一种大容量电动船的充电岸电系统及充电方法[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 1099197 A(43)申请公布日 2019.04.19

(21)申请号 201811584675.X(22)申请日 2018.12.24

(71)申请人 武汉船用电力推进装置研究所（中

国船舶重工集团公司第七一二研究所）

地址 4300 湖北省武汉市洪山区南湖汽

校大院(72)发明人 张泽宇　陈卓　蒋炜　殷进军　

夏义　(74)专利代理机构 武汉凌达知识产权事务所

(特殊普通合伙) 42221

代理人 刘念涛　宋国荣(51)Int.Cl.

B60L 53/16(2019.01)B60L 53/37(2019.01)

权利要求书2页 说明书4页 附图2页

()发明名称

一种大容量电动船的充电岸电系统及充电方法

(57)摘要

本发明公开了一种大容量电动船的充电岸电系统及充电方法，包括安装于船舶上的远程传输模块、位置定位模块和充电接口模块，以及设于岸上的岸基接收模块、位置判断模块、位置调整模块和充电模块，岸基接收模块和位置判断模块安装于位置调整模块之上，并随着位置调整模块的变动而变动，所述的位置调整模块由位置移动装置和位置控制器组成，所述的充电模块上连接有充电接口调整模块，接口调整模块由充电调整装置和充电线缆组成，所述的充电接口模块通过与充电线缆对接实现岸电接入和对船舶的充电；本发明在新能源船舶动力系统领域具有广阔的应用前景。

CN 1099197 ACN 1099197 A

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1.一种大容量电动船的充电岸电系统，其特征在于：包括安装于船舶上的远程传输模块（1）、位置定位模块（4）和充电接口模块（8），以及设于岸上的岸基接收模块（2）、位置判断模块（3）、位置调整模块（5）和充电模块（6），岸基接收模块（2）和位置判断模块（3）安装于位置调整模块（5）之上，并随着位置调整模块（5）的变动而变动，所述的位置调整模块（5）由位置移动装置（14）和位置控制器（13）组成，所述的充电模块（6）上连接有充电接口调整模块（7），接口调整模块（7）由充电调整装置（11）和充电线缆（12）组成，所述的充电接口模块（8）通过与充电线缆（12）对接实现岸电接入和对船舶的充电。

2.根据权利要求1所述的一种大容量电动船的充电岸电系统，其特征在于，所述的远程传输模块（1）和岸基接收模块（2）协同工作；远程传输模块（1）采用船电的AC220V或DC24V供电，通过WIFI、GPRS、GPS或无线电台的方式发送信息；岸基接收模块（2）采用岸基AC220V或DC24V供电，通过WIFI、GPRS、GPS或无线电台的方式接收信息。

3.根据权利要求1所述的一种大容量电动船的充电岸电系统，其特征在于，所述的岸基接收模块（2）和位置判断模块（3）之间通过有线或无线方通讯，所述的有线通讯方式采用RS485、CAN或Ethernet总线，所述的无线通讯方式采用WIFI或蓝牙。

4.根据权利要求3所述的一种大容量电动船的充电岸电系统，其特征在于，所述的岸基接收模块（2）安装于位置调整模块（5）上。

5.根据权利要求1所述的一种大容量电动船的充电岸电系统，其特征在于，所述的位置判断模块（3）和位置定位模块（4） 协同工作；位置定位模块（4）采用船电的AC220V或DC24V供电；位置判断模块（3）采用岸基AC220V或DC24V供电。

6.根据权利要求1所述的一种大容量电动船的充电岸电系统，其特征在于，所述的位置调整模块（5）作为位置判断模块（3）的执行器，调整充电模块（6）的位置。

7.根据权利要求1所述的一种大容量电动船的充电岸电系统，其特征在于，所述的充电模块（6）为不控整流模块或PWM控制整流模块。

8.根据权利要求1至7任意一项所述的一种大容量电动船的充电岸电系统，其特征在于，还包括通过RS485、CAN或Ethernet总线与岸基接收模块（2）或/和位置调整模块（5）有线通讯的遥控终端模块（9），所述的遥控终端模块（9）为PAD、操控面板或笔记本电脑。

9.一种如权利要求1所述充电岸电系统的充电方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，船舶航行过程中远程传输模块（1）采用WIFI、GPRS、GPS或无线电台的方式实时发送信号，岸上的岸基接收模块（2）和充电模块（6）处于待机状态；

步骤2，当大容量电动船舶进入到远程传输模块（1）和岸基接收模块（2）的工作范围时，岸基接收模块（2）通过WIFI、GPRS、GPS或无线电台的方式接收远程传输模块（1）的信号后发送指令到位置判断模块（3），位置判断模块（3）开始工作；

步骤3，当船舶航行到固定港口时，位置判断模块（3）通过有线通讯方式或无线通讯方式获取位置定位模块（4）的位置，进而判断船舶位置，位置判断模块（3）同时通过红外探测或微波探测方式判断船舶的艏艉位置，进而确定充电接口模块（8）的具体位置；

步骤4，位置调整模块（5）通过位置控制器（13）接收位置判断模块（3）的指令，调整位置移动装置（14）与船舶的相对位置直至位置移动装置（14）达到指定位置；

步骤5，充电接口调整模块（7）在到达指定地点后，通过垂直升降装置或机械臂调整充电线缆（12）位置，手动使其与充电接口模块（8）对接，通知充电模块（6）开始工作实现对船

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舶的充电和岸电接入。

10.根据权利要求9所述的一种大容量电动船的充电岸电系统的充电方法，其特征在于，还包括人为通过遥控终端模块（9）发送指令，岸基接收模块（2）接收控制指令后传递给位置判断模块（3），再由位置判断模块（3）发送控制指令至位置调整模块（5），实现指定位置的移动，充电接口调整模块（7）接收位置调整模块（5）的指令，实现电缆对指定位置的移动，实现对船舶的充电和岸电接入。

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一种大容量电动船的充电岸电系统及充电方法

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技术领域

[0001]本发明属于新能源船舶领域，具体涉及一种大容量电动船的充电岸电系统及充电方法，适用于全电动船舶和混合动力船舶，也可拓展应用于需要大容量岸电的普通船舶。背景技术

[0002]2016年中国环保部发布《船舶发动机排气污染物排放限值及测量方法（中国第一、第二阶段）》，该新标准将于2018年1月正式开始实施，适用于具有中国船籍在我国水域航行或作业的船舶，中国船级社于2015年发布太阳能光伏系统及磷酸铁锂电池系统检验指南，标志着新能源船舶的发展进入了快速发展的阶段。[0003]各大湖泊、内河固定航区、固定航程航次航行的船舶都提出了新能源船舶的需求，部分水库、湖泊（天池、密云水库等）和部分内河区域（广州珠江段）等已经不允许新造采用柴油机作为能源的船舶，新能源船舶的发展是大势所趋，新能源船舶可有效的降低船舶排放，有效的提高船舶的舒适度。[0004]而由于船舶动力需求较大，为保证船舶的正常的运营，新能源船舶所需电池容量都较大，如2018年武汉300客位全电动客船电池容量达到2300kWh，2018年宜昌交运“两坝一峡”游船电池容量达到7500kWh，充电容量大、充电电流大，传统的充电方法都是通过充电桩，由人工拖曳充电电缆与船舶上的充电接口进行对接，而在大容量电动船上，由于充电电流极大，电缆粗且重，存在以下问题：

1，传统充电方法在充电电流较大的情况下，无法快速的完成充电操作，无法有效的利用船舶靠泊时间充电，以有效的合理减少船舶电池容量；

2，传统充电方法当船舶的停泊位置变动时，充电操作工作量极大，自动化程度不高，非常不方便。

[0005]因此，发展新形式的充电岸电系统，更为科学有效的提高充电操作效率，可以有效的利用船舶停泊的时间充电，也可支持更大容量的充电电流，减少电池装船容量，减少初期投资成本，是未来新能源船舶动力系统需要解决的问题。发明内容

[0006]本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种大容量电动船的充电岸电系统及充电方法，该装置大大增加了新能源船舶充电的便捷程度，也可拓展应用于需要大容量岸电的普通船舶。

[0007]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种大容量电动船的充电岸电系统，包括安装于船舶上的远程传输模块、位置定位模块和充电接口模块，以及设于岸上的岸基接收模块、位置判断模块、位置调整模块和充电模块，岸基接收模块和位置判断模块安装于位置调整模块之上，并随着位置调整模块的变动而变动，所述的位置调整模块由位置移动装置和位置控制器组成，所述的充电模块上连接有充电接口调整模块，接口调整模块由充电调整装置和充电线缆组成，所述的充电接口模块通过与充电线缆对接实现岸电接入和

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对船舶的充电。

[0008]所述的一种大容量电动船的充电岸电系统，其远程传输模块和岸基接收模块协同工作；远程传输模块采用船电的AC220V或DC24V供电，工作方式可以是WIFI、GPRS、GPS、无线电台等无线通讯发送方式；岸基接收模块采用岸基AC220V或DC24V供电，工作方式可以是WIFI、GPRS、GPS、无线电台等无线通讯接收方式。

[0009]所述的一种大容量电动船的充电岸电系统，其岸基接收模块和位置判断模块之间具有通讯，工作方式可以是S485、CAN或Ethernet等有线通讯方式，也就可以是WIFI、蓝牙等无线通讯方式。

[0010]所述的一种大容量电动船的充电岸电系统，其岸基接收模块安装于位置调整模块上。

[0011]所述的一种大容量电动船的充电岸电系统，其位置判断模块和位置定位模块协同工作；位置定位模块安装于船上并采用船电的AC220V或DC24V供电，作为位置判断模块定位的基准；位置判断模块采用岸基AC220V或DC24V供电，工作方式可以是红外探测、微波探测等定位方式。

[0012]所述的一种大容量电动船的充电岸电系统，其位置调整模块作为位置判断模块的执行器，调整充电模块的位置。包括安装于移动载体上的控制模块、移动载体、移动载体的移动通道等，其中移动载体可以是小车等，移动载体的移动通道可以是专用通道也可以是滑轨等。

[0013]所述的一种大容量电动船的充电岸电系统，其充电模块为不控整流模块或PWM控制整流模块。

[0014]所述的一种大容量电动船的充电岸电系统，还包括通过RS485、CAN、Ethernet等有线通讯方式与岸基接收模块或/和位置调整模块有线通讯的遥控终端模块，作为位置调整模块的外部手动遥控操作装置，其可以是PAD、操控面板也可以是笔记本电脑等。[0015]一种大容量电动船的充电岸电系统的充电方法，包括如下步骤：

步骤1，船舶航行过程中远程传输模块采用WIFI、GPRS、GPS或无线电台的方式实时发送信号，岸上的岸基接收模块和充电模块处于待机状态；

步骤2，当大容量电动船舶进入到远程传输模块和岸基接收模块的工作范围时，岸基接收模块通过WIFI、GPRS、GPS或无线电台的方式接收远程传输模块的信号后发送指令到位置判断模块，位置判断模块开始工作；

步骤3，当船舶航行到固定港口时，位置判断模块通过有线通讯方式或无线通讯方式获取位置定位模块的位置，进而判断船舶位置，位置判断模块同时通过红外探测或微波探测等定位方式判断船舶的艏艉位置，进而确定充电接口模块的具体位置；

步骤4，位置调整模块通过位置控制器接收位置判断模块的指令，调整位置移动装置与船舶的相对位置直至位置移动装置达到指定位置；

步骤5，充电接口调整模块在到达指定地点后，通过垂直升降装置或机械臂调整充电线缆位置，手动使其与充电接口模块对接，通知充电模块开始工作实现对船舶的充电和岸电接入。

[0016]进一步，还包括人为通过遥控终端模块实现与岸基接收模块通讯，人为发送对位置调整模块的指令，岸基接收模块接收控制指令后传递给位置判断模块，再由位置判断模

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块发送控制指令至位置调整模块，实现指定位置的移动，充电接口调整模块接收位置调整模块的指令，实现电缆对指定位置的移动，实现对船舶的充电和岸电接入。[0017]本发明产生的有益效果是：本发明实现了大容量电动船的充电岸电系统，解决了大容量电动船的充电问题，并科学有效的提高充电操作效率，可以有效的利用船舶停泊的时间充电，也更方便支持更大容量的充电电流，减少电池装船容量，减少初期投资成本。附图说明

[0018]图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的电气示意图；

图3为本发明的总线连接示意图；

图4为本发明位置调整模块的结构示意图。[0019]各附图标记为：1—远程传输模块，2—岸基接收模块，3—位置判断模块，4—位置定位模块，5—位置调整模块，6—充电模块，7—充电接口调整模块，8—充电接口模块，9—遥控终端模块，10—隔离变压器，11—充电调整装置，12—充电线缆，13—位置控制器，14—位置移动装置。

具体实施方式

[0020]下面结合附图对本发明作进一步说明。[0021]参照图1所示，本发明公开了一种大容量电动船的充电岸电系统，包括远程传输模块1、岸基接收模块2、位置判断模块3、位置定位模块4、位置调整模块5、充电模块6、充电接口调整模块7、充电接口模块8、遥控终端模块9；其中远程传输模块1、位置定位模块4和充电接口模块8安装于船上，岸基接收模块2、位置判断模块3、位置调整模块5和充电模块6设于岸上，其中岸基接收模块2和位置判断模块3安装于位置调整模块5之上，并随着位置调整模块5的变动而变动，所述的位置调整模块5由位置移动装置14和位置控制器13组成，所述的充电模块6上连接有充电接口调整模块7，接口调整模块7由充电调整装置11和充电线缆12组成，所述的充电接口模块8通过与充电线缆12对接实现岸电接入和对船舶的充电。[0022]所述的远程传输模块1和岸基接收模块2协同工作；远程传输模块1采用船电的AC220V或DC24V供电，工作方式可以是WIFI、GPRS、GPS、无线电台等无线通讯发送方式，岸基接收模块2采用岸基AC220V或DC24V供电，工作方式可以是WIFI、GPRS、GPS、无线电台等无线通讯接收方式，当船舶航行到指定区域后，岸基接收模块2根据远程传输模块1的通讯判断船舶距离，并通过RS485或CAN或Ethernet等有线通讯方式告知位置判断模块3。[0023]所述的位置判断模块3和位置定位模块4协同工作；位置定位模块4安装于船上并采用船电的AC220V或DC24V供电，作为位置判断模块3定位的基准，位置判断模块3采用岸基AC220V或DC24V供电，位置判断模块3通过红外探测或微波探测等定位方式判断船舶的艏艉位置，进而确定充电接口模块8的具体位置。

[0024]所述的位置调整模块5作为位置判断模块3的执行器，调整充电模块6的位置，包括安装于移动载体上的控制模块、移动载体、移动载体的移动通道等，其中移动载体可以是小车等，移动载体的移动通道可以是专用通道也可以是滑轨等。

[0025]所述的位置调整模块5中的位置控制器13接收位置判断模块3的指令，调整位置移

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动装置14与船舶的相对位置，然后调整位置移动装置14至指定位置，充电接口调整模块7由充电调整装置11以及充电线缆12组成，所述的充电接口调整模块7在位置调整模块5执行完毕后，到达指定地点后，调整充电接口模块8的位置，其可以是垂直升降装置，也可以是机械臂（电子式、液压式）等，其与位置调整模块5的信息传输可以通过岸基接收模块2也可以是RS485、CAN、Ethernet等有线通讯方式，最终将充电线缆12调整至充电接口模块8前方并手动连接后，通知充电模块6开始工作，控制信号传输通过RS485、CAN、Ethernet等有线通讯方式。

[0026]充电模块6可以是不控整流模块也可以是PWM控制整流模块，当充电模块6是不控整流模块时，充电模块6与岸电之间需增加隔离变压器10，然后充电模块6开始充电。[0027]本发明充电岸电系统的充电方法，包括如下步骤：

步骤1，船舶航行过程中远程传输模块1采用WIFI、GPRS、GPS或无线电台的方式实时发送信号，岸上的岸基接收模块2和充电模块6处于待机状态。[0028]步骤2，当大容量电动船舶进入到远程传输模块1和岸基接收模块2的工作范围时，岸基接收模块2通过WIFI、GPRS、GPS或无线电台的方式接收远程传输模块1的信号后发送指令到位置判断模块3，位置判断模块3开始工作。[0029]步骤3，当船舶航行到固定港口时，位置判断模块3通过有线通讯方式或无线通讯方式获取位置定位模块4的位置，进而判断船舶位置，位置判断模块3同时通过红外探测或微波探测等定位方式判断船舶的艏艉位置，进而确定充电接口模块8的具体位置。[0030]步骤4，位置调整模块5通过位置控制器13接收位置判断模块3的指令，调整位置移动装置14与船舶的相对位置直至位置移动装置14达到指定位置。[0031]步骤5，充电接口调整模块7在到达指定地点后，通过垂直升降装置或机械臂调整充电线缆12位置，手动使其与充电接口模块8对接，通知充电模块6开始工作实现对船舶的充电和岸电接入。

[0032]本系统也可采用手动遥控的方式，通过遥控终端模块9与岸基接收模块2实现通讯，人为发送对位置调整模块5的指令，岸基接收模块2接收控制指令后传递给位置判断模块3，再由位置判断模块3发送控制指令至位置调整模块5，实现指定位置的移动，充电接口调整模块7接收位置调整模块5的指令，实现电缆对指定位置的移动，实现对船舶的充电和岸电接入。

[0033]本发明不局限于上述最佳实施方式，任何本领域技术人员在本发明的启示下都可以得出其它变形及改进的产品，但不论在其形状或结构上做任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

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