CN110774916A - 一种充电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种充电系统，该充电系统包括：船舶侧子系统；包括船舶主体，以及设置在船舶主体的至少一侧的受电区，受电区中设置受电件；岸基侧子系统：包括机器人工作站和充电机；机器人工作站包括可运动的机器人、电缆以及与电缆电连接的充电件；充电机包括依次电连接的交流配电模块、整流充电模块以及第一直流配电模块；电缆电连接至第一直流配电模块；其中，机器人用于将充电件移动至受电区内。如此，可将交流转换为直流的电路设置于岸基侧子系统中，从而可减轻船舶自身重量，从而有利于提高船舶的有效载荷，同时直流传导充电的方式可提高充电的转换效率以及充电速度，利用机器人可解决人工直接插拔高压充电枪的安全威胁，提高充电的便捷性。

Description

一种充电系统
技术领域
本发明实施例涉及新能源船舶充电技术领域，尤其涉及一种充电系统。
背景技术
在船舶配套充电设施研究应用方面，当前的配套设施通常为岸电系统，交流电上船，采用人工方式将充电连接器接入到船舶，供船舶靠岸后的辅助负载用电，生活用电。上述这类船舶多为依靠柴油机推动的传统类船舶，环保性能差。随着新能源的发展，尤其以超级电容、锂电池储能系统的发展，依靠新能源进行电力推进的船舶具有绿色友好的环保特征，必将是未来船舶发展的大势所趋。而新能源船舶充电的便捷性是当前需要突破的技术瓶颈，目前有新能源船舶根据上述岸电系统技术，采用交流上船的方式对船舶的储能系统进行充电。
该情况下，船舶中装载交流转换为直流的转换装置(变压器)，使得船舶自身重量较大，负载相对较少；同时，采用交流方式充电，充电转换效率降低、充电速度较慢。
发明内容
本发明实施例提供一种充电系统，以实现将交流转换为直流的电路设置于岸基侧子系统中，从而可减轻船舶自身重量，从而有利于提高船舶的有效载荷，同时直流传导充电的方式可提高充电的转换效率以及充电速度；利用机器人自动连接充电件与受电区，以解决人工直接插拔高压充电枪的安全威胁，提高充电的便捷性。
本发明实施例提出一种充电系统，该充电系统包括：船舶侧子系统和岸基侧子系统；
所述船舶侧子系统包括船舶主体，以及设置在所述船舶主体的至少一侧的受电区，所述受电区中设置受电件；
所述岸基侧子系统包括机器人工作站和充电机；所述机器人工作站包括至少一个可运动的机器人、至少一条电缆以及电连接在所述电缆的第一端的充电件；所述充电机包括依次电连接的交流配电模块、整流充电模块以及第一直流配电模块；每条所述电缆的第二端均电连接至所述第一直流配电模块；
其中，所述机器人用于将所述充电件移动至所述受电区内。
进一步地，所述船舶侧子系统还包括受电引导模块、第二直流配电模块、整船直流母线汇流排模块、双向直流变流器模块、超级电容模块、超级电容管理模块以及整船动力管理模块；
其中，所述受电引导模块的输出端电连接至所述受电区内；所述受电区的输出端与所述第二直流配电模块的输入端电连接，所述第二直流配电模块的输出端与所述整船直流母线汇流排模块的一输入端电连接，所述整船直流母线汇流排模块的输出端通过所述双向直流变流器模块与所述超级电容模块电连接，所述超级电容模块、所述第二直流配电模块以及所述受电引导模块的一端分别与所述超级电容管理模块的一控制端电连接；所述超级电容管理模块的输入端和所述双向直流变流器模块的输入端分别与所述整船动力管理模块的一控制端电连接。
进一步地，所述受电件为充电插座，所述充电件为充电插头；所述受电引导模块将所述充电插头插入所述充电插座内。
进一步地，所述受电引导模块包括控制器、变频器、伺服电机以及机械引导滑台；所述伺服电机用于在所述变频器的控制下，驱动所述机械引导滑台将所述充电插头插入所述充电插座内；
所述第二直流配电模块包括接触器、传感器和分线汇流排；
其中，所述交流配电模块、所述整流充电模块、所述第一直流配电模块、所述电缆、所述充电件、所述受电件、闭合的所述接触器、所述分线汇流排、所述整船直流母线汇流排模块、所述双向直流变流器模块以及所述超级电容模块构成充电回路。
进一步地，所述船舶侧子系统还包括第一防护模块；
所述第一防护模块用于在船舶行驶过程中将受电区密封于所述船舶主体内，以及用于在充电时将受电区暴露。
进一步地，所述第一防护模块包括卷帘门。
进一步地，所述船舶侧子系统还包括第一无线通讯模块，所述岸基侧子系统还包括第二无线通讯模块；
所述第一无线通讯模块与第二无线通讯模块通信，以交互船舶的相关信息；
所述相关信息包括船舶停靠状态、充电电量、充电时间和充电速率中的至少一种。
进一步地，所述岸基侧子系统还包括电缆收放模块；
所述电缆收放模块用于放出电缆或收回电缆。
进一步地，所述岸基侧子系统还包括运动控制模块和第二防护模块；所述电缆收放模块、所述机器人以及所述第二防护模块分别与所述运动控制模块的一控制端电连接；
所述第二防护模块用于在不充电状态下将所述机器人密封于所述防护空间内；
所述运动控制模块用于控制第二防护模块关闭或开启，控制所述机器人运动以及控制所述电缆收放模块放出或回收电缆。
进一步地，所述岸基侧子系统还包括位置识别模块；所述位置识别模块与所述运动控制模块电连接；
所述位置识别模块用于识别所述受电区的位置。
进一步地，所述位置识别模块包括至少一个三维雷达，或者所述位置识别模块包括至少两个二维雷达。
本发明实施例提供的充电系统包括船舶侧子系统和岸基侧子系统；通过设置船舶侧子系统包括船舶主体，以及设置在船舶主体的至少一侧的受电区，受电区中设置受电件；岸基侧子系统包括机器人工作站和充电机；机器人工作站包括至少一个可运动的机器人、至少一条电缆以及电连接在电缆的第一端的充电件；充电机包括依次电连接的交流配电模块、整流充电模块以及第一直流配电模块；每条电缆的第二端均电连接至第一直流配电模块；其中，机器人用于将充电件移动至受电区内，可将交流转换为直流的电路设置于岸基侧子系统中，从而可将交流转换为直流的电路设置于岸基侧子系统中，从而可减轻船舶自身重量，从而有利于提高船舶的有效载荷；同时，直流传导充电的方式可提高充电的转换效率以及充电速度；利用机器人自动连接充电件与受电区，可解决人工直接插拔高压充电枪的安全威胁，提高充电的便捷性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种充电系统的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的另一种充电系统的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的又一种充电系统的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的又一种充电系统的俯视结构示意图；
图5是本发明实施例提供的又一种充电系统的立体结构示意图；
图6是本发明实施例提供的充电系统的一种充电流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
现有技术中，在船舶配套充电设施研究应用方面，当前的配套设施皆为岸电系统，交流上船，采用人工方式将充电连接器接入到船舶，供船舶靠岸后生活用电，并非在线式、无人化、直流的充电配套装置。纵观全球，仅欧洲有若干艘使用该类自动化充电系统的船舶正在运营，国外厂商以CAVOTEC、ABB和瓦锡兰为典型代表。世界首艘大型纯电力推进船舶“Ampere”，配备有两套自动充电系统，充电功率达1.2MW。其中一套为CAVOTEC公司的APSTower系统，另一套为Faiveley公司的FerryCHARGER系统。芬兰的“Elektra”号渡船采用辅助发电设备，需要时可对电池进行充电。该船配备有CAVOTEC公司的APSTower自动充电系统，最大充电功率为1.8MW。
上述交流充电系统中，充电电压为AC10KV，本发明实施例提供的充电系统的充电电压为DC1000V,相比于交流充电系统，本发明实施例提供的直流充电系统的线电流更大。同时，直流充电的好处还体现在：省去在船舶上安装变压器，省去安装充电变流器，省去交流配电箱，通过把这些部件安装到岸上，可方便电动船舶设计，节约船舶内部空间，降低船舶整体重量，使配电更加安全，从而预留了较大的体积以及载重量用来布置其他设备和载客载物。
上述欧洲项目皆为交流上船方案，本发明实施例提供的充电系统可为2MW的直流充电系统，具有智能化、无人充电、系统响应速度快、大功率快充、全天候运行等特征，可解决船舶浮动，潮汐落差，盐雾台风等海岸因素影响，可实现充电装置自动化操作，保证人员安全，定位精准，通讯可靠；可实现对新能源船舶的直流快速充电，下文中结合附图对本发明实施例提供的充电系统进行示例性说明。本段中的“新能源”是指船舶用动力能源类型，可指船舶采用超级电容、锂电池、氢能源或者本领域技术人员可知的其他新能源类型，本发明实施例对此不作限定。
参照图1，该充电系统10包括：船舶侧子系统20和岸基侧子系统30；船舶侧子系统20包括船舶主体200，以及设置在船舶主体200的至少一侧的受电区210，受电区210中设置受电件211；岸基侧子系统30包括机器人工作站310和充电机320；机器人工作站310包括至少一个可运动的机器人311、至少一条电缆312以及电连接在电缆312的第一端的充电件313；充电机320包括依次电连接的交流配电模块321、整流充电模块322以及第一直流配电模块323；每条电缆312的第二端均电连接至第一直流配电模块323；其中，机器人311用于将充电件313移动至受电区210内。
后续，通过将充电件313与受电区210中的受电件211电连接，可利用岸基侧子系统30对船舶侧子系统20进行充电。
其中，图1中向右的箭头所指的方向为船头方向，也可理解为船舶行驶方向。在其他实施方式中，还可根据船舶行驶情况，确定该箭头所指方向，本发明实施例对此不作限定。
示例性的，图1中示出了4个受电区210，且两两一组、左右对称设置。在其他实施方式中，受电区210的数量还可根据充电系统10的实际需求设置，以及受电区210的位置可设置于船舶主体200的左侧、右侧、船头或船尾，受电区210的数量和位置与船舶的停靠方式相关；同时，充电过程中，处于工作状态中的受电区210的数量可根据充电系统10的实际需求设置，可为全部数量的受电区210，也可为部分数量的受电区210，本发明实施例对此均不作限定。
示例性的，图1中示出了机器人311的数量为2个。在其他实施方式中，机器人311的数量还可根据充电系统10的实际需求设置，可包括工作机器人和备用机器人，以在工作机器人故障时，利用备用机器人替换工作机器人，从而可在个别工作机器人故障时，确保充电系统10仍可正常工作。
示例性的，与图1中的机器人311的数量相对应，图1中个仅示例性的示出了电缆312和充电件313的数量均为2个。在其他实施方式中，还可根据充电系统10的实际需求设置机器人311、电缆312以及充电件313的数量，三者可相等，也可不等，本发明实施例对此不作限定。
其中，整流充电模块322将交流配电模块321的交流输入整流为直流输出，该输出的直流电信号通过第一直流配电模块323(也可称为岸上直流配电模块323)、电缆312充电件313以及受电件211传输至船舶侧子系统20的储能元件中。由此，在岸基侧子系统30中，可完成交流到直流的信号转换过程，而无需将此交直流转换设备安装到船舶中。
其中，通过机器人311将充电件313与受电件211电连接，可避免人工参与，从而可解决人工插拔高压大电流连接器的费力以及安全问题，自动化解决新能源船舶充电问题。
示例性的，交流配电模块321可为交流配电柜，整流充电模块322可为整流充电柜，第一直流配电模块323可为直流配电箱。
可选的，参照图1和图2，船舶侧子系统20还包括受电引导模块220、第二直流配电模块230、整船直流母线汇流排模块240、双向直流变流器模块250、超级电容模块260、超级电容管理模块270以及整船动力管理模块280；其中，受电引导模块220的输出端电连接至受电区210内；受电区210的输出端与第二直流配电模块230的输入端电连接，第二直流配电模块230的输出端与整船直流母线汇流排模块240的一输入端电连接，整船直流母线汇流排模块240的输出端通过双向直流变流器模块250与超级电容模块260电连接，超级电容模块260、第二直流配电模块230以及受电引导模块220的一端分别与超级电容管理模块270的一控制端电连接；超级电容管理模块270的输入端和双向直流变流器模块250的输入端分别与整船动力管理模块280的一控制端电连接。
示例性的，受电引导模块220可为受电引导控制箱，用于将受电区210内的受电件211以及移动至受电区210内的充电件313电连接并锁定。
示例性的，第二直流配电模块230可为直流配电箱，整船直流母线汇流排模块240可为整船直流母线汇流排，用于提供整船的直流驱动动力。双向直流变流器模块250可为DC/DC升压降压斩波器，用于整船直流母线汇流排模块240与超级电容模块260的隔离或连接。示例性的，双向直流变流器模块250内部设置电气拓扑结构(buck&boost),响应PMS(即整船动力管理系统)的指令，通过控制绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate BipolarTransistor，IGBT)，接触器的导通和关断实现隔离和连接。
示例性的，超级电容模块260包括超级电容，为船舶的储能单元(或称为储能系统，或储能元件)。超级电容管理模块270可为超级电容管理系统，整船动力管理模块280可为整船动力管理系统，超级电容管理系统接受整船动力管理系统的充电放电调度指令，控制受电引导控制箱和直流配电箱与岸基侧子系统30通讯，实时交互充电状态。同时，整船动力管理系统用于对整船直流动力进行管理和分配。
示例性的，船舶侧子系统20还可包括充电启停开关290，具体可为充电启停按钮。当充电启停开关290被闭合时，即可发起自动充电流程；当充电启停开关290关断时，即可结束充电流程。
可选的，参照图1-图3，受电件211为充电插座，充电件313为充电插头；受电引导模块220可将充电插头插入充电插座内。
如此，当充电插头被机器人311插入受电区210后，充电插头被受电引导模块220固定并牵引运动，直至充电插头插入充电插座内。
可选的，继续参照图1和图2，受电引导模块220可包括控制器、变频器伺服电机以及机械引导滑台；伺服电机用于在变频器的控制下，驱动机械引导滑台将充电插头插入充电插座内；第二直流配电模块230可包括接触器、传感器和分线汇流排；其中，交流配电模块321、整流充电模块322、第一直流配电模块323、电缆312、充电件313、受电件211、闭合的接触器、分线汇流排、整船直流母线汇流排模块240、双向直流变流器模块250以及超级电容模块260构成充电回路。
示例性的，当充电插头被机器人移送至受电区210后，充电插头被机械引导滑台固定；其后，受电引导模块220中的变频器用于在其中控制器的控制下，使伺服电机工作，以利用伺服电机驱动机械导引滑台运动，直至将充电插头插入充电插座中。当充电过程开始时，超级电容管理模块270会与岸基侧子系统30进行信息交互，当充电插头与充电插座接触良好后，闭合第二直流配电模块130中的接触器，连通充电回路，并通过传感器采集充电回路的充电电压和充电电流；充电结束后，超级电容管理模块270控制第二直流配电模块130中的接触器断开。
可选的，继续参照图1和图2，船舶侧子系统20还包括第一防护模块222；第一防护模块222用于在船舶行驶过程中将受电区210密封于船舶主体200内，以及用于在充电时将受电区210暴露。
其中，第一防护模块222用于船舶在不充电状态时的IP(例如，IP54，防尘防水)防护保护，防止雨水渗漏；以及用于在充电状态时，受控打开，暴露受电区210。
示例性的，第一防护模块222包括卷帘门。
在不充电状态时，卷帘门关闭，在充电状态时，卷帘门受受电引导模块220控制而自动打开，充电结束后，受控关闭。如此，受电引导模块220可用于对卷帘门以及受电区210的控制及状态检测。
可选的，继续参照图2和图3，船舶侧子系统20还可包括第一无线通讯模块274，岸基侧子系统30还可包括第二无线通讯模块374；第一无线通讯模块274与第二无线通讯模块374通信，以交互船舶的相关信息；相关信息包括船舶的停靠状态、充电电量、充电时间和充电速率中的至少一种。
示例性的，第一无线通讯模块274与第二无线通讯模块374均可包括WIFI天线，岸基侧子系统30还可包括充电总控模块318，具体可包括充电总控器。充电总控模块318通过WIFI无线传输的形式与船舶超级电容管理模块270进行实时通讯，实现充电的自动控制。
在其他实施方式中，船舶侧子系统20与岸基侧子系统30的通信方式还可包括蓝牙、4G、5G、ZIGBEE以及本领域技术人员可知的其他通讯方式，本发明实施例对此不作限定。
可选的，继续参照图1-图3，岸基侧子系统30还包括电缆收放模块314；电缆收放模块314用于放出电缆或收回电缆。
示例性的，电缆收放模块314可为电缆收放装置。
其中，随着水平面的变化，船舶上下浮沉，通过电缆连接船舶侧子系统与岸基侧子系统，并通过放出电缆设置一定的电缆变化余量，可实现柔性连接，避免风浪导致船舶沉浮或摇摆而对充电过程的影响，有利于增加充电稳定性。
可选的，继续参照图1-图3，岸基侧子系统30还可包括运动控制模块315和第二防护模块316；电缆收放模块314、机器人311以及第二防护模块316分别与运动控制模块315的一控制端电连接；第二防护模块316用于在不充电状态下将机器人311密封于防护空间内；运动控制模块315用于控制第二防护模块316关闭或开启，控制机器人311运动以及控制电缆收放模块314放出或回收电缆。
示例性的，第二防护模块316可为卷帘门，运动控制模块315可为运动控制器。
可选的，继续参照图1-图3，岸基侧子系统30还可包括位置识别模块330；位置识别模块330与运动控制模块315电连接；位置识别模块330用于识别受电区210的位置。
其中，在未充电情况下，卷帘门处于闭合状态，使得机器人工作站310处于封闭状态，从而可保护机器人311，延长其使用寿命。示例性的，机器人工作站310的防护防可采用抗风防腐设计，以抵抗较大风力，以及减缓海水或盐雾等腐蚀。充电件313可为包括充电插头在内的一套机械总成，具体结构可为本领域技术人员可知的任一种结构，本发明实施例对此不作限定。机器人311可为七轴机械臂，该七轴机械臂可沿机器人行走轴移动，可伸缩转向。运动控制模块315根据位置识别模块330对船舶侧子系统20的受电区210的识别，控制机器人311在三维空间内进行多维运动，以将充电插头插入到船舶中的受电区210。充电总控模块318在充电过程中对整流充电模块322和运动控制模块315进行统筹，并通过WIFI无线传输的方式与船舶侧子系统20中的超级电容管理模块270进行实时通讯，从而实现自动充电。
示例性的，继续参照图2，船舶侧子系统20还可包括第一4G天线272，岸基侧子系统还可包括第二4G天线372，如此，可通过4G网络将充电信息上传至云终端，可利用云终端实现对船舶侧和岸基侧信息的统筹监控。由此，可实现对充电过程的远程管理，远程维护，监控室可实现充电的启动和停止，使得系统更加调度化，并具有展示性。
可选的，继续参照图2，位置识别模块330可包括至少一个三维雷达，或者位置识别模块330可包括至少两个二维雷达。
其中，两个二维雷达的探测面相结合，可获得三维信息。如此，可实现对船舶的探测，避免光照、盐雾、风浪等海岸环境导致的充电识别问题，实现精确的船舶定位和充电区定位。
示例性的，雷达可设置在机器人工作站310内，雷达防护等级可为IP67，机器人工作站的防护等级可为IP54，机器人工作站310内配有空调机组，恒温恒湿，如此设置，可利用机器人工作站310对雷达进行保护，延长其使用寿命。
示例性的，可采用激光雷达扫描，运动控制模块315基于PC实现控制，见图3，运动控制模块315(图3中以主机示出，也可称为控制器)实时处理雷达数据，控制器可实现1Ms程序刷新周期，与机器人实现自由联动，实现40S内识别，对接，充电启动。
示例性的，继续参照图2，机器人工作站310还可包括热管理机组317，热管理机组317用于对机器人工作站310内的温度进行调节，以使其中的电子设备在适宜的温度环境中工作。
示例性的，可参照图3，无人快速直流充电系统(即充电系统10)由船舶侧充电对接系统和岸基侧充电对接系统组成，岸基侧部分主要由机器人工作站和充电机组成。船舶侧充电对接系统主要部件由控制器、I/O模块(即I/O接口)、变频器、电机组成。岸基侧机器人工作站由机器人、卷帘门、雷达、行走轴、控制器、电缆回收装置，充电头(即充电接头，或充电插头)组成。岸基充电机由控制器、整流柜、交流配电箱组成。
示例性的，可参照图4和图5，渡船(即船舶)、机器人工作站(即自动充电装置、自动充电房)、充电机的空间布置关系，船舶充电对接系统安装在船舶左右两侧，机器人工作站安装在就近渡轮的码头上，充电机安装在更远的码头上，充电机通过电缆、光缆与机器人工作站进行高低压的连接。
该充电系统还可包括手动充电装置，当机器人工作站故障而无法实现自动充电时，还可人工手动充电，以确保可实现船舶充电。
示例性的，可参照图6，示出了充电系统的充电的整个流程。具体可包括：
开始。
渡轮完成停靠。具体可包括，船舶在驾驶人员的驾驶下逐渐靠泊码头，激光雷达捕捉到船舶正在运动以及停靠的状态，运动控制模块将船舶的停靠信息传递给充电总控模块，充电总控模块开始自动连接船舶的WIFI热点网络。充电总控模块连接船舶的WIFI热点网络，即船舶驾驶室显示与岸基充电站建立通讯连接。驾驶人员停好船舶，整船动力管理模块关闭整船驱动动力，驾驶人员按下充电启停开关，整个系统进入充电动作流程。
打开卷帘门。具体可包括，超级电容管理模块检测到充电启停开关给出的充电指令，并检测到驱动系统已停机时，通知受电引导控制模块打开船舶侧子系统中的卷帘门，准备接受岸基侧子系统的对接。同时，充电总控模块发出指令到运动控制模块，以打开岸基侧子系统中的卷帘门，机器人准备移动充电件，并使之与船舶侧子系统对接。
扫描充电插座位置。具体可包括，充电总控模块控制激光雷达探测船舶侧子系统的受电区。
机器人拾取插头。具体可包括，机器人在运动控制模块的控制下抓起充电插头。
机器人滑台前移。具体可包括，运动控制模块接收激光雷达探测的受电区的实时位置信息，并控制机器人以及其抓取的充电插头向受电区运动。同时，电缆收放模块放出电缆。
插头插入插座并锁定。具体可包括，机器人将充电插头放入受电区，受电引导模块将充电插头引导插入到受电区的充电插座中。充电总控模块通过硬线引导电路判断电路导通，机械可靠耦合。
示例性的，该硬线引导电路可为直流充电的引导电路、分压电路或本领域技术人员可知的其他电路结构，本发明实施例对此不作限定。
机器人夹爪松开撤回。具体可包括，充电总控模块发出指令，通过运动控制模块控制机器人放开充电插头，以及控制机器人返回机器人工作站的原点位置。如此，可利用电缆实现柔性连接。同时，可利用机器人工作站对机器人进行保护，以延长其使用寿命。
充电开始。具体可包括，超级电容管理模块控制第二直流配电模块闭合内部接触器，充电总控模块控制闭合第一直流配电模块内部的直流断路器，双方确信供电安全，充电总控模块控制整流充电模块开始整流，对船舶进行直流充电。船舶侧子系统整船直流母线汇流排模块、双向直流变流器模块以及超级电容模块接受岸基侧子系统提供的电能。
充电完成。具体可包括，超级电容管理模块检测到超级电容模块电量充满，或者接收到驾驶室的停止充电指令，通过无线通信方式将停止充电请求发送至充电总控模块。充电总控模块控制停止充电过程。示例性的，充电总控模块控制整流充电模块停止整流过程，断开第一直流配电模块的直流配电；同时，超级电容管理模块断开第二直流配电模块的直流配电。
扫描充电插座位置。具体可包括，激光雷达识别受电区位置。
机器人移动至插头端。具体可包括，运动控制模块根据激光雷达识别到的受电区的位置，控制机器人移动至插头端，即机器人移动至充电插头与充电插座的连接位置处。
夹紧插头并解锁拔出。具体可包括，机器人将充电插头与充电插座上拔出。
机器人后移并放下插头。具体可包括，机器人将充电插头运回至机器人工作站内，并放下充电插头至该充电插头的原位置处。
关闭卷帘门。具体可包括，充电总控模块和超级电容管理模块确认充电回路已安全断开，闭合岸基侧子系统和船舶侧子系统的卷帘门。
渡轮收揽驶离。具体可包括，整船动力管理模块识别到超级电容管理模块的充电回路安全断开信号时，恢复整船动力驱动系统，同时驾驶人员充电过程结束，可以驾驶离开。同时，充电总控模块断开与超级电容管理系统的无线连接，岸基侧子系统进入低功耗待机状态，等待下一次被唤醒。
结束。
本发明实施例提供的充电系统可实现：1)在港口船舶岸基供电系统基础上，开发一套应用于新能源船舶领域的大功率直流充电装置(主要指岸基侧充电子系统)，例如，充电装置布控整流技术，采用隔离DC/DC并联充电技术，充电最高功率可为2.1MW，充电电压可为DC1000V，充电电流可为2100A，电流上升时间可为1s；2)充电装置安装在码头，具有防潮、防盐雾、防尘以及抗8级以上台风的功能，其使用寿命可达20年；3)充电装置(可指充电系统)采用IGBT作为开关器件的耐高电压、大电流隔离型DC/DC方案，有利于提高系统可靠性；4)充电装置数据可传输至监控平台，可实现系统遥测遥控；5)充电装置采用自动化对接方案，码头侧通过雷达探测和机器人运动可自动将充电件与船舶侧接口对接充电，利用先进的引导技术，并配有柔性对接引导机构，可适应码头的潮汐化以及船体浮动所带来的影响，快速精准对接，安全可靠；6)充电装置采用各类总线通讯技术，其中充电单元与机器人可采用以太网总线技术，与船舶电容管理系统可采用无线通讯技术技术，与远程平台采用高速透传加密云平台技术；7)全天候自动化充电装置可适应沿海地区的气候特点。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (11)

1.一种充电系统，其特征在于，包括：船舶侧子系统和岸基侧子系统；
所述船舶侧子系统包括船舶主体，以及设置在所述船舶主体的至少一侧的受电区，所述受电区中设置受电件；
所述岸基侧子系统包括机器人工作站和充电机；所述机器人工作站包括至少一个可运动的机器人、至少一条电缆以及电连接在所述电缆的第一端的充电件；所述充电机包括依次电连接的交流配电模块、整流充电模块以及第一直流配电模块；每条所述电缆的第二端均电连接至所述第一直流配电模块；
其中，所述机器人用于将所述充电件移动至所述受电区内。
2.根据权利要求1所述的充电系统，其特征在于，所述船舶侧子系统还包括受电引导模块、第二直流配电模块、整船直流母线汇流排模块、双向直流变流器模块、超级电容模块、超级电容管理模块以及整船动力管理模块；
其中，所述受电引导模块的输出端电连接至所述受电区内；所述受电区的输出端与所述第二直流配电模块的输入端电连接，所述第二直流配电模块的输出端与所述整船直流母线汇流排模块的一输入端电连接，所述整船直流母线汇流排模块的输出端通过所述双向直流变流器模块与所述超级电容模块电连接，所述超级电容模块、所述第二直流配电模块以及所述受电引导模块的一端分别与所述超级电容管理模块的一控制端电连接；所述超级电容管理模块的输入端和所述双向直流变流器模块的输入端分别与所述整船动力管理模块的一控制端电连接。
3.根据权利要求2所述的充电系统，其特征在于，所述受电件为充电插座，所述充电件为充电插头；
所述受电引导模块将所述充电插头插入所述充电插座内。
4.根据权利要求2所述的充电系统，其特征在于：
所述受电引导模块包括控制器、变频器、伺服电机以及机械引导滑台；所述伺服电机用于在所述变频器的控制下，驱动所述机械引导滑台将所述充电插头插入所述充电插座内；
所述第二直流配电模块包括接触器、传感器和分线汇流排；
其中，所述交流配电模块、所述整流充电模块、所述第一直流配电模块、所述电缆、所述充电件、所述受电件、闭合的所述接触器、所述分线汇流排、所述整船直流母线汇流排模块、所述双向直流变流器模块以及所述超级电容模块构成充电回路。
5.根据权利要求1所述的充电系统，其特征在于，所述船舶侧子系统还包括第一防护模块；
所述第一防护模块用于在船舶行驶过程中将受电区密封于所述船舶主体内，以及用于在充电时将受电区暴露。
6.根据权利要求5所述的充电系统，其特征在于，所述第一防护模块包括卷帘门。
7.根据权利要求1所述的充电系统，其特征在于，所述船舶侧子系统还包括第一无线通讯模块，所述岸基侧子系统还包括第二无线通讯模块；
所述第一无线通讯模块与第二无线通讯模块通信，以交互船舶的相关信息；
所述相关信息包括船舶停靠状态、充电电量、充电时间和充电速率中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的充电系统，其特征在于，所述岸基侧子系统还包括电缆收放模块；
所述电缆收放模块用于放出电缆或收回电缆。
9.根据权利要求8所述的充电系统，其特征在于，所述岸基侧子系统还包括运动控制模块和第二防护模块；所述电缆收放模块、所述机器人以及所述第二防护模块分别与所述运动控制模块的一控制端电连接；
所述第二防护模块用于在不充电状态下将所述机器人密封于所述防护空间内；
所述运动控制模块用于控制第二防护模块关闭或开启，控制所述机器人运动以及控制所述电缆收放模块放出或回收电缆。
10.根据权利要求9所述的充电系统，其特征在于，所述岸基侧子系统还包括位置识别模块；所述位置识别模块与所述运动控制模块电连接；
所述位置识别模块用于识别所述受电区的位置。
11.根据权利要求10所述的充电系统，其特征在于：
所述位置识别模块包括至少一个三维雷达，或者
所述位置识别模块包括至少两个二维雷达。
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