專利名稱：電油結(jié)合充電型長(zhǎng)途蓄電池全電動(dòng)船的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電動(dòng)船，特別是一種帶有蓄電池、可進(jìn)行岸電快速充電并配備有發(fā) 電機(jī)組，以電油結(jié)合方式進(jìn)行充電的長(zhǎng)途蓄電池全電動(dòng)船。
背景技術(shù)：
目前的船舶中以內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力系統(tǒng)的船舶占據(jù)統(tǒng)治地位，由于內(nèi)燃機(jī)存在煙塵噪聲 臭味和油水對(duì)環(huán)境會(huì)產(chǎn)生污染，且煙氣和冷卻水中的熱能難以大幅度回收利用致使能效 低。采用單一蓄電池或者與風(fēng)光能配套的復(fù)合能量源的全電動(dòng)船舶，雖然具有良好的環(huán) 保效果，但是具有充電麻煩、儲(chǔ)電困難、必須依靠岸電，也存在著及太陽(yáng)能、風(fēng)能不穩(wěn) 定，無(wú)風(fēng)和雨天難以保證工作的持續(xù)性等劣勢(shì)，而最重要的問(wèn)題在于目前蓄電池低能和 風(fēng)光能裝置的低效率，導(dǎo)致船舶航速和續(xù)航力較低，極大地影響了電動(dòng)船舶的實(shí)際應(yīng)用 領(lǐng)域、而難以與傳統(tǒng)柴油機(jī)船舶競(jìng)爭(zhēng)，目前鮮見(jiàn)應(yīng)用于開(kāi)^t水域，更難以應(yīng)用于船舶長(zhǎng) 途運(yùn)輸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是要提供一種帶有蓄電池，同時(shí)也采用熱力機(jī)組為蓄電池組充電， 能夠兼顧環(huán)保和續(xù)航力指標(biāo)的電油結(jié)合充電型長(zhǎng)途蓄電池全電動(dòng)船。
由于蓄電池的存在，所以可以儲(chǔ)存和使用岸電，同時(shí)因?yàn)樾铍姵氐男钏氐淖饔茫?所以可使發(fā)電機(jī)組得以休息而極大減少空載怠速損耗提高效率。以岸電與發(fā)電機(jī)組的結(jié) 合采用充電的方式實(shí)現(xiàn)全電力推進(jìn)，可獲得環(huán)保高效的能量平衡和精確推進(jìn)效果。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的 一種電油結(jié)合充電型長(zhǎng)途蓄電池全電動(dòng)船，包括船體， 船體的駕駛室內(nèi)設(shè)有控制臺(tái)，艉部設(shè)有電動(dòng)推進(jìn)裝置，蓄電池組安裝在船體的底部，控 制臺(tái)通過(guò)電纜分別與蓄電池組和電動(dòng)推進(jìn)裝置相連，蓄電池組通過(guò)控制臺(tái)與充電機(jī)連 接，充電機(jī)與岸電接入裝置連接，船體上還設(shè)有與帶整流器的配電板連接的熱力發(fā)電機(jī) 組，配電板與控制臺(tái)以及蓄電池組相連接，逆變器與控制臺(tái)和蓄電池組連接。
電動(dòng)推進(jìn)裝置采用以SPWM或PWM方式控制交流電動(dòng)機(jī)或永磁電動(dòng)機(jī)。
控制臺(tái)采用無(wú)級(jí)調(diào)速或有檔調(diào)速裝置。
熱力發(fā)電機(jī)組采用渦輪機(jī)組或多臺(tái)并聯(lián)的柴油發(fā)電機(jī)組。蓄電池組采用閥控密封免維護(hù)蓄電池。
控制臺(tái)具有通過(guò)帶整流器的配電板控制發(fā)電機(jī)組的裝置。 本發(fā)明提供的電油結(jié)合充電型長(zhǎng)途蓄電池全電動(dòng)船，具有以下特點(diǎn)
一、 由于船舶上裝有蓄電池組和熱力機(jī)組，可利用兩種能量源，具有兩種選擇性， 兼有蓄電池電動(dòng)船舶和傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)船舶的優(yōu)勢(shì)、兼顧了環(huán)保節(jié)能和續(xù)航力。在有岸電地 方，可充分利用清潔能源，降低煙塵噪聲臭味和油水污染、改善船舶工作環(huán)境。
二、 采取了全電力推進(jìn)的方式，以精確控制的電力推進(jìn)方式取代了粗放的機(jī)械推進(jìn) 方式，獲得了優(yōu)良的控制性能和節(jié)能效果。同時(shí)可采用多臺(tái)小型發(fā)電機(jī)并聯(lián)方式以節(jié)能 運(yùn)行模式進(jìn)行供電，形成以蓄電池為中心的多種電源供電的模式，有利于減輕發(fā)電機(jī)的 負(fù)擔(dān)、提高供電質(zhì)量和可靠性、以及運(yùn)行效率；原動(dòng)機(jī)因?yàn)闆](méi)有軸系的要求所以可安放 于船舶邊角，有利于降低噪聲和空間布局。
三、 采用蓄電池，解決了能量供應(yīng)與使用的同時(shí)性問(wèn)題，以及利用岸電進(jìn)行儲(chǔ)能工 具問(wèn)題，既可利用電能，又可在很大程度上減小了空載和怠速狀態(tài)消耗，并且可輕易回 收系統(tǒng)動(dòng)能，還可以采用閑時(shí)充電、忙時(shí)用的工作模式均化負(fù)載、有利于發(fā)電機(jī)的工作 條件改善、而提高穩(wěn)定性和可靠性。蓄電池處于中心環(huán)節(jié)，有利于穩(wěn)定電參數(shù)，并加快 響應(yīng)速度。
蓄電池安裝于船舶底部，有利于降低重心、提高穩(wěn)定性，還可以取代船舶無(wú)效壓載， 不會(huì)增加船舶的自重。
蓄電池與岸電和發(fā)電機(jī)組的結(jié)合，可以極大提高船舶指標(biāo)和控制性能、以及節(jié)能水 平，將有利于提高蓄電池電動(dòng)船舶適應(yīng)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力、有利于普及推廣。
四、 控制臺(tái)具有多種操作方式，可供船員選擇使用?？捎神{駛室直接操縱船舶、實(shí) 現(xiàn)精確控制電力推進(jìn)，即由控制臺(tái)直接操縱電動(dòng)推進(jìn)裝置以SPWM或PWM方式控制 交流電動(dòng)機(jī)或永磁電動(dòng)機(jī)，進(jìn)行變頻無(wú)級(jí)調(diào)速，具有較高的控制性能和能量效率。與機(jī) 械推進(jìn)和發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)模式相比，在原動(dòng)機(jī)的操作管理方面可簡(jiǎn)化管理工作，因?yàn)檩o機(jī) 發(fā)電機(jī)可按照備用機(jī)組應(yīng)急啟動(dòng)的方式自動(dòng)啟動(dòng)和自動(dòng)調(diào)節(jié)。
五、 發(fā)電機(jī)組具有多種控制方式，便于船員選擇，可在一定程度上實(shí)現(xiàn)于駕駛室的 集中控制，有利于減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，更便于了解發(fā)電系統(tǒng)和推進(jìn)系統(tǒng)的工作情況，由于蓄 電池的存在，相當(dāng)于不間斷電源的作用，所以增加了系統(tǒng)可靠性和爭(zhēng)取了排除故障的時(shí) 間。
六、 充電機(jī)可對(duì)于蓄電池進(jìn)行無(wú)人值班自動(dòng)均衡充電，可在保護(hù)蓄電池的前提下，實(shí)現(xiàn)均衡充電，避免了人為操作的失誤，比較適應(yīng)當(dāng)前的管理水平。岸電接入裝置可以 引入岸充電機(jī)直接對(duì)蓄電池充電，也可引入交流電由船載充電機(jī)進(jìn)行充電，使船舶具有 多種選擇，有利于適應(yīng)實(shí)際情況的不同需要。例如對(duì)于小型船舶，不必配備大型充電機(jī)， 只可配備小型充電機(jī)以滿足小型充電和船舶?？繒r(shí)的用電的需求，而依靠岸大型充電機(jī) 進(jìn)行快速充電。控制臺(tái)可與發(fā)電裝置、以及充電裝置一道控制和分配對(duì)蓄電池組進(jìn)行均 衡充電，有利于對(duì)蓄電池組進(jìn)行串并聯(lián)組合充電，以達(dá)到快速均衡充電的目的。
七、 與傳統(tǒng)柴油機(jī)船舶相比，具有舒適度高、操作簡(jiǎn)單、管理方便、維護(hù)工作量小、 環(huán)保節(jié)能、高性能價(jià)格比，空間布局優(yōu)化、反應(yīng)快機(jī)動(dòng)靈活的優(yōu)點(diǎn)。
八、 由于采用了閥控密封免維蓄電池、充電機(jī)以及配備和安排了控制和分配對(duì)蓄電 池組進(jìn)行充電的裝置和措施，實(shí)現(xiàn)了無(wú)人值班均衡充電，從而使得維護(hù)管理工作比較簡(jiǎn) 單、且有利于提高工作可靠性。熱力機(jī)發(fā)電機(jī)組與蓄電池的容量配套比例可根據(jù)實(shí)際需 要調(diào)節(jié)，有利于適應(yīng)短途和中長(zhǎng)途的不同需求，以及兼顧船舶性能和造價(jià)之間的關(guān)系。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。 圖l是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是本發(fā)明主甲板俯視圖。 圖3是本發(fā)明主電路原理圖。
具體實(shí)施例方式
如圖l、圖2和圖3所示，本發(fā)明包括船體l，船體l的駕駛室內(nèi)設(shè)有控制臺(tái)2，艉 部設(shè)有電動(dòng)推進(jìn)裝置4，蓄電池組3安裝在船體1的底部，控制臺(tái)2通過(guò)電纜分別與蓄 電池組3和電動(dòng)推進(jìn)裝置4相連，蓄電池組3通過(guò)控制臺(tái)2與充電機(jī)5連接，充電機(jī)5 與岸電接入裝置6連接，船體1上還設(shè)有與帶整流器的配電板8連接的熱力發(fā)電機(jī)組7， 配電板8與控制臺(tái)2以及蓄電池組3相連接，逆變器9與控制臺(tái)2和蓄電池組3連接。
控制臺(tái)2同時(shí)采用無(wú)級(jí)調(diào)速裝置和有檔調(diào)速裝置，利用蓄電池組3的電能，直接控 制電動(dòng)推進(jìn)裝置實(shí)現(xiàn)電力推進(jìn)。電動(dòng)推進(jìn)裝置4采用以SPWM或PWM方式控制交流 電動(dòng)機(jī)或永磁電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，可采用多種混合燃料，并且可采取應(yīng)急發(fā)電機(jī)組自 啟動(dòng)方式工作。熱力發(fā)電機(jī)組7采用渦輪機(jī)組或多臺(tái)并聯(lián)的柴油發(fā)電機(jī)組，熱力發(fā)電機(jī) 組7可以通過(guò)帶整流器8的配電板向蓄電池組3充電和通過(guò)逆變器向負(fù)載供電、以及向 變頻器供電完成船舶電力推進(jìn)。岸電接入裝置6可引用交流電源通過(guò)充電機(jī)對(duì)于蓄電池 組3進(jìn)行無(wú)人值班自動(dòng)均衡快速充電。以岸電和高能燃料的電油結(jié)合充電方式實(shí)現(xiàn)能量平衡和全電力推進(jìn)。
蓄電池組3采用閥控密封免維護(hù)蓄電池。
本發(fā)明的工作過(guò)程如下船舶在電能方面的使用分為充電和用電兩方面，充電分為 利用岸電充電和船舶發(fā)電機(jī)充電。利用岸電接入裝置6直接引入岸充電機(jī)直流電源對(duì)蓄 電池充電，也可以引入交流電，利用船載充電機(jī)5進(jìn)行充電。充電時(shí)，利用控制臺(tái)2的 開(kāi)關(guān)可控制、分配對(duì)各組蓄電池進(jìn)行充電。此外，可以充電機(jī)5和岸上充電機(jī)對(duì)蓄電池 組3進(jìn)行充放電，可把電能返回到電網(wǎng)，以滿足蓄電池組維護(hù)和節(jié)約能量的雙重需求。
在利用船舶發(fā)電機(jī)充電時(shí)，可利用控制臺(tái)2通知發(fā)電機(jī)室，采用手動(dòng)方式利用配電 板8啟動(dòng)發(fā)電機(jī)組7進(jìn)行充電和帶負(fù)載。在一般情況，可采用自動(dòng)方式進(jìn)行控制，多臺(tái) 發(fā)電機(jī)組處于應(yīng)急啟動(dòng)準(zhǔn)備之中，可由控制臺(tái)2控制工作發(fā)電機(jī)的數(shù)量。發(fā)電機(jī)充電可 在船舶停止工作時(shí)，也可以在船舶航行時(shí)進(jìn)行，發(fā)電機(jī)一邊對(duì)蓄電池組充電， 一邊拖帶 負(fù)載和進(jìn)行船舶推進(jìn)。具體工況，既取決于設(shè)計(jì)時(shí)的兩者配比，又取決于操作需要。例 如在船舶短時(shí)?？抗r，沒(méi)有推進(jìn)負(fù)載，而其它負(fù)載也較小，發(fā)電機(jī)處于等待狀態(tài)，就 可進(jìn)行充電，即可完全取消發(fā)電機(jī)的空載狀態(tài)，此時(shí)，蓄電池組作為主值班電源，等待 負(fù)載的到來(lái)。當(dāng)船舶出航時(shí)，開(kāi)始負(fù)載較小，以后逐漸增大，發(fā)電機(jī)增加輸出達(dá)到滿負(fù) 荷，并增加工作發(fā)電機(jī)的數(shù)量。為了達(dá)到節(jié)能目的，可預(yù)先制定節(jié)能工作預(yù)案和程序， 以減少啟動(dòng)和停止工作的次數(shù)。
用電分為推進(jìn)電動(dòng)機(jī)用電和船舶其它負(fù)載的用電。船舶其它負(fù)載分為直流負(fù)載和交 流負(fù)載兩種，直流負(fù)載一般是指動(dòng)力負(fù)載，可采用變頻方式實(shí)現(xiàn)節(jié)能控制，由電站直接 供電。交流負(fù)載由逆變器9引用電站直流電逆變?yōu)榻涣麟?，向?fù)載供電。
推進(jìn)電動(dòng)機(jī)用電，由綜合電源形成以蓄電池組為中心的船舶電站，在控制臺(tái)2的操 作控制下，向推進(jìn)電動(dòng)供電帶動(dòng)推進(jìn)裝置4轉(zhuǎn)動(dòng)，推動(dòng)船體l運(yùn)動(dòng)。電力推進(jìn)裝置4由 變頻器或逆變器10，與變頻器或逆變器10連接的推進(jìn)電機(jī)11，與推進(jìn)電機(jī)11連接的 齒輪箱12以及螺旋漿13構(gòu)成，電力經(jīng)過(guò)變頻器或逆變器10后帶動(dòng)推動(dòng)電機(jī)11工作， 推進(jìn)電機(jī)11通過(guò)齒輪箱12帶動(dòng)螺旋漿13轉(zhuǎn)動(dòng)，從而推動(dòng)船舶運(yùn)行?？刂婆_(tái)2可直接 控制電動(dòng)機(jī)進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速，并且操縱船舶運(yùn)動(dòng)。
權(quán)利要求
1、一種電油結(jié)合充電型長(zhǎng)途蓄電池全電動(dòng)船，包括船體(1)，船體(1)的駕駛室內(nèi)設(shè)有控制臺(tái)(2)，艉部設(shè)有電動(dòng)推進(jìn)裝置(4)，其特征在于蓄電池組(3)安裝在船體(1)的底部，控制臺(tái)(2)通過(guò)電纜分別與蓄電池組(3)和電動(dòng)推進(jìn)裝置(4)相連，蓄電池組(3)通過(guò)控制臺(tái)(2)與充電機(jī)(5)連接，充電機(jī)(5)與岸電接入裝置(6)連接，船體(1)上還設(shè)有與帶整流器的配電板(8)連接的熱力發(fā)電機(jī)組(7)，配電板(8)與控制臺(tái)(2)以及蓄電池組(3)相連接，逆變器(9)與控制臺(tái)(2)和蓄電池組(3)連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電油結(jié)合充電型長(zhǎng)途蓄電池全電動(dòng)船，其特征在于電 動(dòng)推進(jìn)裝置(4)采用以SPWM或PWM方式控制交流電動(dòng)機(jī)或永磁電動(dòng)機(jī)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電油結(jié)合充電型長(zhǎng)途蓄電池全電動(dòng)船，其特征在于控 制臺(tái)(2)具有無(wú)級(jí)調(diào)速和有檔調(diào)速操作控制裝置。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電油結(jié)合充電型長(zhǎng)途蓄電池全電動(dòng)船，其特征在于熱 力發(fā)電機(jī)組(7)采用渦輪機(jī)組或多臺(tái)并聯(lián)的柴油發(fā)電機(jī)組。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電油結(jié)合充電型長(zhǎng)途蓄電池全電動(dòng)船，其特征在于蓄電池組(3)采用閥控密封免維護(hù)蓄電池。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的電油結(jié)合充電型長(zhǎng)途蓄電池全電動(dòng)船，其特征在于:控制臺(tái)(2)具有通過(guò)帶整流器的配電板(8)控制發(fā)電機(jī)組的裝置。
全文摘要
一種電油結(jié)合充電型長(zhǎng)途蓄電池全電動(dòng)船，船體的駕駛室內(nèi)設(shè)有控制臺(tái)，艉部設(shè)有電動(dòng)推進(jìn)裝置，蓄電池組安裝在船體的底部，船體上還設(shè)有與帶整流器的配電板連接的熱力發(fā)電機(jī)組。本發(fā)明在船舶上裝有蓄電池組和熱力機(jī)組，可利用岸電和高能燃料的兩種能量源，在有岸電地方，可充分利用清潔能源，降低煙塵噪聲臭味和油水污染、改善船舶工作環(huán)境。本發(fā)明以高能燃油和岸電作為復(fù)合能源實(shí)現(xiàn)能量平衡，以充電方式形成以蓄電池組為中心的船舶電站，實(shí)現(xiàn)全電力推進(jìn)，兼有蓄電池電動(dòng)船舶和傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)船舶的優(yōu)勢(shì)、兼顧環(huán)保節(jié)能和續(xù)航力的雙重指標(biāo)。具有控制精確、續(xù)航力高、環(huán)保節(jié)能、管理操作簡(jiǎn)便的特點(diǎn)，是類似于電油混合型電動(dòng)汽車(chē)的電動(dòng)船舶。
文檔編號(hào)B60L11/02GK101585407SQ20091006296
公開(kāi)日2009年11月25日 申請(qǐng)日期2009年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月3日
發(fā)明者明 龐, 龐志森, 張青發(fā) 申請(qǐng)人:宜昌發(fā)中船務(wù)有限公司;龐志森;張青發(fā);龐 明;張大中