CN118107762A - 电池浮舱及包括其的水上载具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电池浮舱及包括其的水上载具。所述电池浮舱包括：动力电池，所述动力电池用于为水上载具的动力装置提供动力电能；舱体，所述动力电池至少部分地嵌于所述舱体，所述舱体用于为所述动力电池提供防水保护和浮力调节。本发明的电池浮舱设置便利，在为水上载具换电时，可以借助水的浮力方便、快捷地接驳电池浮舱，从而保障水上载具的航行时效并节约航行成本。

Description

电池浮舱及包括其的水上载具

技术领域

本发明涉及新能源水上交通设备技术领域，具体涉及电池浮舱及包括其的水上载具。

背景技术

船舶通常使用柴油作为能源，不但成本高、噪音大，而且容易造成环境污染。由于近些年来，随着科技的发展，电力能源的获取和储存越来越便利，用电成本也随之下降，电力能源因其清洁、环保、低成本等特性开始缓步替代柴油作为船舶的动力能源。

目前使用电力作为能源的船舶主要是固定短途航线的游船，其动力电池固定存放在船舱内，船舶需靠岸给动力电池充电；也有少数货运船舶采用电池储能集装箱，通过靠岸吊装换电的方式给船舶动力继续供电。

然而，对于多数船舶来说，航行有连续性要求，甚至每次航行持续几天几夜，就当前电池储能成本而言，假如给船舶配备满足24小时航行的储能电池，电池成本大概是船舶造价的3倍以上，为了节省成本需要采用换电、充电方式为船舶电源动力续航。

现有的充换电设施，需要船舶中途靠岸停泊，无法保证船舶不间断连续航行，耽误时间，影响航行时效；特别是吊装换电，需要配备具备吊装作业能力的专用码头，使用条件比较苛刻，难以普及实现。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了电池浮舱及包括其的水上载具，从而解决或者至少缓解了现有技术中存在的上述问题和其它方面的问题中的一个或多个。

为了实现前述目的，本发明的第一方面提供了一种电池浮舱，其中，所述电池浮舱包括：

动力电池，所述动力电池用于为水上载具的动力装置提供动力电能；

舱体，所述动力电池至少部分地嵌于所述舱体，所述舱体用于为所述动力电池提供防水保护。

如前所述的电池浮舱，可选地，所述舱体至少部分地包覆所述动力电池，并且，在所述舱体部分地包覆所述动力电池的情况下，所述动力电池的裸露部分全部位于所述电池浮舱的吃水线以上。

如前所述的电池浮舱，可选地，所述电池浮舱具有牵引部和充电/供电口，所述牵引部位于所述电池浮舱的前端，所述充电/供电口用于向所述动力电池充电和/或从所述动力电池向外部供电，所述充电/供电口的位置高于所述电池浮舱的吃水线。

如前所述的电池浮舱，可选地，所述电池浮舱的前端为锐角以利于分流，并且所述电池浮舱的两侧呈流线型。

如前所述的电池浮舱，可选地，所述舱体还用于为所述电池浮舱提供浮力调节，所述舱体具有对称分布的压水舱，用于调节所述电池浮舱的吃水深度和吃水平衡。

如前所述的电池浮舱，可选地，所述压水舱分布于所述电池浮舱的两侧或四角。

如前所述的电池浮舱，可选地，所述舱体具有将所述动力电池的温度保持在设定范围内的恒温系统，所述恒温系统包括保温层和加热装置，所述保温层用于在所述动力电池和所述舱体之间隔热，所述加热装置被包覆在所述保温层内，用于在所述动力电池低温时加热所述动力电池。

如前所述的电池浮舱，可选地，所述恒温系统还包括液冷装置，所述液冷装置包括围绕所述动力电池的液冷管道，所述液冷管道具有取水装置和排水装置，所述液冷装置以低于所述舱体内的温度的外部环境水为冷媒，利用所述外部外境水带走所述动力电池充放电时产生的热能，并且在所述取水装置处设置有用于净化所述冷媒的除沙装置。

如前所述的电池浮舱，可选地，在所述电池浮舱的后端设置有动力装置，用于所述电池浮舱自身的在水中的行进。

为了实现前述目的，本发明的第二方面提供了一种水上载具，其中，在所述水上载具设置有浮力位，在所述浮力位处附连有如前述第一方面中任一项所述的电池浮舱，所述电池浮舱浮置于所述浮力位并且用于为所述水上载具的动力装置提供动力电能。

本发明的电池浮舱能够浮于水面，利用水的浮力，被牵引至水上载具方便、快捷地进行换电。

该电池浮舱包括为水上载具的动力装置提供动力电能的动力电池以及舱体。在进一步的可选技术方案中，该舱体可以部分或全部包覆动力电池，并且该舱体能够为电池浮舱提供防水保护、浮力调节、保持温度以及防止碰撞，以保证电池浮舱能够快捷、方便、安全地附连在水上载具上，并为其提供动力电能，从而保障水上载具的航行时效并节约航行成本。

附图说明

参照附图，本发明的公开内容将更加显然。应当了解，这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：

图1为本发明的电池浮舱的一个实施例的立体结构示意图；

图2为本发明的电池浮舱的一个实施例的内部立体结构示意图；

图3为本发明的水上载具的一个实施例的立体结构示意图，图中示出了电池浮舱。

附图标记：1-电池浮舱；11-动力电池；12-舱体；13-动力装置；2-水上载具；21-浮力位；3-牵引部；4-充电/供电口；7-恒温系统；72-加热装置；73-液冷装置；74-液冷管道；75-取水装置；76-排水装置；77-除沙装置；8-前端；9-后端。

具体实施方式

参照附图和具体实施例，下面将以示例方式来说明本发明的电池浮舱以及包括其的水上载具的结构、组成、特点和优点等，然而所有描述不应用于对本发明形成任何限制。

此外，对于在本文提及的实施例中予以描述或隐含的任意单个技术特征，或者被显示或隐含在各附图中的任意单个技术特征，本发明仍然允许在这些技术特征（或其等同物）之间继续进行任意组合或者删减而不存在任何的技术障碍，从而应当认为这些根据本发明的更多实施例也是在本文的记载范围之内。

还需要说明的是，术语 “前”、“后”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示即电池浮舱的结构以及包括其的水上载具的航行方向等方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。

此外，在本公开的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个或更多等，除非另有明确具体的限定。

图1为本发明的电池浮舱的一个实施例的立体结构示意图。该电池浮舱能浮置于水面上，图中虚线示意性地示出了电池浮舱1浮于水面时的吃水线。

本发明的电池浮舱1用于为例如船舶等水上载具的动力装置提供动力电能。结合图3可以看出，水上载具2为电池浮舱1提供了浮力位21，电池浮舱1能够活动连接至水上载具2，并且浮置于该浮力位21。在该浮力位21处，电池浮舱1为水上载具2提供动力电能，并且能够随着水上载具2航行。在需要更换电池浮舱1时，可以在牵引电池浮舱1在水中移出和/或移进浮力位，操作便利。

另外，该电池浮舱也适合存储于水上换电站。在水上换电站提供了浮力位的情况下，待充电的电池浮舱能够被更换至水上换电站的浮力位，然后在该浮力位处充电、存储，或者转运至专门的位置进行充电、存储。充电换成的电池浮舱能够在水上换电站的浮力位处被牵引离开，并被更换到水上载具的浮力位。

因而，如图1中所示，电池浮舱1能够浮于水面，在水上载具换电时，电池浮舱1可以利用水的浮力轻松地被牵引并附连至水上载具2的浮力位21，由此电池浮舱1可以方便地附连于该浮力位21为水上载具2的动力装置提供电能。在从水上载具换下电池浮舱或者在水上换电站处进行更换时，在浮力作用的辅助下，同样能够便利地进行。

具体地，该电池浮舱1还具有充电/供电口4，从图2的实施例可以看出，充电/供电口4为同一接口，可以通过该接口为电池浮舱1充电，也可以通过该接口电气连接水上载具，为其动力装置提供动力电能。充电/供电口4为同一接口，可以提高电池浮舱的电能储能效率、降低电能储能成本。

在可选的实施例中，充电和供电也可以分开设置为两个接口，通过充电口可以为该电池浮舱1充电，通过供电口电气连接水上载具动力装置，可以为该动力装置提供动力电能。

不论充电口和供电口为同一接口还是分开设置，充电/供电口的位置可以高于电池浮舱1的吃水线，以防止外部水溅入影响电池浮舱1的电气安全。进一步地，该充电/供电口可以为防水接口，以保障电池浮舱1在充放电时的电气安全。在图示示例中，充电/供电口均位于电池浮舱的顶面。如果充电/供电口4位于水下，则适于将其设置成防水型充电/供电口。

从图中可以看出，电池浮舱1具有牵引部3，该牵引部3位于电池浮舱的前端8，可以通过该牵引部3轻松地牵引浮于水上的电池浮舱1至水上载具2安装。该牵引部3可以位于水上或水下，位于水上时能够防止锈蚀。在可选的实施例中，该牵引部3根据实际情况设置，可以但不限于为磁吸装置或铁金属、挂钩、挂环等。例如，可以采用磁吸的方式，并通过吸附磁吸装置或铁金属，将该电池浮舱1牵引至水上载具2。也可以采用挂绳、链条等挂在挂钩、挂环上，通过挂钩将电池浮舱1牵引至水上载具2。

电池浮舱1的具体形状并不受图1限制。在不同的实施例中，可以设置成非图示方形的，例如，为了防撞或减阻，还可以具有圆角、流线型等。

在一个实施例中，如图1所示该电池浮舱1的前端8可以为锐角，并且电池浮舱1的两侧呈流线型。当电池浮舱1浮于水中或者前进时，在水流从前向后流过该电池浮舱时，该前端8的锐角利于分流水，两侧的流线型利于减少水流对电池浮舱造成的阻力，方便电池浮舱1被牵引至水上载具。

在此需要说明的是，在一些实施例中，电池浮舱1附连于水上载具时，电池浮舱1是浮置于浮力位，当水上载具2航行时，电池浮舱1也被牵引在水面上航行，电池浮舱1前端8的锐角以及两侧的流线型，可以减小电池浮舱1航行的阻力，使得电池浮舱1更容易地随着水上载具2移动，同时为其提供动力电能。

如图1所示，电池浮舱1具有舱体12，为水上载具2的动力装置提供动力电能的动力电池11（见图2）可以嵌于舱体12内。该舱体12将其内部的动力电池与外部隔绝，以保护放置在其内的动力电池，防止外部碰撞损坏动力电池11。并且，在电池浮舱1浮于水面时，该舱体12可以为动力电池11提供防水保护以及浮力调节，防止外部水的进入影响动力电池11的正常运行，并且可用于调整保持电池浮舱1浮于水面。舱体12可以独立于动力电池的壳体，或者一体地形成于动力电池的壳体。

根据图1的实施例，该动力电池11完全嵌于舱体12内部，即舱体12可以对其内的动力电池11全方位的防护。在可选的实施例中，动力电池11可以部分嵌入该舱体12内，即舱体12至少部分地包覆动力电池11。在舱体12部分地包覆动力电池11的情况下，动力电池11的裸露部分可以全部位于所述电池浮舱1的吃水线以上，防止外部水进入影响动力电池11的正常运行。

在不同的实施例中，为了调节浮力，电池浮舱1的舱体12内可以设置有压水舱。压水舱可以设置在舱体壁内。压水舱可以对称分布于舱体12内。电池浮舱1可以通过舱体12的对称分布的压水舱（图中未示出）进行浮力调节，该压水舱可以调节电池浮舱1的吃水深度和吃水平衡，以确保电池浮舱1可以浮于水中并且在牵引过程中保持平衡不会侧翻。

进一步地，压水舱可以分布于电池浮舱1的两侧，从而可以方便地调节电池浮舱1的两侧吃水平衡。或者，压水舱也可以分布于电池浮舱1的四角，从而可以从四角全方位地调节电池浮舱1的吃水平衡。

更进一步地，该压水舱6可以调节电池浮舱1的吃水深度与水上载具2的浮力位21的吃水深度相匹配，从而电池浮舱1可以直接平移与水上载具的浮力位21对接附连，而不需要另外升高或降低电池浮舱1的步骤，更方便、快捷地完成电池浮舱1的更换。

在可选的实施例中，该压水舱提供的调节浮力可以大于该电池浮舱1的重量，从而该压水舱可以通过进入或排放外部水，调整电池浮舱1的浮力以及吃水深度，进而调整电池浮舱1与提供浮力位21的水上载具或换电站的位置关系，从而方便电池浮舱1的更换。

在其它的实施例中，可选地，该电池浮舱的后端9还可以设有动力装置（图中未示出），该动力装置为电池浮舱1本身提供动力，可以在控制下推动电池浮舱1自身在水面上移动，例如可以实现电池浮舱1自动地在提供了浮力位的换电站与水上载具之间移动，而不需要额外的换电船。

图2为本发明的电池浮舱的一个实施例的内部立体结构示意图。

可以理解的是，为了保障动力电池的正常工作，需要控制动力电池的温度保持在一定范围内。因此，如图所示，本发明的电池浮舱1的舱体12内设置有将动力电池11的温度保持在设定范围内的恒温系统7。在该图示示例中，该恒温系统7可以包括内设的保温层（图中未示出）和加热装置72、冷却装置。加热装置和冷却装置可以呈管式换热器的形式。图中示例的管式换热器具有沿电池高度方向和沿电池长度方向并且垂直交汇的换热管，沿电池高度方向的换热管在动力电池11的底部沿电池厚度方向延伸构成U型，并且在顶端处交汇于两个沿长度方向的换热管，这种设备有益于换热均匀。

该保温层可以在动力电池11和舱体12之间隔热，可以隔绝外部水对舱体12内动力电池11的温度的影响。在一些实施例中，保温层可以内衬在舱12之内，包覆在动力电池11之外，将动力电池11与外部隔离。

该加热装置72可以被包覆在所述保温层内，在动力电池11低温时该加热装置72可以直接加热所述动力电池11，或者通过加热换热管道内的液体媒介为加热动力电池11，以防止该动力电池11过冷而不工作或因过冷而损坏。

该加热装置72可以如图2中设置在动力电池11的两侧，可以均匀地加热该动力电池11，或者加热循环的热媒。在可选的实施例中，该加热装置72的数量不限可以为一个或多个，以及该加热装置72在舱体内分布的位置不限，可以根据实际情况进行调整，以保持动力电池11在设定的温度范围内。

考虑到在动力电池充电或放电时会产生热能，温度过高也会影响动力电池的性能，因此，恒温系统7还可以设置有液冷装置73，该液冷装置73可以包括液冷管道74。如图2所示，该液冷管道74可以围绕动力电池11，通过液冷管道74内的循环的冷媒，可以带走动力电池11充放电时产生的热能，从而对动力电池进行降温。

由于动力电池11的放电发热，水上载具航行的外部水域的水温往往低于电池浮舱1的舱体12内的温度，因此可以利用外部环境水作为冷媒。具体地，该液冷管道74可以具有取水装置75和排水装置76，该取水装置75可以抽取外部环境水作为冷媒，通过在该取水装置75出设置的除沙装置77净化该外部环境水，防止外部环境水中含有的杂质堵塞液冷管道74。取水装置和排水装置可以分别为取水口或排水口，在取水装置、排水装置或液冷管道中可以设置有水泵等驱动设备。在可选的实施例中，液冷管道74可以设置流量调节阀，该流量调节阀可根据温度控制冷媒流量，从而调节换热，确保动力电池11的温度保持在设定的范围内。

净化后外部环境水在液冷管道74内流动，随着液冷管道74围绕动力电池11流动，并带走动力电池11充放电时产生的热能，随后从排水装置76中排出至外部水域，以此反复抽取外部环境水在液冷管道74内循环，从而完成动力电池进行降温。利用外部环境水可以降低电池浮舱的换热能耗，且不会造成环境污染。

在可选的实施例中，可以将液冷管道74设置成具有内循环，当取水装置和排水装置全部关闭时，可以该管道结合加热装置72用于加热动力电池。具体地，加热装置72加热管道内的液体介质，液体介质将热量交换给动力电池。加热装置72分别位于动力电池的两端，分别在不同的位置加热换热管道，有利于提交加热效率。

图3为本发明的水上载具的一个实施例的立体结构示意图。

如图中所示，在水上载具2设置有浮力位21，在浮力位处21附连电池浮舱1，电池浮舱1浮置于浮力位21并且用于为水上载具2的动力装置13提供动力电能。在该示例中，水上载具的运载舱和动力舱一体设置，浮力位21外置于水上载具2的尾部，在该浮力位中，电池浮舱1在空间上与水上载具的推进器不相干涉。在其它实施例中，根据具体需要，浮力位可以内置在两个推进器之间，浮力位也可以设置于水上载具的侧部、头部等。在外置的情况下，可以适当地增加电池浮舱的结构防撞强度。

从图3的实施例可以看出，电池浮舱1在浮力位21直接附连于水上载具2，为水上载具2的动力装置13提供动力电能。在可选的实施例中，电池浮舱1也可以附连在水上载具2的装有动力装置13的外挂的动力舱上。

根据图3的实施例，该水上载具2附连两个电池浮舱1。在可选的实施例中，水上载具2附连的电池浮舱数量不限可以为一个或多个；当电池浮舱1为水上载具航行的主动力提供动力电能，可以附连多个电池浮舱1，在换电过程中，至少保证一个电池浮舱1为水上载具2航行提供动力电能，确保水上载具持续航行，以提高航行时效；当电池浮舱1为水上载具航行的辅助动力提供动力电能时，也可以仅附连一个电池浮舱1。

在进一步的实施例中，水上载具的运载舱和动力舱还可以分体设置，在动力舱尾部的两个推进器之间设置有浮力位，电池浮舱附连于浮力位。水上载具的驾驶操作间可以位于运载舱或者动力舱。当驾驶操作间位于动力舱时，动力舱可以在运载舱尾部顶推运载舱，也可以在运载舱前部拖拉运载舱。当驾驶操作间位于运载舱时可以通过数据连线控制动力舱的动力装置，控制动力舱在尾部对运载舱进行顶推。

在此需要说明的是，该水上载具2可以但不限于为游船、客船、货运船舶、驳船、游艇等可以在水上能够运载人员、货物等。

本发明的电池浮舱1通过动力电池11为水上载具的动力装置13提供动力电能，并且能够通过舱体12包覆并保护动力电池11，该舱体12能够使得电池浮舱1浮于水面，从而利用水的浮力，被牵引置水上载具方便、快捷地进行换电，从而保障水上载具的航行时效并节约航行成本。

本发明的技术范围不仅仅局限于上述说明书中的内容，本领域技术人员可以在不脱离本发明技术思想的前提下，对上述实施方式进行多种变形和修改，而这些变形和修改均应当属于本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种电池浮舱，其特征在于，所述电池浮舱（1）包括：

动力电池（11），所述动力电池（11）用于为水上载具（2）的动力装置（13）提供动力电能；

舱体（12），所述动力电池（11）至少部分地嵌于所述舱体（12），所述舱体（12）用于为所述动力电池（11）提供防水保护。

2.如权利要求1所述的电池浮舱，其特征在于，所述舱体（12）至少部分地包覆所述动力电池（11），并且，在所述舱体（12）部分地包覆所述动力电池（11）的情况下，所述动力电池（11）的裸露部分全部位于所述电池浮舱（1）的吃水线以上。

3.如权利要求1所述的电池浮舱，其特征在于，所述电池浮舱（1）具有牵引部（3）和充电/供电口（4），所述牵引部（3）位于所述电池浮舱的前端（8），所述充电/供电口用于向所述动力电池（11）充电和/或从所述动力电池（11）向外部供电，所述充电/供电口的位置高于所述电池浮舱（1）的吃水线。

4.如权利要求1至3中任一项所述的电池浮舱，其特征在于，所述电池浮舱（1）的前端（8）为锐角以利于分流，并且所述电池浮舱（1）的两侧呈流线型。

5.如权利要求1至3中任一项所述的电池浮舱，其特征在于，所述舱体还用于为所述电池浮舱提供浮力调节，所述舱体（12）具有对称分布的压水舱，用于调节所述电池浮舱（1）的吃水深度和吃水平衡。

6.如权利要求5所述的电池浮舱，其特征在于，所述压水舱分布于所述电池浮舱（1）的两侧或四角。

7.如权利要求1至3中任一项所述的电池浮舱，其特征在于，所述舱体（12）具有将所述动力电池（11）的温度保持在设定范围内的恒温系统（7），所述恒温系统（7）包括保温层（71）和加热装置（72），所述保温层（71）用于在所述动力电池（11）和所述舱体（12）之间隔热，所述加热装置（72）被包覆在所述保温层（71）内，用于在所述动力电池（11）低温时加热所述动力电池（11）。

8.如权利要求7所述的电池浮舱，其特征在于，所述恒温系统（7）还包括液冷装置（73），所述液冷装置（73）包括围绕所述动力电池（11）的液冷管道（74），所述液冷管道（74）具有取水装置（75）和排水装置（76），所述液冷装置（74）以低于所述舱体（12）内的温度的外部环境水为冷媒，利用所述外部外境水带走所述动力电池（11）充放电时产生的热能，并且在所述取水装置（75）处设置有用于净化所述冷媒的除沙装置（77）。

9.如权利要求1至3中任一项所述的电池浮舱，其特征在于，在所述电池浮舱（1）的后端（9）设置有动力装置，用于所述电池浮舱（1）自身的在水中的行进。

10.一种水上载具，其特征在于，在所述水上载具（2）设置有浮力位（21），在所述浮力位处（21）附连有如前述权利要求1至9中任一项所述的电池浮舱（1），所述电池浮舱（1）浮置于所述浮力位（21）并且用于为所述水上载具（2）的动力装置（13）提供动力电能。