CN111591422B - 一种用于船舶的电动推进器共享系统及其运营方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于船舶的电动推进器共享系统及其运营方法，系统包括安装有动力装置、电池以及BMS模块和动力装置驱动模块的电动推进器，设置在客户船舶上通过有线连接或对频通信方式对电动推进器通信控制以及发送服务需求的电动推进器驾驶终端，还包括用于输送安装更换电动推进器至客户船舶上的换电工作船及用于电动推进器和换电工作船停靠和充电的充电码头；电动推进器、电动推进器驾驶终端、换电工作船和充电码头均设有通讯终端和GNSS模块，通过4G/5G网络与云服务器相连；云服务器用于收集、处理并发送信息给相应的通讯终端，用以实现电动推进器的预约、更换、归还和计费服务，从而为有电推进需求的船舶提供更高效的调度服务。

Description

一种用于船舶的电动推进器共享系统及其运营方法

技术领域

本发明涉及一种用于船舶的电动推进器共享系统及其运营方法。

背景技术

出于对污染的控制，目前能想到的比较好的方法即采用内置电池的电动船（电池和电驱动设备直接安装于船体的船舶）来替代燃油机动船，但考虑到商用船舶单次行驶时间较长的连续续航问题以及电池成本昂贵的问题，如果采用内置电池则无法适用于商用船舶的应用环境，其缺陷主要表现在以下几个方面：

1）商用长距离运输往往要24小时运行，但这类电动船单次充电续航里程通常较短；即便个别船舶采用超大容量的电池，依旧无法满足长途航行需求，且超大容量电池反而带来更换不便、价格昂贵以及充电耗时长的问题，无法保证船舶的使用周期和效率；

2）考虑船舶本身卸货修整的时间，其实际航行时间不足1/3，所以电动船的电池充电次数少，利用率极低，甚至几十年都达不到电池循环寿命，船东无法收回电池投入成本；

3）对于这类电动船的充电，大电流充电桩距离远，充电线缆重，损耗大；

4）这类电动船的船体大，充电时间长，以现有码头和港口的泊位数量，无法提供足够的可充电泊位（500吨船为例，1km河岸只能设立不足20个充电泊位）；

5）新船首次投资成本太高，内河航运的低成本结构无法承受；

6）单船电量大，安全要求等级远高于汽车，且大规格电池由于直接安装在船体上，一旦发生危险后果不堪设想。

此外，如果对于现行各类船体均进行电动改造或者直接采用电动船替代现行船只，显然是非常不现实的事情，因船舶规格不一，无法实现批量生产、改造和认证，处理难度大，而且会造成大量的现行船舶的船体的废弃，大量的资源被浪费。

比较实际的方式是设计独立的挂载或连接至船舶的电动推进器为船舶提供洁净的电驱动力，以驱动船舶行驶完全程或者通过特定航段。然而如果仅仅依靠局限的或个别的电动推进器的使用来运作这种电推进服务，而缺乏一种整体上的共享系统及其运营方法，实际上非但无法解决现实航运中存在的污染问题，而且还带来如下问题：

1）因缺少对电动推进器实施有效调度，故也就无法很好地满足不同位置，不同时间的船舶提出的需求。

2）电动推进器本身也需要充电及续航，对于相对较长的航程，单靠个别从出发站挂载的电动推进器是无法行驶完全程的，为此必须解决电动推进器的充电和更换问题，并为行驶中的船舶提供相应可行且便利的服务。

发明内容

本发明目的是：提供一种用于船舶的电动推进器共享系统，能够高效的提供电动推进器的充电、更换及调度服务，为有电推进需求的船舶提供更加便利的服务，以便更好地解决目前燃油机动船的污染问题和内置电池的电动船舶的续航问题，并节约能源。

本发明的技术方案是：一种用于船舶的电动推进器共享系统，其特征在于包括：

若干电动推进器，用于连接至客户船舶驱动客户船舶行进，每个电动推进器上均安装有动力装置和电池，并设有与电池相连的BMS模块、与动力装置相连的动力装置驱动模块、GNSS模块及与BMS模块、动力装置驱动模块和GNSS模块均相连的通讯终端；

电动推进器驾驶终端，用于发送服务需求，单独设置在客户船舶上，其上设有通讯终端及与之相连的GNSS模块，该电动推进器驾驶终端通过有线连接或无线的对频通信方式与服务客户船舶的电动推进器实现通信控制；

若干换电工作船，用于将电动推进器输送并安装至客户船舶上，以及更替客户船舶上的电动推进器以续航；这种换电工作船上也设有通讯终端及与之相连的GNSS模块，通过无线的对频通信方式与电动推进器实现通信控制，并负责将电动推进器的控制权限交付于相应的电动推进器驾驶终端；

若干充电码头，用于电动推进器和换电工作船的充电和停靠，其上也设有通讯终端和与之相连的GNSS模块；

还包括与上述各通讯终端通过4G/5G网络通信连接的云服务器，云服务器用于收集、处理并发送信息给相应的通讯终端，用以实现电动推进器的预约、更换、归还和计费服务，并且实时监控处于服务状态的电动推进器的位置、速度、运行轨迹、剩余电量和设备工作状态信息，并将这些信息共享至对应的电动推进器驾驶终端、换电工作船和充电码头的通讯终端。

进一步的，本发明中所述云服务器获取并预存有各充电码头的位置信息，电动推进器驾驶终端用于向云服务器发送客户船舶的预约信息，该预约信息包括客户船舶的位置信息、船型信息以及要求服务的时间信息，云服务器接收信息后找到与该客户船舶距离最近的充电码头并向该充电码头的通讯终端发送指令，由该充电码头的工作人员接到指令后驾驶搭载电动推进器的换电工作船至客户船舶所在位置安装；

而服务中的电动推进器驾驶终端用于向云服务器发送更换电动推进器的请求，或者云服务器通过监控电动推进器的剩余电量而认为需要更换时，由云服务器向距离客户船舶最近的充电码头的通讯终端发出指令，由该充电码头工作人员接到指令后按照需求信息，驾驶搭载电动推进器的换电工作船至客户船舶所在位置更换电动推进器；

而服务中的电动推进器驾驶终端用于向云服务器发送电动推进器的归还请求，云服务器接收请求后向距离客户船舶最近的充电码头的通讯终端发出指令，由该充电码头工作人员接到指令后驾驶换电工作船至客户船舶所在位置拆卸回收电动推进器。

更进一步的，本发明中所述云服务器通过获取的客户船舶位置信息和距离该客户船舶最近的充电码头位置信息来计算获取由该充电码头至客户船舶的导航线路信息，并将该导航线路信息发送至该充电码头指定的换电工作船的通讯终端上。

进一步的，本发明中所述电动推进器驾驶终端上设有显示屏，用于将所述电动推进器的位置、速度、运行轨迹、剩余电量和设备工作状态信息实时显示给客户。

进一步的，本发明中所述电动推进器上的动力装置为整合舵机的电动螺旋桨，或者由独立的电动螺旋桨和舵机组成，而动力装置驱动模块包括连接驱动电动螺旋桨运转的电机电控模块和连接驱动舵机运转的舵机电控模块，电机电控模块和舵机电控模块分别获取电动螺旋桨和舵机运转功率作为设备状态信息，并将该设备状态信息通过4G/5G网络实时传输至云服务器上。

进一步的，本发明还包括客户手机，其搭载有APP，通过4G/5G网络或蓝牙与电动推进器驾驶终端通信连接，同时通过4G/5G网络与云服务器通信连接，用以获取相应信息并代替电动推进器驾驶终端发送服务需求。

进一步的，本发明还包括工作人员手机，其搭载有APP，通过4G/5G网络或蓝牙与充电码头和换电工作船上的通讯终端通信连接，同时通过4G/5G网络与云服务器通信连接，用以获取相应信息并代替充电码头和换电工作船上的通讯终端接收各种指令。

本发明还进一步提供基于上述一种用于船舶的电动推进器共享系统的运营方法，其特征在于包括下述步骤：

步骤1）根据客户需要在客户船舶上安装电动推进器驾驶终端，云服务器通过4G/5G网络和安装在电动推进器、充电码头和换电工作船的通讯终端上的GNSS模块来获取它们的位置信息；

步骤2）客户通过电动推进器驾驶终端下单，经由4G/5G网络向云服务器发送客户船舶的预约信息，该预约信息包括客户船舶的位置信息、船型信息以及要求服务的时间信息；

步骤3）云服务器接收信息后通过电动推进器驾驶终端上的GNSS模块定位客户船舶位置，然后找到与该客户船舶距离最近的充电码头并向该充电码头的通讯终端发送指令，充电码头的工作人员接到指令后找到合适的电动推进器，并通过换电工作船上的通讯终端与该电动推进器的通讯终端实现对频通信以取得对电动推进器的控制权；

步骤4）工作人员驾驶搭载电动推进器的换电工作船至客户船舶所在位置安装，断开换电工作船上的通讯终端与电动推进器的通讯终端之间的通信控制，使得电动推进器与客户船舶上的电动推进器驾驶终端进行有线连接或对频通信，将电动推进器的控制权限交付于该电动推进器驾驶终端；

步骤5）客户通过电动推进器驾驶终端控制电动推进器，从而推进客户船舶航行，云服务器则通过4G/5G网络从电动推进器的通讯终端上实时获取电动推进器的位置、速度、运行轨迹、剩余电量和设备工作状态信息，并将这些信息共享至电动推进器驾驶终端、换电工作船和充电码头的通讯终端；

步骤6）当客户通过电动推进器驾驶终端向云服务器发送更换电动推进器的请求，或者云服务器通过监控电动推进器的剩余电量而认为需要更换时，云服务器通过电动推进器驾驶终端上的GNSS模块定位客户船舶位置，再向距离该客户船舶最近的充电码头的通讯终端发出指令，由该充电码头工作人员接到指令后按照需求信息，找到合适的新的电动推进器（也即充满电待命的电动推进器），并通过换电工作船上的通讯终端与该新的电动推进器的通讯终端实现对频通信以取得对新的电动推进器的控制权；

步骤7）工作人员驾驶搭载新的电动推进器的换电工作船至客户船舶所在位置更换，断开换电工作船上的通讯终端与该新的电动推进器的通讯终端之间的通信控制，同时断开客户船舶上的电动推进器驾驶终端与原来的电动推进器（也即剩余电量不足需更换的电动推进器）之间的通信控制；使新的电动推进器与客户船舶上的电动推进器驾驶终端进行有线连接或对频通信，将新的电动推进器的控制权限交付于该电动推进器驾驶终端，再将更换下来的电动推进器与换电工作船上的通讯终端进行对频通信，使得换电工作船获得原来的电动推进器的控制权后返回充电码头充电；

步骤8）当客户通过电动推进器驾驶终端向云服务器发送电动推进器的归还请求时，云服务器通过电动推进器驾驶终端上的GNSS模块定位客户船舶位置，然后找到与该客户船舶距离最近的充电码头并向该充电码头的通讯终端发送指令，由该充电码头工作人员接到指令后驾驶换电工作船至客户船舶所在位置拆卸回收电动推进器，并断开电动推进器与客户船舶上的电动推进器驾驶终端的通信控制，使电动推进器与换电工作船上的通讯终端进行对频通信；

步骤9）由云服务器根据电动推进器使用数量和里程计算费用并发送至客户船舶上的电动推进器驾驶终端上，由客户支付费用。

本发明中涉及的电动推进器为一种独立的外挂装置，具体制造时，其具有安装动力装置、电池、BMS模块、动力装置驱动模块、GNSS模块和通讯终端的航行浮体，这种航行浮体通过可拆式连接机构连接在客户船舶的尾部以推动船舶行驶，或者连接在客户船舶的前部以拉动船舶行驶。动力装置主要是指电动螺旋桨，并优先选用整合舵机的角度旋转式电动螺旋桨，例如一种角度旋转式电动螺旋桨的特例结构如下：

其包括螺旋桨、螺旋桨驱动机构、转向舵和舵机；转向舵旋转装配在航行浮体下部，螺旋桨横向旋转装配在转向舵下部；螺旋桨驱动机构包括外壳、螺旋桨驱动电机、行星齿轮减速机构、螺旋桨驱动纵轴、螺旋桨驱动横轴和伞齿轮传动机构；外壳固定在航行浮体上部，螺旋桨驱动电机固定在外壳上，其输出轴经设于外壳内的行星齿轮减速机构与设于转向舵内的螺旋桨驱动纵轴相连，而螺旋桨驱动纵轴经伞齿轮传动机构与螺旋桨驱动横轴相连，螺旋桨驱动横轴与螺旋桨相连；舵机包括转向舵驱动电机、转向舵连接轴、转向蜗轮和转向蜗杆；转向舵上固定有位于外壳内的转向舵连接轴，该转向舵连接轴上固定有转向蜗轮，转向舵驱动电机固定在外壳上，其输出轴经转向蜗杆与转向蜗轮配合。其中的螺旋桨驱动电机与电机电控模块电连接，而转向舵驱动电机则与舵机电控模块电连接。

电动推进器与客户船舶进行连接的可拆式连接机构可以具体选用弹簧扣环机构、卡扣机构、套杆机构、手动机械锁扣机构、电动机械锁扣机构、电磁锁扣机构中的一种，包括固定在航行浮体上的公端连接机构和用于同现行客户船舶的船体固定并与公端连接机构配合的母端连接机构，或者可拆式连接机构包括分别固定至航行浮体和船体上的两个连接架或连接板，这两个连接架或连接板之间通过螺栓或绑绳连接固定。

可拆式连接机构的设计目的是方便电动推进器和船体之间的快速对接和可靠固定。公端外连机构和母端外连机构的设计形式及它们的配合结构多种多样，均为目前行业内常见的快速连接机构，上面例举的并非穷举。以现有的弹簧扣环机构为例，其由弹簧扣环本体和与之配合的连接环或连接杆构成，我们将弹簧扣环本体作为公端外连机构固定或一体设计在航行浮体上，而将连接环或者连接杆作为母端外连机构固定在客户船舶的船体上。这样只需将连接环或连接杆卡入弹簧扣环本体内就能完成连接。

或者以现有的卡扣机构为例，其由连接杆和供其过盈卡入的U形卡扣构成，我们将U形卡扣作为公端外连机构固定或一体设计在航行浮体上，而将连接杆作为母端外连机构焊接在客户船舶的船体上。这样只需将连接杆卡入U形卡扣内就能完成连接。

并且实际实施时，至少采用两个以上所述可拆式连接机构，且至少有两个所述可拆式连接机构在横向上等高或错位分布，用于减少电动推进器在水平方向内的维度自由，提高其与客户船舶船体的连接稳定性。

本发明的优点是：

1）本发明能够高效的提供电动推进器的充电、更换及调度服务，为有电推进需求的船舶提供更加便利的服务，尤其能够满足航道内不同位置，不同时间的船舶提出的电推进需求。同时为电动推进器本身提供有效的充电及续航服务，为行驶中的船舶提供更靠的航行保障，从根本上更好地解决目前燃油机动船的污染问题和内置电池的电动船舶的续航问题，并节约能源。其中的电动推进器可用作任意现行船舶的航行动力装置，尤其当燃油机动船应用后可以关闭本身的燃油驱动装置，实现零排放无噪音工作，很好的解决目前船舶的污染问题以及噪音问题。而现行的内置电池的电动船舶应用这种电动推进器后可以有效解决续航问题。并且当将这种电动推进器方案使用于无动力船舶后，可以逐步减少现行燃油机动船的使用，很好的解决目前船舶的污染问题以及噪音问题。

2）本发明的电动推进器共享系统相比推广电动船的方案具有如下优势：

a、船舶通过电动推进器接力续航，本身无需安装电池，没有充电等待时间，能够高效不间断航行；

b、电动推进器的电池持续充放电工作，相比于安装在船体上的内置电池利用率更高，且对于船东来说无电池成本投入；

c、相比于大型的船体，电动推进器体积要小的多，电池也更小，相应的充电码头可以配置电流小距离近的充电桩，并减轻在充电线缆上的损耗。

d、本案中的充电码头能够为电动推进器和换电工作船提供充足的充电泊位，应用更切实际。依旧以500吨的电动船为例做比较，本案中的电动推进器由于规格比电动船的船体小很多，假如为其建造20个充电泊位，只需几十米的河岸长度就行了，远小于为停泊500吨电动船所建造的20个充电泊位所占用的河岸长度，码头或港口的空间利用率高的多；

e、本发明的方案无需对现行船舶做电动改造或者对现行船舶进行更替，能够省下大量的成本；

f、相比于内置电池的电动船，电动推进器由于是挂载在船舶上的，即便电池起火爆炸也不会危及船舶上的人员，故安全要求等级降低。

3）本发明的共享系统可被推广应用在内陆的江河湖泊、水库等任何水域，应用范围广，并且在相同动力（驱动功率）、使用条件（往返次数和往返航程）前提下，传统燃油机动船，相比采用采用本发明共享系统航行的船舶，其每年运营成本都将大大节约。下面以现行的1000吨柴油机动船为例，其本身采用单台300kw的柴油发动机，而本方案的电动推进器如设置单个200kw的电机作为动力（电动螺旋桨），且配备1组电池为每个电机供能，每组电池525度电，价值42万元，那么两者能耗成本比较见下表：

由上表可知，单位里程的电费为油费的约28.78%，节省近72%。每组电池525度电，可使用电量为420度电，为电动推进器的每个电动螺旋桨配备1组电池，总价值42万元。按照电池寿命6000次计算，每次折旧70元，每一年折旧费用为4.9万元。一年以350天运营计算，采用本发明的共享系统后船舶每年可节省约41万元。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明共享系统的整体结构示意图；

图2为单个电动推进器的具体实例结构示意图；

图3为图2电动推进器的立体结构示意图；

图4为图2电动推进器的动力装置单独立体结构示意图；

图5为图2电动推进器的动力装置的单独结构剖视图；

图6为图2电动推进器在现行客户船舶上的使用状态主视图；

图7为图5的立体结构示意图。

其中：1、航行浮体；1a、横桥；1b、船形浮体；2、电动螺旋桨；3、电池；4、客户船舶的船体；5、电动推进器驾驶终端；6、转向舵；7、螺旋桨；8、外壳；9、螺旋桨驱动电机；10、行星齿轮减速机构；11、螺旋桨驱动纵轴；12、螺旋桨驱动横轴；13、伞齿轮传动机构；14、转向舵驱动电机；15、转向舵连接轴；16、转向蜗轮；17、转向蜗杆；18、连接杆；19、U形卡扣；20、控制盒。

具体实施方式

实施例：结合图1所示来看本发明提供的这种用于船舶的电动推进器共享系统，其具有：

若干电动推进器，用于连接至客户船舶驱动客户船舶行进，每个电动推进器上均安装有动力装置和电池，并设有与电池相连的BMS模块、与动力装置相连的动力装置驱动模块、GNSS模块及与BMS模块、动力装置驱动模块和GNSS模块均相连的通讯终端；

电动推进器驾驶终端，用于发送服务需求，单独设置在客户船舶上，其上设有通讯终端及与之相连的GNSS模块，该电动推进器驾驶终端通过有线连接或无线的对频通信方式与服务客户船舶的电动推进器实现通信控制；

若干换电工作船，用于将电动推进器输送并安装至客户船舶上，以及更替客户船舶上的电动推进器以续航；这种换电工作船上也设有通讯终端及与之相连的GNSS模块，通过无线的对频通信方式与电动推进器实现通信控制，并负责将电动推进器的控制权限交付于相应的电动推进器驾驶终端；

若干充电码头，在河网区域合理布局建造，用于电动推进器和换电工作船的充电和停靠，其上也设有通讯终端和与之相连的GNSS模块；

还包括与上述各通讯终端通过4G/5G网络通信连接的云服务器，云服务器用于收集、处理并发送信息给相应的通讯终端，用以实现电动推进器的预约、更换、归还和计费服务，并且实时监控处于服务状态的电动推进器的位置、速度、运行轨迹、剩余电量和设备工作状态信息，并将这些信息共享至对应的电动推进器驾驶终端、换电工作船和充电码头的通讯终端。

其中的所述云服务器获取并预存有各充电码头的位置信息，电动推进器驾驶终端用于向云服务器发送客户船舶的预约信息，该预约信息包括客户船舶的位置信息、船型信息以及要求服务的时间信息，云服务器接收信息后找到与该客户船舶距离最近的充电码头并向该充电码头的通讯终端发送指令，由该充电码头的工作人员接到指令后驾驶搭载电动推进器的换电工作船至客户船舶所在位置安装；

而服务中的电动推进器驾驶终端用于向云服务器发送更换电动推进器的请求，或者云服务器通过监控电动推进器的剩余电量而认为需要更换时，由云服务器向距离客户船舶最近的充电码头的通讯终端发出指令，由该充电码头工作人员接到指令后按照需求信息，驾驶搭载电动推进器的换电工作船至客户船舶所在位置更换电动推进器；

而服务中的电动推进器驾驶终端用于向云服务器发送电动推进器的归还请求，云服务器接收请求后向距离客户船舶最近的充电码头的通讯终端发出指令，由该充电码头工作人员接到指令后驾驶换电工作船至客户船舶所在位置拆卸回收电动推进器。

所述云服务器通过获取的客户船舶位置信息和距离该客户船舶最近的充电码头位置信息来计算获取由该充电码头至客户船舶的导航线路信息，并将该导航线路信息发送至该充电码头指定的换电工作船的通讯终端上。

所述电动推进器驾驶终端上设有显示屏，用于将所述电动推进器的位置、速度、运行轨迹、剩余电量和设备工作状态信息实时显示给客户。

再结合图2~图7我们例举一种实例，来对本发明中涉及的电动推进器及其与客户船舶的船体4的连接结构进行解释说明：

这种电动推进器，其具有航行浮体1，该实例的航行浮体1被设计成如图2和图3所示的双连船形结构，由两个并排对称布置且通过横桥1a连成一体的船形浮体1b构成；每个船形浮体1b上均安装有整合舵机的电动螺旋桨2，同时船形浮体1b内部固定有电池3和控制盒20，控制盒20内设有与电池3相连的BMS模块、与电动螺旋桨2相连的动力装置驱动模块、GNSS模块及与BMS模块、动力装置驱动模块和GNSS模块均相连的通讯终端，通讯终端与设置在客户船舶上的电动推进器驾驶终端5通过无线或者有线方式对频通信连接，具体见图2所示。

该实例中的每个电动螺旋桨2整合有舵机，故可360°旋转角度方向，结合图4和图5所示，其具体构成如下：由螺旋桨7、螺旋桨驱动机构和舵机所构成；舵机包含转向舵6，该转向舵6旋转装配在航行浮体1下部，螺旋桨7横向旋转装配在转向舵6下部；螺旋桨驱动机构包括外壳8、螺旋桨驱动电机9、行星齿轮减速机构10、螺旋桨驱动纵轴11、螺旋桨驱动横轴12和伞齿轮传动机构13；外壳8固定在航行浮体1上部，螺旋桨驱动电机9固定在外壳8上，其输出轴经设于外壳8内的行星齿轮减速机构10与设于转向舵6内的螺旋桨驱动纵轴11相连，而螺旋桨驱动纵轴11经伞齿轮传动机构13与螺旋桨驱动横轴12相连，螺旋桨驱动横轴12与螺旋桨7相连；舵机还包括转向舵驱动电机14、转向舵连接轴15、转向蜗轮16和转向蜗杆17；转向舵6上固定有位于外壳8内的转向舵连接轴15，该转向舵连接轴15上固定有转向蜗轮16，转向舵驱动电机14固定在外壳8上，其输出轴经转向蜗杆17与转向蜗轮16配合。由于如图1所示，动力装置驱动模块分为电机电控模块和舵机电控模块两部分，故对于该电动螺旋桨而言，其螺旋桨驱动电机9与电机电控模块电连接，而转向舵驱动电机14则与舵机电控模块电连接。电机电控模块和舵机电控模块分别用于获取螺旋桨驱动电机9和转向舵驱动电机14的运转功率信息，并将该信息通过4G/5G网络实时传输至云服务器上。

本实施例中航行浮体1通过横向上等高并排设置的两个卡扣机构同客户船舶的船体4尾部进行连接，以推动船体4运行。本实施例中的每个卡扣机构由连接杆18和供其过盈卡入的U形卡扣19构成。我们将U形卡扣19作为公端外连机构一体设计在两个船形浮体1c头部，而将两个连接杆18作为母端外连机构焊接在船体4尾部，实际对接时只需将连接杆18卡入U形卡扣19内就能完成连接，如图6和图7所示。

当然电动推进器的结构以及其与客户船舶的船体进行连接的可拆式连接机构不仅限于上述形式。

基于上述的一种用于船舶的电动推进器共享系统的运营方法，包括下述步骤：

步骤1）根据客户需要在客户船舶上安装电动推进器驾驶终端，云服务器通过4G/5G网络和安装在电动推进器、充电码头和换电工作船的通讯终端上的GNSS模块来获取它们的位置信息；

步骤2）客户通过电动推进器驾驶终端下单，经由4G/5G网络向云服务器发送客户船舶的预约信息，该预约信息包括客户船舶的位置信息、船型信息以及要求服务的时间信息；

步骤3）云服务器接收信息后通过电动推进器驾驶终端上的GNSS模块定位客户船舶位置，然后找到与该客户船舶距离最近的充电码头并向该充电码头的通讯终端发送指令，充电码头的工作人员接到指令后找到合适的电动推进器，并通过换电工作船上的通讯终端与该电动推进器的通讯终端实现对频通信以取得对电动推进器的控制权；

步骤4）工作人员驾驶搭载电动推进器的换电工作船至客户船舶所在位置安装，断开换电工作船上的通讯终端与电动推进器的通讯终端之间的通信控制，使得电动推进器与客户船舶上的电动推进器驾驶终端进行有线连接或对频通信，将电动推进器的控制权限交付于该电动推进器驾驶终端；

步骤5）客户通过电动推进器驾驶终端控制电动推进器，从而推进客户船舶航行，云服务器则通过4G/5G网络从电动推进器的通讯终端上实时获取电动推进器的位置、速度、运行轨迹、剩余电量和设备工作状态信息，并将这些信息共享至电动推进器驾驶终端、换电工作船和充电码头的通讯终端；

步骤6）当客户通过电动推进器驾驶终端向云服务器发送更换电动推进器的请求，或者云服务器通过监控电动推进器的剩余电量而认为需要更换时，云服务器通过电动推进器驾驶终端上的GNSS模块定位客户船舶位置，再向距离该客户船舶最近的充电码头的通讯终端发出指令，由该充电码头工作人员接到指令后按照需求信息，找到合适的新的电动推进器，并通过换电工作船上的通讯终端与该新的电动推进器的通讯终端实现对频通信以取得对新的电动推进器的控制权；

步骤7）工作人员驾驶搭载新的电动推进器的换电工作船至客户船舶所在位置更换，断开换电工作船上的通讯终端与该新的电动推进器的通讯终端之间的通信控制，同时断开客户船舶上的电动推进器驾驶终端与原来的电动推进器之间的通信控制；使新的电动推进器与客户船舶上的电动推进器驾驶终端进行有线连接或对频通信，将新的电动推进器的控制权限交付于该电动推进器驾驶终端，再将更换下来的电动推进器与换电工作船上的通讯终端进行对频通信，使得换电工作船获得原来的电动推进器的控制权后返回充电码头充电；

步骤8）当客户通过电动推进器驾驶终端向云服务器发送电动推进器的归还请求时，云服务器通过电动推进器驾驶终端上的GNSS模块定位客户船舶位置，然后找到与该客户船舶距离最近的充电码头并向该充电码头的通讯终端发送指令，由该充电码头工作人员接到指令后驾驶换电工作船至客户船舶所在位置拆卸回收电动推进器，并断开电动推进器与客户船舶上的电动推进器驾驶终端的通信控制，使电动推进器与换电工作船上的通讯终端进行对频通信；

步骤9）由云服务器根据电动推进器使用数量和里程计算费用并发送至客户船舶上的电动推进器驾驶终端上，由客户支付费用。

当然上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于船舶的电动推进器共享系统，其特征在于包括：

若干电动推进器，用于连接至客户船舶驱动客户船舶行进，每个电动推进器上均安装有动力装置和电池，并设有与电池相连的BMS模块、与动力装置相连的动力装置驱动模块、GNSS模块及与BMS模块、动力装置驱动模块和GNSS模块均相连的通讯终端；

电动推进器驾驶终端，用于发送服务需求，单独设置在客户船舶上，其上设有通讯终端及与之相连的GNSS模块，该电动推进器驾驶终端通过有线连接或无线的对频通信方式与服务客户船舶的电动推进器实现通信控制；

若干换电工作船，用于将电动推进器输送并安装至客户船舶上，以及更替客户船舶上的电动推进器以续航；这种换电工作船上也设有通讯终端及与之相连的GNSS模块，通过无线的对频通信方式与电动推进器实现通信控制，并负责将电动推进器的控制权限交付于相应的电动推进器驾驶终端；

若干充电码头，用于电动推进器和换电工作船的充电和停靠，其上也设有通讯终端和与之相连的GNSS模块；

还包括与上述各通讯终端通过4G/5G网络通信连接的云服务器，云服务器用于收集、处理并发送信息给相应的通讯终端，用以实现电动推进器的预约、更换、归还和计费服务，并且实时监控处于服务状态的电动推进器的位置、速度、运行轨迹、剩余电量和设备工作状态信息，并将这些信息共享至对应的电动推进器驾驶终端、换电工作船和充电码头的通讯终端。

2.根据权利要求1所述的一种用于船舶的电动推进器共享系统，其特征在于所述云服务器获取并预存有各充电码头的位置信息，电动推进器驾驶终端用于向云服务器发送客户船舶的预约信息，该预约信息包括客户船舶的位置信息、船型信息以及要求服务的时间信息，云服务器接收信息后找到与该客户船舶距离最近的充电码头并向该充电码头的通讯终端发送指令，由该充电码头的工作人员接到指令后驾驶搭载电动推进器的换电工作船至客户船舶所在位置安装；

而服务中的电动推进器驾驶终端用于向云服务器发送更换电动推进器的请求，或者云服务器通过监控电动推进器的剩余电量而认为需要更换时，由云服务器向距离客户船舶最近的充电码头的通讯终端发出指令，由该充电码头工作人员接到指令后按照需求信息，驾驶搭载电动推进器的换电工作船至客户船舶所在位置更换电动推进器；

而服务中的电动推进器驾驶终端用于向云服务器发送电动推进器的归还请求，云服务器接收请求后向距离客户船舶最近的充电码头的通讯终端发出指令，由该充电码头工作人员接到指令后驾驶换电工作船至客户船舶所在位置拆卸回收电动推进器。

3.根据权利要求2所述的一种用于船舶的电动推进器共享系统，其特征在于所述云服务器通过获取的客户船舶位置信息和距离该客户船舶最近的充电码头位置信息来计算获取由该充电码头至客户船舶的导航线路信息，并将该导航线路信息发送至该充电码头指定的换电工作船的通讯终端上。

4.根据权利要求1所述的一种用于船舶的电动推进器共享系统，其特征在于所述电动推进器驾驶终端上设有显示屏，用于将所述电动推进器的位置、速度、运行轨迹、剩余电量和设备工作状态信息实时显示给客户。

5.根据权利要求1或4所述的一种用于船舶的电动推进器共享系统，其特征在于所述电动推进器上的动力装置为整合舵机的电动螺旋桨，或者由独立的电动螺旋桨和舵机组成，而动力装置驱动模块包括连接驱动电动螺旋桨运转的电机电控模块和连接驱动舵机运转的舵机电控模块，电机电控模块和舵机电控模块分别获取电动螺旋桨和舵机运转功率信息，并将该信息通过4G/5G网络实时传输至云服务器上。

6.根据权利要求1所述的一种用于船舶的电动推进器共享系统，其特征在于还包括客户手机，其搭载有APP，通过4G/5G网络或蓝牙与电动推进器驾驶终端通信连接，同时通过4G/5G网络与云服务器通信连接，用以获取相应信息并代替电动推进器驾驶终端发送服务需求。

7.根据权利要求1所述的一种用于船舶的电动推进器共享系统，其特征在于还包括工作人员手机，其搭载有APP，通过4G/5G网络或蓝牙与充电码头和换电工作船上的通讯终端通信连接，同时通过4G/5G网络与云服务器通信连接，用以获取相应信息并代替充电码头和换电工作船上的通讯终端接收各种指令。

8.基于上述权利要求1-7任意一项所述的一种用于船舶的电动推进器共享系统的运营方法，其特征在于包括下述步骤：

步骤1）根据客户需要在客户船舶上安装电动推进器驾驶终端，云服务器通过4G/5G网络和安装在电动推进器、充电码头和换电工作船的通讯终端上的GNSS模块来获取它们的位置信息；

步骤2）客户通过电动推进器驾驶终端下单，经由4G/5G网络向云服务器发送客户船舶的预约信息，该预约信息包括客户船舶的位置信息、船型信息以及要求服务的时间信息；

步骤3）云服务器接收信息后通过电动推进器驾驶终端上的GNSS模块定位客户船舶位置，然后找到与该客户船舶距离最近的充电码头并向该充电码头的通讯终端发送指令，充电码头的工作人员接到指令后找到合适的电动推进器，并通过换电工作船上的通讯终端与该电动推进器的通讯终端实现对频通信以取得对电动推进器的控制权；

步骤4）工作人员驾驶搭载电动推进器的换电工作船至客户船舶所在位置安装，断开换电工作船上的通讯终端与电动推进器的通讯终端之间的通信控制，使得电动推进器与客户船舶上的电动推进器驾驶终端进行有线连接或对频通信，将电动推进器的控制权限交付于该电动推进器驾驶终端；

步骤5）客户通过电动推进器驾驶终端控制电动推进器，从而推进客户船舶航行，云服务器则通过4G/5G网络从电动推进器的通讯终端上实时获取电动推进器的位置、速度、运行轨迹、剩余电量和设备工作状态信息，并将这些信息共享至电动推进器驾驶终端、换电工作船和充电码头的通讯终端；

步骤6）当客户通过电动推进器驾驶终端向云服务器发送更换电动推进器的请求，或者云服务器通过监控电动推进器的剩余电量而认为需要更换时，云服务器通过电动推进器驾驶终端上的GNSS模块定位客户船舶位置，再向距离该客户船舶最近的充电码头的通讯终端发出指令，由该充电码头工作人员接到指令后按照需求信息，找到合适的新的电动推进器，并通过换电工作船上的通讯终端与该新的电动推进器的通讯终端实现对频通信以取得对新的电动推进器的控制权；

步骤7）工作人员驾驶搭载新的电动推进器的换电工作船至客户船舶所在位置更换，断开换电工作船上的通讯终端与该新的电动推进器的通讯终端之间的通信控制，同时断开客户船舶上的电动推进器驾驶终端与原来的电动推进器之间的通信控制；使新的电动推进器与客户船舶上的电动推进器驾驶终端进行有线连接或对频通信，将新的电动推进器的控制权限交付于该电动推进器驾驶终端，再将更换下来的电动推进器与换电工作船上的通讯终端进行对频通信，使得换电工作船获得原来的电动推进器的控制权后返回充电码头充电；

步骤8）当客户通过电动推进器驾驶终端向云服务器发送电动推进器的归还请求时，云服务器通过电动推进器驾驶终端上的GNSS模块定位客户船舶位置，然后找到与该客户船舶距离最近的充电码头并向该充电码头的通讯终端发送指令，由该充电码头工作人员接到指令后驾驶换电工作船至客户船舶所在位置拆卸回收电动推进器，并断开电动推进器与客户船舶上的电动推进器驾驶终端的通信控制，使电动推进器与换电工作船上的通讯终端进行对频通信；

步骤9）由云服务器根据电动推进器使用数量和里程计算费用并发送至客户船舶上的电动推进器驾驶终端上，由客户支付费用。

Images