动单元34的交流电流。优选地,高压电池22以及高压电池32的有效功率使得装载有客舱10(在里面有至少一个乘客)的四轴飞行器12在客舱10的高压电池22或四轴飞行器12的高压电池32失灵或关断时还可飞行至少一段距离或安全着陆。为了简单起见,在图1中并未示出例如在出现错误时引起关断相应的高压电池22、32的相应的关断装置。
类似地,可通过另一或第二耦合装置28使客舱10的电路20与可行驶的下部、更确切地说陆上运输工具14的电路40耦联。陆上运输工具14的电气电路40同样具有呈高压电池42的形式的电能储能器和用于陆上运输工具14的前行的至少一个电驱动单元44。在客舱10没有与陆上运输工具14耦联时以及还在客舱10与陆上运输工具14耦联时,电驱动单元44可驱动陆上运输工具14或使之前行。同样可在陆上运输工具14的电路40中设置有逆变器46。
如果客舱10与陆上运输工具14耦联,优选地设置成,单是相应的高压电池22、42功率能力就大到足以提供足够大的电功率,以便在陆上运输工具与(坐有至少一个乘客)客舱10耦联时还使与客舱10耦联的陆上运输工具14前行。因此,如果客舱10与陆上运输工具14耦联,鉴于两个高压电池22、42,在能量供给失效方面得到提高的可靠性。
耦合装置26、28可通过插接***或无线能量传输技术来实现。此外,耦合装置26、28优选地具有DC-DC-转换器,以便补偿高压电池22、32、42的不同的电荷/负载或高压电池22、32、42的不同的电压。
对于纯电动的四轴飞行器12和纯电动的陆上运输工具14以及客舱10的电气电路20,冷却高压电池22、32、42对于其寿命和其性能有重大意义。
在图2中示意性地示出了客舱10与陆上运输工具14耦联。在客舱10的与陆上运输工具14耦联的状态中,在客舱10的底部48和陆上运输工具14之间形成有冷却通道50,其可被空气流过以冷却高压电池22。与底部48相邻的是客舱10的高压电池22。在图2中通过流箭头52示意性地说明了呈行车风的形式的空气。
形成在客舱10的底部48和陆上运输工具14的车架54之间的冷却通道50可在图3中很好地看出。相应地,冷却通道50在高度方向上一方面由客舱10的底部48并且另一方面由陆上运输工具14的车架54界定。在图3中通过箭头说明了高度方向、更确切地说车辆高度方向z。
在此,车架54具有布置在陆上运输工具14的车轮56之间的板状区域,该区域在客舱10与陆上运输工具14耦联时被空气或行车风流过。陆上运输工具14的具有高压电池42的电路40还优选地安置在板状的或平坦的区域中。因此,在行驶期间,高压电池42也由行车风冷却。
客舱10和/或陆上运输工具14可具有控制装置58或控制器,其控制或调节在高压电池22、42之间的功率分配。在此,控制装置58可如此调节高压电池22、42的功率设计,即,更多的功率从更好地冷却的高压电池22、42中取出或在高压电池22、42充电时引入到相应的高压电池22、42中。不那么好地冷却的高压电池22、42此时相应更低程度地受载。这种功率分配可由控制装置58尤其通过DC-DC转换器的调节或电流调节来实现,其优选地为耦合装置26、28的组成部分。
在冷却通道50中的冷却片可引起增大有效的冷却面积,并且因此提供用于高压电池22、42的更好的冷却功率。由于高压电池22的空气冷却,在客舱10中可取消冷却液体流经的冷却回路。然而,为了冷却客舱10的内部空间60,可设置具有蒸发器的空调装置。此外,为了冷却陆上运输工具14的高压电池42,陆上运输工具14可具有冷却回路,其在运行中由冷却液体流过。然而,在此还可附加地或替代地设置具有蒸发器的制冷回路。
Claims (11)
1.一种客舱,其具有第一连接装置(16),借助于该第一连接装置能使客舱(10)与空中运输工具(12)耦联,该客舱具有第二连接装置(18),借助于该第二连接装置能使客舱(10)与陆上运输工具(14)耦联,客舱(10)具有电气电路(20),该电气电路具有电能储能器(22),客舱(10)的电气电路(20)具有耦合装置(26),借助于该耦合装置能将所述电能储能器(22)的电能引入到空中运输工具(12)的电气电路(30)中,
其特征在于,所述客舱(10)的电气电路(20)具有另一耦合装置(28),借助于该另一耦合装置能将电能储能器(22)的电能引入到陆上运输工具(14)的电气电路(40)中,
所述客舱(10)与所述陆上运输工具(14)耦联,在所述客舱(10)和所述陆上运输工具(14)之间构造有冷却通道(50),该冷却通道能被空气(52)流过以冷却所述客舱(10)的电能储能器(22)。
2.根据权利要求1所述的客舱,其特征在于,客舱(10)的电能储能器(22)所具有的有效功率足以为空中运输工具(12)的电驱动单元(34)进行供给以使与客舱(10)耦联的空中运输工具(12)飞行至着陆场,所述电能储能器(22)构造为高压电池。
3.根据权利要求1或2所述的客舱,其特征在于,客舱(10)与空中运输工具(12)耦联,其中,在空中运输工具(12)的电气电路(30)中布置有电能储能器(32),该电能储能器所具有的有效功率足以为空中运输工具(12)的电驱动单元(34)进行供给以使与客舱(10)耦联的空中运输工具(12)飞行至着陆场,所述空中运输工具(12)是无人驾驶的。
4.根据权利要求1或2所述的客舱,其特征在于,所述耦合装置(26)和/或所述另一耦合装置(28)构造成无线传输电能。
5.根据权利要求1或2所述的客舱,其特征在于,所述耦合装置(26)和/或所述另一耦合装置(28)包括至少一个变流器。
6.根据权利要求1或2所述的客舱,其特征在于,所述冷却通道(50)具有多个冷却片。
7.根据权利要求1所述的客舱,其特征在于,所述冷却通道(50)由所述客舱(10)的底部(48)界定,其中,所述客舱(10)的电能储能器(22)与所述客舱(10)的底部(48)相邻和/或所述客舱(10)的底部(48)至少局部地由所述客舱(10)的电能储能器(22)的壳体提供。
8.根据权利要求1所述的客舱,其特征在于,在所述陆上运输工具(14)的电气电路(40)中布置有电能储能器(42),其与所述冷却通道(50)相邻,所述电能储能器(22)构造为高压电池。
9.根据权利要求8所述的客舱,其特征在于,所述陆上运输工具(14)具有冷却回路,该冷却回路能被冷却液体流过,以便冷却所述陆上运输工具(14)的电能储能器(42)。
10.根据权利要求1所述的客舱,其特征在于,设有控制装置(58),该控制装置构造成,根据相应的储能器(22、42)的温度,将由陆上运输工具(14)的电能储能器(42)和客舱(10)的电能储能器(22)提供和/或接收的电功率分配给储能器(22、42)。
11.根据权利要求10所述的客舱,其特征在于,根据流过冷却通道(50)的空气(52)引起的冷却作用,将由陆上运输工具(14)的电能储能器(42)和客舱(10)的电能储能器(22)提供和/或接收的电功率分配给储能器(22、42)。
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