CN116803840A - 用于船用电驱动系统的控制把手 - Google Patents

Abstract

一种用于控制帆船(30)的电驱动系统(1)的控制把手(22)，其中控制把手(22)包括把手(8)和把手轴(2)，其中控制把手(22)设置有多个接合位置，其中第一接合位置(9)适于接合电驱动系统(1)的前进驱动模式，第二接合位置(10)适于接合电驱动系统(1)的倒退驱动模式，第三接合位置(11)适于接合电驱动系统(1)的怠速驱动模式，并且其中第四接合位置(12)适于接合电驱动系统(1)的水力发电模式。

Description

用于船用电驱动系统的控制把手

技术领域

本发明涉及一种用于帆船的船用电驱动系统的控制把手，其中该帆船设置有电驱动马达。

背景技术

为了取代可燃燃料，交通工具的电力推进变得越来越普遍。慢慢地，航海交通工具的电力推进也越来越受到关注。当较缓慢的船只(诸如轻便划艇或帆船)低速行驶时，用于该船只的电驱动系统相对节能。帆船的另一优点是它们通常不需要马达，并且马达主要用于紧急情况和入坞时。在此类情况下，电驱动可能是合理的。

较小的帆船通过舵柄控制或操纵，该舵柄在帆船后部或船尾处连接到船舵。舵柄可以直接或通过传动装置等连接到船舵，这取决于帆船的大小和船舵的类型。如果帆船将由燃烧式发动机推进，则发动机的转速和方向通过单独的操纵杆控制，并且帆船通过舵柄/船舵组合操纵。

较大的帆船通过布置在帆船后部的一个或多个舵轮来控制和操纵。舵轮通过某种类型的传动装置控制布置在帆船的船体下方的船舵。

一些帆船还设置有电动马达，该电动马达可以例如在入坞时或者在无风或微风吹动时沿前进或倒退方向推进帆船。此类马达也利用单独的操纵杆控制。

较小的舷外发动机(燃烧式发动机和电动马达两者)设置有把手以操纵发动机或马达。把手设置有旋转控制机构，该旋转控制机构可以控制马达的转速。在一些电动马达上，控制机构设置有中心怠速位置，在该中心怠速位置，发动机关闭，并且其中沿一个方向的旋转将沿前进方向驱动马达，并且沿另一方向的旋转将沿倒退方向驱动马达。

US20080207065描述了一种设置有把手的电动舷外马达，该把手具有若干功能来控制马达。US20040152373描述了一种用于帆船的电驱动系统，其中开关装置用于控制电驱动系统的不同操作模式。

这些系统很好地发挥了其预期作用。用于帆船的电驱动系统的控制把手仍存在改进空间。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于帆船的改进的控制把手。本发明的另一目的是提供一种用于包括此类控制把手的帆船的电驱动系统。本发明的另一目的是提供一种用于控制帆船的电驱动系统的方法。本发明的另一目的是提供一种包括此类控制把手的帆船。

根据本发明的问题解决方案由主权利要求的特征限定。其他权利要求包含控制把手和方法的有利的进一步发展。

在用于控制帆船的电驱动系统的控制把手中，其中控制把手包括把手和把手轴，其中控制把手设置有多个接合位置，其中第一接合位置适于接合电驱动系统的前进驱动模式，第二接合位置适于接合电驱动系统的倒退驱动模式，第三接合位置适于接合电驱动系统的怠速驱动模式，通过第四接合位置适于接合电驱动系统的水力发电模式，使本发明的目的得以实现。

通过用于帆船的控制把手的该第一实施方案，人可以通过将把手移动到不同位置来单手控制帆船的电驱动系统的不同驱动模式。在包括舵轮的帆船中，控制把手可以被布置为在基座处靠近舵轮，使得在操纵帆船时易于触及和控制。不同的接合位置将控制电驱动系统，该电驱动系统包括驱动地连接到帆船的螺旋桨的电机。电子控制单元(ECU)从控制把手接收控制信号并控制电机。控制信号可以通过有线或无线通信发送到ECU。

在第一接合位置，前进驱动模式被接合，这将使螺旋桨沿前进方向旋转。在第二接合位置，倒退驱动模式被接合，这将使螺旋桨沿倒退方向旋转。在第三接合位置，空挡或怠速驱动模式被接合，其中电机使螺旋桨以与帆船速度相对应的转速旋转，或者其中电机与螺旋桨断开连接，使得螺旋桨不对帆船引起任何阻力。在第四接合位置，水力发电模式被接合，其中电机通过螺旋桨旋转，使得电机发电以对电池充电。

控制把手是纵向的并且包括把手和把手轴，把手可以围绕该把手轴旋转以便接合电驱动系统的不同驱动模式。在一个示例中，把手的长度在5cm至15cm之间，使得人的手可以方便地操作把手。直径可以在3cm至6cm的范围内。控制把手可以设置有垂直于把手轴的安装板，使得控制把手可以安装在例如舵轮的基座上。当把手在把手轴上处于中间纵向位置时，第一接合位置、第二接合位置和第三接合位置通过把手控制。第三接合位置是中间位置，通过使把手旋转而从该中间位置到达第一接合位置和第二接合位置。

把手可以在把手轴上沿第一纵向方向和/或第二纵向方向进一步移动，以便接合例如把手的锁定位置或第四接合位置。在一个示例中，控制把手设置有锁定位置，在该锁定位置，不能改变不同的驱动模式。在锁定模式下，可以脱离所有驱动模式，或者可以保留并锁定上次使用的把手位置。在一个示例中，通过沿第二方向移动把手到达锁定位置，该第二方向可以是远离控制把手的安装板。控制把手还设置有第四接合位置，在该第四接合位置，电机发电以对电池充电。在一个示例中，第四接合位置通过沿第一方向移动把手而到达，该第一方向可以是朝向把手的安装板。在第四接合位置，接合水力发电模式，所有驱动模式被禁用。

帆船的舵轮连接到被布置为操纵帆船的船舵。舵轮安装在基座上，该基座还可以包括仪表和控制把手。船舵位于帆船下方，其中舵轮通过某种传动装置连接到船舵。帆船的主要行驶方向是前进方向，即，沿船头指向的方向行驶。在倒退方向上，帆船将沿船尾方向行驶。

当把手处于中间纵向位置并且未沿任何方向转动时，将接合怠速驱动模式。在怠速驱动模式下，电驱动系统将处于空挡状态并且不会影响帆船的速度。在一个示例中，这是通过使螺旋桨以与帆船的速度相对应的转速旋转使得螺旋桨不对帆船引起任何附加阻力来实现的。通过使用这种类型的怠速驱动模式，电机始终连接并准备好在例如紧急情况下向前或向后驱动帆船。此外，这允许使用固定螺旋桨而没有固定螺旋桨的常见缺点，即，引起阻力。还可通过使用离合器(机械或电气离合器)将电机与螺旋桨断开连接来将电驱动系统置于怠速驱动模式。在电机与螺旋桨断开连接的情况下，螺旋桨可以自由旋转并且将引起最小的阻力。

在用于以不同的驱动模式接合帆船的电驱动系统的方法中，其中驱动模式是通过使用包括把手和把手轴的控制把手而设置的，公开了以下步骤：当把手处于第三接合位置时，以怠速驱动模式接合电驱动系统；通过使把手沿第一方向从第三接合位置旋转，以前进驱动模式接合电驱动系统；通过使把手沿第二方向从第三接合位置旋转，以倒退驱动模式接合电驱动系统；以及通过使把手沿第一纵向方向移动，以水力发电模式接合电驱动系统。

附图说明

将在下文参考附图更详细地描述本发明，在附图中，

图1示出了设置有根据本发明的电驱动系统的示意性帆船，

图2示出了控制把手的前视图，

图3a至图3c示出了把手的不同纵向位置，以及

图4示出了本发明方法的示意性流程图。

具体实施方式

下文描述的具有进一步发展的本发明的实施方案仅被视为示例，而不以任何方式限制由本专利权利要求提供的保护范围。

图1示出了设置有用于推进帆船或用于生成电能的电驱动系统1的示意性帆船30。电驱动系统1包括驱动单元6，该驱动单元包括驱动地连接到螺旋桨7的电机5。驱动单元6安装在船只的底部，在船体3下方。电机在所示示例中被布置在驱动单元的下部处。电机也可以被布置在船体内部并且可以通过传动装置连接到螺旋桨。螺旋桨优选地是固定的、不可折叠的螺旋桨。电驱动系统还包括电子控制单元(ECU)15和电池16。ECU控制电驱动系统。

帆船30设置有布置在帆船前部的船头17和布置在帆船后部的船尾18。前进行驶方向是帆船的正常行驶方向并且是船头指向的方向。倒退方向是船尾指向的方向。控制把手22可以被布置在基座20(帆船的舵轮19安装在该基座上)处，并且可以例如指向右舷方向。控制把手22可以包括安装板21，控制把手通过该安装板安装到帆船。

帆船包括连接到船舵4的舵轮19，该船舵被布置为操纵帆船。帆船是相对较大的帆船，超过约10米或以上，其中帆船的方向通过一个或两个舵轮控制。舵轮控制船舵的方向并且还可以控制螺旋桨的方向。控制把手22设置有不同的接合位置。在舵轮的基座处使用控制把手允许人单手控制帆船的电驱动系统的不同驱动模式和发电模式。通过将把手移动到不同位置来设置不同的驱动模式和发电模式。控制把手将根据把手的实际接合位置向ECU发送控制信号，使得ECU将能够控制电驱动系统。控制信号可以通过有线或无线通信发送到ECU。

在所示示例中，把手可以旋转并且可以设置在三个纵向位置。图3示出了三个纵向位置，其中图3a示出了把手8处于中间位置14，图3b示出了把手处于与锁定位置13相对应的向外的第二位置，在该向外的第二位置，把手已经从中间位置远离把手的安装板移动。图3c示出了把手处于与第四接合位置12相对应的向内的第一位置，在该向内的第一位置，把手已经从中间位置朝向把手的安装板移动。在中间位置14，把手可以从第三接合位置沿第一(例如，顺时针)方向或沿第二(例如，逆时针)方向旋转。

图2示出了从控制把手22前方看处于中间位置14的把手8的示例。在该示例中，把手8可以设置在第一接合位置9、第二接合位置10和第三接合位置11。第三接合位置11是其中把手处于怠速、未旋转位置的中间位置。第三接合位置将电驱动系统设置为处于空挡或怠速驱动模式，其中螺旋桨将不对帆船引起任何阻力或引起最小的阻力，并且其中螺旋桨不影响帆船的速度。

在一个示例中，这是通过使螺旋桨以与帆船的速度相对应的转速旋转使得螺旋桨不对帆船引起任何附加阻力来实现的。通过使用这种类型的怠速驱动模式，电机始终连接并准备好在例如紧急情况下向前或向后驱动帆船。也可用离合器将电机与螺旋桨断开连接。

把手可以围绕把手轴旋转以便接合电驱动系统的不同驱动模式。当把手处于中间纵向位置时，第一接合位置、第二接合位置和第三接合位置通过使把手旋转来进行控制。把手可以在把手轴上向外移动以便接合把手的锁定位置，并且可以在把手轴上向内移动以便接合把手的第四接合位置。

在第一接合位置9，前进驱动模式被接合，这将使螺旋桨以大于帆船的速度的速度沿前进方向旋转，使得螺旋桨将向前驱动船只。在一个示例中，当从把手前方看时，通过使把手8沿第一顺时针方向从第三接合位置旋转而到达第一接合位置9，在该第一接合位置，旋转位置对应于被发送到ECU的期望前进速度信号。第一接合位置9也可以通过使把手8沿逆时针方向从第三接合位置旋转而到达。第一接合位置的旋转方向可以取决于控制把手的安装位置。在控制把手安装在基座的右舷的情况下，顺时针旋转可以被视为向前旋转。把手可以是弹簧加载的，使得把手在被释放时将返回到第三接合位置。控制把手还可以设置有摩擦制动器，该摩擦制动器将把手保持在设置的旋转位置。这样，可以释放把手而不影响帆船的前进速度。也可通过将把手远离控制把手的安装板向外拉动到锁定位置13，来将把手保持在实际旋转位置。在该位置，把手被锁定在旋转位置并且不能改变。这样，人不必将把手保持在期望位置，否则在操纵舵轮时可能会很困难。

在第二接合位置，倒退驱动模式被接合，这将使螺旋桨沿倒退方向旋转，使得螺旋桨将向后驱动船只。在一个示例中，当从把手前方看时，通过使把手8沿第二逆时针方向从第三接合位置旋转而到达第二接合位置10，在该第二接合位置，旋转位置对应于被发送到ECU的期望倒退速度信号。第二接合位置10也可以通过使把手8沿顺时针方向从第三接合位置旋转而到达。把手可以是弹簧加载的，使得把手在被释放时将返回到第三接合位置。控制把手还可以设置有摩擦制动器，该摩擦制动器将把手保持在设置的旋转位置。也可通过将把手远离把手的安装平面向外拉动到锁定位置13，来将把手锁定在实际旋转位置。也可以通过向内移动把手来选择锁定位置。

在锁定位置，把手被锁定在实际旋转位置。通过在处于第三接合位置时(即，在电驱动系统处于怠速驱动模式时)将把手向外移动，选择怠速驱动模式并且把手不会意外地旋转到另一个接合位置。在航行时将使用该锁定位置。通过在把手处于限定帆船的期望前进速度的第一接合位置时将把手向外移动到锁定位置，该期望速度将被选择并且不会因意外旋转把手或释放把手而改变。该驱动模式在无风并且帆船必须使用马达来向前移动时是有用的。

在第四接合位置，电驱动系统被设置为处于水力发电模式，在该水力发电模式下，电机发电以对电池充电。在一个示例中，第四接合位置通过将把手朝向控制把手的安装板向内移动而到达。第四接合位置也可以通过向外移动把手而到达。在第四接合位置，不管把手的旋转位置如何，其他驱动模式都被禁用。

在水力发电模式下，电驱动系统适于将螺旋桨的旋转控制为与低于帆船的实际速度的速度相对应的转速。这样，船只速度将迫使螺旋桨旋转，使得电机将发电以对电池充电。ECU将控制感应充电电流，使得螺旋桨的旋转将帆船的速度降低预定义量。充电电流取决于螺旋桨的转速，并且可以以不同方式设置。在一个示例中，根据帆船速度来设置充电电流。

在低速时，充电电流被设置为低值，以便最小化螺旋桨的阻力。在较高速时，充电电流可以被设置为较高的值。在低速时，例如在1节至4节之间，充电电流可以被设置为将帆船速度降低例如0.3节至0.5节之间的速度。在高速时，例如在5节至8节之间，充电电流可以被设置为将帆船速度降低例如0.8节至1.2节之间的速度。充电电流也可以根据电池的实际荷电状态来设置。低荷电状态可以将充电电流设置为较高值，并且高荷电状态可以将充电电流设置为低值，或者可以完全将电机断开连接，使得电池根本不被充电。也可在控制系统的菜单系统中设置期望的充电电流。

图4示出了用于以不同的驱动模式或发电模式接合帆船的电驱动系统的方法的示意性流程图，其中驱动模式或发电模式通过使用包括把手的控制把手来设置。

在步骤100中，驱动模式是怠速驱动模式，其中把手处于第三接合位置。在怠速驱动模式下，螺旋桨以与帆船的实际速度相对应的转速驱动，使得螺旋桨不对帆船引起任何阻力，或者与电机断开连接，使得螺旋桨可以自由旋转。

在步骤110中，驱动模式是前进驱动模式，在该前进驱动模式下，帆船由螺旋桨向前驱动。前进驱动模式通过使把手沿第一方向(例如，顺时针方向)转动而到达，并且期望速度通过把手的旋转位置设置。如果把手是弹簧加载的，则当把手被释放时，把手将返回到第三接合位置。如果控制把手设置有摩擦制动器，则把手将保持在选定旋转位置，直到把手被转回到第三接合位置。也可通过将把手拉向锁定位置而将把手锁定在选定旋转位置。

在步骤120中，驱动模式是倒退驱动模式，在该倒退驱动模式下，帆船由螺旋桨向后驱动。倒退驱动模式通过使把手沿第二(例如，逆时针)方向转动而到达，并且期望速度通过把手的旋转位置设置。如果把手是弹簧加载的，则当把手被释放时，把手将返回到第三接合位置。如果控制把手设置有摩擦制动器，则把手将保持在选定旋转位置，直到把手被转回到第三接合位置。也可通过将把手拉向锁定位置而将把手锁定在选定旋转位置。

在步骤130中，电驱动系统处于水力发电模式，在该水力发电模式下，帆船的电池由通过螺旋桨驱动的电机充电。通过将把手朝向控制把手的安装板向内移动而到达水力发电模式。在水力发电模式下，ECU可以控制螺旋桨以与低于帆船的实际速度的速度相对应的速度旋转，使得帆船的速度驱动螺旋桨。螺旋桨的转速对应于电池的充电电流。ECU可以根据例如帆船的实际速度或电池的荷电状态来将充电电流控制为期望的量。

本发明不应被视为限于上述实施方案，在随后的专利权利要求的范围内可以有许多附加的变型和修改。

附图标记

1：电驱动系统

2：轴

3：船体

4：船舵

5：电机

6：驱动单元

7：螺旋桨

8：把手

9：第一接合位置

10：第二接合位置

11：第三接合位置

12：第四接合位置

13：锁定位置

14：中间位置

15：电子控制单元

16：电池

17：船头

18：船尾

19：舵轮

20：基座

21：安装板

22：控制把手

30：帆船

Claims (11)

1.一种用于控制帆船(30)的电驱动系统(1)的控制把手(22)，其中所述控制把手(22)包括把手(8)和把手轴(2)，其中所述控制把手(22)设置有多个接合位置，其中第一接合位置(9)适于接合所述电驱动系统(1)的前进驱动模式，第二接合位置(10)适于接合所述电驱动系统(1)的倒退驱动模式，第三接合位置(11)适于接合所述电驱动系统(1)的怠速驱动模式，其中所述第一接合位置(9)通过使所述把手(8)沿第一方向从所述第三接合位置(11)旋转而到达，并且所述第二接合位置(10)通过使所述把手(8)沿第二方向从所述第三接合位置(11)旋转而到达，所述控制把手的特征在于：第四接合位置(12)适于接合所述电驱动系统(1)的水力发电模式，其中所述第四接合位置(12)通过使所述把手(8)在所述把手轴(2)上沿第一纵向方向移动而到达；以及所述控制把手(22)还包括锁定位置(13)，在所述锁定位置，所述接合位置(9、10、11、12)中的任一接合位置均不能够被改变，其中所述锁定位置(13)通过使所述把手(8)在所述把手轴(2)上沿第二纵向方向移动而到达。

2.根据权利要求1所述的控制把手，其中所述第一方向是顺时针方向，并且所述第二方向是逆时针方向。

3.根据权利要求1或2所述的控制把手，其中所述第一纵向方向是朝向所述把手(8)的安装板(21)的方向。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的控制把手，其中所述控制把手(22)设置有摩擦制动器，所述摩擦制动器适于将所述把手(8)保持在所述把手(8)的实际旋转位置。

5.一种用于帆船(30)的电驱动系统(1)，所述帆船包括根据前述权利要求中任一项所述的控制把手(22)，所述电驱动系统(1)包括电机(5)、螺旋桨(7)、电池(16)和电子控制单元(15)。

6.根据权利要求5所述的电驱动系统，其中所述电驱动系统(1)适于使所述螺旋桨以与所述帆船(30)的速度相对应的转速旋转，使得当接合所述怠速驱动模式时，所述螺旋桨(7)不引起任何阻力。

7.根据权利要求5所述的电驱动系统，其中当接合所述怠速驱动模式时，所述电机(5)通过离合器与所述螺旋桨(7)断开连接。

8.根据权利要求5至7中任一项所述的电驱动系统，其中在所述水力发电模式下的所述电驱动系统(1)将所述螺旋桨(7)的旋转控制为与低于所述帆船(30)的实际速度的速度相对应的转速，使得所述电机(5)向所述电池(16)发电。

9.根据权利要求8所述的电驱动系统，其中所述螺旋桨(7)的受控旋转以0.3节至1节之间的速度降低所述帆船(30)的所述速度。

10.一种用于以不同的驱动模式、发电模式、或任一接合位置均不能够被改变的锁定位置接合帆船的电驱动系统的方法，其中所述模式和所述锁定位置通过使用包括把手和把手轴的控制把手来设置，所述方法包括以下步骤：

-当所述把手处于第三接合位置时，以怠速驱动模式接合所述电驱动系统，

-通过使所述把手沿第一方向从所述第三接合位置旋转而以前进驱动模式接合所述电驱动系统，

-通过使所述把手沿第二方向从所述第三接合位置旋转而以倒退驱动模式接合所述电驱动系统，

-通过使所述把手在所述把手轴上沿第一纵向方向移动而以水力发电模式接合所述电驱动系统，以及

-通过使所述把手在所述把手轴(2)上沿第二纵向方向移动而接合锁定位置。

11.一种帆船，其包括根据权利要求1至4中任一项所述的控制把手(22)。