JP3226252U - 水上輸送船舶のための電力システム - Google Patents
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Abstract
【課題】電動推進システムを備える水上輸送船舶のための電力システムを提供する。【解決手段】電力システムは、少なくとも2つの移動可能なバッテリモジュール5a、5bであって、各バッテリモジュールは1つ又は複数のバッテリを有する、少なくとも2つの移動可能なバッテリモジュールと、船舶1内に位置し、バッテリモジュールのバッテリから電動推進システムに電力を供給するように構成されるバッテリ接続ステーション4と、バッテリモジュールのバッテリを充電するように構成される陸上バッテリ充電ステーション6と、船舶が、バッテリ接続ステーションからバッテリ充電ステーションにバッテリモジュールを移送するために及びバッテリ充電ステーションからバッテリ接続ステーションにバッテリモジュールを移送するために、係留施設にあるとき、バッテリ接続ステーションとバッテリ充電ステーションとの間で運転可能であるバッテリ交換車両7a、7bと、を有する。【選択図】図1
Description
本考案は、請求項1に記載の電動推進システムを備える水上輸送船舶の運航(operation)のための電力システムに関する。
現在、船舶やフェリーのほとんどは内燃機関によって動力を供給されている。しかし、すべての輸送機関の二酸化炭素排出量を削減する必要があるため、電動船への関心が高まっている。電気エネルギを貯蔵するために必要なバッテリの価格は高いので、一般にバッテリの容量を最小限に抑えることが望ましい。このアプローチの問題は、バッテリの頻繁な充電が必要とされることである。フェリー又は他の船舶の経路及びスケジュールに応じて、船舶は、バッテリを充電するために配電網(power grid)に頻繁に接続可能であり得る。しかし、多くの場合に遭遇する問題は、船舶の荷揚げ及び荷積みの期間が短いことである。例えば、本土から島へ車や乗客を輸送するフェリーの連続的な運用では、フェリーの荷揚げ及び荷積みには数分しかかからないことがある。したがって、非常に高い充電電力が必要とされることがある。最大充電電力は、フェリー及び充電器のバッテリ及び電気システムの他の構成要素の特性に依存するが、配電網の容量も最大充電電力を制限することがある。フェリーは遠隔地で使用されることが多く、配電網の容量が低い可能性がある。したがって、バッテリの迅速な充電を可能にするために、インフラストラクチャの高価な改良が必要とされる。
本考案の目的は、電動推進システムを備える水上輸送船舶の運航のための改善された電力システムを提供することである。本考案による電力システムの特徴は請求項1に記載される。
本考案による電力システムは、少なくとも2つの移動可能なバッテリモジュールであって、各バッテリモジュールは1つ又は複数のバッテリを有する、少なくとも2つの移動可能なバッテリモジュールと、船舶内に位置し、バッテリモジュールのバッテリから電動推進システムに電力を供給するように構成されるバッテリ接続ステーションと、バッテリモジュールのバッテリを充電するように構成される陸上バッテリ充電ステーションと、船舶が、バッテリ接続ステーションからバッテリ充電ステーションにバッテリモジュールを移送するために及びバッテリ充電ステーションからバッテリ接続ステーションにバッテリモジュールを移送するために、係留施設(berth)にあるとき、バッテリ接続ステーションとバッテリ充電ステーションとの間で運転可能であるバッテリ交換車両と、を有する。
本考案による電力システムは、船舶の外部でバッテリを充電することを可能にする。船舶は、バッテリを充電するために配電網に接続される必要はない。船舶が貨物又は乗客を輸送している間、充電ステーションで低充電のバッテリモジュールを充電することができる。したがって、より長い充電時間が可能にされ、充電ステーションが接続される配電網からより少ない容量が必要とされる。バッテリ交換車両のために、バッテリモジュールの移動にクレーンを必要としない。
本考案の一実施形態によれば、バッテリモジュールの各々は、独自のバッテリ交換車両内に配置される。したがって、充電ステーションから又はバッテリ接続ステーションからバッテリ交換車両へ、又はその逆にバッテリモジュールを持ち上げる又は他の方法で移送する必要はない。
本考案の一実施形態によれば、バッテリモジュールとバッテリ充電ステーション及び/又はバッテリ接続ステーションとの間には、無線エネルギ伝達がある。したがって、電気接続の摩耗は、経時的に問題を引き起こさず、充電ステーション及び/又はバッテリ接続ステーションへのバッテリモジュールの自動接続は、実施がより容易である。電気部品もまた、汚れや水からより良く保護される。
本考案の一実施形態によれば、バッテリ交換車両は無人車両である。バッテリ交換車両は、自律走行車両又は遠隔制御車両であることができる。自律走行車両においても、自動制御システムの故障の場合、又は、例えば、運転状態が悪い場合のバックアップシステムとして、遠隔制御を利用することができる。
本考案の一実施形態によれば、バッテリモジュールは、充電ステーション及び/又はバッテリ接続ステーションに自動的に接続するように構成される。
本考案の一実施形態によれば、船舶は、道路車両を運搬するように構成されるフェリーである。
本考案の実施形態は、添付の図面を参照して、以下により詳細に説明される。
図1は、埠頭2などの係留施設に近づいているフェリー1の一部を模式的に示している。フェリー1は、電動推進システムを有する。推進システムは、1つ又は複数のバッテリから電力を受け取るように構成される。図1の例では、推進システムは、アジマススラスタ3を有する。したがって、推進システムは、任意の水平角度に回転することができるプロペラを有しており、したがって、別個の舵は不要である。しかし、推進システムは、1つ又は複数の固定プロペラ及び舵を有することもできる。推進システムは、例えば、ウォータージェット推進システムであることもできる。推進システムは、2つ以上のプロペラを有することもできる。
図1の例では、フェリー1は、乗用車及びトラックなどの道路車両を輸送するように構成されている。フェリー1は、例えば、本土と島との間、2つの島の間、或いは湖や川を航行することができる。しかし、本考案は、これらの例に限定されるものではなく、本考案は、電気駆動推進システムを備える任意の水上輸送船舶に適用することができる。
本考案による電力システムは、フェリー1内に配置されるバッテリ接続ステーション4を有する。バッテリ接続ステーション4では、推進システムに電力を供給するために、バッテリモジュールが推進システムに電気的に接続されることができる。電力システムはまた、少なくとも2つの移動可能なバッテリモジュール5a、5b、5cを有し、各バッテリモジュール5a、5b、5cは1つ又は複数のバッテリを有する。バッテリモジュール5a、5b、5cのバッテリは、所望の電圧及び容量を達成するために並列に及び/又は直列に接続されることができる。
システムはさらに、バッテリモジュール5a、5b、5cのバッテリを充電するように構成された陸上バッテリ充電ステーション6、6a、6bを有する。充電ステーションは配電網に接続されている。システムはまた、バッテリ交換車両7a、7bを有し、これは、船舶1が、バッテリモジュール5a、5b、5cをバッテリ接続ステーション4からバッテリ充電ステーション6、6a、6bに移送するために及びバッテリモジュール5a、5b、5cをバッテリ充電ステーション6、6a、6bからバッテリ接続ステーション4に移送するために、係留施設2、2a、2bにあるとき、バッテリ接続ステーション4とバッテリ充電ステーション6、6a、6bとの間で運転可能である。
図1〜図3は、第1のバッテリモジュール5a及び第2のバッテリモジュール5bを示す。第1のバッテリモジュール5aは、第1のバッテリ交換車両7aに配置され、第2のバッテリモジュール5bは、第2のバッテリ交換車両7bに配置される。
各バッテリモジュール5a、5bは、充電接続部8と電力供給接続部9とを有する。図1〜図3の実施形態では、充電接続部8は、充電ステーション6に有線接続するように構成される。電力供給接続部9は、バッテリ接続ステーション4に有線接続するように構成される。図1〜図3の実施形態では、充電接続部8及び電力供給接続部9は、電池モジュール5a、5bの両端に配置されている。したがって、バッテリモジュール5a、5bは、充電ステーション6とバッテリ接続ステーション4との間で容易に操縦されることができる。しかし、充電接続部8及び電力供給接続部9は、多くの代替的な方法で配置することができる。例えば、同じ外部コネクタを充電接続部8及び電力供給接続部9の一部として使用することができ、各バッテリモジュール5a、5bは、バッテリ接続ステーション4への接続のための電力供給モードと充電ステーション6への接続のための充電モードとの間でバッテリモジュール5a、5bを切り替えるための1つ又は複数の内部スイッチ又は他の手段を備えることができる。電力供給モードと充電モードの切り替えは自動であることができる。
図1乃至図3の実施形態では、バッテリモジュール5a、5bは、充電接続部8又は電力供給接続部9が充電ステーション6又はバッテリ接続ステーション4にプラグ接続される位置まで、バッテリ交換車両を運転することによって充電ステーション6及びバッテリ接続ステーション4に接続される。しかし、バッテリモジュール5a、5bは、ケーブルによって、充電ステーション6及び/又はバッテリ接続ステーション4に接続されることができる。
バッテリモジュール5a、5bはまた、充電ステーション6及び/又はバッテリ接続ステーション4に無線で接続されることもできる。無線接続は、バッテリモジュールを交換するために必要な時間を短縮する。充電ステーション6からバッテリモジュール5a、5bへの及び/又はバッテリモジュール5a、5bから推進システムへのエネルギ伝達は、したがって無線であり、誘導を利用することができる。例えば、充電ステーション6では、誘導充電用の充電プレートを地面に配置し、バッテリ交換車両7a、7bは充電プレートの上で操縦されることができる。船上のバッテリ接続ステーション4は、バッテリモジュール5a、5bからの電力供給のために同様の接続部を備えることができる。バッテリモジュールから推進システムにエネルギを伝達するために充電プレート及び接続部を地面に配置する代わりに、バッテリモジュールから推進システムにエネルギを伝達するための垂直充電プレート及び接続部を使用することができる。したがって、充電及び電力供給のための接続領域は、バッテリモジュール5a、5bの端壁又は側壁に配置することができる。
バッテリモジュール5a、5bは、バッテリ交換車両7a、7bによって充電ステーション6からバッテリ接続ステーション4へ輸送される。好ましくは、各バッテリモジュール5a、5bは、自身の車両に配置され、したがって、バッテリモジュール5a、5bが充電ステーション6からバッテリ接続ステーション4へ又はその逆へ輸送されるたびに、バッテリモジュール5a、5bをバッテリ交換車両7a、7bに持ち上げる必要はない。しかし、バッテリモジュール5a、5bを、単一のバッテリ交換車両7a、7bによって、充電ステーション6とバッテリ接続ステーション4との間で動かすことが可能である。バッテリ交換車両7a、7b又は充電ステーション6及びバッテリ接続ステーション4のいずれかは、車両7a、7bから充電ステーション6へ又はバッテリ接続ステーション4へ、及び、充電ステーション6から又はバッテリ接続ステーション4から車両7a、7bへ、バッテリモジュール5a、5bを持ち上げるためのクレーン又は他の持ち上げ手段を備えることができる。
図1〜図3の実施形態では、バッテリ交換車両7a、7bはホイール式(wheel-mounted)車両である。バッテリ交換車両7a、7bは、無人車両であることもできる。したがって、充電ステーション6とバッテリ接続ステーション4との間で、自律的に又は遠隔制御によってのいずれかで運転することができる。遠隔制御の場合、バッテリ交換車両7a、7bは、例えば、フェリー1のブリッジからフェリーのキャプテン又は他の乗組員によって制御されることができる。また、自動制御システムの故障の場合、又は、例えば、困難な運行状態の場合に、自律バッテリ交換車両7a、7bを制御するために、遠隔制御を使用することもできる。バッテリ交換車両7a、7bは、自律運転及び/又は異なる安全機能を可能にするために、異なるセンサを備えることができる。フェリー1及び/又は埠頭2は、バッテリ交換車両7a、7bの自律運転を容易にするための異なるガイド要素を備えることができる。
好ましくは、バッテリモジュール5a、5bは、バッテリ交換車両7a、7bがステーション6、4に到着したときに、充電ステーション6及び/又はバッテリ接続ステーション4に自動的に接続される。しかし、バッテリモジュール5a、5bは、充電ステーション6及び/又はバッテリ接続ステーション4に手動で接続されることも可能である。遠隔制御又は自律運転の代わりに、バッテリ交換車両7a、7bは、車両自体から操作されることができる。
図1において、第1のバッテリモジュール5aは、フェリー1に搭載されたバッテリ接続ステーション4に接続されており、したがって、第1のバッテリモジュール5aは、埠頭2に近づいているフェリー1の推進システムに電力を供給する。第2のバッテリモジュール5bは、フェリー1が到着する係留施設の近くに位置する充電ステーション6で充電されている。
図2は、係留施設にあるフェリー1を示す。フェリー1のランプ10が、フェリー1で輸送される車及び他の車両の荷揚げを可能にするために下降されている。バッテリモジュール5a、5bの交換が、車両の荷揚げ及び荷積みと同時に又は車両の荷揚げ及び荷積みの前後に行われることができる。図1〜図3の実施形態では、バッテリ接続ステーション4は、フェリー1の車両デッキ11上に配置される。したがって、バッテリ交換車両7a、7bは、フェリー1で輸送される車両と同じルートを通ってフェリー1に乗り込み、フェリー1から出ることができる。しかし、フェリー1に搭載された及び/又は埠頭2のバッテリ交換車両7a、7bのために別々のレーンを設けることができる。また、フェリー1は、バッテリ交換車両7a、7bのための別個の入口/出口を備えることもできる。
図3は、第2のバッテリ交換車両7bがフェリー1に運転される際に、どのように第1のバッテリ交換車両7aがフェリー1から外に同時に運転されるかを示す。特に、バッテリ充電ステーション6が埠頭2からより長い距離に配置される必要がある場合、フェリー1が埠頭2に到着する前でも、第2のバッテリ交換車両7bがバッテリ充電ステーション6から埠頭2に運転されることができる。これにより、バッテリモジュール5a、5bの迅速な交換が可能になる。
バッテリ交換プロセスは、フェリー1が埠頭2に到着するたびに行われる。代替的には、バッテリ交換プロセスは、一定の回数のトリップの後、又は、船上のバッテリモジュール5a、5bの充電が所定の限度を下回ったときに行われることができる。
また、フェリー1は、2つ以上のバッテリモジュール5a、5bを船上に搭載することもできる。推進システムは、2つ以上のバッテリモジュール5a、5bによって同時に給電されることができ、或いは、1つ又は複数のバッテリモジュールが電力予備として機能することができる。フェリー1はまた、2つ以上の推進システムを備えることができ、各推進システムは独自のバッテリモジュール5a、5bを備えることができる。
図1〜図3の実施形態では、電力システムはさらに、バックアップバッテリ12を備える。フェリー1の航行中、バックアップバッテリ12はバッテリモジュール5a、5bから充電される。バッテリモジュール5a、5bの交換の間、バッテリモジュール5a、5bからの電力供給の短時間の中断がある。この中断の間、バックアップバッテリ12は、推進システム及び/又はフェリー1の他の電気システムに電力を供給することができる。バックアップバッテリ12は必要ではないが、バッテリ接続ステーション4は、前のバッテリモジュール5a、5bがバッテリ接続ステーション4から切断される前に、新しいバッテリモジュール5a、5bの接続を可能にするように構成されることができる。フェリー1が2つ以上のバッテリモジュール5a、5bを搭載するように構成されている場合、バッテリモジュール5a、5bの1つが電気システムに電力を供給し、他のバッテリモジュール5a、5bが新しいバッテリモジュールに置き換えられる。
図4は、2つの所定の目的地間を航行するフェリー1を概略的に示している。図4の実施形態では、電力システムは、第1の係留施設2aの近傍に配置された第1の充電ステーション6aと、第2の係留施設2bの近傍に配置された第2の充電ステーション6bとを有する。電力システムは、3つの移動可能なバッテリモジュール5a、5b、5cを有し、これは、バッテリモジュール5a、5b、5cの1つが、フェリー1の推進システムに電力を供給するために使用されることを可能にし、一方、1つのバッテリモジュール5a、5b、5cは、充電ステーション6a、6bの各々で充電されている。図4の状況では、第1のバッテリモジュール5aは第1の充電ステーション6aで充電され、第2のバッテリモジュール5bは第2の充電ステーション6bで充電され、一方第3のバッテリモジュール5cはフェリー1に電力を供給する。フェリーが少なくとも3つの目的地を有する経路に沿って移動する場合、いくつかの目的地又は各目的地に充電ステーションを設けることが可能である。
当業者であれば、本考案は上述の実施形態に限定されるものではなく、添付の実用新案登録請求の範囲の範囲内で変化し得ることが理解されるであろう。例えば、同じ充電ステーション及び/又はバッテリモジュールが2つ以上の船舶で利用されることができる。
Claims (8)
- 電動推進システムを備える水上輸送船舶の運航のための電力システムであって、前記電力システムは、
− 少なくとも2つの移動可能なバッテリモジュールであって、各前記バッテリモジュールは1つ又は複数のバッテリを有する、少なくとも2つの移動可能なバッテリモジュールと、
− 前記船舶内に位置し、前記バッテリモジュールの前記バッテリから前記電動推進システムに電力を供給するように構成されるバッテリ接続ステーションと、
− 前記バッテリモジュールの前記バッテリを充電するように構成される陸上バッテリ充電ステーションと、
− 前記船舶が、前記バッテリ接続ステーションから前記バッテリ充電ステーションに前記バッテリモジュールを移送するために及び前記バッテリ充電ステーションから前記バッテリ接続ステーションに前記バッテリモジュールを移送するために、係留施設にあるとき、前記バッテリ接続ステーションと前記バッテリ充電ステーションとの間で運転可能であるバッテリ交換車両と、
を有する、
電力システム。 - 前記バッテリモジュールの各々は、独自のバッテリ交換車両内に配置される、
請求項1に記載の電力システム。 - 前記バッテリモジュールと、前記バッテリ充電ステーション及び/又は前記バッテリ接続ステーションとの間に、無線エネルギ伝達がある、
請求項1又は2に記載の電力システム。 - 前記バッテリ交換車両は無人車両である、
請求項1乃至3のいずれか1項に記載の電力システム。 - 前記バッテリ交換車両は、自律走行車両である、
請求項1乃至4のいずれか1項に記載の電力システム。 - 前記バッテリ交換車両は、遠隔制御される、
請求項1乃至4のいずれか1項に記載の電力システム。 - 前記バッテリモジュールは、前記バッテリ充電ステーション及び/又は前記バッテリ接続ステーションに自動的に接続するように構成される、
請求項1乃至4のいずれか1項に記載の電力システム。 - 前記船舶は、道路車両を運搬するように構成されるフェリーである、
請求項1乃至4のいずれか1項に記載の電力システム。
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