CN218506111U - 动力机构及船舶 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种动力机构及船舶。动力机构包括：壳体，设有容置腔及氢气输送接口；氢气存储机构，设置在壳体外，且用于存储氢气燃料；氢燃料电池组，设置在容置腔内，且与氢气存储机构经输送管道连接，并与电动机电连接，用于从氢气存储机构获取氢气燃料并将氢气燃烧转换为电能，并将电能供给电动机；其中，输送管道经氢气输送接口延伸至壳体外；控制机构，设置在容置腔内，且与氢气存储机构及氢燃料电池组电连接，用于控制氢气存储机构向氢燃料电池组输送氢气燃料，及控制氢燃料电池组工作；操控面板，设置在壳体外，且操控面板上设有面板组件，面板组件与控制机构电连接，用于与控制机构传递交互信息。通过这种方式，能够实现氢能源的动力源，进而缩小动力机构及船舶的体积、重量，改善噪音大等问题。

Description

动力机构及船舶

技术领域

本申请涉及船舶动力技术领域，特别是涉及一种动力机构及船舶。

背景技术

二十世纪以来，对于一些景区河道等区域，有许多的小型电动船舶用于游览观光和巡检，这些小型电动船舶的体积较小、重量轻较，能够在河道内灵活行驶。

现有小型电动船舶的电力来源多是锂电池或者是柴油发电机。若用锂电池作为船舶的动力电源，若船舶的运行时间较长，则需要较大的电池容量，从而造成电池体积过重，充电时间过长的问题；若用柴油发电机作为船舶的动力电源，会造成环境污染，不符合碳减排要求，且船舶行驶过程也会产生较大的噪音。

实用新型内容

本申请提供一种动力机构及船舶，以实现氢能源的动力源，进而缩小动力机构及船舶的体积、重量，改善噪音大、电池充电时间长等问题。

为解决上述技术问题，本申请提出一种动力机构。动力机构用于船舶，船舶包括动力机构及电动机，动力机构包括：壳体，设有容置腔及氢气输送接口；氢气存储机构，设置在壳体外，且用于存储氢气燃料；氢燃料电池组，设置在容置腔内，且与氢气存储机构经输送管道连接，并与电动机电连接，用于从氢气存储机构获取氢气燃料并将氢气燃烧转换为电能，并将电能供给所述电动机；其中，输送管道经氢气输送接口延伸至壳体外；控制机构，设置在容置腔内，且与氢气存储机构及氢燃料电池组电连接，用于控制氢气存储机构向氢燃料电池组输送氢气燃料，及控制氢燃料电池组工作；操控面板，设置在壳体外，且操控面板上设有面板组件，面板组件与控制机构电连接，用于与控制机构传递交互信息。

为解决上述技术问题，本申请提出一种船舶。船舶包括上述任一项的动力机构及电动机；船体，动力机构设置在船体上；推进器，设置在船体的船尾，且与电动机电连接，用于在电动机的驱动下旋转。

本申请的动力机构用于船舶，动力机构利用氢气存储机构存储氢气燃料，并利用控制机构控制氢气存储机构向氢燃料电池组输送氢气燃料，及控制氢燃料电池组将氢气燃烧转换为电能，以供给船舶的电动机，能够实现氢能源的动力源；相比于现有的锂电池动力机构或者柴油发电机动力机构，本申请以氢能源作为动力源的动力机构不仅体积小、重量轻，能够加快船舶的行驶速度及带载能力，且噪音小，氢燃料电池组充电时间短。进一步地，本申请动力机构还设有操控面板，利用操控面板的面板组件与控制机构传递交互信息，能够实现动力机构及船舶的自动化控制及实时监控，提高船舶行驶的安全性。进一步地，本申请的氢气存储机构设置在壳体外，而氢燃料电池组设置在壳体内，二者通过输送管道连接，能够实现氢气存储机构与氢燃料电池组的分离设置，提高安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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，其中：

图1是本申请动力机构一实施例的结构示意图；

图2是图1实施例动力机构中部分结构的一侧视示意图；

图3是本申请船舶一实施例的结构示意图；

图4是图3实施例船舶的俯视示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本申请作进一步的详细描述。特别指出的是，以下实施例仅用于说明本申请，但不对本申请的范围进行限定。同样的，以下实施例仅为本申请的部分实施例而非全部实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。

在本申请实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

本申请首先提出一种动力机构，如图1及图2所示，图1是本申请动力机构一实施例的结构示意图；图2是图1实施例动力机构中部分结构的一侧视示意图。本实施例的动力机构10用于船舶，该船舶包括动力机构10及电动机，本实施例的动力机构10包括：壳体11、氢气存储机构12、氢燃料电池组13、控制机构14及操控面板15；其中，壳体 11设有容置腔及氢气输送接口21；氢气存储机构12设置在壳体11外，且用于存储氢气燃料；氢燃料电池组13设置在容置腔内，且与氢气存储机构12经输送管道16连接，并与电动机电连接，用于从氢气存储机构12获取氢气燃料并将氢气燃烧转换为电能，并将电能供给电动机；其中，输送管道16经氢气输送接口21延伸至壳体11外；控制机构14 设置在容置腔内，且与氢气存储机构12及氢燃料电池组13电连接，用于控制氢气存储机构12向氢燃料电池组13输送氢气燃料，及控制氢燃料电池组13工作；操控面板15设置在壳体11外，且操控面板15上设有面板组件150，面板组件150与控制机构14电连接，用于与控制机构 14传递交互信息。

本实施例的动力机构10利用氢气存储机构12存储氢气燃料，并利用控制机构14控制氢气存储机构12向氢燃料电池组13输送氢气燃料，及控制氢燃料电池组13将氢气燃烧转换为电能，以供给船舶的电动机，能够实现氢能源的动力源；相比于现有的锂电池动力机构或者柴油发电机动力机构，本实施例以氢能源作为动力源的动力机构10不仅体积小、重量轻，能够加快船舶的行驶速度及带载能力，且噪音小，氢燃料电池组13充电时间短。进一步地，本实施例的动力机构10还设有操控面板 15，利用操控面板15的面板组件150与控制机构14传递交互信息，能够实现动力机构10及船舶的自动化控制及实时监控，提高船舶行驶的安全性。进一步地，本实施例的氢气存储机构12设置在壳体11外，而氢燃料电池组13设置在壳体11内，二者通过输送管道16连接，能够实现氢气存储机构12与氢燃料电池组13的分离设置，提高安全性。

其中，操控面板15与壳体11固定连接；壳体11的容置腔内还设有多个固定部20，氢燃料电池组13及控制机构14等通过对应的固定部 20与壳体11固定连接，壳体11与船舶的船体固定连接，以提高动力机构10的稳定性。

其中，固定部20可以是与壳体11一体设置的固定板，作为设置于壳体11内的各个组件的支撑部件，以实现这些组件与壳体11之间的固定。

可选地，本实施例的动力机构10还包括支架17，设置在壳体11外，且支架17的一端与壳体11的底部固定连接，支架17的另一端固定设置在船舶的船体上。支架17用于支撑壳体11及设置于壳体11内部的组件，便于动力机构10与船体连接，且便于动力机构10散热。

其中，为了增加动力机构10的稳定性，可以设置两个或者两个以上的均匀设置在壳体11的底部上的支架17。

其中，本实施例的氢燃料电池组13包括多个氢燃料电池，控制机构14包括多个控制器，多个控制器与多个氢燃料电池一一对应设置，且每一控制器与氢气存储机构12电连接，用于控制氢气存储机构12向对应的氢燃料电池输送氢气燃料，及控制对应的氢燃料电池工作。通过这种方式，能够控制氢燃料电池组13中每个氢燃料电池独立提供电能，从而能够实现动力机构10的输出电能电量的灵活调节。

可选地，本实施例的动力机构10还包括电压转换电路18，电压转换电路18与氢燃料电池组13及电动机电连接，用于对氢燃料电池组13 输出的电能进行升压处理后供给电动机。

电压转换电路18可以包括DCDC电路，用于实现氢燃料电池组13 输出的直流电信号的升压，以将升压后的直流电信号供给电动机，实现电动机的直流供电。

当然，在其它实施例中，电压转换电路还可以包括逆变电路及变压器等，用于通过逆变电路将氢燃料电池组输出的直流电信号转换为交流电信号，然后通过变压器对交流点信号进行升压处理，以将升压后的交流电信号供给电动机，实现电动机的交流供电。

本实施例利用电压转换电路18对氢燃料电池组13输出的电能进行升压，能够增加氢燃料电池组13的电能的输出功率，以满足电动机的动力需求。

其中，本实施例的电压转换电路18包括多个DCDC电路，由上述分析可知，本实施例的氢燃料电池组13包括多个氢燃料电池，多个氢燃料电池及多个DCDC电路一一对应设置，且每一DCDC电路与对应氢燃料电池及电动机电连接，用于对对应的氢燃料电池组13输出的电能进行升压处理后供给电动机。

每一个氢燃料电池的电源输出线连接对应的DCDC电路，每一个氢燃料电池的通讯检测线连接对应的控制器。

可选地，本实施例的动力机构10还包括：蓄电池23，与电压转换电路18连接，以使电压转换电路18对蓄电池23输出的电能进行升压处理后供给电动机。

其中，蓄电池23可以作为氢燃料电池的备用电池，以避免氢燃料电池供电异常是，通过蓄电池23为电动机提供电能，保证动力机构10 的正常工作。

蓄电池23具体可以是锂电池等。

可选地，本实施例的动力机构10还包括：输送管道16及电磁阀19；输送管道16的一端与氢气存储机构12连接，输送管道16的另一端与氢燃料电池组13连接，输送管道16用于将氢气存储机构12内的氢气燃料输送至氢燃料电池组13；电磁阀19与控制机构14电连接，且设置在输送管道16的一端与输送管道16的另一端之间，用于在控制机构14 的控制下导通或者关断输送管道16。

输送管道16的另一端设有多个管道分支，多个管道分支与氢燃料电池组13的多个氢燃料电池一一对应连接。

其中，本实施例的动力机构10包括多个电磁阀19。每一氢燃料电池都设有氢气进口及氢气出口，氢气进口及氢气出口处都设有电磁阀 19。电磁阀19的通讯线与对应的控制器连接。电磁阀19设置在与之连接的氢燃料电池与控制器之间。

为了提高动力机构10安装布局的灵活性，输送管道16可以由位于壳体11内的管段及位于壳体11外的管段组成，位于壳体11内的段管一端与氢燃料电池组13连接，另一端与氢气输送接口21连接；而位于壳体11外的管段的一端与氢气输送接口21连接，另一端与氢气存储机构 12连接。

可选地，本实施例的面板组件150包括开关件151，开关件151与控制机构14电连接，用于向控制机构14发送开关信号，以控制控制机构14工作。因控制机构14控制动力机构10中的其它能够自动化控制的组件工作，因此本实施例通过开关件151控制控制机构14工作，从而控制整个动力机构10工作的启停。

可选地，本实施例的船舶还包括主控制器，与动力机构10的控制机构14电连接，本实施例的面板组件150还包括：第一通讯接口152、第二通讯接口153及第三通讯接口154；其中，第一通讯接口152与控制机构14电连接，用于控制机构14与主控制器之间的数据通讯；第二通讯接口153与控制机构14电连接，用于控制机构14与船舶的上位机之间的数据通讯；第三通讯接口154与控制机构14电连接，用于实现控制机构14对氢气存储机构12的氢气供应设备的控制。

其中，第一通讯接口152可以用于控制机构14与主控制器之间的数据通讯，例如，控制机构14可以将氢气存储机构12、氢燃料电池组 13及操控面板15等组件的工作参数、异常信息等传递给船舶的主控制器，以使主控制器执行相应决策；第二通讯接口153可以从外接电脑等船舶的上位机获取数据，例如实现动力机构10的初始化、升级等；第三通讯接口154可以用于给氢气供应设备提供氢气压力输出控制，以实现对氢气存储机构12的供气的控制。

其中，船舶的上位机还可以是船舶的控制装置等，实现船舶的远程控制或者联动控制等。

当然，在其它实施例中，可以基于实际需求，选择性第一通讯接口、第二通讯接口及第三通讯接口中的任意一个或者两个。

其中，本实施例的动力机构10还包括通讯模组22，与控制机构14 及第一通讯接口152、第二通讯接口153及第三通讯接口154，用于实现第一通讯接口152、第二通讯接口153及第三通讯接口154的通讯功能，实现上述数据通信。

可选地，本实施例的面板组件150还包括电源输出接口155，与氢燃料电池组13连接，用于将氢燃料电池组13产生的电能输送至电动机。其中，氢燃料电池组13中的多个氢燃料电池可以共用一个电源输出接口155，或者每个氢燃料电池对应独立的电源输出接口155。

可选地，本实施例的面板组件150还包括指示灯组156，与控制机构14电连接，指示灯组156用于在控制机构14的响应指令下指示至少氢燃料电池组13及氢气存储机构12的工作状态。

其中，指示灯组156可以包括至少两个指示灯，一个指示灯用于指示氢燃料电池组13的工作状态，例如，该指示灯的亮起时，指示氢燃料电池组13的正在工作，该指示灯的熄灭时，指示氢燃料电池组13停止工作；另一指示灯用于指示氢气存储机构12的工作状态，例如，该指示灯的亮起时，指示氢气存储机构12的正在工作，该指示灯的熄灭时，指示氢气存储机构12停止工作。

可选地，本实施例可以将电压转换电路18设置在控制机构14及通讯模组22的下方，蓄电池23设置在电压转换电路18的下方，能够便于各个组件之间的走线。

可选地，本实施例的动力机构10还包括多个第一散热件24，固定设置在壳体11背离氢燃料电池组13的一侧上，且排布于壳体11的第一侧部及第二侧部，其中，第一侧部与船舶的船舷同侧设置，第二侧部与船舶的船尾同侧设置，多个第一散热件24围绕在氢燃料电池组13的外周。即壳体11的后侧及两侧面设置第一散热件24，且第一散热件24在壳体11上的正投影与氢燃料电池组13在壳体11上正投影重叠，以使得第一散热件24围绕的周围，用于散掉氢燃料电池组13聚集的热量。

第一散热件24可以是散热栅等。

其中壳体11还设有第三侧部，第一侧部与第三侧部及第二侧部连接，第三侧部与船舶的船头同侧设置，操控面板15与第三侧部固定设置。

进一步的，还可以在氢燃料电池组13的上方设置风扇等散热件，风扇的出风口朝向壳体11的第二侧部的第一散热件24。

在其它实施例中，还可以用水冷机构代替上述氢燃料电池组13的风冷机构，即上述第一散热件24。

本申请进一步提出一种船舶，如图3及图4所示，图3是本申请船舶一实施例的结构示意图；图4是图3实施例船舶的俯视示意图。本实施例的船舶40包括动力机构10、电动机41、船体42及推进器43；其中，动力机构10设置在船体42上；推进器43设置在船体42的船尾，且与电动机41电连接，用于在电动机41的驱动下旋转。

关于动力机构10的具体结构、工作原理及与电动机41的具体连接方式可以参阅上述实施例。

可选地，本实施例的船体42上形成有船舶40的重心位置，氢燃料电池组13设置在重心位置，且氢气存储机构12设置在重心位置与船尾连线上。

需要注意的是，本申请将氢燃料电池组13设置在船舶40的重心位置是指将氢燃料电池组13设置在船舶40的重心位置或者设置在重心位置的周围。

本实施例将船舶40中重量较大的氢燃料电池组13设置在重心位置或者设置在重心位置的周围，能够提高船舶40行驶的稳定性。且本实施例将氢气存储机构12放置在船舶40靠近船尾的位置，能够在氢气泄漏时，通过船舶40运行时产生的气流将氢气快速挥发，进而能够减少安全事故的发生。

可选地，本实施例的船舶40还包括：舱体44；舱体44设置在船体 42上，动力机构10设置在舱体44内，且舱体44设有进风口441及出风口442，出风口442设置有第二散热件443；其中，进风口441与船体42的船头同侧设置。

其中，第二散热件443可以是散热栅等。

需要注意的是，舱体44呈艏窄艉宽的形状设置，舱体44的艏部与船舶40的艏部呈较大间隙，舱体44与船舶40间设有镂空空间，防止船舶40以较高速度航行时，船舶40的艏部对水冲击溅起的大量水花可以快速回落水中，避免水花冲向舱体44，对舱体44内设备运行安全及船上乘员产生影响。同时舱体44为风雨密空间，防止雨水进入舱体44 内，对舱体44内设备安全造成影响。

当氢燃料电池组13上的风扇启动时，把氢燃料电池组13内部的热量以及反应完成的气体从第二散热件443排出。当船舶40前进时，进风口441顺应前进方向，加速了进气与排气的速度，使氢燃料电池组13 散热更快。

本申请动力机构利用氢气存储机构存储氢气燃料，并利用控制机构控制氢气存储机构向氢燃料电池组输送氢气燃料，及控制氢燃料电池组将氢气燃烧转换为电能，以供给船舶的电动机，能够实现氢能源的动力源；相比于现有的锂电池动力机构或者柴油发电机动力机构，本申请以氢能源作为动力源的动力机构不仅体积小、重量轻，能够加快船舶行驶速度及带载能力，且噪音小，氢燃料电池组充电时间短。进一步地，本申请动力机构还设有操控面板，利用操控面板的面板组件与控制机构传递交互信息，能够实现动力机构及船舶的自动化控制及实时监控，提高船舶行驶的安全性。进一步地，本申请的氢气存储机构设置在壳体外，而氢燃料电池组设置在壳体内，二者通过输送管道连接，能够实现氢气存储机构与氢燃料电池组的分离设置，提高安全性。

本申请能够实现小型电动船舶的电池轻量化和体积缩小化，使得相同体积大小的小型电动船舶的重量更小，其速度更快，载重更高，更适合内河景区河道行驶。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (13)

1.一种动力机构，其特征在于，用于船舶，所述船舶包括动力机构及电动机，所述动力机构包括：

壳体，设有容置腔及氢气输送接口；

氢气存储机构，设置在所述壳体外，且用于存储氢气燃料；

氢燃料电池组，设置在所述容置腔内，且与所述氢气存储机构经输送管道连接，并与所述电动机电连接，用于从所述氢气存储机构获取氢气燃料并将氢气燃烧转换为电能，并将所述电能供给所述电动机；其中，所述输送管道经所述氢气输送接口延伸至所述壳体外；

控制机构，设置在所述容置腔内，且与所述氢气存储机构及所述氢燃料电池组电连接，用于控制所述氢气存储机构向所述氢燃料电池组输送所述氢气燃料，及控制所述氢燃料电池组工作；

操控面板，设置在所述壳体外，且所述操控面板上设有面板组件，所述面板组件与所述控制机构电连接，用于与所述控制机构传递交互信息。

2.根据权利要求1所述的动力机构，其特征在于，所述动力机构还包括：

电压转换电路，与所述氢燃料电池组及所述电动机电连接，用于对所述氢燃料电池组输出的电能进行升压处理后供给所述电动机。

3.根据权利要求1所述的动力机构，其特征在于，所述动力机构还包括：

所述输送管道，一端与所述氢气存储机构连接，另一端与所述氢燃料电池组连接，用于将所述氢气存储机构内的氢气燃料输送至所述氢燃料电池组；

电磁阀，与所述控制机构电连接，且设置在所述输送管道的一端与另一端之间，用于在所述控制机构的控制下导通或者关断所述输送管道。

4.根据权利要求1所述的动力机构，其特征在于，所述面板组件包括开关件，所述开关件与所述控制机构电连接，用于向所述控制机构发送开关信号，以控制所述控制机构工作。

5.根据权利要求1所述的动力机构，其特征在于，所述船舶还包括主控制器，与所述控制机构电连接，所述面板组件还包括：

第一通讯接口，与所述控制机构电连接，用于所述控制机构与所述主控制器之间的数据通讯；和/或

第二通讯接口，与所述控制机构电连接，用于所述控制机构与所述船舶的上位机之间的数据通讯；和/或

第三通讯接口，与所述控制机构电连接，用于实现所述控制机构对所述氢气存储机构的氢气供应设备的控制。

6.根据权利要求1所述的动力机构，其特征在于，所述面板组件还包括：电源输出接口，与所述氢燃料电池组连接，用于将所述电能输送至所述电动机。

7.根据权利要求2所述的动力机构，其特征在于，所述动力机构还包括：

蓄电池，与所述电压转换电路连接，以使所述电压转换电路对所述蓄电池输出的电能进行升压处理后供给所述电动机。

8.根据权利要求1所述的动力机构，其特征在于，所述面板组件还包括：

指示灯组，与所述控制机构电连接，用于在所述控制机构的响应指令下指示至少所述氢燃料电池组及所述氢气存储机构的工作状态。

9.根据权利要求1至8任一项所述的动力机构，其特征在于，所述控制机构包括多个控制器，所述氢燃料电池组包括多个氢燃料电池，所述多个控制器与所述多个氢燃料电池一一对应设置，且每一所述控制器与所述氢气存储机构电连接，用于控制所述氢气存储机构向对应的所述氢燃料电池输送所述氢气燃料，及控制对应的所述氢燃料电池工作。

10.根据权利要求1至8任一项所述的动力机构，其特征在于，所述动力机构还包括：

多个第一散热件，固定设置在所述壳体背离所述氢燃料电池组的一侧上，且排布于所述壳体的第一侧部及第二侧部，其中，所述第一侧部与所述船舶的船舷同侧设置，所述第二侧部与所述船舶的船尾同侧设置，所述多个第一散热件围绕在所述氢燃料电池组的外周。

11.一种船舶，其特征在于，包括：

权利要求1至10任一项所述动力机构及所述电动机；

船体，所述动力机构设置在所述船体上；

推进器，设置在所述船体的船尾，且与所述电动机电连接，用于在所述电动机的驱动下旋转。

12.根据权利要求11所述的船舶，其特征在于，所述船体上形成有所述船舶的重心位置，所述氢燃料电池组设置在所述重心位置，且所述氢气存储机构设置在所述重心位置与所述船尾连线上。

13.根据权利要求11所述的船舶，其特征在于，所述船舶还包括：

舱体，设置在所述船体上，所述动力机构设置在所述舱体内，所述舱体呈艏窄艉宽的形状设置，所述舱体的艏部与所述船体的艏部之间设有间隙，所述舱体与所述船体之前形成有镂空空间，且所述舱体设有进风口及出风口，所述出风口设置有第二散热件；

其中，所述进风口与所述船体的船头同侧设置。

Images