CN108482171B

CN108482171B - 一种船用无线充电设备、系统及其方法

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Publication number: CN108482171B
Application number: CN201810498600.3A
Authority: CN
Inventors: 高洁; 陆华; 王凤琴; 包虹璐
Original assignee: Nantong Institute of Technology
Current assignee: Nantong Institute of Technology
Priority date: 2018-05-21
Filing date: 2018-05-21
Publication date: 2023-04-18
Anticipated expiration: 2038-05-21
Also published as: CN108482171A

Abstract

本发明公开一种船用无线充电设备、系统及其方法，其中船用无线充电设备包括：充电架，在充电架上设有升降浮板，且升降浮板与升降驱动装置传动连接；无线充电线圈，水平设置于升降浮板上，用于为船只进行无线充电；控制装置，与升降驱动装置及无线充电线圈电连接，用于控制升降驱动装置及无线充电线圈工作。本发明结构简单，可以实现船只在水面上完成充电，无需通过电缆充电，更便捷。而充电架可采用拼接结构，可根据不同的环境做拆卸及调整。

Description

一种船用无线充电设备、系统及其方法

技术领域

本发明属于电自动化领域带自感应设备，具体涉及一种船用无线充电设备、系统及其方法。

背景技术

船舶是重要的交通运输工具，承担着繁重的任务。这些船舶主要使用柴油机推进系统，成为各地能源消耗大户及重要的污染源。随着经济实力的不断提高，能源结构及环境污染问题日益呈现。一方面，油价节节攀升；另一方面，雾霾的天数越来越多，覆盖范围越来越大，车船对大气污染的影响很大。

通过调研及数据统计，将内河船与小轿车排污进行比较，以最常见的车型与船型为例，如表1所示。可见对内河船推进系统优化改造迫在眉睫。柴油将逐步退出历史舞台。

表1 内河船与小轿车排污数据分析

要改进内河船，从节约成本考虑，必须在原有技术水平上，考虑运用更经济环保的新能源。被考虑到的新能源有太阳能、风能、蓄电池、燃料电池、LNG等。太阳能及风能是典型的绿色环保、无污染能源，但是受天气环境因素制约较大，且其电能转化效率较低。目前并不能满足现有内河船改造的要求。

目前最为推崇的是LNG和纯电推技术。纯电推较之相比具有省空间、易操作、省燃料、低噪音、更环保等优势。

但目前纯电推存在的问题：基于有线充电及充电点分布不均而带来的充电难问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种船用无线充电设备、系统及其方法，本申请可以有效实现船在水面上完成充电，无需电缆的拖拉，更便捷快速。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种船用无线充电设备包括：

充电架，在充电架上设有升降浮板，且升降浮板与升降驱动装置传动连接；

无线充电线圈，水平设置于升降浮板上，用于为船只进行无线充电；

控制装置，与升降驱动装置及无线充电线圈电连接，用于控制升降驱动装置及无线充电线圈工作。

本发明一种船用无线充电设备结构简单，可以实现船只在水面上完成充电，无需通过电缆充电，更便捷。而充电架可采用拼接结构，可根据不同的环境做拆卸及调整。

在上述技术方案的基础上，还可做如下改进：

作为优选的方案，在充电架上设有隔水板，隔水板将充电架分隔成互不连通的两个区域，分别为：控制区和充电区，升降驱动装置及控制装置设置于控制区，无线充电线圈及升降浮板设置于充电区。

采用上述优选的方案，可以有效实现隔水，延长其使用寿命。

作为优选的方案，在充电架的充电区设有：

船只感应传感器，与控制装置电连接，用于感应船只的位置；

浮板限位传感器，与控制装置电连接，用于感应升降浮板的位置。

采用上述优选的方案，可以准备感应船只的位置以及精确调整升降浮板的位置。

作为优选的方案，控制装置包括：

无线通讯电路，用于与船只或云端服务器进行无线通讯；

GPS电路，用于感应充电架的位置数据；

存储电路，用于存储船只的充电记录数据；

中央处理器，分别与无线通讯电路、GPS电路以及存储电路进行电连接。

采用上述优选的方案，结构简单，控制效果佳。

作为优选的方案，无线充电线圈通过水平移动组件设置于升降浮板上，水平移动组件可带动无线充电线圈进行水平移动。

采用上述优选的方案，可以更有效的调整无线充电线圈的位置。

作为优选的方案，在充电架的顶部设有防护罩以及与防护罩转动连接的防护盖板，防护盖板的背面通过连接组件与盖板驱动装置传动连接，盖板驱动装置设置于充电架的控制区，且盖板驱动装置与控制装置电连接。

采用上述优选的方案，当无需充电时，将升降浮板置于防护罩与防护盖板形成的空腔内，可以有效对无线充电线圈进行防护，延长其使用寿命。

作为优选的方案，在防护盖板的背面设有至少两个滑槽，且在滑槽内设有与其滑动连接的滑块；

连接组件包括：驱动杆和至少两个滑动杆；

驱动杆的一端与盖板驱动装置传动连接，其另一端与至少两个滑动杆转动连接；

滑动杆的一端与滑块转动连接，其另一端与驱动杆转动连接；

在隔水板上设有通孔，驱动杆带动滑动杆从通孔内穿梭。

采用上述优选的方案，结构简单，传动流畅。

一种船用无线充电系统，包括：

船用无线充电设备；

船只，在船只上设有与无线充电线圈相匹配的船只线圈；

云端服务器，用于实现船用无线充电设备与船只之间的远程通讯。

本发明一种船用无线充电系统结构简单，操作便捷，可以有效实现船只的无线充电。

一种船用无线充电方法，利用船用无线充电系统进行充电，具体包括以下步骤:

1) 在各充电点安装船用无线充电设备，且将各船用无线充电设备的位置数据发送给云端服务器；

2) 当船只在水域需要充电时，向云端服务器发送充电请求，充电请求内携带有该船只的位置数据；

3) 云端服务器对收到的充电请求进行分析和处理，然后将离该船只最近且空闲的船用无线充电设备作为匹配充电设备与该船只进行绑定，云端服务器向该船只发送匹配充电设备的位置数据及最佳行驶路径，并向匹配充电设备发送待匹配命令；

4) 若船只在设定时间内未到达匹配充电设备进行充电，则匹配充电设备与该船只解除绑定；

若船只在设定时间内到达匹配充电设备后，进入步骤5）;

5) 匹配充电设备感应到有船只需要进行充电，控制装置控制升降浮板到达到合适位置，升降浮板上的无线充电线圈通过船只上的船只线圈对船只进行充电；

6) 船只充电完成后，匹配充电设备与该船只解除绑定。

本发明步骤简单，可以使船只在行驶过程中能得到及时有效的充电点的信息，并能在船电量不足的情况下确保得到最快的补给，为船舶绿色改造服务。

作为优选的方案，步骤6）还包括：

船只充电结束后，控制装置带动升降浮板到达防护罩内。

采用上述优选的方案，对升降浮板上的无线充电线圈进行保护，可以有效延长无线充电线圈的寿命，防止其因雨水、阳光、风吹而造成老化。

附图说明

图1为本发明实施例提供的船用无线充电系统的结构示意图。

图2为本发明实施例提供的船用无线充电设备的结构示意图之一。

图3为本发明实施例提供的船用无线充电设备的结构示意图之二。

图4为本发明实施例提供的船用无线充电系统的结构示意图之三。

图5为本发明实施例提供的防护盖板的俯视图。

图6为本发明实施例提供的船只的结构示意图。

图7为本发明实施例提供的船用无线充电系统的结构框图。

其中：1充电架、11升降浮板、12升降驱动装置、13防护罩、14防护盖板、141滑槽、142滑块、2船只、21船只线圈、3控制装置、4隔水板、51驱动杆、52滑动杆、6盖板驱动装置、a控制区、b充电区。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施方式。

为了达到本发明的目的，一种船用无线充电设备、系统及其方法的其中一些实施例中，如图1-3、7所示，一种船用无线充电设备包括：

充电架1，在充电架1上设有升降浮板11，且升降浮板11与升降驱动装置12传动连接；

无线充电线圈（图中未示出），水平设置于升降浮板11上，用于为船只2进行无线充电；

控制装置3，与升降驱动装置11及无线充电线圈电连接，用于控制升降驱动装置12及无线充电线圈工作。

本发明一种船用无线充电设备结构简单，可以实现船只在水面上完成充电，无需通过电缆充电，更便捷。而充电架1可采用拼接结构，可根据不同的环境做拆卸及调整。考虑到无线信号传播距离的限制，及辐射安全的考虑，针对辐射主要集中在线圈周围，且多半集中在线圈的上下两侧，将无线充电线圈水平至于升降浮板11上。

为了进一步地优化本发明的实施效果，在另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，在充电架1上设有隔水板4，隔水板4将充电架1分隔成互不连通的两个区域，分别为：控制区a和充电区b，升降驱动装置12及控制装置3设置于控制区a，无线充电线圈及升降浮板11设置于充电区。

进一步，在充电架1的充电区b设有：

船只感应传感器(图中未示出)，与控制装置3电连接，用于感应船只2的位置；

浮板限位传感器(图中未示出)，与控制装置3电连接，用于感应升降浮板11的位置。

采用上述优选的方案，可以准备感应船只2的位置以及精确调整升降浮板11的位置。船只感应传感器和浮板限位传感器为图7中的传感器。

为了进一步地优化本发明的实施效果，在另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，控制装置3包括：

无线通讯电路，用于与船只或云端服务器进行无线通讯；

GPS电路，用于感应充电架的位置数据；

存储电路，用于存储船只的充电记录数据；

采用上述优选的方案，结构简单，控制效果佳。

为了进一步地优化本发明的实施效果，在另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，无线充电线圈通过水平移动组件设置于升降浮板上，水平移动组件可带动无线充电线圈进行水平移动。

采用上述优选的方案，可以更有效的调整无线充电线圈的位置。水平移动组件可以是滑槽与滑块的结合。

如图4所示，为了进一步地优化本发明的实施效果，在另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，在充电架1的顶部设有防护罩13以及与防护罩13转动连接的防护盖板14，防护盖板14的背面通过连接组件与盖板驱动装置6传动连接，盖板驱动装置设置于充电架1的控制区a，且盖板驱动装置6与控制装置3电连接。

采用上述优选的方案，当无需充电时，将升降浮板11置于防护罩13与防护盖板14形成的空腔内，可以有效对无线充电线圈进行防护，延长其使用寿命。

如图5所示，进一步，在防护盖板14的背面设有三个滑槽141，且在滑槽141内设有与其滑动连接的滑块142；

连接组件包括：驱动杆51和三个滑动杆52；

驱动杆51的一端与盖板驱动装置6传动连接，其另一端与三个滑动杆52转动连接；

滑动杆52的一端与滑块转动连接，其另一端与驱动杆51转动连接；

在隔水板4上设有通孔，驱动杆51带动滑动杆52从通孔内穿梭。

采用上述优选的方案，结构简单，传动流畅。

如图1和6所示，本发明还公开一种船用无线充电系统，包括：

如上述的船用无线充电设备；

船只2，在船只2的尾部上设有与无线充电线圈相匹配的船只线圈21；

云端服务器，用于实现船用无线充电设备与船只2之间的远程通讯。

本发明一种船用无线充电系统结构简单，操作便捷，可以有效实现船只的无线充电。在船只2内各有屏蔽板，屏蔽板用于将船只2内的电器设备与船只线圈21进行电磁隔离。同时，船只线圈21工作时水平设置，而收纳时垂直设置于船舱内，延长其使用寿命。

若船只在设定时间内到达匹配充电设备后，进入步骤5）;

6) 船只充电完成后，匹配充电设备与该船只解除绑定。

进一步，步骤6）还包括：

船只充电结束后，控制装置带动升降浮板到达防护罩内。

采用上述优选的方案，对升降浮板11上的无线充电线圈进行保护。

本发明的有益效果如下：

1、应用无线充电技术，省去更换电池和拖拉电缆的麻烦，并能节省电缆等材料的投入成本。

2、应用物联网技术，在云端服务器中将内河水路各充电点的位置设置好，通过卫星导航，使水域中的船能准确获取充电站充电点的信息，并能规划最快最优的路线到达充电点充电。为确保充电行为有效性，实行远程绑定，即一旦充电点被某船锁定或者已被占用就不会被检索到，除非锁定解除或者停泊的船只离开。

3、利用传感器技术，对船只位置实现感应，应用单片机自动控制技术，对整个充电平台实现自动化控制，调节充电板（即升降附件11）高度，确保充电稳定有效。

对于本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种船用无线充电方法，其特征在于，利用船用无线充电系统进行充电，船用无线充电系统包括：

船用无线充电设备，包括：充电架、无线充电线圈和控制装置，在所述充电架上设有升降浮板，且所述升降浮板与升降驱动装置传动连接；无线充电线圈水平设置于所述升降浮板上，用于为船只进行无线充电；所述控制装置与所述升降驱动装置及所述无线充电线圈电连接，用于控制所述升降驱动装置及无线充电线圈工作；

船只，在所述船只上设有与所述无线充电线圈相匹配的船只线圈；

云端服务器，用于实现所述船用无线充电设备与所述船只之间的远程通讯；

所述船用无线充电方法具体包括以下步骤:

1）在各充电点安装船用无线充电设备，且将各船用无线充电设备的位置数据发送给云端服务器；

2）当船只在水域需要充电时，向云端服务器发送充电请求，所述充电请求内携带有该船只的位置数据；

3）所述云端服务器对收到的所述充电请求进行分析和处理，然后将离该船只最近且空闲的船用无线充电设备作为匹配充电设备与该船只进行绑定，所述云端服务器向该船只发送匹配充电设备的位置数据及最佳行驶路径，并向匹配充电设备发送待匹配命令；

4）若船只在设定时间内未到达匹配充电设备进行充电，则所述匹配充电设备与该船只解除绑定；

若船只在设定时间内到达匹配充电设备后，进入步骤5）;

5）匹配充电设备感应到有船只需要进行充电，控制装置控制升降浮板到达到合适位置，升降浮板上的无线充电线圈通过船只上的船只线圈对船只进行充电；

6）所述船只充电完成后，所述匹配充电设备与该船只解除绑定。

2.根据权利要求1所述的船用无线充电方法，所述步骤6）还包括：

所述船只充电结束后，所述控制装置带动所述升降浮板到达防护罩内。

3.根据权利要求1所述的船用无线充电方法，其特征在于，在所述充电架上设有隔水板，所述隔水板将所述充电架分隔成互不连通的两个区域，分别为：控制区和充电区，所述升降驱动装置及控制装置设置于所述控制区，所述无线充电线圈及升降浮板设置于所述充电区。

4.根据权利要求3所述的船用无线充电方法，其特征在于，在所述充电架的充电区设有：

船只感应传感器，与所述控制装置电连接，用于感应船只的位置；

浮板限位传感器，与所述控制装置电连接，用于感应所述升降浮板的位置。

5.根据权利要求4所述的船用无线充电方法，其特征在于，所述控制装置包括：

无线通讯电路，用于与船只或云端服务器进行无线通讯；

GPS电路，用于感应所述充电架的位置数据；

存储电路，用于存储船只的充电记录数据；

中央处理器，分别与所述无线通讯电路、GPS电路以及存储电路进行电连接。

6.根据权利要求1-5任一项所述的船用无线充电方法，其特征在于，所述无线充电线圈通过水平移动组件设置于所述升降浮板上，所述水平移动组件可带动所述无线充电线圈进行水平移动。

7.根据权利要求3-5任一项所述的船用无线充电方法，其特征在于，在所述充电架的顶部设有防护罩以及与所述防护罩转动连接的防护盖板，所述防护盖板的背面通过连接组件与盖板驱动装置传动连接，所述盖板驱动装置设置于所述充电架的控制区，且所述盖板驱动装置与所述控制装置电连接。

8.根据权利要求7所述的船用无线充电方法，其特征在于，在所述防护盖板的背面设有至少两个滑槽，且在所述滑槽内设有与其滑动连接的滑块；

所述连接组件包括：驱动杆和至少两个滑动杆；

所述驱动杆的一端与所述盖板驱动装置传动连接，其另一端与至少两个所述滑动杆转动连接；

所述滑动杆的一端与所述滑块转动连接，其另一端与所述驱动杆转动连接；

在所述隔水板上设有通孔，所述驱动杆带动所述滑动杆从所述通孔内穿梭。