[發(fā)明專(zhuān)利]一種海底分布式中繼充電系統(tǒng)及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011481803.5
• 申請(qǐng)日: 2020-12-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112636422A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙錦波;何少佳;王琦思;胡云耕;楊洋
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 武漢船舶通信研究所（中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七二二研究所）
• 主分類(lèi)號(hào): H02J7/00
• 分類(lèi)號(hào): H02J7/00;H02J50/10
• 代理公司: 武漢東喻專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 42224
• 代理人: 王聰聰

1.一種海底分布式中繼充電系統(tǒng)，其特征在于，包括鋪設(shè)在水下的主干供電網(wǎng)絡(luò)，所述主干供電網(wǎng)絡(luò)具有由多條輸電線(xiàn)纜構(gòu)成的網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)，該主干供電網(wǎng)絡(luò)從岸基遠(yuǎn)供電源獲取電能；

在主干供電網(wǎng)絡(luò)的所述網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)上間隔設(shè)置有多個(gè)水下充電站，每個(gè)所述水下充電站從主干供電網(wǎng)絡(luò)上獲取電能，并采用非接觸充電方式給水下移動(dòng)裝備充電；所述水下移動(dòng)裝備通過(guò)主干供電網(wǎng)絡(luò)上的各水下充電站進(jìn)行中繼接力充電以延長(zhǎng)續(xù)航時(shí)間。

2.如權(quán)利要求1所述的海底分布式中繼充電系統(tǒng)，其特征在于，所述水下充電站設(shè)置在主干供電網(wǎng)絡(luò)的各網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)上，使每個(gè)水下充電站可以通過(guò)多條傳輸路徑從岸基遠(yuǎn)供電源獲取電能。

3.如權(quán)利要求1所述的海底分布式中繼充電系統(tǒng)，其特征在于，所述主干供電網(wǎng)絡(luò)與岸基遠(yuǎn)供電源之間采用直流供電方式進(jìn)行電能傳輸。

4.如權(quán)利要求3所述的海底分布式中繼充電系統(tǒng)，其特征在于，所述水下充電站包括非接觸充電單元、控制單元和導(dǎo)航通信單元；

所述非接觸充電單元用于將從主干供電網(wǎng)絡(luò)上獲取的直流電轉(zhuǎn)換為水下移動(dòng)裝備所需的交流電，并在控制單元發(fā)送的充電指令的觸發(fā)下將所述交流電以非接觸方式傳遞給水下移動(dòng)裝備；

所述導(dǎo)航通信單元用于按照一定的時(shí)間周期發(fā)出廣播信號(hào)，引導(dǎo)需要進(jìn)行電能補(bǔ)給的水下移動(dòng)裝備與非接觸充電單元進(jìn)行對(duì)接；

所述控制單元用于獲取與非接觸充電單元對(duì)接的水下移動(dòng)裝備發(fā)出的充電請(qǐng)求，根據(jù)所述充電請(qǐng)求向非接觸充電單元發(fā)出所述充電指令。

5.如權(quán)利要求4所述的海底分布式中繼充電系統(tǒng)，其特征在于，所述非接觸充電單元包括高頻逆變模塊、補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)和耦合對(duì)接裝置；

所述高頻逆變模塊用于將主干供電網(wǎng)絡(luò)提供的直流電逆變?yōu)樗乱苿?dòng)裝備所需頻率的交流電；

所述補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)用于對(duì)高頻逆變模塊輸出的所述交流電進(jìn)行電壓補(bǔ)償與隔離；

所述耦合對(duì)接裝置用于與水下移動(dòng)裝備上配備的非接觸充電接收裝置進(jìn)行耦合對(duì)接，并將補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)輸出的交流電以非接觸方式傳輸?shù)剿龇墙佑|充電接收裝置。

6.如權(quán)利要求4所述的海底分布式中繼充電系統(tǒng)，其特征在于，所述導(dǎo)航通信單元包括水聲定位通信模塊和光學(xué)導(dǎo)引通信模塊；

所述水聲定位通信模塊用于按照一定的時(shí)間周期將水下充電站自身的標(biāo)識(shí)和方位廣播給周?chē)乃乱苿?dòng)裝備，引導(dǎo)水下移動(dòng)裝備靠近距離最近的水下充電站；

當(dāng)水下移動(dòng)裝備與水下充電站之間的距離小于預(yù)設(shè)的距離閾值時(shí)，所述光學(xué)導(dǎo)引通信模塊用于發(fā)出聲光信號(hào)，引導(dǎo)水下移動(dòng)裝備與非接觸充電單元進(jìn)行對(duì)接。

7.如權(quán)利要求5所述的海底分布式中繼充電系統(tǒng)，其特征在于，所述水下充電站還包括電壓轉(zhuǎn)換單元；

所述電壓轉(zhuǎn)換單元用于將從主干供電網(wǎng)絡(luò)上獲取的直流電轉(zhuǎn)換為與高頻逆變模塊的輸入電壓等級(jí)相匹配的直流電壓，并將電壓轉(zhuǎn)換后的直流電壓提供給高頻逆變模塊。

8.一種基于權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的海底分布式中繼充電系統(tǒng)的充電方法，其特征在于，包括：

在主干供電網(wǎng)絡(luò)上間隔設(shè)置的每個(gè)水下充電站按照一定的時(shí)間周期發(fā)出廣播信號(hào)，引導(dǎo)需要進(jìn)行電能補(bǔ)給的水下移動(dòng)裝備靠近距離自身最近的水下充電站并進(jìn)行對(duì)接；

獲取對(duì)接的水下移動(dòng)裝備發(fā)出的充電請(qǐng)求，響應(yīng)于所述充電請(qǐng)求，將從主干供電網(wǎng)絡(luò)上獲取的電能以非接觸方式傳遞給水下移動(dòng)裝備。

9.如權(quán)利要求8所述的充電方法，其特征在于，還包括：

水下移動(dòng)裝備根據(jù)自身的剩余電量、任務(wù)路徑規(guī)劃出需要補(bǔ)充電能的時(shí)間節(jié)點(diǎn)以及對(duì)應(yīng)的航行位置；

獲取各水下充電站的廣播信號(hào)，根據(jù)所述廣播信號(hào)確定距所述航行位置最近的水下充電站以及到達(dá)所述水下充電站的航行路徑；所述廣播信號(hào)中包括水下充電站自身的標(biāo)識(shí)和方位；

在所述廣播信號(hào)的引導(dǎo)下沿著所述航行路徑靠近水下充電站并進(jìn)行對(duì)接。

10.如權(quán)利要求9所述的充電方法，其特征在于，還包括：

當(dāng)水下移動(dòng)裝備與水下充電站之間的距離小于預(yù)設(shè)的距離閾值時(shí)，水下充電站發(fā)出聲光信號(hào)以引導(dǎo)水下移動(dòng)裝備完成對(duì)接。