一种基于集装箱电池的快速充电船舶的制作方法

本发明涉及一种基于特殊功能的船舶类型，具体涉及一种基于集装箱电池的快速充电船舶。

背景技术：

1、船舶电动化作为船舶绿色低碳转型的重要技术路径之一，正从示范试验类项目向商业化应用推广，未来内河船舶纯电池化是必然趋势。

2、对于纯电池船舶，如何给船载动力电池系统充电是不得不面对的问题。船用电池系统不同于车用电池系统，电池容量较大，现有大部分码头仅有交流岸电无法直接给电池进行充电，同时码头岸电容量较小也无法满足纯电动船舶充电需求。

技术实现思路

1、本发明基于现有纯电池船舶无码头充电的问题，提出了一种基于集装箱电池的快速充电船舶，该船舶可实现对目标船的快速充电。本发明为特殊功能的船舶，该船舶包括大容量集装箱电池、恒张力绞车、充电插头(含电缆)、全船综合管理系统及船舶常规设备。

2、为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种基于集装箱电池的快速充电船舶，包括大容量集装箱电池、恒张力绞车、充电插头、全船综合管理系统，大容量集装箱电池通过直流配电板中的直流换流器分别连接日用逆变器、主推逆变器，日用逆变器连接日用变压器，主推逆变器连接推进电机，直流配电板通过恒张力绞车连接充电插头；多个大容量集装箱电池的电能通过电缆传输至恒张力绞车的电缆输入端，用于在恒张力绞车中将多个大容量集装箱电池的电能进行汇流再平均分配至多个充电插头中，同时由全船综合管理系统控制以快充、慢充的不同模式进行充电。

3、进一步，大容量集装箱电池布置于船舶后部甲板，恒张力绞车布置于船舶前部甲板，大容量集装箱电池的电能通过电缆传输至恒张力绞车的电缆输入端，由搭载的大容量集装箱电池为船舶正常航行提供动力及日用供电。

4、进一步，大容量集装箱电池由集装箱、电池系统、电池架、通风系统、空调冷却系统、火灾探测系统、可燃气体探测系统、固定式灭火系统、照明系统、视频监视系统、综合报警显控系统、不间断电源ups、换电接口组成。

5、进一步，充电插头中包含动力接口触头、通讯接口触头以及辅助接口触头。

6、进一步，全船综合管理系统采用高新能可编程逻辑控制器cpu、can通讯模块、以太网通讯模块、485通讯模块、输入输出模块，用于实现全船电能管理及快速对外充电两部分功能，其中，全船电能管理功能用于分配大容量集装箱电池的能量，保证全船的安全稳定航行及日用供电，同时动态平衡各大容量集装箱电池的剩余电量，以满足集装箱电池的最优使用效率；快速对外充电功能用于快速安全对目标船进行充电，通过can通讯模块与目标船的电池动力系统建立通讯，以及通过报文完成握手、充电启动、充电停止动作，并通过读取报文内容，实时了解目标船上电池动力系统的实时状态，确保进行充电时两艘船的安全可靠。

7、进一步，恒张力绞车配置有恒张力装置、绞车以及多组长电缆，长电缆末端安装有充电插头，用于连接目标船-纯电动船舶的充电插头；恒张力装置用于保证船舶与目标船的电缆张力保持恒定，避免因水流导致的电缆过紧断裂，能保证充电插头与目标船充电插座之间的可靠连接，不受船舶之间相对位移影响。

8、进一步，恒张力绞车上配置有有触摸屏，用于通过友好的界面显示所有的充电信息、电池状态、报警、趋势信号以及船舶基本状态，便于充电人员就地观察。

9、进一步，当超出张力极限时，全船综合管理系统将自动断开充电流程，保证设备及人员安全。

10、进一步，当船舶集装箱电池电量用完后，船舶航行至换电码头进行换电流程，将已耗尽电量的大容量集装箱电池更换为码头配置的满电状态集装箱电池。

11、进一步，当码头不具备换电服务或码头缺少满电集装电池时，采用码头普通充电，逐步将船舶电量补满，当船舶电量补充完毕后，船舶可出航为目标船进行充电作业。

12、本发明的有益效果在于：

13、1、本发明可以有效解决目前部分纯电动船舶无码头充电的窘境，并实现不依靠船舶泊位的快速充电，为快速实现电化长江提供有力保障。

14、2、本发明船舶通过恒张力绞车连接目标船，将本船电能快速补充给目标船，有效保证了目标船用电焦虑问题，随时随地实现补电。

15、3、本发明搭载了大容量集装箱电池，并进行了有效管理及保护，有利于锂电池的内河-沿海船舶的大范围推广。

16、4、本发明在恒张力绞车上安装有触摸屏，实时显示船舶充电状态以及电池趋势，对充电过程各个参数进行监测报警，有效保证了充电过程中的便利性以及安全性。

17、5、本发明的综合管理系统从整船的多个方面进行多维度保护，在保证发明船舶以及目标船安全性的前提下，有效保证整船的充电安全并提高了电池的使用寿命。

技术特征：

1.一种基于集装箱电池的快速充电船舶，其特征在于：包括大容量集装箱电池、恒张力绞车、充电插头、全船综合管理系统，大容量集装箱电池通过直流配电板中的直流换流器分别连接日用逆变器、主推逆变器，日用逆变器连接日用变压器，主推逆变器连接推进电机，直流配电板通过恒张力绞车连接充电插头；多个大容量集装箱电池的电能通过电缆传输至恒张力绞车的电缆输入端，用于在恒张力绞车中将多个大容量集装箱电池的电能进行汇流再平均分配至多个充电插头中，同时由全船综合管理系统控制以快充、慢充的不同模式进行充电。

2.根据权利要求1所述的基于集装箱电池的快速充电船舶，其特征在于：大容量集装箱电池布置于船舶后部甲板，恒张力绞车布置于船舶前部甲板，大容量集装箱电池的电能通过电缆传输至恒张力绞车的电缆输入端，由搭载的大容量集装箱电池为船舶正常航行提供动力及日用供电。

3.根据权利要求1所述的基于集装箱电池的快速充电船舶，其特征在于：大容量集装箱电池由集装箱、电池系统、电池架、通风系统、空调冷却系统、火灾探测系统、可燃气体探测系统、固定式灭火系统、照明系统、视频监视系统、综合报警显控系统、不间断电源ups、换电接口组成。

4.根据权利要求1所述的基于集装箱电池的快速充电船舶，其特征在于：充电插头中包含动力接口触头、通讯接口触头以及辅助接口触头。

5.根据权利要求1所述的基于集装箱电池的快速充电船舶，其特征在于：全船综合管理系统采用高新能可编程逻辑控制器cpu、can通讯模块、以太网通讯模块、485通讯模块、输入输出模块，用于实现全船电能管理及快速对外充电两部分功能，其中，全船电能管理功能用于分配大容量集装箱电池的能量，保证全船的安全稳定航行及日用供电，同时动态平衡各大容量集装箱电池的剩余电量，以满足集装箱电池的最优使用效率；快速对外充电功能用于快速安全对目标船进行充电，通过can通讯模块与目标船的电池动力系统建立通讯，以及通过报文完成握手、充电启动、充电停止动作，并通过读取报文内容，实时了解目标船上电池动力系统的实时状态，确保进行充电时两艘船的安全可靠。

6.根据权利要求1所述的基于集装箱电池的快速充电船舶，其特征在于：恒张力绞车配置有恒张力装置、绞车以及多组长电缆，长电缆末端安装有充电插头，用于连接目标船-纯电动船舶的充电插头；恒张力装置用于保证船舶与目标船的电缆张力保持恒定，避免因水流导致的电缆过紧断裂，能保证充电插头与目标船充电插座之间的可靠连接，不受船舶之间相对位移影响。

7.根据权利要求6所述的基于集装箱电池的快速充电船舶，其特征在于：恒张力绞车上配置有有触摸屏，用于通过友好的界面显示所有的充电信息、电池状态、报警、趋势信号以及船舶基本状态，便于充电人员就地观察。

8.根据权利要求1所述的基于集装箱电池的快速充电船舶，其特征在于：当超出张力极限时，全船综合管理系统将自动断开充电流程，保证设备及人员安全。

9.根据权利要求1所述的基于集装箱电池的快速充电船舶，其特征在于：当船舶集装箱电池电量用完后，船舶航行至换电码头进行换电流程，将已耗尽电量的大容量集装箱电池更换为码头配置的满电状态集装箱电池。

10.根据权利要求9所述的基于集装箱电池的快速充电船舶，其特征在于：当码头不具备换电服务或码头缺少满电集装电池时，采用码头普通充电，逐步将船舶电量补满，当船舶电量补充完毕后，船舶可出航为目标船进行充电作业。

技术总结本发明涉及一种基于集装箱电池的快速充电船舶，包括大容量集装箱电池、恒张力绞车、充电插头、全船综合管理系统，大容量集装箱电池通过直流配电板中的直流换流器分别连接日用逆变器、主推逆变器，日用逆变器连接日用变压器，主推逆变器连接推进电机，直流配电板通过恒张力绞车连接充电插头；多个大容量集装箱电池的电能通过电缆传输至恒张力绞车的电缆输入端，用于在恒张力绞车中将多个大容量集装箱电池的电能进行汇流再平均分配至多个充电插头中，同时由全船综合管理系统控制以快充、慢充的不同模式进行充电。本发明可以有效解决目前部分纯电动船舶无码头充电的窘境，并实现不依靠船舶泊位的快速充电，为快速实现电化长江提供有力保障。技术研发人员：田野,徐亚东,胡斌,王绍远,刘中陵,张柏阳,阿雪岩,吴国栋受保护的技术使用者：中国船舶集团有限公司第七〇四研究所技术研发日：技术公布日：2024/7/11