專(zhuān)利名稱(chēng)：新能源電動(dòng)船的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電力驅(qū)動(dòng)的船舶，特別是涉及一種以太陽(yáng)能、風(fēng)能、潮汐能等可再生能源所產(chǎn)生的電能為動(dòng)力的新能源電動(dòng)船。
背景技術(shù)：
船舶是最重要的交通運(yùn)輸工具之一。正如人們所知，傳統(tǒng)的船舶主要是依靠熱機(jī)，如柴油機(jī)、汽輪機(jī)以及燃汽輪機(jī)等來(lái)驅(qū)動(dòng)的，船舶運(yùn)行的能量來(lái)源依賴(lài)于具有污染的不可再生的燃油，這種以燃油為動(dòng)力來(lái)源的船舶具有如下顯著缺陷 I、排放的廢氣、廢水較多，對(duì)環(huán)境污染比較嚴(yán)重。2、噪聲污染非常嚴(yán)重，乘坐環(huán)境的舒適性相對(duì)較低。3、能源的消耗較大，營(yíng)運(yùn)經(jīng)濟(jì)性較差。特別是近年來(lái)，由于燃油價(jià)格上漲過(guò)快，船舶經(jīng)營(yíng)者承受較大的運(yùn)營(yíng)成本壓力。面對(duì)更為嚴(yán)格的排放要求，以及提高船舶運(yùn)營(yíng)的經(jīng)濟(jì)效益和為了滿足特種船舶的特殊要求，人們尋求通過(guò)改變船舶的能量來(lái)源和推進(jìn)方式來(lái)解決上述問(wèn)題，而電力推進(jìn)方式則是一條有效途徑。為此，人們開(kāi)發(fā)出了一些電動(dòng)船舶，其中一些嘗試?yán)眯履茉础＿@類(lèi)電動(dòng)船舶的結(jié)構(gòu)基本類(lèi)似，其通過(guò)太陽(yáng)能電池板、風(fēng)力發(fā)電機(jī)等產(chǎn)生電能，將能量?jī)?chǔ)存在蓄電池中，并通過(guò)DC/AC逆變器將存儲(chǔ)在電池中的直流電逆變成交流電，為漿、舵和驅(qū)動(dòng)電機(jī)等電力推進(jìn)裝置和船上的照明、空調(diào)等交流負(fù)載提供交流電能。然而。這類(lèi)電動(dòng)船舶雖然采用了風(fēng)能、太陽(yáng)能等新能源技術(shù)，但由于其蓄電池輸出的是直流電，要給船用推進(jìn)裝置和交流負(fù)載供電，必須要經(jīng)過(guò)DC/AC轉(zhuǎn)換，能量轉(zhuǎn)換過(guò)程中必然存在能量損耗，使得電池的電能得不到充分利用，導(dǎo)致續(xù)航里程較短，不利于推廣。還由于船舶經(jīng)常起停，在啟動(dòng)時(shí)，船用推進(jìn)裝置供電電能變化大，而從電池的工作特性看，變化的大電流沖擊將嚴(yán)重影響電池的壽命，使得電池更換頻繁，從而導(dǎo)致維護(hù)成本提高。就電池技術(shù)而言，一般單節(jié)電池電壓很低(幾伏)，而船用供電系統(tǒng)電壓可高達(dá)幾百伏，需要多節(jié)電池串聯(lián)在一起使用。由于各個(gè)電池的內(nèi)阻等參數(shù)的不一致，經(jīng)過(guò)多次充、放電后，各個(gè)電池的電壓等參數(shù)會(huì)不一致，而電池電壓是直接對(duì)應(yīng)電池容量的，電池電壓的不同意味著電池的容量得不到充分利用，因而導(dǎo)致整個(gè)電池的容量不足，續(xù)航里程縮短，且電池長(zhǎng)期在低壓工作，也會(huì)影響電池的壽命。此外，如果采用新型的鋰離子電池，還需要對(duì)各個(gè)電池的溫度和電壓參數(shù)進(jìn)行采樣，如果電壓過(guò)低，容易直接導(dǎo)致電池失效，如果電壓或溫度過(guò)高，會(huì)引起爆炸、火災(zāi)等危險(xiǎn)。因此需要對(duì)其進(jìn)行監(jiān)控和管理，以保證電池儲(chǔ)能單元工作的安全性、可靠性，并延長(zhǎng)電池使用壽命。另一方面，對(duì)于米用交流輸電的電動(dòng)船，由于其推進(jìn)系統(tǒng)電機(jī)功率一般較大，在起停和電機(jī)驅(qū)動(dòng)功率變化的時(shí)候，對(duì)整個(gè)船的交流電的諧波污染嚴(yán)重。此外，電動(dòng)船負(fù)載中，絕大部分是感性負(fù)載電機(jī)，因此交流電功率因素很低，交流輸電效率低，無(wú)功損耗嚴(yán)重，另外對(duì)船用其他交流負(fù)載供電電能質(zhì)量也差。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型旨在解決上述問(wèn)題，而提供一種由電能存儲(chǔ)單元輸出的直流電無(wú)須進(jìn)行直流到交流的轉(zhuǎn)換，可有效降低能源消耗，提高能源利用率，并可有效提高續(xù)航里程且無(wú)污染，噪音低的新能源電動(dòng)船。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供一種新能源電動(dòng)船，該新能源電動(dòng)船包括新能源發(fā)電單元，與新能源發(fā)電單元連接的電能存儲(chǔ)單元，與電能存儲(chǔ)單元連接的充電單元、電力推進(jìn)裝置及用電負(fù)載，與新能源發(fā)電單元、電能存儲(chǔ)單元、充電單元及電力推進(jìn)裝置連接的主控單元，其特征在于，所述電力推進(jìn)裝置用電負(fù)載均為直流負(fù)載，所述新能源發(fā)電單元發(fā)的電經(jīng)充電單元儲(chǔ)存于電能存儲(chǔ)單元內(nèi)，該電能存儲(chǔ)單元與所述電力推進(jìn)裝置和用電負(fù)載相連接，直接將直流電輸送到所述電力推進(jìn)裝置和用電負(fù)載，為其提供工作電源。新能源發(fā)電單元為太陽(yáng)能發(fā)電單元、風(fēng)力發(fā)電單元、潮汐能發(fā)電單元、燃料電池發(fā)電單元中的一種或幾種的組合。太陽(yáng)能發(fā)電單元包括普通太陽(yáng)能發(fā)電裝置、薄膜太陽(yáng)能發(fā)電裝置、聚光太陽(yáng)能發(fā)電裝置中的一種或者幾種的組合。風(fēng)力發(fā)電單元包括直流永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)和開(kāi)關(guān)磁阻風(fēng)力發(fā)電機(jī)中的一種或其組
口 ο電能存儲(chǔ)單元為鋰電池電能存儲(chǔ)單元和超級(jí)電容電能存儲(chǔ)單元中的一種或其組
口 O充電單元包括新能源充電單元和岸上充電單元,其中，新能源充電單元分別與太陽(yáng)能發(fā)電單元、風(fēng)力發(fā)電單元、電能存儲(chǔ)單元及主控單元連接，岸上充電單元與電能存儲(chǔ)單元相連接。電力推進(jìn)裝置包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元、傳動(dòng)單元及船槳單元，所述用電負(fù)載包括照明裝置和家用電器。主控單元包括控制模塊及與之相連的人機(jī)交互模塊和信號(hào)采集模塊，所述信號(hào)采集模塊還分別與新能源發(fā)電單元、電能存儲(chǔ)單元、充電單元、電力推進(jìn)裝置及用電負(fù)載相連接。本實(shí)用新型的貢獻(xiàn)在于，其有效解決了現(xiàn)有電動(dòng)船舶所存在的電力傳輸及用電效率低，能量損耗高，續(xù)航里程短等問(wèn)題。本實(shí)用新型將電能的供給端直接與船舶的電力推進(jìn)裝置及用電負(fù)載相連，去掉了中間的DC/AC轉(zhuǎn)換裝置，因而有效提高了電力傳輸及用電的效率，減少了能源消耗，從而增加了電動(dòng)船的續(xù)航能力。此外，由于采用直流電，其功率因素為1，不存在交流電中的功率因素和諧波的問(wèn)題，因此無(wú)需因功率因素低而增加功率因數(shù)校正器。還由于本實(shí)用新型的電力設(shè)備中沒(méi)有DC/AC轉(zhuǎn)換裝置，并且直流傳輸?shù)碾妱?dòng)船的推進(jìn)電機(jī)的容量也可比交流傳輸?shù)碾妱?dòng)船的推進(jìn)電機(jī)低，因此可有效節(jié)約成本。本實(shí)用新型的新能源電動(dòng)船不僅能節(jié)能和提高能源效率，且環(huán)保無(wú)污染，噪音低。

圖I是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖。圖2是本實(shí)用新型的實(shí)施例I結(jié)構(gòu)框圖。圖3是本實(shí)用新型的實(shí)施例2結(jié)構(gòu)框圖。[0022]圖4是本實(shí)用新型的實(shí)施例3結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式
下列實(shí)施例是對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步解釋和說(shuō)明，對(duì)本實(shí)用新型不構(gòu)成任何限制。 參閱圖1，本實(shí)用新型的新能源電動(dòng)船包括新能源發(fā)電單元10、電能存儲(chǔ)單元20、充電單元30、電力推進(jìn)裝置40及主控單元50。所述新能源發(fā)電單元10為太陽(yáng)能發(fā)電單元、風(fēng)力發(fā)電單元、潮汐能發(fā)電單元、燃料電池發(fā)電單元中的一種或幾種的組合。所述電能存儲(chǔ)單元20為鋰電池電能存儲(chǔ)單元和超級(jí)電容電能存儲(chǔ)單元中的一種或其組合。電能存儲(chǔ)單元可通過(guò)相應(yīng)的電能存儲(chǔ)管理裝置管理，管理裝置依據(jù)電能存儲(chǔ)單元的不同進(jìn)行相應(yīng)的配置，其可以是公知的電池管理系統(tǒng)(BMS)、超級(jí)電容管理系統(tǒng)(CMS)，或者電池超級(jí)電容混合管理系統(tǒng)(EMS)。所述充電單元30包括新能源充電單元31和岸上充電單元32。所述電力推進(jìn)裝置40包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元、傳動(dòng)單元及船槳單元。所述主控單元50包括控制模塊及與之相連的人機(jī)交互模塊和信號(hào)采集模塊。實(shí)施例I如圖2所示，本實(shí)施例中，所述新能源發(fā)電單元10為太陽(yáng)能發(fā)電單元11和風(fēng)力發(fā)電單元12的組合，它們共同為新能源電動(dòng)船提供電能，其中，太陽(yáng)能發(fā)電單元11可以是普通太陽(yáng)能發(fā)電裝置、薄膜太陽(yáng)能發(fā)電裝置、聚光太陽(yáng)能發(fā)電裝置中的一種或者幾種的組合，本實(shí)施例中，太陽(yáng)能發(fā)電單元11采用普通晶體硅太陽(yáng)能發(fā)電裝置。所述風(fēng)力發(fā)電單元12為直流永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)和開(kāi)關(guān)磁阻風(fēng)力發(fā)電機(jī)中的一種或其組合，本實(shí)施例中，該風(fēng)力發(fā)電單元12采用直流永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)。由于風(fēng)能和太陽(yáng)能具有間歇性及不可持續(xù)性的特點(diǎn)，將兩者結(jié)合可實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。如圖2，所述太陽(yáng)能發(fā)電單元11和風(fēng)力發(fā)電單元12分別與、充電單元30及主控單元50相連接。如圖2所示，本實(shí)施例中，電能存儲(chǔ)單元20為鋰電池，其可選用市售產(chǎn)品。鋰電池具有能量密度比高、有效充放電次數(shù)多等突出優(yōu)點(diǎn)，在減輕儲(chǔ)能單元重量的同時(shí)，也增加了電池使用壽命。當(dāng)風(fēng)能和太陽(yáng)能不足時(shí)，存儲(chǔ)在電能存儲(chǔ)單元20里的電能就可為電動(dòng)船提供能源。如圖2，電能存儲(chǔ)單元20分別與充電單元30、電力推進(jìn)裝置40及用電負(fù)載、主控單元50相連接。所述新能源發(fā)電單元10發(fā)的電經(jīng)充電單元30儲(chǔ)存于電能存儲(chǔ)單元20內(nèi)，并直接將直流電輸送到所述電力推進(jìn)裝置40和用電負(fù)載，為其提供工作電源。電能存儲(chǔ)單元20的直流輸電可采用公知的直流輸電技術(shù)。該電能存儲(chǔ)單元20設(shè)有電能存儲(chǔ)管理裝置，本實(shí)施例中，該電能存儲(chǔ)管理裝置為鋰電池管理裝置21，鋰電池管理裝置21采用通用的電池管理裝置(BMS)。如圖2，本實(shí)施例中，新能源充電單元31為太陽(yáng)能發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電組合的充電單元，其可采用適用的通用充電器，其上設(shè)有充電及輸出接口，新能源充電單元31分別與太陽(yáng)能發(fā)電單元11、風(fēng)力發(fā)電單元12、電能存儲(chǔ)單元20及主控單元50連接，用于將太陽(yáng)能發(fā)電單元11、風(fēng)力發(fā)電單元12發(fā)的電存儲(chǔ)到電能存儲(chǔ)單元20中。所述岸上充電單元32通過(guò)電動(dòng)船的外部充電接口與電能存儲(chǔ)單元20相連接，以備電能存儲(chǔ)單元的鋰電池能量不足時(shí)，提供岸上充電補(bǔ)給。圖2中，電力推進(jìn)裝置40包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元、傳動(dòng)單元及船槳單元，其中的電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元的電機(jī)為直流電機(jī)，傳動(dòng)單元和船槳單元為通用的電動(dòng)船傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及船槳機(jī)構(gòu)。所述用電負(fù)載包括照明裝置和空調(diào)、電冰箱、電視等家用電器，它們均是由電能存儲(chǔ)單元20提供直流工作電源的直流負(fù)載，其有效改變了將電能存儲(chǔ)單元20的直流電逆變?yōu)榻涣麟?，再提供給交流負(fù)載的傳統(tǒng)方式，因而可有效節(jié)約電能和降低成本。圖2中，所述主控單元50包括控制模塊及與之相連的人機(jī)交互模塊和信號(hào)采集模塊，所述控制模塊、人機(jī)交互模塊和信號(hào)采集模塊可以是任何公知的電動(dòng)船用模塊。所述信號(hào)采集模塊還分別與新能源發(fā)電單元10、電能存儲(chǔ)單元20、充電單元30、電力推進(jìn)裝置40及用電負(fù)載相連接，用于采集各單元的數(shù)據(jù)。該主控單元50可實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)船各個(gè)重要單元的監(jiān)視和控制功能，保證電動(dòng)船各個(gè)單元正常工作，并完成各種故障檢測(cè)和故障報(bào)警等功能。實(shí)施例2本實(shí)用新型的新能源電動(dòng)船的基本結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1，所不同的是，如圖3所示，所述電能存儲(chǔ)單元20是由電池儲(chǔ)能裝置和超級(jí)電容儲(chǔ)能裝置構(gòu)成的組合式電能存儲(chǔ)單元。電動(dòng)船推進(jìn)用電機(jī)功率一般較大，從電機(jī)的特性考慮，啟動(dòng)電流一般是額定電流的幾倍，尤其是經(jīng)常起停的場(chǎng)合，對(duì)電池的壽命影響巨大。超級(jí)電容具有抗大電流沖擊能量強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)等突出優(yōu)點(diǎn)。在電能存儲(chǔ)單元中設(shè)置超級(jí)電容儲(chǔ)能裝置，可使得在啟動(dòng)時(shí)的大電流更多的從超級(jí)電容中獲取，超級(jí)電容的能量不足時(shí)，可以通過(guò)電池為其充電，延長(zhǎng)電池的使用壽命，減少了維護(hù)成本的同時(shí)，也增加了電動(dòng)船的驅(qū)動(dòng)性能。本實(shí)施例中，該電能存儲(chǔ)單元20設(shè)有電池與超級(jí)電容混合管理裝置22，其可采用通用的電池與超級(jí)電容混合管理裝置(EMS)0實(shí)施例3本實(shí)用新型的新能源電動(dòng)船的基本結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1，所不同的是，如圖4所示，所述電能存儲(chǔ)單元20為超級(jí)電容儲(chǔ)能裝置，其用于續(xù)航里程短，岸上充電補(bǔ)給方便的場(chǎng)合。由于超級(jí)電容允許大充電電流，所以充電迅速，這樣簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的同時(shí)，也減少了系統(tǒng)維護(hù)成本。本實(shí)施例中，該電能存儲(chǔ)單元20設(shè)有超級(jí)電容管理裝置23，其可采用通用的超級(jí)電容管理裝置(CMS)。盡管通過(guò)以上實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了揭示，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，在不偏離本實(shí)用新型構(gòu)思的條件下，對(duì)以上各構(gòu)件所做的變形、替換等均將落入本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種新能源電動(dòng)船，包括新能源發(fā)電單元(10)，與新能源發(fā)電單元連接的電能存儲(chǔ)單元(20)，與電能存儲(chǔ)單元連接的充電單元(30)、電力推進(jìn)裝置(40)及用電負(fù)載，與新能源發(fā)電單元(10)、電能存儲(chǔ)單元(20)、充電單元(30)及電力推進(jìn)裝置(40)連接的主控單元(50)，其特征在于，所述電力推進(jìn)裝置(40)和用電負(fù)載均為直流負(fù)載，所述新能源發(fā)電單元(10)發(fā)的電經(jīng)充電單元(30)儲(chǔ)存于電能存儲(chǔ)單元(20)內(nèi)，該電能存儲(chǔ)單元(20)與所述電力推進(jìn)裝置(40)和用電負(fù)載相連接，直接將直流電輸送到所述電力推進(jìn)裝置(40)和用電負(fù)載，為其提供工作電源。
2.如權(quán)利要求I所述的新能源電動(dòng)船，其特征在于，所述新能源發(fā)電單元(10)為太陽(yáng)能發(fā)電單元、風(fēng)力發(fā)電單元、潮汐能發(fā)電單元、燃料電池發(fā)電單元中的一種或幾種的組合。
3.如權(quán)利要求2所述的新能源電動(dòng)船，其特征在于，所述太陽(yáng)能發(fā)電單元包括普通太陽(yáng)能發(fā)電裝置、薄膜太陽(yáng)能發(fā)電裝置、聚光太陽(yáng)能發(fā)電裝置中的一種或者幾種的組合。
4.如權(quán)利要求2所述的新能源電動(dòng)船，其特征在于，所述風(fēng)力發(fā)電單元為直流永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)和開(kāi)關(guān)磁阻風(fēng)力發(fā)電機(jī)中的一種或其組合。
5.如權(quán)利要求I所述的新能源電動(dòng)船，其特征在于，所述電能存儲(chǔ)單元(20)為鋰電池電能存儲(chǔ)單元和超級(jí)電容電能存儲(chǔ)單元中的一種或其組合。
6.如權(quán)利要求I所述的新能源電動(dòng)船，其特征在于，所述充電單元(30)包括新能源充電單元(31)和岸上充電單元(32)，其中，新能源充電單元(31)分別與太陽(yáng)能發(fā)電單元、風(fēng)力發(fā)電單元、電能存儲(chǔ)單元(20)及主控單元(50)連接,岸上充電單元(32)與電能存儲(chǔ)單元(20)相連接。
7.如權(quán)利要求I所述的新能源電動(dòng)船，其特征在于，所述電力推進(jìn)裝置(40)包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元、傳動(dòng)單元及船槳單元，所述用電負(fù)載包括照明裝置和家用電器。
8.如權(quán)利要求I所述的新能源電動(dòng)船，其特征在于，所述主控單元(50)包括控制模塊及與之相連的人機(jī)交互模塊和信號(hào)采集模塊，所述信號(hào)采集模塊還分別與新能源發(fā)電單元(10)、電能存儲(chǔ)單元(20)、充電單元(30)、電力推進(jìn)裝置(40)及用電負(fù)載相連接。
專(zhuān)利摘要一種新能源電動(dòng)船，包括新能源發(fā)電單元(10)、電能存儲(chǔ)單元(20)、充電單元(30)、電力推進(jìn)裝置(40)及用電負(fù)載、主控單元(50)，其特征在于，所述電力推進(jìn)裝置(40)和用電負(fù)載均為直流負(fù)載，所述新能源發(fā)電單元(10)發(fā)的電經(jīng)充電單元(30)儲(chǔ)存于電能存儲(chǔ)單元(20)內(nèi)，該電能存儲(chǔ)單元(20)與所述電力推進(jìn)裝置(40)和用電負(fù)載相連接，直接將直流電輸送到所述電力推進(jìn)裝置(40)和用電負(fù)載，為其提供工作電源。本實(shí)用新型可有效降低能源消耗，提高能源利用率，并可有效提高續(xù)航里程且無(wú)污染，噪音低。
文檔編號(hào)B63H21/17GK202670086SQ20122022718
公開(kāi)日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月21日
發(fā)明者陳樂(lè)茵, 鄭家偉, 鮑延杰, 王道洪 申請(qǐng)人:無(wú)錫富洪科技有限公司