CN104995700A - 车辆和制造车辆的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种车辆，其中所述车辆(1)包括用于感应式功率传输系统的至少一个接收装置(2)，其中车辆(1)包括客舱(6)，其中至少一个屏蔽层(9a、b、9c)被设置在接收装置(2)与客舱部分(6)之间，其中车辆(1)包括地板部分(7)，其中至少一个屏蔽层(9a、9b、9c)被集成到车辆(1)的地板部分(7)中。本发明还涉及一种制造车辆(1)的方法。

Description

车辆和制造车辆的方法
技术领域
本发明涉及车辆和制造车辆的方法。
背景技术
当在道路上行驶时，车辆需要用于驱动(即，推进力)的能量和用于不会产生车辆的推进力的辅助设备的能量。所述辅助设备例如包括照明系统、加热和/或空调系统、通风设备和乘客信息系统。不但有轨车辆(诸如，电车)，而且道路汽车也可能利用电能来运行。如果不希望行驶的车辆与电轨或者导线之间沿着道路的持续电接触，则电能可能从车载的储能器收取或者可能由从道路的电路设备的感应所接收。
电能通过感应至车辆的传输形成了本发明的背景技术。用于感应式功率传输系统的初级侧系统的道路侧导线布置(初级绕组结构)产生了电磁场。电磁场由集成到车辆的车载接收装置中的次级绕组结构接收，以便所述电磁场通过感应产生电压。所传输的能量可以用来推动车辆和/或用于其他目的，诸如，为车辆的辅助设备提供能量或者给车载的储能器充电。所述感应式功率传输系统被设计成能经由磁耦合在比较大的空气间隙上有效地将功率从静止的初级单元传送给一个或多个可移动的次级单元(接收装置)。为了传送所需功率并且保证设备大小易管理，通常需要以高频率运转，例如，在20kHz到300kHz的范围内。
当车辆行驶时(动态能量传输)或者当车辆停止时(静态能量传输)可以执行电能的传输。
由于高传输功率和高运转频率，一种感应式耦合功率传输系统通常在车辆内，例如在车辆的客舱中产生杂散磁场。
GB 2497822A公开了一种车辆，其包括利用拾波线圈配置上方所包含的关联护罩安装到车辆的下侧的拾波线圈配置。
发明内容
本发明一个目的是减少车辆的客舱中的乘客和/或物品曝露于在感应的功率传输期间所产生的杂散磁场而同时减少必须附连至车辆下侧的部件的数量。
本发明的要旨是在接收装置与车辆的客舱部分之间设置至少一个、优选一个以上的屏蔽层，其中，所述至少一个屏蔽层被集成到车辆地板部分中。
提出了一种车辆。车辆可能是陆地车辆，特别是有轨车辆，诸如轨道车，例如电车。此外，车辆可能是公路汽车，诸如，个人(私人的)小客车或者公共交通车辆，例如公共汽车。车辆还可能是无轨电车或者任何其他种类的车辆。
车辆包括用于感应式功率传输系统的至少一个接收装置。接收装置可包括用于接收由道路侧的初级绕组结构所产生的交变电磁场的次级绕组结构。接收装置可以被设置在车辆的底侧或者下侧处。
此外，车辆还包括客舱部分。客舱部分例如可以提供车辆的客舱或者载货空间。
此外，在接收装置与客舱部分之间，特别是在次级绕组结构与客舱部分之间设置至少一个屏蔽层。屏蔽层表示阻断或者减小电磁场的元件。这意味着，如果屏蔽层的一侧暴露于电磁场，则在屏蔽层的另一侧没有出现电磁场或者仅出现减小的电磁场，例如具有减小强度的电磁场。
此外，车辆包括地板部分。地板部分的上部外表面可能例如设置有用于乘客和/或装载物品的站立表面。
在本发明的背景中，可以使用参考坐标系，其中，垂直轴垂直于地板的上部外表面定向并且从地板的所述上部外表面朝向车辆顶棚部分定向。此外，垂直方向可以平行于由初级绕组结构所产生的电磁场的主扩展方向地定向。纵轴可以平行于车辆的纵轴地定向。横轴可垂直于所述垂直轴和所述纵轴地定向。涉及方向的术语，诸如“上部”、“上方”、“以下”或者“下部”可参照所述坐标系。
此外，垂直轴可以平行于车辆的偏航轴地定向，纵轴可以平行于车辆的滚转轴地定向，并且横轴可以平行于车辆的俯仰轴地定向。
此外，所述至少一个屏蔽层被集成到车辆的地板部分中。换句话说，所述至少一个屏蔽层提供了地板部分的一部分。更特别是，所述至少一个屏蔽层可以提供地板部分的整体式部分或者可以被附连或固定至地板部分。然而，地板部分可能另外包括其他部分，例如其他的层，特别是其他的木制层。
所述至少一个屏蔽层可以被设置在接收装置上方和客舱部分下方。地板部分(例如，地板部分的至少一部分)可以被附连至车辆底盘，特别是被附连到车辆底盘的至少一个底盘梁上。
根据本发明，所述至少一个屏蔽层包括至少两个单独式层元件。所述至少两个单独式层元件被沿着垂直方向设置在不同垂直位置处。
还描述了一实施例，其中，所述至少两个单独式层元件可以被沿着垂直方向设置在相同垂直位置处。
这有利地简化了所述至少一个屏蔽层的制造，因为具有在安装期间难以操作的预定(大)尺寸的屏蔽层可以被分成多个更小的层元件。
此外，所述至少两个单独式层元件至少部分地重叠。在该情况中，单独式层元件的边缘部分可在公共投影平面中重叠，该平面可垂直于上述垂直方向地定向。
还描述了一实施例，其中，所述至少两个单独式层元件相互抵靠。在该情况中，第一层元件的至少一个横向边缘或者侧面可抵靠另一层元件的至少一个横向边缘或者侧面。
在每个备选方案中，单独式层元件可以被设置成：使得所述至少两个单独式层元件之间没有间隙。因此，所述至少一个屏蔽层提供了一闭合表面。
这进而不允许杂散磁场在所述至少一个屏蔽层的两个不同层元件之间扩展并且从而沿着垂直方向穿过屏蔽层。
因此，提出了一种车辆，其中位于客舱部分中的乘客和/或物品不会或者仅最低限度地暴露于在感应式功率传输期间出现的杂散磁场，其中，不需要用于车辆下方的屏蔽元件的附加设备空间。这有利地简化了具有接收装置和相应的屏蔽元件的车辆的制造工艺。
在另一实施例中，所述至少一个屏蔽层是由导电材料制成的。特别是，所述至少一个屏蔽层可以由铝或者优选地由不锈钢制成。这有利地提供了良好的屏蔽特性。
在一优选实施例中，车辆包括至少两个屏蔽层，其中所述至少两个屏蔽层中的每一个被设置在接收装置与客舱部分之间，其中屏蔽层特别是被沿着上述垂直方向空间地分开。在该情况中，屏蔽层中的每一个可以被集成到地板部分中，例如，提供地板部分的一部分。空间分开的特征不排除不同的屏蔽层通过至少一个连接器件(例如连接部段，诸如连杆)连接，特别是电力地和/或机械地连接。
在多个屏蔽层的情况中，至少一个或者甚至所有的屏蔽层被集成到地板部分中不是强制的特征。因此，描述了一种车辆，其中，该车辆包括用于感应式功率传输系统的至少一个接收装置，其中，该车辆还包括客舱部分，其中至少两个屏蔽层被设置在接收装置与客舱部分之间，其中所述屏蔽层特别是被沿着上述垂直方向空间地分开。
所述至少两个屏蔽层，例如外表面或者外表面部分，可以被相互间隔开预定的垂直距离。在该情况中，所述至少两个屏蔽层可以相互平行地但在地板部分内部处于不同垂直位置地定向。此外，屏蔽层可以平行于客舱部分的地板部分的上表面地定向。屏蔽层中的每一个可能具有沿上述纵向方向测得的预定长度、沿上述横向方向测得的预定宽度和沿垂直方向测得的预定高度，即，厚度。
使用一个以上的屏蔽层有利地允许减小屏蔽层的厚度。更特别是，所得到的所有屏蔽层的厚度(即，所有屏蔽层的总厚度)可以小于提供相同屏蔽特性的单个屏蔽层的厚度。这进而有利地允许降低制造成本、空间技术要求和车辆的屏蔽器件的重量。
特别是，可以使用两个或者三个屏蔽层，其中所有屏蔽层被集成到地板部分中，例如，提供地板部分的部分。
在另一实施例中，不同的屏蔽层在公共投影平面中至少部分地，优选完全地重叠。所述公共投影平面可以是垂直于上述垂直方向的平面。特别是，不同的屏蔽层可具有相等的宽度和相等的长度。不同的屏蔽层可具有相等的厚度。然而，至少一个屏蔽层的厚度还可能不同于该组屏蔽层的至少一个其他屏蔽层的厚度。
由于由初级绕组结构产生的并且由次级绕组结构接收的电磁场的主扩展方向通常平行于上述垂直方向地定向，因此，所提出的配置确保电磁场沿着所述传播方向贯穿多个屏蔽元件。因此，有效地减少或者甚至完全阻断了的电磁的杂散磁场。
在另一实施例中，所述至少一个屏蔽层提供了地板部分的顶层。所述至少一个屏蔽层可例如被设置在地板部分的所有其他层上方。在该情况中，所述至少一个屏蔽层可以提供地板部分的上述的上部外表面，例如，用于乘客和/或装载物品的站立表面。
替代性地，所述至少一个屏蔽层提供了地板部分的底层。所述至少一个屏蔽层可例如被设置在地板部分的所有其他层下方。在该情况中，地板部分的别的部分或者别的层(例如，木制的部分或者层)可以提供上部外表面。
替代性地，所述至少一个屏蔽层可以提供地板部分的中间层。所述至少一个屏蔽层可以例如被设置在地板部分的两个其他层之间。在该情况中，地板部分可能例如包括设置在所述至少一个屏蔽层的上方或下方的至少两个其他部分或者层，例如，木制的部分或者层。这提供了夹层结构。
特别是，所述至少一个屏蔽层可以被机械地附连至地板部分的其他部件或者部分。
如果使用一个以上的屏蔽层，则一个屏蔽层可以提供顶层，其中，另一个屏蔽层提供地板部分的底层或者中间层。这有利地允许被空间地分开到地板部分中的多个屏蔽层的简单集成。
在一优选实施例中，车辆包括车辆底盘，其中，所述至少一个屏蔽层被电连接至车辆底盘。因此，所述至少一个屏蔽层内部的感应电流可以被从该至少一个屏蔽层上引导走。
在另一优选实施例中，车辆包括车辆底盘，其中，所述至少一个屏蔽层被机械地连接至车辆底盘。特别是，该至少一个屏蔽层可以被机械地连接到车辆底盘的底盘梁上，特别是被连接到沿上述纵向方向延伸的底盘梁上。可以使用不同的连接器件。例如，有可能通过至少一个螺钉(优选多个螺钉)、通过至少一个螺栓、或者通过至少一个坯件(blank)将所述至少一个屏蔽层附连到车辆底盘上。还可能将所述至少一个屏蔽层与车辆底盘焊接到一起。在该情况中，优选连续地进行焊接。机械连接器件还可以提供电连接器件的至少一部分。
因此，被添加至车辆的所述至少一个屏蔽层的重量可以被直接传递至车辆底盘。
在另一优选实施例中，车辆包括车辆底盘，其中，所述至少一个屏蔽层被设置在车辆底盘的至少一部分下方。特别是，该至少一个屏蔽层可以被设置在底盘梁下方，特别是被设置在沿上述纵向方向延伸的底盘梁下方。在该情况中，可以有效地减少或者甚至消除底盘内部的涡电流感应现象。
在另一实施例中，所述至少一个屏蔽层的长度大于或者等于车辆的次级绕组结构的长度和/或所述至少一个屏蔽层的宽度大于或等于车辆的次级绕组结构的宽度。优选是，所述至少一个屏蔽层的长度大于相应初级绕组结构的长度和/或所述至少一个屏蔽层的宽度大于相应初级绕组结构的宽度。所述相应初级绕组结构表示用于产生交变电磁场的初级绕组结构。换句话说，所述至少一个屏蔽层可具有大于接收装置内的次级绕组结构的长度的长度和/或大于次级绕组结构的宽度的宽度和预定的偏移值，其中，该偏移值在每种情况中大于零。所述偏移值可反映初级绕组结构的长度与次级绕组结构的长度之间的偏差和/或停驻容许偏差(parking tolerance)，特别是，分别沿着纵向方向和横向方向，例如沿着上述纵向轴和横向轴的停驻容许偏差。
绕组结构的长度和宽度可表示绕组结构的包络面在正交于垂直方向的平面内的最大长度和最大宽度。
优选是，所述至少一个屏蔽层的宽度等于车辆(特别是车辆底盘)的宽度。
进一步提出了一种制造车辆的方法，其中所述方法至少包括以下步骤：
-提供客舱部分，例如，具有地板部分的客舱部分，
-提供接收装置，
-将接收装置设置在客舱部分下方，
-提供至少一个屏蔽层，
-将所述至少一个屏蔽层设置在客舱部分与接收装置之间，其中，所述至少一个屏蔽层被集成到车辆的地板部分中。
所述至少一个屏蔽层包括至少两个单独式层元件，其中，所述至少两个单独式层元件被沿垂直方向设置在不同垂直位置处，其中，所述至少两个单独式层至少部分地重叠。这意味着，所述方法可包括提供至少两个单独式层元件并将所述至少两个单独式层元件设置在沿垂直方向的不同垂直位置处的步骤，其中，所述至少两个单独式层至少部分地重叠。
这有利地允许制造根据前述实施例中的一个的车辆。特别是，所提出的制造车辆的方法可包括提供根据前述实施例中的一个的车辆所需的所有步骤。
在另一实施例中，提供至少两个屏蔽层，其中，屏蔽层中的每一个被设置在客舱部分与接收装置之间。此外，屏蔽层中的每一个可以被集成到车辆的地板部分中。
进一步描述了车辆底盘，其中，至少一个屏蔽层被机械地和/或电气地连接到车辆底盘上。所述车辆底盘提供了车辆的底盘，其中，车辆包括客舱部分和用于感应式功率传输系统的接收装置。所述至少一个屏蔽层相对于车辆底盘被设置成：使得所述至少一个屏蔽层被设置在接收装置与客舱部分之间。此外，所述至少一个屏蔽层可以被集成到地板部分中。
附图说明
将参照附图来描述本发明的实例和优选实施例，所述附图显示了：
图1是车辆的示意性剖视图，
图2是根据第一实施例的车辆的地板部分的示意性剖视图，
图3是根据第二实施例的车辆的地板部分的示意性剖视图，
图4是根据第三实施例的车辆的地板部分的示意性剖视图，
图5是根据第四实施例的车辆的地板部分的示意性剖视图，以及
图6是屏蔽层的示意性剖视图。
具体实施方式
图1显示了车辆1的示意性剖视图。车辆1包括至少一个接收装置2，该接收装置包括次级绕组结构(未显示)。进一步显示了车辆1站立在道路4的表面3上。初级单元5被安装在表面3上，初级单元5可例如被设计成充电垫。可以看到，接收装置2沿垂直方向z位于初级单元5上方。
车辆1包括客舱部分6和地板部分7。
地板部分7被机械地连接到车辆底盘的底盘梁8上。地板部分7还包括相互沿垂直方向z间隔开预定距离的第一屏蔽层9a、第二屏蔽层9b和第三屏蔽层9c。此外，地板部分7包括第一木制层10a和第二木制层10b。第一木制层10a被设置在第一与第二屏蔽层9a、9b之间。第二木制层10b被设置在第二与第三屏蔽层9b、9c之间。第一屏蔽层9a的上部外表面提供了客舱部分6的站立表面。屏蔽层9a、9b、9c和木制层10a、10b可以被机械地连接。
此外，至少一个屏蔽层9a、9b、9c可以被机械地和/或电气地连接到至少一个底盘梁8上。此外，所有不同的屏蔽层9a、9b、9c可以被电气地连接。
显示出的是，每个屏蔽层9a、9b、9c沿横轴y测得的宽度大于初级单元5的宽度和接收装置2的宽度。未显示出的是，每个屏蔽层9a、9b、9c的长度大于初级单元5的长度和接收装置2的长度，其中所述长度是沿纵轴测得的，所述纵轴正交于垂直方向z和横向方向y定向并且指向投影平面。
屏蔽层9a、9b、9c可例如由不锈钢制成。
图2显示了车辆1(参见图1)的地板部分7的示意性剖视图。在该实施例中，屏蔽层9a被设置在木制层10a的下方和底盘梁8上方。标出了单个屏蔽层9a的厚度H1，其中该厚度是沿着垂直方向z测得的。所示厚度H1可例如为2mm。
图3显示了根据第二实施例的车辆1(参见图1)的地板部分7的示意性剖视图。在该实施例中，单个屏蔽层9a被设置在木制层10a上方。也标出了厚度H1，其中图3中所示的单个屏蔽层9a的厚度H1可等于图2中所示的单个屏蔽层9a的厚度H1。
因此，所得到的图2和图3所示的屏蔽层9a的重量可相等。
图4显示了根据第三实施例的车辆1(参见图1)的地板部分7的示意性剖视图。地板部分7包括第一屏蔽层9a和第二屏蔽层9b，其中第一屏蔽层9a设置在木制层10a上方并且第二屏蔽层9b设置在木制层10a下方。进一步标出了屏蔽层9a、9b的厚度H1、H2。在该情况中，屏蔽层9a、9b中每一个的厚度H1、H2可小于图2和图3中所示的屏蔽层9a的厚度H1的一半。图4中所示的屏蔽层9a、9b的厚度H1、H2可例如为0.5mm。
因此，作为图4中所示的屏蔽层9a、9b的厚度H1、H2的总和所达到的厚度小于图2和图3中所示的屏蔽层9a的厚度H1。一般而言，多个屏蔽层9a、9b的总计厚度H1、H2可小于单个屏蔽层9a的厚度H1，其中多个屏蔽层9a、9b的配置提供了与单个屏蔽层9a相比至少相同或者甚至更好的屏蔽特性。因此，如果与图2和图3中所示的实施例相比，所有屏蔽层9a、9b的总重量就减小了。然而，图4中所示的实施例可以提供与图2和图3中所示实施例相同的屏蔽特性，即，杂散电磁场的相同或者甚至更高程度的减小。
在图5中，显示了根据第四实施例的车辆1(参见图1)的地板部分7的示意性剖视图。图5中所示的地板部分7相当于图1中所示的地板部分7。进一步标出了屏蔽层9a、9b、9c的厚度H1、H2、H3。厚度H1、H2、H3各自可小于图2和图3中所示的屏蔽层9a的厚度H1的1/3并且还小于图4中所示的屏蔽层9a、9b的厚度H1、H2。图5中所示的屏蔽层9a、9b、9c的厚度H1、H2、H3可例如为0.1mm。因此，所示的三层配置还允许减小屏蔽层9a、9b、9c所达到的重量。
图1到图5中所示的屏蔽层9a、9b、9c可被固定到车辆底盘上，特别是被固定到底盘梁8上。然而，当从初级单元观察时优选不在不同屏蔽层元件之间提供缺口或间隙，其中通过多个屏蔽层元件11a、11b来提供一个屏蔽层9a、9b、9c(参见图6)。屏蔽层9a、9b、9c可在多个连接点处被机械地连接到底盘上，所述多个连接点可例如以0.1m的最大距离间隔开。
所示实施例提供了在车辆1内部具有低磁场的容积并且因此对车辆驾驶员和乘客提供了很好的保护。
图6显示了可属于图1到图5中所示的实施例中的一个的一部分的屏蔽层9a、9b、9c的示意性剖视图。
屏蔽层9a、9b、9c包括多个屏蔽层元件11a、11b。第一组层元件11a沿垂直方向z设置在第一垂直位置VP1处。另一组层元件11b沿垂直方向z设置在另一垂直位置VP2处。垂直位置VP1、VP2被限定为层元件11a、11b的底侧的垂直位置。
屏蔽层元件11a、11b至少部分地重叠，特别是第一组和另一组的相邻层元件11a、11b。所述重叠被设置在垂直于垂直方向z定向的公共投影平面中。显示出了，屏蔽层元件11a、11b在层元件11a、11b的外周部分中重叠。
还显示出了，另一组屏蔽层元件11b的底侧抵靠第一组的一个或者两个屏蔽层元件11a的顶侧。然而，另一组屏蔽层元件11b的底侧还可设置成以一非零空间距离远离第一组的一个或两个屏蔽层元件11a的顶侧。
屏蔽层元件11a、11b可以被机械地固定到一起。
在图6中，第一组层元件11a包括三个元件11a，另一组层元件11b包括两个元件11b。然而，可选择等于或者高于一个的任何其他数量。

Claims (11)

1.一种车辆，其中，所述车辆(1)包括用于感应式功率传输系统的至少一个接收装置(2)，其中，所述车辆(1)包括客舱部分(6)，其中，至少一个屏蔽层(9a、9b、9c)设置在所述接收装置(2)与所述客舱部分(6)之间，其中，所述车辆(1)包括地板部分(7)，其中，所述至少一个屏蔽层(9a、9b、9c)被集成到所述车辆(1)的所述地板部分(7)中，
其特征在于，
屏蔽层包括至少两个单独式层元件(11a、11b)，其中，所述至少两个单独式层元件(11a、11b)被沿垂直方向设置在不同垂直位置处，其中，所述至少两个单独式层元件(11a、11b)至少部分地重叠。
2.根据权利要求1所述的车辆，其特征在于，所述至少一个屏蔽层(9a、9b、9c)是由导电材料制成的。
3.根据权利要求1或2所述的车辆，其特征在于，所述车辆(1)包括至少两个屏蔽层(9a、9b、9c)，其中，所述至少两个屏蔽层(9a、9b、9c)中的每一个被设置在所述接收装置(2)与所述客舱部分(1)之间，其中，所述屏蔽层(9a、9b、9c)被空间地分隔。
4.根据权利要求1到3中一项所述的车辆，其特征在于，不同的屏蔽层(9a、9b、9c)在一公共投影平面中至少部分地重叠。
5.根据权利要求1到4中一项所述的车辆，其特征在于，所述至少一个屏蔽层(9a、9b、9c)提供了所述地板部分(7)的顶层、底层或者中间层。
6.根据权利要求1到5中一项所述的车辆，其特征在于，所述车辆(1)包括车辆底盘，其中，所述至少一个屏蔽层(9a、9b、9c)被电气地连接到所述车辆底盘上。
7.根据权利要求1到6中一项所述的车辆，其特征在于，所述车辆(1)包括车辆底盘，其中，所述至少一个屏蔽层(9a、9b、9c)被机械地连接到所述车辆底盘上。
8.根据权利要求1到7中一项所述的车辆，其特征在于，所述车辆(1)包括车辆底盘，其中，所述至少一个屏蔽层(9a、9b、9c)被设置在所述车辆底盘的至少一部分下方。
9.根据权利要求1到8中一项所述的车辆，其特征在于，所述至少一个屏蔽层(9a、9b、9c)的长度大于或等于次级绕组结构的长度和/或所述至少一个屏蔽层(9a、9b、9c)的宽度大于或等于次级绕组结构的宽度。
10.一种制造车辆(1)的方法，至少包括以下步骤：
-提供客舱部分(6)，
-提供接收装置(2)，
-将所述接收装置(2)设置在所述客舱部分(6)下方，
-提供至少一个屏蔽层(9a、9b、9c)，
-将所述至少一个屏蔽层(9a、9b、9c)设置在所述客舱部分(6)与所述接收装置(2)之间，其中，所述至少一个屏蔽层(9a、9b、9c)被集成到所述车辆的地板部分(7)中，其中，屏蔽层包括至少两个单独式层元件(11a、11b)，其中，所述至少两个单独式层元件(11a、11b)被沿垂直方向设置在不同的垂直位置处，其中，所述至少两个单独式层元件(11a、11b)至少部分地重叠。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，提供至少两个屏蔽层(9a、9b、9c)，其中，所述屏蔽层(9a、9b、9c)中的每一个被设置在所述客舱部分(6)与所述接收装置(2)之间。
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