水运工具的能量存储系统技术方案

本发明专利技术涉及用于水运工具(108)的电气系统(142)中的至少一个用电设备(106)的能量存储系统(100)，其中能量存储系统(100)包括至少一个连接到电气系统(142)的转换器(140)，以用于供应用电设备(106)。根据本发明专利技术，储能器(160)与至少一个转换器(140)相关联。甚至引起高电峰值负载的用电设备(106)(诸如稳定装置(120)、转向系统(128)等)也因此可以在水运工具(108)的电气系统(142)上无问题地操作。具(108)的电气系统(142)上无问题地操作。具(108)的电气系统(142)上无问题地操作。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】水运工具的能量存储系统


[0001]本专利技术涉及用于水运工具的电气系统中的至少一个用电设备的能量存储系统，其中该能量存储系统包括连接到电气系统的至少一个转换器，以用于供应用电设备。

技术介绍

[0002]从现有技术来看，用于客船、大型游艇、浮筒等的鳍稳定器和转向装置已知具有很宽的变化范围。鳍稳定器和转向装置循环工作，其中由于快速运动序列而可能暂时地发生高峰负载，这些快速运动序列通常紧接着具有最小能量摄入的休止或待机阶段。在许多情况下，高峰负载使得有必要冗余设计鳍稳定器、转向装置以及供应这些用电设备的电气系统的动力传动系统。
[0003]鳍稳定器和转向装置通常是电动液压操作的。在电动液压动力传动系统的情况下，只有当静液压传动装置用作带氮气存储支持的所谓的开放式液压回路时，才可能存储能量。这种存储技术的一个主要缺点是开放式液压回路的效率相对较低，因为这里不需要的能量以阻控的形式以热量耗散。相比之下，对于速度控制和排量控制系统，封闭式液压回路具有很高的效率，但由于所涉及的原理，不能使用液压存储。

技术实现思路

[0004]因此，本专利技术的目标是具体说明用于诸如船舶的水运工具的电气系统的能量存储系统，使得引起高电峰值负载的用电设备可操作而不会损害电气系统的稳定性。
[0005]上述目标是通过与至少一个转换器相关联的储能器来实现的。储能器允许几乎瞬时地恢复用电设备的最大负载操作所需的电能，同时选择在用电设备的待机阶段或休止阶段为存储单元再充电，其中用电设备几乎不加载或根本不加载水运工具的电气系统。此外，储能器的存储容量可以足够大，即使在电气系统完全故障(所谓的“黑船”)的情况下，所连接的用电设备的应急功能仍然至少在几分钟的最小时间段内得到保证。因此，例如，稳定装置的鳍可以移动到休止位置并且仍然被机械锁定。此外，由转向装置驱动的水运工具的舵的转向位置可以移动到空挡位置，或者舵可以再次“接合”。转换器可以实现为整体和分体结构中。
[0006]储能器优选地连接到转换器的DC中间电路。因此，在控制技术方面，给出了简单的储能器连接。
[0007]在一种技术上有利的设计中，储能器包括至少一个能量转换器和与之相关联的至少一个存储单元。因此，给出了能量存储系统的模块化且易于扩展的结构。能量转换器优选地被配置成使双向能量流动成为可能。因此，能量流动的反转是可能的，或者可以实现将多余电能的低损耗能量回收到水运工具的电气系统中。
[0008]在技术上有利的进一步发展的情况下，至少一个存储单元由至少一个高电容电容器形成。因此，以低维护强度实现存储单元的高能量密度。此外，电容器具有高循环稳定性、低响应时间和长使用寿命。例如，所谓的极致电容器(ultracaps)或超级电容器
(supercaps)或双层电容器被认为是高电容电容器。可选地或附加地，也可以使用具有尽可能高电感的线圈。
[0009]在一种有利的设计中，提出以至少一个离心质量系统(特别是飞轮等)形成至少一个存储单元。这种具有离心质量系统的存储单元实现了短的响应时间，在短期内仅具有可忽略不计的自放电，并且对重复的深度放电不敏感。此外，高能量密度可以通过离心质量系统实现，例如，以具有高净质量的以高达每分钟100,000转的转速旋转的飞轮的形式。此外，由于陀螺效应，可以同时可选地实现如此装备的船舶的稳定效应。
[0010]至少一个用电设备优选是引起高峰负载的用电设备，诸如水运工具的稳定装置或用于影响水运工具的航向的转向系统。造成高孤立峰值负载的水运工具的大型用电设备可以因此与电气系统分离。
[0011]水运工具优选是船舶。因此，本专利技术可用于最常遇到的具有紧凑、细长船体的水运工具类型。或者，水运工具也可以是浮动平台、浮筒、浮筒布置等。
附图说明
[0012]在下文中，参照附图更详细地说明了本专利技术的优选示例性实施例。唯一的图1示出了用于水运工具的本专利技术的能量存储系统的示意性电路框图。
具体实施方式
[0013]图1示出了用于诸如船舶的水运工具的本专利技术的能量存储系统的示意性电路框图。例如，能量存储系统100用于供应(大)用电设备106，该用电设备106导致水运工具108(诸如船舶110等)的高电峰值负载。用电设备106仅以举例的方式在这里体现为具有至少一个相关联的电驱动单元122的稳定装置120，该电驱动单元122用于(如由黑色双箭头124指示)稳定鳍126的旋转驱动，以用于围绕至少一个空间轴线稳定船舶110(未进一步图形化地描绘)。此外，用电设备106还可以被配置为具有至少一个转向装置130的转向系统128，转向装置130用于驱动至少一个相关联的舵132，相关联的舵132用于影响船舶110的航向。
[0014]除其他外，能量存储系统100包括由船舶110的电气系统142供应的转换器140。电气系统142优选是具有中性导体和保护导体或接地的三相电源系统。在这里，转换器140仅仅通过举例的方式被构造为经典导体，其具有用于整流由电气系统142供应的三相电流144的无源二极管桥146、用于稳定化的DC中间电路148以及输出逆变器152。输出逆变器152可以用多个断路器实现，这里仅描绘其中一个断路器150，代表所有其他断路器。输出逆变器152运行。断路器可以是例如功率双极晶体管、功率MOSFETs、IGBTs、晶闸管、三端双向可控硅元件等。经由供应线154，转换器140向(大)用电设备106馈送运行所需的电能。转换器的详细技术电路结构对于在电能
的本领域技术人员来说是足够熟悉的，因此为了描述的简洁和简明，在这一点上可以省略详细的解释。代替三相电流144，电气系统142还可以提供直流电，使得需要未描绘的电压转换器或所谓的DC
‑
DC转换器,而不是(频率)转换器140。
[0015]能量存储系统100还包括储能器160。在这里，储能器160包括能量转换器162，该能量转换器162通过连接线164电连接到转换器140。此外，储能器160包括至少一个相关联的存储单元170，该存储单元170用于存储不同形式的能量，诸如电能、动能、化学能或势能。储
能器160优选地用于电能的低损耗存储。
[0016]未更详细描绘的存储单元170可以是例如与电容器电池互连的多个高电容(单)电容器。在电容器电池的单个电容器中，只有一个代表所有其他电容器的电容器用附图标记172表示。
[0017]为了使存储在存储单元170中的能量能够无损耗能量回收到转换器140的DC中间电路148中，能量转换器162被配置为实现双向能量流动。为此目的，例如，能量转换器162可以包括至少一个电转换器或未图示的一个逆变器。如果电容器172用于在存储单元170中存储电能，则优选使用DC/DC转换器来实现能量转换器162。相反，如果在存储单元170内使用离心质量存储装置或飞轮174，则能量转换器162用逆变器构造。能量转换器162的这些电路变体允许上述双向电能流动。
[0018]与无源二极管电桥相反，有源前端模块使得本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种能量存储系统(100)，用于水运工具(108)的电气系统(142)中的至少一个用电设备(106)，其中，所述能量存储系统(100)包括连接到所述电气系统(142)的至少一个转换器(140)，以用于供应所述用电设备(106)，其特征在于，储能器(160)与所述至少一个转换器(140)相关联。2.根据权利要求1所述的能量存储系统(100)，其特征在于，所述储能器(160)优选地连接到所述转换器(140)的DC中间电路(148)。3.根据权利要求1或2所述的能量存储系统(100)，其特征在于，所述储能器(160)包括至少一个能量转换器(162)和与所述能量转换器(162)相关联的至少一个存储单元(170)。4.根据权利要求1、2或3所述的能量存储系统(100)，其特征在于，所述能量...

【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：斯凯孚海运有限公司，
类型：发明
国别省市：