本公開涉及一種用于從岸側(cè)向船舶供應(yīng)電能的電力系統(tǒng)。此外，本公開涉及一種船舶，其可以是例如但不必一定是輪船、小艇或渡船。

背景技術(shù)：

在許多情況下，當船舶處于泊位時，需要從岸側(cè)向船舶供應(yīng)電能。船舶可以是例如包括可充電電池系統(tǒng)和由可充電電池系統(tǒng)激勵的電推進系統(tǒng)的電動船舶。還有可能的是，船舶是常規(guī)的內(nèi)燃機船舶，并且當船舶處于泊位時，船舶連接到岸側(cè)的交流電壓網(wǎng)絡(luò)，而不是使用船舶的輔助發(fā)電機來產(chǎn)生所需的電力。

由于船舶可以使用與岸側(cè)交流電壓網(wǎng)絡(luò)不同的頻率和/或電壓等級，所以并不總是能夠?qū)秱?cè)交流電壓網(wǎng)絡(luò)連接到船舶的船上交流電壓網(wǎng)絡(luò)。例如，在歐洲使用50hz的頻率，而在北美使用60hz的頻率。在上述交流電壓網(wǎng)絡(luò)可以彼此連接的情況下，由于在交流電壓網(wǎng)絡(luò)之間所需的同步和相序檢查，停泊時間可以相對較長。

公開文獻wo2007060189描述了將岸側(cè)交流電壓網(wǎng)絡(luò)連接到船舶的已知解決方案。在該解決方案中，變換器轉(zhuǎn)換器安裝在船上。船載變換器轉(zhuǎn)換器通過電纜連接到岸側(cè)交流電壓網(wǎng)絡(luò)。船載變換器轉(zhuǎn)換器通常是用于將從岸側(cè)接收的交流電壓轉(zhuǎn)換為具有適合于船舶的交流電壓網(wǎng)絡(luò)的電壓等級和頻率的交流電壓的變頻器頻率轉(zhuǎn)換器，其具有電壓等級和頻率適合于船舶的交流電壓網(wǎng)絡(luò)的交流電壓。還可能的是，船載變換器轉(zhuǎn)換器是整流器，其用于將從岸側(cè)接收的交流電壓轉(zhuǎn)換成電壓等級適合于船舶的直流電壓，例如，用于對船舶的電池充電。與該方法相關(guān)的潛在挑戰(zhàn)是船載變換器轉(zhuǎn)換器的輸入電壓范圍可能不足以用于不同港口使用的電壓等級。特別是當船舶航行在世界各地時，可能發(fā)生這種情況。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

下面給出簡要概述，以便提供對各種發(fā)明實施例的一些方面的基本理解。該概述不是本發(fā)明的詳細概述。其既不旨在標識本發(fā)明的關(guān)鍵或重要元素，也不旨在描繪本發(fā)明的范圍。以下概述僅以簡化形式呈現(xiàn)了本發(fā)明的一些概念，作為本發(fā)明的示例性實施例的更詳細描述的前序。

根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于從岸側(cè)向船舶供應(yīng)一個或多個直流電壓的新的電力系統(tǒng)，該船舶可以是例如輪船、小艇或渡船。

根據(jù)本發(fā)明的電力系統(tǒng)包括：

-一個或多個可控轉(zhuǎn)換器，用于從岸側(cè)交流電壓網(wǎng)絡(luò)接收電能并用于產(chǎn)生一個或多個直流電壓，

-電連接器，用于連接到船舶的電路，

-一個或多個直流電壓鏈路，用于將所述一個或多個直流電壓從所述一個或多個可控轉(zhuǎn)換器傳輸給所述電連接器，和

-控制系統(tǒng)，用于從所述船舶接收控制信號，并且用于根據(jù)接收的控制信號控制所述一個或多個可控轉(zhuǎn)換器，以便控制所述一個或多個直流電壓適用于所述船舶。

根據(jù)本發(fā)明，還提供了一種新的船舶，其包括：

-用于從上述電力系統(tǒng)接收上述一個或多個直流電壓的電連接器，和

-發(fā)送器，用于向上述電力系統(tǒng)發(fā)送上述控制信號，以便使電力系統(tǒng)能夠控制一個或多個直流電壓以適合于船舶。

從船舶傳送到電力系統(tǒng)的控制信號使得電力系統(tǒng)能夠根據(jù)船舶的需要適應(yīng)自身。控制信號可以是借助于例如無線電鏈路、電信號電纜、或光纖從船舶傳輸?shù)诫娏ο到y(tǒng)的模擬或數(shù)字信號。在控制信號是數(shù)字信號的示例性情況下，控制信號的傳輸可以根據(jù)一個或多個數(shù)字數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議來實現(xiàn)，例如互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議“ip”、以太網(wǎng)協(xié)議、異步傳輸模式“atm”協(xié)議、和/或多協(xié)議標簽交換“mpls”。例如，在港口包括許多上述類型的電力系統(tǒng)并且存在許多船舶同時從電力系統(tǒng)接收電能的情況下，物聯(lián)網(wǎng)“iot”技術(shù)可以用于布置控制信號的傳輸和可能的其它數(shù)據(jù)傳輸。

根據(jù)本發(fā)明，還提供了一種新的船舶，其包括：

-用于從岸側(cè)的電力系統(tǒng)接收一個或多個直流電壓的電連接器，

-一個或多個可控直流電壓轉(zhuǎn)換器，和

-控制系統(tǒng)，用于控制所述一個或多個可控直流電壓轉(zhuǎn)換器以將所述一個或多個直流電壓轉(zhuǎn)換成適于所述船舶的一個或多個直流電壓。

每個可控直流電壓轉(zhuǎn)換器，即可控dc-dc轉(zhuǎn)換器，可以是例如降壓和/或升壓轉(zhuǎn)換器。在許多情況下，可控dc-dc轉(zhuǎn)換器可以被布置成比用于將交流電壓轉(zhuǎn)換成可控直流電壓的可控整流器的情況更成本有效地支持寬輸入電壓范圍。

根據(jù)本發(fā)明的示例性和非限制性實施例的船舶包括用于從船舶的電連接器接收充電能量并且用于向船舶的推進系統(tǒng)供應(yīng)電能的可充電電池系統(tǒng)。

本發(fā)明的多個示例性和非限制性實施例在下文中進行描述。

本發(fā)明的各種示例性和非限制性實施例，既用于相關(guān)的結(jié)構(gòu)也用于相關(guān)的操作方法，連同其其它目標和優(yōu)點將在結(jié)合附圖閱讀時從具體的示例性和非限制性實施例中得到最好的理解。

本文中使用的動詞“包括”和“包含”是開放的限制，既不排除也不要求存在未記載的特征。除非另有明確說明，否則所述的特征是可相互自由組合的。此外，應(yīng)當理解，“一”或“一個”、即單數(shù)形式的使用，在整個本文中不排除復數(shù)。

附圖說明

下面在示例的意義上并參考附圖更詳細地解釋本發(fā)明的示例性和非限制性實施例及其優(yōu)點，其中：

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性且非限制性實施例的電力系統(tǒng)和根據(jù)本發(fā)明的示例性且非限制性實施例的船舶的示意圖，以及

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性且非限制性實施例的船舶的示意圖。

具體實施方式

在下面給出的描述中提供的具體示例不應(yīng)被視為限制所附權(quán)利要求的范圍和/或適用性。除非另有明確說明，否則在下面給出的描述中提供的列表和示例組不是排他性的。

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性且非限制性實施例的電力系統(tǒng)的示意圖。此外，圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性且非限制性實施例的船舶126的示意圖。船舶126可以是例如輪船、小艇或渡船。電力系統(tǒng)位于岸側(cè)，并且電力系統(tǒng)被布置為向船舶126供應(yīng)電能。電力系統(tǒng)包括可控轉(zhuǎn)換器101、102、103、104、109、110、111和112?？煽剞D(zhuǎn)換器101、102、103和104被布置為從岸側(cè)交流電壓網(wǎng)絡(luò)137接收電能并產(chǎn)生直流電壓vdc1。相應(yīng)地，可控轉(zhuǎn)換器109，110，111和112被布置為從岸側(cè)交流電壓網(wǎng)絡(luò)137接收電能并產(chǎn)生直流電壓vdc2。電力系統(tǒng)包括用于連接到船舶126的電路系統(tǒng)的電連接器。在圖1中，電力系統(tǒng)的電連接器中的一個用附圖標記105表示。電力系統(tǒng)包括用于將直流電壓vdc1和vdc2從可控轉(zhuǎn)換器101-104和109-112傳輸?shù)缴鲜鲭娺B接器的直流電壓鏈路106和107。直流電壓鏈路106和107可以包括例如可彎曲電纜。電力系統(tǒng)包括控制系統(tǒng)108，用于接收來自船舶126的控制信號，并且用于根據(jù)接收到的控制信號控制可控轉(zhuǎn)換器101-104和109-112，以便控制直流電壓vdc1和vdc2適合于船舶126。在圖1所示的示例性情況中，存在兩組可控轉(zhuǎn)換器，使得每組包括四個可控轉(zhuǎn)換器。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員清楚的是，許多不同的系統(tǒng)架構(gòu)是可能的，例如，可以只有一組或多于兩組，并且每組可以包括一個或多個轉(zhuǎn)換器裝置。具有單個組件的“組”在此被理解為組的特殊情況。此外，不同組具有不同數(shù)量轉(zhuǎn)換器裝置是可能的。在每種情況下，系統(tǒng)架構(gòu)可以取決于幾個因素，例如，充電功率需求、岸側(cè)交流電壓網(wǎng)絡(luò)，、與成本效率相關(guān)的因素等。

船舶126包括用于從上述直流電壓鏈路106和107接收上述直流電壓vdc1和vdc2的電連接器。在圖1中，船舶126的電連接器中的一個用附圖標記127表示。船舶126包括發(fā)送器128，用于向上述電力系統(tǒng)發(fā)送上述控制信號以使電力系統(tǒng)能夠控制直流電壓vdc1和vdc2適合于船舶126。在該示例性情況中，船舶126是包括可充電電池系統(tǒng)132的電動船舶，其中該可充電電池系統(tǒng)用于從船舶的電連接器接收充電能量并且用于向船舶的推進系統(tǒng)135供應(yīng)電能。船舶126包括控制系統(tǒng)131，用于根據(jù)例如可充電電池系統(tǒng)132的充電狀態(tài)和/或根據(jù)例如一個或多個預(yù)定控制參數(shù)的其它信息來確定上述控制信號。控制參數(shù)可以指示例如船舶126的直流電壓鏈路138的直流電壓vdc的參考值。在圖1所示的示例性情況中，船舶包括在直流電壓鏈路138和可充電電池系統(tǒng)132之間的直流電壓轉(zhuǎn)換器133。有利的是，直流電壓轉(zhuǎn)換器133是可控的，使得即使可充電電池系統(tǒng)132的電壓改變，直流電壓鏈路138的直流電壓vdc也可以保持基本恒定。此外，船舶126可以包括用于將直流電壓鏈路138的直流電壓vdc轉(zhuǎn)換成適合于船舶的交流電壓系統(tǒng)134的一個或多個交流電壓的逆變器136。

在圖1所示的示例性情況中，上述控制信號借助于無線電鏈路從船舶126傳輸?shù)桨秱?cè)的電力系統(tǒng)。在該示例性情況中，船舶126的發(fā)送器128包括無線電發(fā)送器，并且在岸側(cè)的控制系統(tǒng)108包括無線電接收器。然而，也可能是，控制信號借助于電信號電纜或光纖從船舶126傳輸?shù)桨秱?cè)的電力系統(tǒng)。控制信號可以是模擬信號，并且控制系統(tǒng)108可以被配置為響應(yīng)于控制信號的電平、頻率、相位和/或其它屬性。也可能是，控制信號是數(shù)字信號。在控制信號是數(shù)字信號的示例性情況中，船舶的發(fā)送器128包括調(diào)制器，并且控制系統(tǒng)108的接收器包括相應(yīng)的解調(diào)器，以便能夠?qū)?shù)字控制信號從船舶126傳輸?shù)桨秱?cè)的電力系統(tǒng)。

在根據(jù)本發(fā)明的示例性且非限制性實施例的電力系統(tǒng)中，控制系統(tǒng)108包括通信協(xié)議處理器125，用于根據(jù)一個或多個數(shù)字數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議來控制控制信號的接收。相應(yīng)地，船舶126的發(fā)送器128包括用于根據(jù)一個或多個數(shù)字數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議來控制控制信號的傳輸?shù)耐ㄐ艆f(xié)議處理器129。一個或多個數(shù)字數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議可以包括例如互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議“ip”、以太網(wǎng)協(xié)議、異步傳輸模式“atm”協(xié)議、和/或多協(xié)議標簽交換“mpls”。

圖1所示的示例性電力系統(tǒng)包括電容性能量儲存器113和114。電容性能量儲存器113連接到可控轉(zhuǎn)換器101-104的直流電壓端子，并且電容性能量儲存器114連接到可控轉(zhuǎn)換器109-112的直流電壓端子。電容性能量儲存器113和114中的每一個可以包括例如一個或多個雙電層電容器“edlc”，其也可以稱為“超級電容器”。

在圖1所示的示例性電力系統(tǒng)中，直流電壓鏈路106包括過電流保護器115，并且直流電壓鏈路107包括過電流保護器116。每個過電流保護器可以是例如保險絲或過流保護繼電器或另一個保護斷路器。

圖1中所示的示例性電力系統(tǒng)包括用于將可控轉(zhuǎn)換器101-104連接到岸側(cè)交流電壓網(wǎng)絡(luò)137的變壓器117以及用于將可控轉(zhuǎn)換器109-112連接到岸側(cè)交流電壓網(wǎng)絡(luò)137的另一變壓器118。每個變壓器包括用于連接到岸側(cè)交流電壓網(wǎng)絡(luò)137的三相初級繞組、和四個三相次級繞組，每個三相次級繞組連接到相應(yīng)的一個可控轉(zhuǎn)換器。在圖1中，變壓器117的三相初級繞組由附圖標記119表示，并且變壓器117的三相次級繞組中的兩個由附圖標記120和121表示。

圖1所示的示例性電力系統(tǒng)包括供應(yīng)斷路器122、123和124，用于中斷從岸側(cè)交流電壓網(wǎng)絡(luò)137到可控轉(zhuǎn)換器101-104和/或可控轉(zhuǎn)換器109-112的電力供應(yīng)。供應(yīng)斷路器可以例如由控制系統(tǒng)108控制，使得響應(yīng)于可控轉(zhuǎn)換器101-104和/或109-112中的故障情況中斷從岸側(cè)交流電壓網(wǎng)絡(luò)137到可控轉(zhuǎn)換器101-104和/或109-112的電力供應(yīng)。

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性且非限制性實施例的船舶226的示意圖。船舶226包括用于從岸側(cè)電力系統(tǒng)接收直流電壓vdc1和vdc2的電連接器。在圖2中，電連接器中的一個用附圖標記227表示。船舶226包括可控直流電壓轉(zhuǎn)換器239和240以及用于控制直流電壓轉(zhuǎn)換器239和240的控制系統(tǒng)231，使得所接收的直流電壓vdc1和vdc2被轉(zhuǎn)換為適合于船舶226。直流電壓轉(zhuǎn)換器239和240中的每一個可以是例如降壓和/或升壓轉(zhuǎn)換器。通常，降壓和/或升壓轉(zhuǎn)換器可以被布置為比具有用于將交流電壓轉(zhuǎn)換為可控直流電壓的可控整流器的情形更成本有效地支持寬輸入電壓范圍。

船舶226是電動船舶，其包括用于從船舶的電連接器接收充電能量并且用于向船舶的推進系統(tǒng)235供應(yīng)電能的可充電電池系統(tǒng)232。控制系統(tǒng)231可以被配置為根據(jù)例如電池系統(tǒng)232的充電狀態(tài)和/或根據(jù)例如一個或多個預(yù)定控制參數(shù)的其它信息來控制直流電壓轉(zhuǎn)換器239和240。控制參數(shù)可以指示例如船舶226的直流電壓鏈路238的直流電壓vdc的參考值。在圖2所示的示例性情況中，船舶包括直流電壓鏈路238和可充電電池系統(tǒng)232之間的直流電壓轉(zhuǎn)換器233。有利的是，直流電壓轉(zhuǎn)換器233是可控的，使得即使可充電電池系統(tǒng)232的電壓改變，直流電壓鏈路238的直流電壓vdc也可保持基本恒定。

上述控制系統(tǒng)131、108和231中的每一個可以由一個或多個處理器電路實現(xiàn)，每個處理器電路可以是設(shè)置有適當軟件的可編程處理器電路、專用硬件處理器(例如專用集成電路“asic”)、或可配置的硬件處理器(例如現(xiàn)場可編程門陣列“fpga”)。此外，上述控制系統(tǒng)中的每一個可以包括一個或多個存儲器電路，例如隨機存取存儲“ram”電路。

在上面給出的描述中提供的具體示例不應(yīng)被視為限制所附權(quán)利要求的適用性和/或解釋。除非以其它方式明確說明，在上面給出的描述中提供的示例的列表和組不是窮盡的。