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Die Erfindung betrifft eine Fahrgastzelle, welche eine erste Verbindungseinrichtung aufweist, mittels welcher die Fahrgastzelle mit einem Luftfahrzeug koppelbar ist. Die Fahrgastzelle weist eine zweite Verbindungseinrichtung auf, mittels welcher die Fahrgastzelle mit einem Landfahrzeug koppelbar ist. Die Fahrgastzelle weist einen elektrischen Stromkreis mit einem elektrischen Energiespeicher auf. Der elektrische Stromkreis der Fahrgastzelle weist eine Koppeleinrichtung auf, mittels welcher elektrische Energie des elektrischen Energiespeichers in einen elektrischen Stromkreis des Luftfahrzeugs einbringbar ist.
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Die Mobilität insbesondere in Städten steht an einem Scheideweg. In den Metropolen dieser Welt wird daher nach neuen Mobilitätskonzepten gesucht. Es gibt vor allem in sehr großen Städten beziehungsweise Megacitys genügend Angebote für den öffentlichen Verkehr, etwa in Form von U-Bahnen, Straßenbahnen und dergleichen, welche eine teilweise effektive Art darstellen, sich fortzubewegen. Auf der anderen Seite besteht der Bedarf nach Individualverkehr, welcher besonders aufgrund des erhöhten Komforts vielfach gewünscht wird. Der Individualverkehr wird jedoch aufgrund der enorm hohen Anzahl an Fahrzeugen und der daraus resultierenden Stausituation erschwert.
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Um hier Abhilfe zu schaffen, werden Konzepte angedacht, bei welchen ein Insasse einer Fahrgastzelle beziehungsweise eines Chassis sich entweder durch die Luft oder am Boden mittels eines fahrbaren Unterteils fortbewegen kann. Im letzteren Fall ist die Fahrgastzelle mit dem fahrbaren Unterteil gekoppelt, sodass aus der Fahrgastzelle und dem fahrbaren Unterteil ein Personenkraftwagen gebildet ist. Das Chassis beziehungsweise die Fahrgastzelle kann jedoch auch zusammen mit dem Insassen von dem fahrbaren Unterteil abgekoppelt werden und an ein Luftfahrzeug etwa in Form eines Helikopters, insbesondere eines Quadrokopters, angedockt werden.
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Dadurch ergeben sich neue Freiheitsgrade in der Fortbewegung und somit im Individualverkehr. Es ist jedoch sicherzustellen, dass die Verfügbarkeit für solche Konzepte ausreichend hoch ist, damit es bei einem Ausfall der Fortbewegung des Unterteils nicht zu einem Liegenbleiben und beim Ausfall der Fortbewegung des Helikopters nicht zu einem Absturz kommt.
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Wenn das von dem Quadrokopter abkoppelbare Chassis beziehungsweise die Fahrgastzelle keine Batterie aufweist, welche die Batterie des Quadrokopters unterstützen kann, so ist die Batterie des Quadrokopters so auszulegen, dass diese den mit der Fahrgastzelle gekoppelten Quadrokopter über eine gewünschte Strecke beziehungsweise maximale Entfernung hinweg fortbewegen kann. Dementsprechend ist die Batterie vergleichsweise groß und schwer auszulegen. Der Quadrokopter muss dann jedoch auch im nicht mit der Fahrgastzelle beladenen Zustand das komplette Gewicht der Batterie bewegen. Ausgehend von der Energiedichte heutiger Batterien ist daher davon auszugehen, dass die Batterie einen erheblichen Anteil an dem Leergewicht des Quadrokopters hat. Leerflüge des Quadrokopters bringen so einen erheblichen Energieaufwand mit sich, und es wäre wünschenswert, für den Quadrokopter eine kleinere und leichtere Batterie verwenden zu können.
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In diesem Zusammenhang beschreibt die
DE 10 2016 011 656 A1 eine Transportkapsel zur wechselbaren Verbindung mit einer Drohne oder mit einem Bodenfahrzeug. Die Transportkapsel weist eine Batterie auf, welche die Transportaufgabe der Drohne unterstützt. Hierbei werden die Batterie der Transportkapsel und eine Batterie der Drohne zum Antreiben von Rotorblättern der Drohne genutzt. Auch das Bodenfahrzeug verfügt zur Ausführung einer Fahrfunktion über einen Energiespeicher.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Fahrgastzelle der eingangs genannten Art zu schaffen, welche im Hinblick auf ihre Einsatzmöglichkeiten verbessert ist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Fahrgastzelle mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Die erfindungsgemäße Fahrgastzelle weist eine erste Verbindungseinrichtung auf, mittels welcher die Fahrgastzelle mit einem Luftfahrzeug koppelbar ist. Die Fahrgastzelle weist eine zweite Verbindungseinrichtung auf, mittels welcher die Fahrgastzelle mit einem Landfahrzeug gekoppelt werden kann. Die Fahrgastzelle weist einen elektrischen Stromkreis mit einem elektrischen Energiespeicher auf. Der elektrische Stromkreis der Fahrgastzelle weist eine Koppeleinrichtung auf, mittels welcher elektrische Energie des elektrischen Energiespeichers der Fahrgastzelle in einen elektrischen Stromkreis des Luftfahrzeugs einbringbar ist. Der elektrische Stromkreis der Fahrgastzelle weist eine weitere Koppeleinrichtung auf, mittels welcher elektrische Energie des elektrischen Energiespeichers in einen elektrischen Stromkreis des Landfahrzeugs einbringbar ist.
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Auf diese Weise kann der elektrische Energiespeicher der Fahrgastzelle, wenn die Fahrgastzelle mit dem Landfahrzeug gekoppelt ist, die Reichweite und/oder die Leistung eines Fortbewegungsmittels beziehungsweise eines Fahrzeugs vergrößern, welches das Landfahrzeug als fahrbaren Untersatz und die mit dem Landfahrzeug gekoppelte Fahrgastzelle umfasst. Ist die Fahrgastzelle hingegen mit dem Luftfahrzeug gekoppelt, so kann der elektrische Energiespeicher der Fahrgastzelle elektrische Energie zum Antreiben des Luftfahrzeugs bereitstellen. Dadurch braucht ein elektrischer Energiespeicher des Luftfahrzeugs weniger groß und weniger schwer ausgelegt zu werden, als dies ohne das Vorsehen des elektrischen Energiespeichers der Fahrgastzelle der Fall wäre. Es ist also eine Gewichtsreduzierung des Luftfahrzeugs erreichbar.
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Des Weiteren ist eine Gewichtsreduzierung der Fahrgastzelle erreichbar. Denn wenn die Fahrgastzelle mit dem Landfahrzeug gekoppelt ist, so können der elektrische Energiespeicher der Fahrgastzelle und ein elektrischer Energiespeicher des Landfahrzeugs zum Fortbewegen des Landfahrzeugs genutzt werden, also eine entsprechende elektrische Antriebseinrichtung des Landfahrzeugs mit elektrischer Energie versorgen. Folglich ist die Fahrgastzelle im Hinblick auf ihre Einsatzmöglichkeiten verbessert. Denn die Fahrgastzelle kann wahlweise eine elektrische Antriebseinheit des Luftfahrzeugs unterstützen oder eine elektrische Antriebseinheit des Landfahrzeugs, je nachdem, ob die Fahrgastzelle mit dem Luftfahrzeug oder mit dem Landfahrzeug gekoppelt ist.
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Wenn die Fahrgastzelle sowohl mit dem Luftfahrzeug als auch mit dem Landfahrzeug gekoppelt ist, so kann der elektrische Energiespeicher der Fahrgastzelle die Antriebseinheit des Luftfahrzeugs mit elektrischer Energie versorgen, wenn das Luftfahrzeug die Fahrgastzelle mit an die Fahrgastzelle angekoppeltem Landfahrzeug transportiert. Des Weiteren kann der elektrische Energiespeicher der Fahrgastzelle die elektrische Antriebseinheit des Landfahrzeugs mit elektrischer Energie versorgen, wenn die Antriebseinheit des Landfahrzeugs für das Fortbewegen der mit dem Luftfahrzeug gekoppelten Fahrgastzelle sorgen soll. In einem Zustand, in welchem die Fahrgastzelle sowohl mit dem Luftfahrzeug als auch mit dem Landfahrzeug gekoppelt ist, können bevorzugt die jeweiligen Antriebseinheiten des Luftfahrzeugs beziehungsweise des Landfahrzeugs auch von allen drei Energiespeichern mit elektrischer Energie versorgt werden, also von dem elektrischen Energiespeicher der Fahrgastzelle, dem elektrischen Energiespeicher des Luftfahrzeugs und dem elektrischen Energiespeicher des Landfahrzeugs.
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Ein solcher Zustand, in welchem die Fahrgastzelle sowohl mit dem Luftfahrzeug als auch mit dem Landfahrzeug gekoppelt ist, kann beispielsweise dann auftreten, wenn das fahrbare Unterteil in Form des Landfahrzeugs an einen Ort transportiert werden soll, an welchem gerade nicht ausreichend viele Landfahrzeuge vorhanden sind. Oder es kann das Luftfahrzeug an einen Ort mitgenommen werden, von welchem aus der Insasse die Fortbewegung mit dem Luftfahrzeug anstelle des Landfahrzeugs fortsetzen möchte.
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Der elektrische Energiespeicher der Fahrgastzelle kann insbesondere als Hochvoltbatterie ausgebildet sein, also als eine Batterie, welche eine Nennspannung von mehr als 60 Volt bereitstellt. Insbesondere kann eine solche Hochvoltbatterie eine Nennspannung von etwa 300 Volt bis etwa 600 Volt bereitstellen. So lassen sich je nach Bedarf das Luftfahrzeug beziehungsweise das Landfahrzeug besonders gut im Hinblick auf die Fortbewegung unterstützen.
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Vorzugsweise weist der elektrische Energiespeicher der Fahrgastzelle eine Leistungsfähigkeit auf, welche ausreichend ist, eine elektrische Antriebseinheit des Luftfahrzeugs für einen Flug des mit der Fahrgastzelle gekoppelten Luftfahrzeugs bis zu einem Landeplatz zu versorgen. Mit anderen Worten ist also der elektrische Energiespeicher der Fahrgastzelle alleine dazu in der Lage, eine ausreichend große elektrische Leistung bereitzustellen, um die elektrische Antriebseinheit des Luftfahrzeugs zu versorgen. So kann auch bei einem Ausfall eines elektrischen Energiespeichers des Luftfahrzeugs dafür gesorgt werden, dass das Luftfahrzeug mit der an das Luftfahrzeug angekoppelten Fahrgastzelle sicher landen kann. Sind jedoch sowohl der elektrische Energiespeicher des Luftfahrzeugs als auch der elektrische Energiespeicher der Fahrgastzelle verfügbar, so lässt sich mit dem Luftfahrzeug, an welches die Fahrgastzelle angekoppelt ist, eine entsprechend größere Entfernung zurücklegen.
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Diese Ausgestaltung trägt dem Umstand Rechnung, dass es aufgrund von einem Fehler des elektrischen Energiespeichers zu einem Abschalten des elektrischen Energiespeichers kommen kann. Bei einem solchen Fehler kann es sich um eine Fehlfunktion in einer Hardware oder einer Software der Batterie handeln, um einen Kurzschluss einer Batteriezelle der Batterie, um ein Versagen eines Batteriecontrollers, um einen Kurzschluss aufgrund des Vorhandenseins von Kondensat in dem elektrischen Energiespeicher oder aufgrund von Undichtigkeiten des elektrischen Energiespeichers, welche zu einem Eindringen eines elektrisch leitfähigen Mediums in den elektrischen Energiespeicher geführt haben. Wird aufgrund eines derartigen Fehlers die Batterie beziehungsweise der elektrische Energiespeicher des Luftfahrzeugs abgeschaltet, so kann dennoch der elektrische Energiespeicher der Fahrgastzelle zumindest für das Zurücklegen einer gewissen Strecke eine ausreichende Versorgung der elektrischen Antriebseinheit des Luftfahrzeugs sicherstellen. Dadurch ist eine erhöhte Sicherheit im Hinblick auf den Ausfall der Energieversorgung gegeben.
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Bevorzugt weist der elektrische Energiespeicher der Fahrgastzelle des Weiteren eine Leistungsfähigkeit auf, welche ausreichend ist, eine elektrische Antriebseinheit des Landfahrzeugs zu versorgen. Dann ist auch eine erhöhte Sicherheit im Hinblick auf einen Ausfall der Energieversorgung erreicht, wenn die Fahrgastzelle mit dem Landfahrzeug gekoppelt ist.
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Das Luftfahrzeug kann insbesondere als unbemanntes Luftfahrzeug ausgebildet sein, welches auch als Drohne bezeichnet wird. Eine solche Drohne kann insbesondere einen autarken Flugbetrieb und ein entsprechendes Navigieren ermöglichen. Hierbei kann insbesondere eine Steuereinrichtung des Luftfahrzeugs für den autarken Flugbetrieb und das selbstständigen Navigieren desselben sorgen. Ein unbemanntes Fahrzeug, welches vier in einer Ebene angeordnete, senkrecht nach unten wirkende Rotoren oder Propeller aufweist, wird auch als Quadrokopter oder Schwebeplattform bezeichnet. Des Weiteren können zum Ankoppeln an die Fahrgastzelle auch unbemannte Luftfahrzeuge beziehungsweise Fluggeräte mit einer anderen Anzahl von Rotoren oder Propellern zum Einsatz kommen. Ein derartiges, unbemanntes Luftfahrzeug ist insbesondere im Hinblick auf die Kompaktheit und die gegenüber einem bemannten Luftfahrzeug geringere Komplexität bevorzugt zum Koppeln mit der Fahrgastzelle vorgesehen.
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Die Fahrgastzelle kann mit dem Luftfahrzeug gekoppelt sein, wobei in dem elektrischen Stromkreis des Luftfahrzeugs ein elektrischer Energiespeicher angeordnet ist. Vorzugsweise weist der elektrische Energiespeicher des Luftfahrzeugs eine Leistungsfähigkeit auf, welche ausreichend ist, eine elektrische Antriebseinheit des Luftfahrzeugs für einen Flug des mit der Fahrgastzelle gekoppelten Luftfahrzeugs bis zu einem Landeplatz zu versorgen. Dann ist auch bei einem Ausfall oder Abschalten des elektrischen Energiespeichers der Fahrgastzelle zumindest das Erreichen des Landeplatzes durch den elektrischen Energiespeicher des Luftfahrzeugs sichergestellt. Auch der elektrische Energiespeicher des Luftfahrzeugs kann insbesondere als Hochvoltbatterie ausgebildet sein.
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Zum Koppeln der elektrischen Stromkreise der Fahrgastzelle und des Luftfahrzeugs beziehungsweise der Fahrgastzelle und des Landfahrzeugs können nach Art von Steckern ausgebildete Koppeleinrichtungen vorgesehen sein. So lässt sich die Kopplung der Stromkreise besonders einfach realisieren.
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Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Koppeleinrichtung und/oder die weitere Koppeleinrichtung zum drahtlosen Übertragen der elektrischen Energie ausgebildet sind. Insbesondere kann die elektrische Energie durch induktive Kopplung übertragen werden. Durch eine solche Ausgestaltung ist insbesondere vermieden, dass die Koppeleinrichtungen aufgrund von Verschmutzung oder Verschleiß von Steckern in ihrer Funktionstüchtigkeit beeinträchtigt werden. Dementsprechend lässt sich so die Funktionstüchtigkeit der Koppeleinrichtungen langfristig aufrecht erhalten.
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Als weiter vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die Koppeleinrichtung und/oder die weitere Koppeleinrichtung wenigstens einen Stromrichter umfassen. Beispielsweise kann ein Gleichspannungswandler (DC-DC-Wandler) dafür sorgen, dass keine unerwünscht hohen Spannungsunterschiede zwischen dem elektrischen Energiespeicher der Fahrgastzelle einerseits und einem elektrischen Energiespeicher des Luftfahrzeugs beziehungsweise einem elektrischen Energiespeicher des Landfahrzeugs andererseits auftreten. Des Weiteren können Ladungsunterschiede so besonders einfach ausgeglichen werden. So lassen sich Beeinträchtigungen der elektrischen Energiespeicher beziehungsweise der Stromkreise vermeiden.
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Im gekoppelten Zustand sind die elektrischen Energiespeicher der Fahrgastzelle und des Luftfahrzeugs beziehungsweise des Landfahrzeugs vorzugsweise elektrisch parallel geschaltet.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Fahrgastzelle mit dem Landfahrzeug gekoppelt ist. Hierbei ist zwischen der Fahrgastzelle und dem Landfahrzeug ein Kühlkanal ausgebildet, welcher zum Kühlen des elektrischen Energiespeichers der Fahrgastzelle von Luft durchströmbar ist. Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Kühlung von elektrischen Energiespeichern in elektrisch betriebenen Fahrzeugen von besonderer Bedeutung ist. Denn die Leistungsfähigkeit aber auch die Lebensdauer der elektrischen Energiespeicher wird maßgeblich von der Temperatur bestimmt, welche in dem elektrischen Energiespeicher vorliegt.
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Bei Elektrofahrzeugen kommen häufig aufwendige Flüssigkeitskühlungen zum Einsatz. Des Weiteren können in einem Elektrofahrzeug mehrere Kühlkreisläufe vorgesehen sein, um einerseits eine Klimatisierung eines Fahrgastraums des Elektrofahrzeugs zu gewährleisten und andererseits für die Kühlung des elektrischen Energiespeichers beziehungsweise der Batterie des Elektrofahrzeugs zu sorgen. Wenn bei einer Anordnung, welche die mit dem Luftfahrzeug oder mit dem Landfahrzeug gekoppelte Fahrgastzelle umfasst, jeweilige separate Kühlkreisläufe einer Flüssigkeitskühlung für die jeweiligen Energiespeicher vorgesehen werden, so würde dies den Aufwand und die Komplexität deutlich erhöhen. Denn entweder wären dann abgeschlossene Kühlkreisläufe in den einzelnen Komponenten vorzusehen, also in der Fahrgastzelle, dem Luftfahrzeug und dem Landfahrzeug. Alternativ wären aufwendige Schnittstellen vorzusehen inklusive etwaiger aktiver Systeme zur Entlüftung von Kühlkreisläufen, durch welche eine Kühlflüssigkeit strömt. Eine besondere Herausforderung stellt es hierbei dar, an den Schnittstellen für eine ausreichende Dichtigkeit zu sorgen. Ein derartiger Aufwand kann vorliegend vermieden werden, wenn bei mit dem Landfahrzeug gekoppelter Fahrgastzelle der Kühlkanal zwischen der Fahrgastzelle und dem Landfahrzeug ausgebildet ist. Insbesondere kann Fahrtwind zum Kühlen des elektrischen Energiespeichers der Fahrgastzelle genutzt werden, wenn sich das mit der Fahrgastzelle gekoppelte Landfahrzeug fortbewegt. Der Kühlkanal ist also bevorzugt in Fahrtrichtung des Landfahrzeugs von der Luft durchströmbar.
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Der Kühlkanal kann mit einer Mehrzahl von Kühlrippen versehen sein, um eine verbesserte Kühlleistung zu erreichen. Denn durch das Vorsehen derartiger Kühlrippen wird die effektive Kühlfläche erhöht. Zudem können derartige Kühlrippen die Fahrgastzelle abstützen, wenn die Fahrgastzelle mit dem Landfahrzeug gekoppelt ist.
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Durch das Vorsehen einer derartigen Luftkühlung des elektrischen Energiespeichers der Fahrgastzelle können aufwendige Kühlvorrichtungen der Fahrgastzelle entfallen wie etwa eine Kühlmittelpumpe beziehungsweise ein Kompressor zum Verdichten eines Kältemittels, Leitungen und/oder Schläuche, Kühler und/oder Verdampfer und dergleichen. Des Weiteren brauchen keine aufwendigen Schnittstellen zum Koppeln eines von einer Kühlflüssigkeit durchströmten Kühlkreislaufs der Fahrgastzelle mit einem solchen Kühlkreislauf des Landfahrzeugs vorgesehen zu werden. Der zum Kühlen des elektrischen Energiespeichers der Fahrgastzelle zu betreibende Aufwand ist somit besonders gering. Des Weiteren ergeben sich besonders geringe Kosten für die Kühlung des elektrischen Energiespeichers der Fahrgastzelle.
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Vorzugsweise ist der Kühlkanal durch einen Boden der Fahrgastzelle begrenzt. Hierbei kann der elektrische Energiespeicher der Fahrgastzelle an den Boden der Fahrgastzelle angrenzen. Zusätzlich oder alternativ kann der Boden der Fahrgastzelle zumindest bereichsweise durch ein Gehäuse des elektrischen Energiespeichers der Fahrgastzelle bereitgestellt sein. So kann eine sehr unmittelbare Kühlung des elektrischen Energiespeichers der Fahrgastzelle durch die vorbeiströmende Kühlluft erreicht werden.
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Dies gilt auch, wenn die Fahrgastzelle mit dem Luftfahrzeug gekoppelt ist. Denn dann kann während des Flugs des Luftfahrzeugs der Fahrtwind besonders gut für eine Kühlung des elektrischen Energiespeichers der Fahrgastzelle sorgen.
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Vorzugsweise ist in dem elektrischen Stromkreis des Landfahrzeugs ein elektrischer Energiespeicher angeordnet, welcher an den Kühlkanal angrenzt. So kann mittels der Kühlluft, welche durch den Kühlkanal strömt, auch der elektrische Energiespeicher des Landfahrzeugs einfach und aufwandsarm gekühlt werden. Auch der elektrische Energiespeicher des Landfahrzeugs ist bevorzugt als Hochvoltbatterie ausgebildet.
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Das Landfahrzeug kann einen Kühlkreislauf aufweisen, welcher zum Kühlen des elektrischen Energiespeichers des Landfahrzeugs von einer Kühlflüssigkeit durchströmbar ist. Dann kann die Kühlleistung dieses Kühlkreislaufs unterstützt werden, indem die durch den Kühlkanal strömende Luft für eine zusätzliche Kühlung des elektrischen Energiespeichers des Landfahrzeugs sorgt.
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Vorzugsweise ist eine Steuerungseinrichtung vorgesehen, welche dazu ausgebildet ist, eine von den elektrischen Energiespeichern des Landfahrzeugs und der Fahrgastzelle bereitgestellte und/oder aufgenommene elektrische Leistung abhängig von einer Temperatur des jeweiligen Energiespeichers auf die Energiespeicher zu verteilen. Es kann also die Leistungsauslegung der beiden elektrischen Energiespeicher so angepasst werden, dass die Hauptleistung aus dem besser gekühlten Energiespeicher entnommen beziehungsweise in diesen eingebracht wird. Dementsprechend kann die Leistungsaufnahme beziehungsweise die Leistungsabgabe der weniger gut gekühlten Batterie verringert werden, damit diese Batterie beziehungsweise dieser Energiespeicher nicht durch die bei einer erhöhten Leistungsaufnahme oder Leistungsabgabe auftretende Erwärmung thermisch belastet wird.
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Die Steuerungseinrichtung kann insbesondere Stromrichter wie etwa DC-DC-Wandler ansteuern, um die Leistungsverteilung der Energiespeicher beziehungsweise die Leistungsaufteilung auf die Energiespeicher zu gewährleisten.
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Insbesondere kann die Steuerungseinrichtung die bereitgestellte und/oder aufgenommene elektrische Leistung in Abhängigkeit von der Kühlwirkung verteilen, welche die den Kühlkanal durchströmende Luft aufbringt. So kann einfach dafür gesorgt werden, dass die elektrischen Energiespeicher in für die jeweilige Leistungsaufnahme beziehungsweise Leistungsabgabe geeigneten Temperaturbereichen betrieben werden.
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Die Erfindung umfasst auch Kombinationen der beschriebenen Ausführungsformen. Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
- 1 schematisch eine Fahrgastzelle, welche wahlweise mit einem Landfahrzeug in Form eines fahrbaren Unterteils oder mit einem vorliegend als Quadrokopter ausgebildeten Luftfahrzeug gekoppelt werden kann, wobei zusätzlich jeweilige elektrische Stromkreise des Landfahrzeugs, der Fahrgastzelle und des Quadrokopters veranschaulicht sind;
- 2 in einer schematischen Seitenansicht die mit dem Landfahrzeug gekoppelte Fahrgastzelle, wobei zwischen der Fahrgastzelle und dem Landfahrzeug ein von Fahrtwind durchströmter Kühlkanal ausgebildet ist; und
- 3 schematisch die mit dem Landfahrzeug gekoppelte Fahrgastzelle in einer Frontansicht.
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Bei dem im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Bei dem Ausführungsbeispiel stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsform jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren ist die beschriebene Ausführungsform auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
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In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Eine in 1 schematisch gezeigte Fahrgastzelle 10 kann wahlweise mit einem Luftfahrzeug gekoppelt werden, welches im gezeigten Ausführungsbeispiel als Quadrokopter 12 dargestellt ist. Die Fahrgastzelle 10 kann jedoch auch mit einem fahrbaren Unterteil beziehungsweise einem Landfahrzeug 14 gekoppelt werden. Ein sich in der Fahrgastzelle 10 befindender Insasse beziehungsweise mehrere Insassen können sich so wahlweise auf dem Landweg fortbewegen oder durch die Luft, je nachdem, ob die Fahrgastzelle 10 mit dem Quadrokopter 12 oder mit dem Landfahrzeug 14 gekoppelt ist.
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Vorliegend weist die Fahrgastzelle 10 eine erste Verbindungseinrichtung 16 auf, mittels welcher die Fahrgastzelle 10 mit dem Quadrokopter 12 gekoppelt werden kann. Mittels einer zweiten Verbindungseinrichtung 18 der Fahrgastzelle 10 kann die Fahrgastzelle 10 mit dem Landfahrzeug 14 gekoppelt werden. Wenn der Quadrokopter 12 an der Verbindungseinrichtung 16 der Fahrgastzelle 10 andockt und die Fahrgastzelle 10 zugleich noch mit dem Landfahrzeug 14 gekoppelt ist, kann die Fahrgastzelle 10 auch sowohl mit dem Landfahrzeug 14 als auch mit dem Quadrokopter 12 gekoppelt sein.
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In 1 ist des Weiteren ein elektrischer Stromkreis 20 der Fahrgastzelle 10 gezeigt. Der elektrische Stromkreis 20 umfasst einen elektrischen Energiespeicher in Form einer Hochvoltbatterie 22, welche in 1 stark schematisiert dargestellt ist. Tatsächlich umfasst die Hochvoltbatterie 22 der Fahrgastzelle 10 eine Mehrzahl von Batteriezellen 24, welche in 2 ebenfalls schematisiert dargestellt sind. Der elektrische Stromkreis 20 der Fahrgastzelle 10 umfasst eine erste Koppeleinrichtung 26, welche insbesondere in die Verbindungseinrichtung 16 integriert sein kann. Des Weiteren umfasst der elektrische Stromkreis 20 der Fahrgastzelle 10 eine weitere oder zweite Koppeleinrichtung 28, welche insbesondere in die zweite Verbindungseinrichtung 18 integriert sein kann.
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Auch der Quadrokopter 12 umfasst einen elektrischen Stromkreis 30 mit einem elektrischen Energiespeicher, welcher als Hochvoltbatterie 32 ausgebildet ist. Durch Koppeln des Stromkreises 20 der Fahrgastzelle 10 mit dem Stromkreis 30 des Quadrokopters 12 kann elektrische Energie aus der Hochvoltbatterie 22 einer elektrischen Antriebseinheit 34 des Quadrokopters 12 zur Verfügung gestellt werden. Vorliegend ist lediglich eine solche elektrische Antriebseinheit 34 schematisch gezeigt, jedoch können für einen jeweiligen Rotor 36 des Quadrokopters 12 jeweilige solche elektrischen Antriebseinheiten 34 etwa in Form eines jeweiligen Elektromotors vorgesehen sein. Die (beispielsweise vier) Antriebseinheiten 34 werden dann, wenn der Stromkreis 20 der Fahrgastzelle 10 nicht mit dem Stromkreis 30 des Quadrokopters 12 gekoppelt ist, von der Hochvoltbatterie 32 des Quadrokopters mit elektrischer Energie versorgt.
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Durch das Koppeln der Stromkreise 20, 30 miteinander mittels der ersten Koppeleinrichtung 26 können jedoch sowohl die Hochvoltbatterie 22 der Fahrgastzelle 10 als auch die Hochvoltbatterie 32 des Quadrokopters 12 zum Versorgen der elektrischen Antriebseinheit 34 genutzt werden. Ein Wechselrichter 38 kann für die Umwandlung des von den Hochvoltbatterien 22, 32 zur Verfügung gestellten Gleichstroms in Wechselstrom für die elektrische Antriebseinheit 34 sorgen. Bevorzugt sind sowohl die Hochvoltbatterie 22 als auch die Hochvoltbatterie 32 so leistungsfähig, dass der mit der Fahrgastzelle 10 (in welcher sich der wenigstens eine Insasse befindet) beladene Quadrokopter 12 auch dann zumindest ein Stück weit fliegen beziehungsweise sicher landen kann, wenn die Hochvoltbatterie 22 der Fahrgastzelle 10 oder die Hochvoltbatterie 32 des Quadrokopters 12 ausfällt oder abgeschaltet wird. Entsprechende Abschaltvorrichtungen, welche beispielsweise beim Auftreten eines Fehlers für das Abschalten der jeweiligen Hochvoltbatterie 22, 32 sorgen, sind der Einfachheit halber in 1 nicht dargestellt.
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In analoger Weise kann über die weitere oder zweite Koppeleinrichtung 28 der Stromkreis 20 der Fahrgastzelle 10 mit einem Stromkreis 40 des fahrbaren Unterteils beziehungsweise des Landfahrzeugs 14 gekoppelt werden. Der elektrische Stromkreis 40 des Landfahrzeugs 14 weist ebenfalls einen elektrischen Energiespeicher in Form einer Hochvoltbatterie 42 auf, und wenigstens eine elektrische Antriebseinheit 44 zum Fortbewegen des Landfahrzeugs 14. Die elektrische Antriebseinheit 44 kann das Landfahrzeug 14 antreiben beziehungsweise fortbewegen, ohne dass die Fahrgastzelle 10 mit dem Landfahrzeug 14 gekoppelt ist, und auch dann, wenn die Fahrgastzelle 10 mit dem Landfahrzeug 14 gekoppelt ist. Auch in dem Stromkreis 40 des Landfahrzeugs 14 kann ein Wechselrichter 46 vorgesehen sein.
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Wenn die Fahrgastzelle 10 mit dem Landfahrzeug 14 gekoppelt ist, ist vorzugsweise vorgesehen, dass die jeweilige Hochvoltbatterie 22, 42 alleine ausreichend leistungsfähig ist, also eine ausreichend große elektrische Leistung bereitstellen kann, um das mit der Fahrgastzelle 10 gekoppelte Landfahrzeug 14 auch dann fortzubewegen, wenn dieses mit der (mit dem wenigstens einen Insassen besetzten) Fahrgastzelle 10 gekoppelt ist. Dadurch ergibt sich eine erhöhte Sicherheit hinsichtlich eines Ausfalls der Energieversorgung im Hinblick auf die beiden Hochvoltbatterien 22, 42, wenn die Fahrgastzelle 10 mit dem Landfahrzeug 14 gekoppelt ist.
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Die Koppeleinrichtungen 26, 28 können durch Stecksysteme oder durch Technologien der drahtlosen Energieübertragung realisiert werden. Des Weiteren weisen die Koppeleinrichtungen 26, 28 bevorzugt DC-DC-Wandler auf, um unterschiedliche elektrische Ladungen der Hochvoltbatterien 22, 32, 42 beziehungsweise unterschiedliche Spannungen der Hochvoltbatterie 22, 32, 42 auszugleichen.
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Bei dem rein elektrisch betriebenen Quadrokopter 12 und dem rein elektrisch betriebenen Landfahrzeug 14 sowie auch bei dem elektrischen Stromkreis 20 der Fahrgastzelle 10 ist die Kühlung der Hochvoltbatterien 22, 32, 42 im Hinblick auf deren Lebensdauer und deren Leistungsfähigkeit von großer Bedeutung.
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In 2 ist die Fahrgastzelle 10 schematisch mit dem Landfahrzeug 14 gekoppelt gezeigt. In diesem mit dem Landfahrzeug 14 gekoppelten Zustand der Fahrgastzelle 10 ist zwischen einem Boden 48 der Fahrgastzelle 10 und dem Landfahrzeug 14 ein Kühlkanal 50 ausgebildet, welcher zum Kühlen der Hochvoltbatterie 22 von Luft durchströmt werden kann. An diesen Boden 48 grenzt die Hochvoltbatterie 22 der Fahrgastzelle 10 an. Die Luft in Form von Fahrtwind ist in 2 durch Strömungspfeile 52 schematisch veranschaulicht.
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Der zwischen dem Boden 48 der Fahrgastzelle 10 und einem Fahrgestell 54 des Landfahrzeugs 14 ausgebildete Kühlkanal 50 ist in 3 gut ersichtlich. Entsprechend ist der Kühlkanal 50 durch den Boden 48 der Fahrgastzelle 10 einerseits und durch das Fahrgestell 54 des Landfahrzeugs 14 andererseits in Hochrichtung begrenzt. Die Hochrichtung beziehungsweise Fahrzeughochrichtung z ist in 3 durch einen Pfeil veranschaulicht.
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Das Fahrgestell 54 weist vorliegend einen zwischen Rädern 56 des Landfahrzeugs 14 angeordneten, plattenförmigen Bereich auf, welcher von der Luft beziehungsweise dem Fahrtwind überströmt wird, wenn die Fahrgastzelle 10 mit dem Landfahrzeug 14 gekoppelt ist. In diesem plattenförmigen beziehungsweise ebenen Bereich ist bevorzugt auch der Stromkreis 40 des Landfahrzeugs 14 mit der Hochvoltbatterie 42 untergebracht. So wird während der Fahrt auch die Hochvoltbatterie 42 von dem Fahrtwind gekühlt.
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Die Fahrgastzelle 10 und/oder das Landfahrzeug 14 kann eine Steuerungseinrichtung 58 beziehungsweise ein Steuergerät aufweisen, welches die Leistungsverteilung zwischen den Hochvoltbatterien 22, 42 steuert oder regelt. Hierbei kann die Steuerungseinrichtung 58 die Leistungsauslegung der Hochvoltbatterien 22, 42 so anpassen, dass mehr Leistung aus der besser gekühlten Hochvoltbatterie 22, 42 entnommen wird beziehungsweise beim Laden der Hochvoltbatterien 22, 42 in die jeweilige Hochvoltbatterie 22, 42 eingebracht wird. Die weniger gut gekühlte Hochvoltbatterie 22, 42 wird dann entsprechend weniger stark belastet. Eine solche Leistungsverteilung kann die Steuerungseinrichtung 58 insbesondere durch eine Regelung oder Stromregelung von DC-DC-Wandlern realisieren, welche vorzugsweise Bestandteil der Koppeleinrichtungen 26, 28 sind.
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In dem Kühlkanal 50 können Kühlrippen für eine Vergrößerung der effektiven Kühlfläche sorgen und so eine bessere Kühlleistung für die Hochvoltbatterien 22, 42 bereitstellen. Aufgrund der Luftkühlung der Hochvoltbatterie 22 kann ein Kühlkreislauf in der Fahrgastzelle 10 entfallen, welcher von einer Kühlflüssigkeit durchströmt wird. Jedoch kann zum Kühlen eines Innenraums 60 der Fahrgastzelle 10 eine Klimatisierungseinrichtung mit einem Verdampfer vorgesehen sein. Des Weiteren kann das Landfahrzeug 14 zum Kühlen der Hochvoltbatterie 42 des Landfahrzeugs 14 einen Kühlkreislauf aufweisen, welcher im Betrieb von einer Kühlflüssigkeit durchströmt wird. Auch hier kann jedoch zusätzlich oder alternativ ein Kältemittelkreislauf mit einem Verdampfer vorgesehen sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102016011656 A1 [0006]
