[发明专利]水运工具的能量存储系统

说明书

本发明涉及用于水运工具(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，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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

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。

发明内容

因此，本发明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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。