CN108473070A

CN108473070A - 电能向电气驱动的船舶的供应

Info

Publication number: CN108473070A
Application number: CN201780008216.4A
Authority: CN
Inventors: P.普赞海墨
Original assignee: ABB Technology AG
Current assignee: ABB Technology AG
Priority date: 2016-01-25
Filing date: 2017-01-24
Publication date: 2018-08-31
Anticipated expiration: 2037-01-24
Also published as: EP3408131A1; US20180326857A1; FI20165044A; WO2017129572A1; FI126893B; CN108473070B; EP3408131B1

Abstract

一种用于将船舶停靠到码头的停靠布置，包括：停靠构件（102、126），用于船舶到码头（120）的机械停靠；以及电连接器（130A、140A），用于在船舶（100）到码头（120）的停靠期间的电能的传输。船舶和码头的电连接器（130A、140A）定位成使得它们在船舶到码头的机械停靠期间彼此对齐。

Description

电能向电气驱动的船舶的供应

技术领域

本发明涉及例如道路和通勤渡轮（road and commuter ferry）的船舶的供电。

背景技术

对利用道路和通勤渡轮上船载的能量储存技术的关注正迅速增加。可行电池解决方案的范围从主能量源到峰负载削减和备用目的。在回转（turnaround）期间的快速充电是电池操作的重要部分，特别是在用于向主推进供电时。

对于岸连接的标准化解决方案典型地基于柔性便携线缆和插头，其手动连接到船舶上船载的入口（inlet）。由于连接规程花费时间，所以这些打算并且更适合于更长回转周期。同样，这类解决方案的额定功率相当小。

道路渡轮至少在高交通量时间期间在岸上站之间不停的航行。仅在汽车的卸下和装载期间才停靠船舶。允许从岸上对电池的充电的时间非常有限。线缆布线和（一个或多个）手动插入插头的使用将要求过多时间，从而降低能够在回转时间期间所传递的能量数量。另外，所要求安培数高，这又导致大且沉重的线缆束。高横截面的柔性线缆的可用性是有限的。同样，线缆操控由于重量和线缆尺寸的原因而变得复杂和费时。

发明内容

本发明的目的是提供在独立权利要求中限定的设备和方法。在从属权利要求中公开了一些实施例。

附图说明

下面将通过参照附图的一些实施例来更详细描述本发明，其中

图1作为侧视图示出接近码头的道路通勤渡轮的实施例；

图2示出在停靠到码头时的图1的渡轮；

图3更详细示出渡轮的机械和电耦合；

图4以顶视图示出机械和电耦合；

图5示出电耦合的更详细视图；

图6示出码头与船舶之间的电连接的实施例。

图7示出码头与船舶之间的电连接的另一个实施例；

图8示出码头与船舶之间的电连接的另一个实施例；

图9示出方法的实施例。

具体实施方式

实施例涉及船舶。实施例参照道路通勤渡轮来强调本发明，但是发明概念也可适用于其它航海船舶。实施例涉及配备有用于船舶到码头的机械停靠的机械停靠构件的船舶。船舶与码头的机械停靠构件是使得它们在船舶接近码头时彼此机械接合。在实施例中，可提供船舶或码头中的一个中的水平或垂直的突出，其由另一个中的插口或者空间来接纳。

在一个实施例中，机械停靠构件包括可以是刚性管脚或锥尖梁（cone tippedbeam）的角（horn），其被插入到码头中的插口，以便将船舶/渡轮与装载斜坡机械对齐。

在另一个实施例中，在码头中可存在垂直突出，其将要在船舶的插口中被接纳。船舶与码头之间的其它机械连接构件也是可适用的。然而，在实施例中，在船舶和码头中的一个中存在突出以及在停靠布置的另一构件中存在插口，其在船舶驶向码头时自动协作以完成停靠。除此之外，实施例不限于如何实现机械停靠构件。

除了机械停靠布置之外，还可提供锁定布置，以用于确保停靠未被释放。存在用于实现停靠的各种备选方案。在一个实施例中，可提供船舶或码头中的一个中的突出/管脚，其移动到另一个中的凹口或者壁后，使得船舶无法脱离码头。

在实施例中，还提供电连接构件，其将船舶电连接到岸，以用于在船舶停靠到岸的同时接收从岸到船舶的电能。在实施例中，电接触定位成使得船舶和码头的电接触在船舶的机械停靠期间开始对齐。因此，电接触可垂直和水平地面向彼此。

图1强调在渡轮正接近码头时的道路通勤渡轮100和码头120的机械停靠构件的一个实施例。渡轮在渡轮的两端具有停靠角102、104，以用于渡轮到码头的停靠插口的机械停靠。码头120可具有彼此连接的稳固（solid）码头部分122和浮动码头部分124，使得浮动码头部分124能够在彼此停靠时跟随渡轮100的移动。

除了停靠角（例如角102）之外，渡轮还包括枢轴转动装载斜坡106、108，其能够在渡轮停靠到相应浮动码头部分时对于相应浮动码头部分枢轴转动，以用于渡轮100的装载和卸下。装载斜坡106还可具有锁定构件（例如钩爪106A或类似抓取元件），以用于渡轮到码头的暂时锁定/附连。由此，钩爪防止渡轮在停靠时脱离与浮动码头部分的接触。备选地，渡轮可通过使用使渡轮推斥码头部分的推进发动机来保持固定。

码头提供有相应机械停靠构件，以用于在将渡轮停靠到码头时与渡轮的停靠构件协作。即，可提供用于接纳停靠角102的凹口/插口126。此外，可提供斜坡的钩爪106A在渡轮停靠到码头时所设置到的凹口/插口128。备选地，可提供在斜坡已经枢轴转动到水平位置时钩爪设置在其后的壁部分。

即使图1示出渡轮100在船舶的两端具有机械连接/停靠构件，但是这不是必要的，船舶而是可以仅在船舶的一端具有机械连接构件。此外，即使图1示出浮动码头部分124，但是备选地，码头部分可以是铰接到稳固码头部分122的斜坡，该斜坡能够取决于例如水的高度可调整到期望高度。机械停靠构件具有防止渡轮和码头对于彼此的横向、垂直和纵向移动的任务。

图2示出正停靠到码头的图1的渡轮。能够看到，停靠突出102已经穿透到浮动码头部分中的插口126。装载斜坡106中的钩爪106A已经放置在码头部分中的垂直支撑后面，使得防止渡轮100和浮动码头部分124的相互纵向移动。

图1和图2已经示出了机械停靠构件，但是尚未示出电连接构件，其现在将参照图3来强调。

图3示出渡轮100的停靠角102以及用于接纳角的插口126。此外，渡轮包括电连接构件130，其将要与码头124的电连接构件140相连接。优选地，电连接构件由于安全原因而垂直地布置成比机械连接构件102、126更高。电连接构件的定位通过渡轮和码头的相应垂直支撑132、142来布置。在渡轮的水平纵向方向上，机械和电连接构件可从船舶延伸大体上同样远。横向地，电连接构件可彼此靠近地定位在渡轮的一侧，或者备选地定位到端面的相对端。

机械和电连接构件的连接可布置成使得它们大体上同时连接。然而，它可被提供使得在进行电连接时机械连接构件已经完成机械连接。这样，渡轮和码头已经固定以免垂直/水平移动，并且因此防止电连接的连接器弯曲。这样，有可能一确保与斜坡的对齐就开始对船舶充电。

图4从顶部示出渡轮和浮动码头部分。能够看到，渡轮的机械停靠构件102可布置在渡轮的侧面上，在端部的附近，即在斜坡已经枢轴转动到水平位置时的渡轮的装载斜坡106。备选地，机械连接构件可处于渡轮的甲板上，并且布置成使得它们从渡轮的纵向端面延伸。

浮动码头部分124中的插口126可具有锥状形式，以用于将停靠角102的头部引导到凹口。角可以对应地形成为在从顶部来看时具有箭头状形状。

图4还示出电连接构件130和140。能够看到，机械和电连接部件102、130可大体上彼此叠加布置，渡轮一端的侧面是对于连接构件的优选位置。然而备选地，电连接构件可布置成从渡轮的端面延伸。

电连接构件130可采用杆（bar）的形式，并且具有能够在船舶的纵向方向上移动杆的其自己的致动器。致动器可包括例如用于移动杆的电动机或者支持电接触的对应支撑元件。在恶劣天气期间，可发生的是，机械角102之一适当设置，但是另一角未能设置并且来回移动。作为电连接的前提，可要求渡轮与码头之间的机械停靠是充分稳定的。如果渡轮提供有斜坡中的钩爪（例如图1中的钩爪106A），则可要求钩爪已经设置到其停靠位置，其可处于插口中或者壁部分后面。在另外的实施例中，如果通过仅使用推进发动机来稳定渡轮，则电连接的先决条件可以是，机械角102处于底部，并且船长决定开启斜坡。

当停靠的上述前提已经满足时，可执行电连接。电连接可自动发生，即，渡轮已经需要控制逻辑和传感器以用于在已经机械固定和稳定渡轮的位置时进行接触。在另一个实施例中，可提供渡轮驾驶台中的按钮或某个对应控制构件，例如以用于发起电连接。

电连接可由电致动器来布置，所述电致动器移动电接触，其可在停靠以其它方式已经完成时在电角/杆130中在最后距离被提供。可提供致动器将角130移动例如几厘米，以进行电接触。这通过图4中的双头箭头示出。弹簧、气动或磁力可用来将接触部保持在一起，从而如果需要的话允许快速紧急断开。

图5进一步强调电连接的实施例。在船舶侧，提供电引导构件130，其将要连接到码头的插口140，以用于接纳引导构件130。引导构件130可采用杆或角的形式来实现，以及连接构件140采用凹口或插口的形式以用于接纳杆/角。在一些实施例中，在码头（或船舶）中不存在用于朝向彼此引导电接触的引导构件（例如插口）。

布置在杆130上，可提供电连接器130A，以及在码头的插口140中可提供相应电连接器140A，以便与船舶的电连接器130A相连接。船舶和码头上的电连接器130A、140A是流电连接器。它们可以是例如推压型连接器。在一个实施例中，连接器是凸形连接器，以用于允许在船舶的停靠期间的连接器的轻微倾斜。在另一个实施例中，连接器之一可具有凸形形式，而另一个具有凹形形式。这些实施例提供显著优点：接触表面充分大，因此允许大电流的传输。与管脚型接触部相比，避免了接触部的磨损。

船舶和码头的电连接器130A和140A连接到相应线缆布线，以用于在电连接器彼此连接时从码头向船舶输送电力。

图6至图8示出用于船舶600与码头620之间的功率传输的一些备选方案。

图6中，提供了DC连接650，其由用于正极的一个接触部和用于负极的另一个接触部来组成，使得一个接触部在船舶的每侧上，或者两个接触部均在同一侧上。图7示出3相AC电源连接750，以及图8示出用于单相的2极AC连接850。在全部备选方案中，岸与船舶之间的接触可布置成在正常条件下以零电流进行或中断，以便避免打火花并且以便使接触表面的磨损最小化。通过简单地将渡轮拉离码头，紧急断开仍然是可能的。

图6至图8分别示出岸电源变压器652、752和852。变压器可布置成保持低于高压电平（即，1000 VAC或1500 VDC），可应用低电压规则和安全规程。

如实施例6至8所示，来自岸上的AC电源通过码头620上或者船舶600上船载的整流器654、754、854来整流。船载有源整流器或附加断路器布置成一旦接触部可靠地闭合则控制电流。能量流就在闭合接触部并且激活整流器或者闭合船载断路器之后建立。采用DC电压的操作是有益的，因为不要求同步。

能量用于对船舶上船载的DC储存设备进行充电。能量储存设备可以是例如DC电池组656、756、856或者电容器组。

在离开之前的断开采用相反顺序进行。首先，断开断路器或者阻断有源整流器。接触部将一在船只被拉离码头时就自动释放。

可为船舶和码头上的接触部提供天气和防尘封装。可提供自动盖罩，其在运输（transit）期间保护船载和/或岸管脚。

图9示出方法的一个实施例。该方法例如涉及船舶（例如道路通勤渡轮）。船舶可在渡轮的一端或两端中配备有连接设备，以用于将渡轮连接到码头。

在900，渡轮接近码头。在902，渡轮的机械停靠构件停靠到码头（优选地为浮动或者以其它方式可移动的码头部分）中的其配对物。机械停靠可通过船舶中的一个或多个停靠角或臂以及码头中的相应插口（或者反过来）来执行，使得角或突出在码头中被提供，以及用于接纳角的插口或空间在船舶中被提供。另外，船舶可提供有锁定构件，以用于确保船舶没有脱离停靠状态。

船舶还包括电气连接构件，以用于将船舶电连接904到码头。在实施例中，当船舶与码头的停靠构件正实现停靠时，船舶与码头的电气连接器彼此对齐。这意味着，它们开始彼此接近，并且优选地水平地和垂直地大体上处于相同水平。由此，接触部利用船舶或码头的接触部的水平移动是可连接的。

在一个实施例中，电气连接构件可包括连接臂，其将要由引导构件（例如码头中的插口）来接纳。当船舶接近码头时，机械连接构件将船舶机械固定902到码头，以及电连接的臂同时进入相应插口。即，在机械停靠规程期间，在船舶的机械杆突出到码头中的凹口时，包括船舶的电接触的连接臂也进入相应凹口。

在一个实施例中，用于开始传输的电接触自动进行，使得当机械停靠构件在适当位置时，也进行电接触。

在通过步骤904示出的另一个实施例中，当机械停靠构件那时已经完成停靠（即，机械杆在凹口中处于它能够到达的最远处）时，电接触仍然处于断开状态，并且电接触尚未进行。在这个步骤中，可确保船舶的停靠足够牢固。这个条件可采用多种方式来检查，例如检查机械停靠角到插口的穿透深度，或者例如通过确保斜坡的钩爪已经固定到码头。

当机械连接已经进行并且船舶的停靠已经固定和检验时，致动电连接构件的致动器，以用于进行电连接。致动器可移动船舶或码头的电接触，使得船舶与码头的接触部开始彼此接触。接触部可以是例如推压型接触部。除了进行电连接之外，致动器还可布置成在船舶的停靠期间保持接触。例如，在推压型接触部的情况下，致动器可提供接触部相对于彼此的推力。

在另一个实施例中，致动器的激活可以是由船舶的操作员可控的。例如可提供按钮或类似控制元件，以用于当船长估计停靠足够牢固时激活致动器并且进行电接触。

当也已经根据904进行了船舶与码头之间的电连接时，从码头到渡轮的功率传输可根据906来激活。可在船舶中提供断路器，以及闭合断路器发起来自码头的功率馈送。备选地，岸上或船舶上的整流器的操作可取决于激活，以及功率传输可通过相应激活信号来发起。这些装置的操作可例如操作地耦合到致动器的操作。在一个示范实施例中，当致动器已经物理地使电接触开始接触时，它可引起闭合断路器的操作，以及当船舶正离开码头时反过来。

在908，当船舶正停靠到码头时，船舶的能量储存设备被充电。能量储存设备可以是电池或电容器组。另外，能量的一些可例如在船舶的停靠期间用于船舶中的其它船载目的，例如用于加热或辅助装置。

在910，当船舶例如已经卸下/装载有车辆并且准备好离开码头时，停用功率传输。这可通过与步骤906相反的操作进行，即，停用整流器或者通过断开断路器。

当已经阻止了来自码头的功率传输时，船舶可离开码头。在这个步骤中，致动器可移动电管脚以免接触码头的接触元件。当那个操作已经完成时，船舶可在船舶的机械和电臂离开码头的插口时移动离开码头。

即使附图所示的示范实施例示出用于移动电接触的致动器在船舶中被提供，但是备选地可布置成致动器被布置到码头或者布置到船舶和码头两者中。

对于本领域的技术人员将会明显的是，随着技术的进步，发明概念能够以各种方式来实现。本发明及其实施例不限于上面描述的示例，而是可在权利要求的范围之内变化。

Claims

1.一种用于将船舶停靠到码头的停靠布置，包括用于所述船舶到所述码头（120）的机械停靠的停靠构件（102、126）以及用于在所述船舶（100）到所述码头（120）的停靠期间的电能的传输的电连接器（130A、140A），其特征在于所述船舶和所述码头的所述电连接器（130A、140A）定位成使得它们在所述船舶到所述码头的机械停靠期间彼此对齐。

2.如权利要求1所述的停靠布置，其特征在于，所述停靠构件（102、120）和电连接器（130A、140A）布置成使得当所述船舶（100）已经通过所述停靠构件（102、120）机械停靠时，所述船舶（100）和所述码头（120）的所述电连接器（130A、140A）彼此接近，但是所述电连接器之间的电连接尚未进行。

3.如任何以上权利要求所述的停靠布置，其特征在于，所述船舶（100）和码头（120）的所述电连接器（130A、140A）对齐成使得它们水平地和垂直地面向彼此。

4.如任何以上权利要求所述的停靠布置，其特征在于，所述停靠布置包括引导构件（130、140），以用于在所述船舶到所述码头的机械停靠期间朝向彼此引导所述船舶和码头的所述电连接器（130A、140A）。

5.如任何以上权利要求所述的停靠布置，其特征在于，所述停靠布置包括致动器，以用于移动所述船舶或所述码头的所述电连接器（130A、140A），以连接和断开所述船舶（100）和所述码头（120）的所述电连接器的所述连接。

6.如任何以上权利要求所述的停靠布置，其特征在于，所述停靠布置被布置成检验所述船舶（100）到所述码头（120）的所述停靠满足预定义稳定性条件，并且在已经检验已经满足所述预定义稳定性条件时自动激活所述致动器。

7.如任何以上权利要求所述的停靠布置，其特征在于，所述船舶（100）包括用于致动所述致动器的控制构件。

8.如任何以上权利要求所述的停靠布置，其特征在于，所述停靠布置包括锁定构件（106A、128），以用于锁定所述船舶到所述码头的所述停靠。

9.如任何以上权利要求所述的停靠布置，其特征在于，所述船舶包括能量储存设备（656、756、856），并且在停靠期间应用所述电连接，以用于对所述船舶上的所述能量储存设备进行充电。

10.如任何以上权利要求所述的停靠布置，其特征在于，所述电连接器（130A、140A）包括推压连接器，以用于进行所述船舶与所述码头之间的推压型流电连接。

11.如任何以上权利要求所述的停靠布置，其特征在于，所述船舶（100）是道路通勤渡轮。

12.如任何以上权利要求所述的停靠布置，其特征在于，所述码头（120）包括浮动码头部分（124），所述浮动码头部分（124）包括所述码头的所述停靠构件（126）和电连接构件（140A）。

13.一种方法，包括：

以船舶接近码头；

将所述船舶的机械停靠构件连接（902）到所述码头的机械停靠构件，其特征在于：

在进行所述机械停靠的同时将所述船舶和码头的电连接构件彼此对齐（902）。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于：

检验（904）所述船舶到所述码头的停靠是稳定的；

当已经检验了所述船舶与所述码头之间的所述停靠时，进行（904）所述船舶与所述码头之间的电接触。

15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述船舶和/或所述码头包括致动器，以用于移动所述船舶和/或所述码头的所述电接触，以便在已经检验了所述船舶的所述停靠时自动进行所述电接触。