一种自动换电系统、智能码头及换电方法与流程

本发明属于智能码头技术领域，尤其涉及一种自动换电系统、智能码头及换电方法。

背景技术：

电动船作为新能源船舶，一般采用充电和换电两种形式补充电量。充电方式为采用充电桩或大功率逆变器对电源进行充电，相对于充电方式，换电方式则具有用时短、更换效率高等优点。

目前电动货船的换电方式主要通过人力、叉车或机械臂的形式把使用过的电源从电动船搬运出去，再通过拖车将电源运送到换电站并将充好的电源运回电动船，最后人工装配、调试。由于换电方式全程需要有人员参与电源的拆卸、运输及安装，造成人力资源浪费，增加了换电成本。而且换电效率低，增加了电动船对码头的占用率，降低了电动船的使用效率。

因此，需要一种自动换电系统、智能码头及换电方法来解决上述问题。

技术实现要素：

本发明的一个目的在于提供一种自动换电系统，以解决人工参与电动船更换电源的效率低、成本高的问题。

为达此目的，本发明所采用的技术方案是：

一种自动换电系统，用于更换电动船上的电源a，包括：

岸基控制单元，所述岸基控制单元能够接收所述电动船发出的更换电源a的换电指令；

装卸单元，所述岸基控制单元与所述装卸单元通讯连接，并能够在接收到所述换电指令后，控制所述装卸单元将所述电动船的电源a更换为电源b；

换电单元，所述换电单元用于向所述装卸单元提供所述电源b。

优选地，所述装卸单元包括安装于供所述电动船停泊的泊位的接线机构，所述接线机构用于将所述电源a与所述电动船断开电气连接或者将所述电源b与所述电动船电气连接。

优选地，所述装卸单元还包括安装于供所述电动船停泊的泊位的吊装机构，所述吊装机构用于将与所述电动船断开电气连接的所述电源a吊离所述电动船或者将所述电源b吊装至所述电动船。

优选地，所述换电单元包括充换电站，所述充换电站具有供所述电源a进行充电的充电工位和存储所述电源b的存储工位。

优选地，所述换电单元还包括与所述充换电站通讯连接的agv小车，所述agv小车的数量为至少两辆，至少两辆agv小车中的其中一辆用于将从所述电动船拆下的所述电源a运送至所述充电工位，另一辆用于将所述电源b从所述存储工位运输至所述装卸单元。

优选地，所述换电单元还包括与所述充换电站通讯连接的接线机构，所述接线机构用于将所述电源a与所述充电工位电气连接或者将所述电源b与所述存储工位断开电气连接。

本发明的另一个目的在于提供一种智能码头，以解决人工参与电动船更换电源的效率低、成本高的问题。

为达此目的，本发明所采用的技术方案是：

一种智能码头，包括上述的自动换电系统，所述智能码头的电网与所述换电单元的充换电站电连接。

本发明的又一个目的在于提供一种换电方法，以解决人工参与电动船更换电源的效率低、成本高的问题。

为达此目的，本发明所采用的技术方案是：

一种换电方法，适用于上述的自动换电系统，包括：

s1：所述电动船向所述岸基控制单元发出所述换电指令；

s2：所述岸基控制单元接收到所述换电指令后，控制所述装卸单元将所述电动船的所述电源a断开电气连接，并将所述电源a吊离所述电动船；

s3：所述装卸单元将所述换电单元提供的电源b吊装至所述电动船，并将所述电源b与所述电动船电气连接。

优选地，步骤s2包括

s21：agv小车将吊离所述电动船的所述电源a运输至所述换电单元的充换电站进行充电；

s22：另一辆agv小车将所述充换电站的满电状态的电源b从所述充换电站运送至所述装卸单元。

优选地，步骤s3包括

s31：换电完成后，所述电动船向所述岸基控制单元发送换电完毕指令，所述岸基控制单元接收到所述换电完毕指令，并控制所述装卸单元复位。

本发明的有益效果为：

本发明提出的自动换电系统，岸基控制单元能够接收电动船发出的换点指令，并能够控制装卸单元将电动船上的电源a更换为换电单元提供的电源b。该自动换电系统完成电动船的换电作业无需人员操作，提高了换电效率，减少了电动船对智能码头的占用率，有利于提高智能码头的吞吐量以及利用率。同时，不会占用人力资源，降低了换电成本。

本发明提出的智能码头，通过上述的自动换电系统完成电动船的换电作业，无需人员操作，提高了换电效率，减少了电动船对智能码头的占用率，有利于提高智能码头的吞吐量以及利用率。同时，不会占用人力资源，降低了换电成本。

附图说明

图1是本发明实施例提供的换电系统的分布示意图；

图2是本发明实施例提供的换电方法的主要流程图；

图3是本发明实施例提供的换电方法的详细流程图。

图中部件名称和标号如下：

10、智能码头；20、电动船；1、岸基控制单元；2、装卸单元；21、接线机构；22、吊装机构；3、充换电站；31、充电工位；32、存储工位。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。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发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，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”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如图1所示，本实施例公开了一种自动换电系统，该自动换电系统用于更换电动船20上的电源a。自动换电系统包括岸基控制单元1、装卸单元2和换电单元。岸基控制单元1能够接收电动船20发出的更换电源a的换电指令。岸基控制单元1与装卸单元2通讯连接，并能够在接收到换电指令后，控制装卸单元2将电动船20的电源a更换为电源b。换电单元用于向装卸单元2提供电源b。

本实施例的自动换电系统完成电动船20的换电作业，无需人员操作，提高了换电效率，减少了电动船20对智能码头10的占用率，有利于提高智能码头10的吞吐量以及利用率。同时，不会占用人力资源，降低了换电成本。

本实施例将电量较小或耗尽电量的电源称为电源a，将处于满电状态的电源称为电源b。电源a与电源b的结构、尺寸以及型号均相同，以使得电源a与电源b能够在电动船20上互换。因此，电源a与电源b可以互相转化。具体地，当电源a充电完成后即为电源b，当电源b电量耗尽或不足以为电动船20提供足够的电量时即为电源a。

智能码头10中建造有岸基主控室，岸基控制单元1安装于岸基主控室内。智能码头10具有多个供电动船20停泊的泊位，当电动船20停泊至预定泊位后能够向岸基控制单元1发送换电指令。电动船20通过自身安装的无线通信模块向岸基控制单元1发送指令。岸基控制单元1可以为单片机或者具有控制功能或安装有控制软件的电脑。岸基控制单元1能够接收电动船20发出的指令，该指令包括换电指令或换电完毕指令等。可以理解的是，换电指令包括电动船20停泊的具体泊位。

优选地，装卸单元2包括安装于供电动船20停泊的泊位的接线机构21，接线机构21用于将电源a与电动船20断开电气连接或者将电源b与电动船20电气连接。本实施例的接线机构21为智能机械臂，该智能机械臂能够在岸基控制单元1的控制下自主完成电源a与电动船20的断开电气连接。或者电源b与电动船20的电气连接。

优选地，装卸单元2还包括安装于供电动船20停泊的泊位的吊装机构22，吊装机构22用于将与电动船20断开电气连接的电源a吊离电动船20或者将电源b吊装至电动船20。本实施例的吊装机构22可以为起重机或龙门吊等常见的吊装机械。吊装机构22能够在岸基控制单元1的控制下自主完成电源a的吊离作业或电源b的吊装作业。

接线机构21和吊装机构22均通讯连接于岸基控制单元1，当接线机构21与吊装机构22接收到岸基控制单元1发出的动作指令时能够完成相应的作业。例如，岸基控制单元1能够向接线机构21发出断开电气连接的动作指令，接线机构21能够完成电源a与电动船20断开电气连接。或者，岸基控制单元1能够向吊装机构22发出吊装电源b的动作指令，吊装机构22能够将换电单元提供的电源b吊装至电动船20上。

继续如图1所示，换电单元包括充换电站3，充换电站3具有供电源a进行充电的充电工位31和存储电源b的存储工位32。智能码头10中建造有充换电站3，用于对电源a进行充电以及存储电源b。需要说明的是，由于电源a充满电后即为电源b，因此，充电工位31与存储工位32之间能够发生相应的转换，即当充电工位31的电源a充满电后称为电源b，此时，充电工位31转化为存储工位32。

优选地，换电单元还包括与充换电站3通讯连接的agv小车(图中未显示)，agv小车的数量为至少两辆，至少两辆agv小车中的其中一辆用于将从电动船20拆下的电源a运送至充电工位31，另一辆用于将电源b从存储工位32运输至装卸单元2。

本实施例的充换电站3与agv小车通讯连接，以控制agv小车移动至指定的充电工位31。具体地，当agv小车将电源a运输至充换电站3时，充换电站3将空闲的充电工位31的位置信息传输至agv小车，以使agv小车移动至指定的充电工位31。

多辆agv小车分别运输电源a和电源b，缩短了agv小车的运输时间，提高了换电单元的工作效率，有利于提高自动换电系统的换电效率。

需要注意的是，在充电过程与存储过程中，电源a与电源b均承托于对应的agv小车上，避免了电源a在充电工位31与agv小车之间的位置切换，以及电源b在存储工位32与agv小车之间的位置切换，节约了吊装设备，简化了充电流程，提高了充换电站3的运行效率，进一步提高了自动换电系统的换电效率。

优选地，充电工位31与存储工位32的数量均为多个。提高了充换电站3的充电容量和存储容量，便于充换电站3同时对多条电动船20进行换电作业，提高了自动换电系统的换电效率。

继续如图1所示，换电单元还包括与充换电站3通讯连接的接线机构21，接线机构21用于将电源a与充电工位31电气连接或者将电源b与存储工位32断开电气连接。

换电单元的接线机构21与装卸单元2的接线机构21相同，均为智能机械臂。当电源a需要充电时，接线机构21能够完成电源a与充电工位31的电气连接；当电源b需要运输至电动船20时，接线机构21能够完成电源b与存储工位32的电气连接。

在其他实施例中，换电单元还包括与充换电站3通讯连接的吊装机构22，吊装机构22用于将与充电工位31断开电气连接的电源a吊装或吊离agv小车；或者，将与存储工位32断开电气连接的电源b吊装或吊离agv小车。换电单元的吊装机构22与装卸单元2的吊装机构22相同，均为起重机或龙门吊等常见的吊装机械。吊装机构22能够将电源a、电源b放置于不同的agv小车上，以避免agv小车发生故障时影响换电单元的工作效率，进而影响自动换电系统的高效运行。

本实施例还公开了一种智能码头10，该智能码头10包括上述的自动换电系统，智能码头10的电网与换电单元的充换电站3电连接。当电动船20不需要换电时，电源a与电源b均参与到智能码头10的电网调节中，电源a能够作为储能装置，电源b能够作为放电装置，提高了电网的调节能力，优化了电网配置，平衡了电网用电。

如图2所示，本实施例还公开了一种换电方法，适用于上述的自动换电系统，包括s1：电动船20向岸基控制单元1发出换电指令。s2：岸基控制单元1接收到换电指令后，控制装卸单元2将电动船20的电源a断开电气连接，并将电源a吊离电动船20。s3：装卸单元2将换电单元提供的电源b吊装至电动船20，并将电源b与电动船20电气连接。

该换电方法通过自动换电系统完成电动船20的换电作业无需人员操作，提高了换电效率，减少了电动船20对智能码头10的占用率，有利于提高智能码头10的吞吐量以及利用率。同时，不会占用人力资源，降低了换电成本。

如图3所示，步骤s2包括s21：agv小车将吊离电动船20的电源a运输至换电单元的充换电站3进行充电。s22：另一辆agv小车将充换电站3的满电状态的电源b从充换电站3运送至装卸单元2。

继续如图3所示，步骤s3包括s31：换电完成后，电动船20向岸基控制单元1发送换电完毕指令，岸基控制单元1接收到换电完毕指令，并控制装卸单元2复位。

为了便于理解，本实施例的自动换电系统的换电过程为：

电动船20停靠于智能码头10的泊位，并向岸基控制单元1发送换电指令；岸基控制单元1接收到换电指令，并根据换电指令，控制相应泊位的接线机构21断开电源a与电动船20的电气连接；

然后，岸基控制单元1控制吊装机构22将电源a从电动船20上吊至在泊位处等待的agv小车。agv小车自主导航，将电源a运送至充换电站3，agv小车与充换电站3通讯连接，并与电源a共同进入指定的充电工位31。其次，充换电站3的接线机构21完成电源a与充电工位31的电气连接，并对电源a进行充电；

同时，充换电站3的接线机构21将满电状态的电源b与存储工位断开电气连接，电源b随其所承托的agv小车运送至泊位。通过位于泊位的吊装机构22将电源b从agv小车吊装至电动船20上，随后位于泊位的接线机构21完成电源b与电动船20的电气连接；

最后，当换电完成后，电动船20向岸基控制单元1发送换电完毕指令，并驶离智能码头10。

以上实施方式只是阐述了本发明的基本原理和特性，本发明不受上述实施方式限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

起点商标作为专业知识产权交易平台，可以帮助大家解决很多问题，如果大家想要了解更多知产交易信息请点击 【在线咨询】或添加微信 【19522093243】与客服一对一沟通，为大家解决相关问题。

此文章来源于网络,如有侵权,请联系删除