特表 2024-503551 船舶の充電システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-01-25

(54)【発明の名称】船舶の充電システム

(51)【国際特許分類】

   B63J 99/00 20090101AFI20240118BHJP

   B63H 21/17 20060101ALI20240118BHJP

   H02J 50/10 20160101ALI20240118BHJP

   H02J 50/50 20160101ALI20240118BHJP

   H02J 50/80 20160101ALI20240118BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20240118BHJP

   H02J 7/02 20160101ALI20240118BHJP

【ＦＩ】

B63J99/00 A

B63H21/17

H02J50/10

H02J50/50

H02J50/80

H02J7/00 301D

H02J7/02 F

H02J7/00 301B

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023568158

(86)(22)【出願日】2021-12-16

(85)【翻訳文提出日】2023-09-13

(86)【国際出願番号】 SG2021050792

(87)【国際公開番号】W WO2022159030

(87)【国際公開日】2022-07-28

(31)【優先権主張番号】10202100617W

(32)【優先日】2021-01-20

(33)【優先権主張国・地域又は機関】SG

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】523273901

【氏名又は名称】リー， ヅィー ミン ジョージ

【氏名又は名称原語表記】ＬＥＥ， Ｓｚｅ Ｍｉｎ Ｇｅｏｒｇｅ

(74)【代理人】

【識別番号】100107456

【弁理士】

【氏名又は名称】池田 成人

(74)【代理人】

【識別番号】100162352

【弁理士】

【氏名又は名称】酒巻 順一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100123995

【弁理士】

【氏名又は名称】野田 雅一

(72)【発明者】

【氏名】リー， ヅィー ミン ジョージ

【テーマコード（参考）】

5G503

【Ｆターム（参考）】

5G503AA01

5G503BA02

5G503BB01

5G503FA01

5G503FA03

5G503FA07

5G503GB06

5G503GB08

5G503GD03

5G503GD04

(57)【要約】

直流（ＤＣ）電力を供給するように構成された充電器と、ＤＣ電力を高周波交流（ＡＣ）電力に変換するように構成されたインバータを介して充電器と電気通信する電源固定パッドであって、充電器、インバータ、および電源固定パッドが固定構造に設けられている、電源固定パッドと、第１のコネクタパッド、第２のコネクタパッド、および第１のコネクタパッドを第２のコネクタパッドと電気接続する可撓性コネクタケーブルを含む充電コネクタと、船舶に設けられ、各々が船舶の船舶充電コントローラと電気通信する、第１および第２の船舶固定パッドであって、船舶充電コントローラが、船舶のバッテリシステムと電気通信し、ＡＣ電力をＤＣ電力に変換するように、およびＤＣ電力をＡＣ電力に変換するように構成された、第１および第２の船舶固定パッドとを備え、電源固定パッド、第１および第２のコネクタパッド、ならびに第１および第２の船舶固定パッドがそれぞれ、ケーシングに封入された誘導コイルを備え、使用中に、第１のコネクタパッドが、電源固定パッドから第１のコネクタパッドへの誘導電力送信のための、電源固定パッドとの第１の充電接続部を形成し、第２のコネクタパッドが、第２のコネクタパッドから第１の船舶固定パッドへの誘導電力送信のための、第１の船舶固定パッドとの第２の充電接続部を形成し、それによって充電器からの電力が充電コネクタを介して船舶に送信されることを可能にし、船舶によって受信されたＡＣ電力が、船舶のバッテリシステムを充電するために船舶充電コントローラによってＤＣ電力に変換される、船舶の充電システム。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

直流（ＤＣ）電力を供給するように構成された充電器と、
前記ＤＣ電力を高周波交流（ＡＣ）電力に変換するように構成されたインバータを介して前記充電器と電気通信する少なくとも１つの電源固定パッドであって、前記充電器、前記インバータ、および前記電源固定パッドが固定構造に設けられている、少なくとも１つの電源固定パッドと、
第１のコネクタパッド、第２のコネクタパッド、および前記第１のコネクタパッドを前記第２のコネクタパッドと電気接続する可撓性コネクタケーブルを含む第１の充電コネクタと、
第１の船舶の船舶充電コントローラとそれぞれ電気通信する、前記第１の船舶に設けられた第１の船舶固定パッドおよび第２の船舶固定パッドであって、前記船舶充電コントローラが、前記第１の船舶のバッテリシステムと電気通信し、前記船舶充電コントローラが、ＡＣ電力をＤＣ電力に変換するように、およびＤＣ電力をＡＣ電力に変換するように構成された、第１の船舶固定パッドおよび第２の船舶固定パッドと
を備え、
前記電源固定パッド、前記第１および第２のコネクタパッド、ならびに前記第１および第２の船舶固定パッドがそれぞれ、ケーシングに封入された誘導コイルを備え、
使用中に、前記第１のコネクタパッドが、前記電源固定パッドと物理的に接触して配置されて、前記電源固定パッドから前記第１のコネクタパッドへの誘導電力送信のための第１の充電接続部を形成し、前記第２のコネクタパッドが、前記第１の船舶の前記第１の船舶固定パッドと物理的に接触して配置されて、前記第２のコネクタパッドから前記第１の船舶の前記第１の船舶固定パッドへの誘導電力送信のための第２の充電接続部を形成し、それによって前記充電器からの電力が前記第１の充電コネクタを介して前記第１の船舶に送信されることを可能にし、前記第１の船舶によって受信された前記ＡＣ電力が、前記第１の船舶の前記バッテリシステムを充電するために前記第１の船舶の前記船舶充電コントローラによってＤＣ電力に変換される、
船舶の充電システム。

【請求項2】

第２の充電コネクタをさらに備え、前記第２の充電コネクタが、第１のコネクタパッド、第２のコネクタパッド、および前記第１のコネクタパッドを前記第２のコネクタパッドと電気接続するコネクタケーブルを備え、使用中に、
前記第２の充電コネクタの前記第１のコネクタパッドが、前記第１の船舶の前記第２の船舶固定パッドと物理的に接触して配置され、前記第２の充電コネクタの前記第２のコネクタパッドが、第２の船舶の第１の船舶固定パッドと物理的に接触して配置され、
前記第２の船舶の前記第１の船舶固定パッドおよび第２の船舶固定パッドが、前記第２の船舶の船舶充電コントローラと電気通信し、前記第２の船舶の前記船舶充電コントローラが、前記第２の船舶のバッテリシステムと電気通信し、
前記第１の船舶からのＡＣ電力が、前記第２の充電コネクタを介して前記第２の船舶に送信され、前記第２の船舶の前記船舶充電コントローラによってＤＣ電力に変換されて、前記第２の船舶の前記バッテリシステムを充電する、
請求項１に記載の充電システム。

【請求項3】

前記第１の船舶からの前記ＡＣ電力が、
前記第１の船舶が前記充電器から受信するＡＣ電力、および
前記第１の船舶の前記バッテリシステムからのＤＣ電力を変換することによって得られるＡＣ電力
のうちの１つである、請求項２に記載の充電システム。

【請求項4】

前記第１および第２の船舶の各々の前記船舶充電コントローラが、前記第１および第２の船舶の各々の前記第１の船舶固定パッドと前記第２の船舶固定パッドとの間の直接電気通信を可能にして、ＡＣ電力がＡＣからＤＣに変換されることなく前記第１および第２の船舶の各々の前記船舶充電コントローラを通過することを可能にするように構成される、請求項２または３に記載の充電システム。

【請求項5】

前記充電器が、グリッドＡＣ電力をＤＣ電力に変換するように構成される、請求項１～４のいずれか一項に記載の充電システム。

【請求項6】

各充電接続部が、電力送信が行われるように各充電接続部内の前記誘導コイルを自動的に整合させるための自己整合構成を含む、請求項１～５のいずれか一項に記載の充電システム。

【請求項7】

前記自己整合構成が、各充電コネクタの前記第１および第２のコネクタパッドを備え、前記第１および第２のコネクタパッドの各々が、前記第１および第２のコネクタパッドの各々の底縁部から下方に突出する周縁スカートを備え、前記周縁スカートが、前記電源固定パッドの上、ならびに各船舶の前記第１および第２の船舶固定パッドの各々の上に嵌合するように構成される、請求項６に記載の充電システム。

【請求項8】

各船舶の前記電源固定パッドならびに前記第１および第２の船舶固定パッドがそれぞれ、各船舶の前記電源固定パッドならびに前記第１および第２の船舶固定パッドの上への前記第１および第２のコネクタパッドの各々の容易な配置を容易にするためのアール状上縁部を備える、請求項７に記載の充電システム。

【請求項9】

第１のコネクタパッドと、
第２のコネクタパッドと、
前記第１のコネクタパッドを前記第２のコネクタパッドと電気接続する可撓性コネクタケーブルと
を備え、
前記第１および第２のコネクタパッドならびに前記第１および第２の固定パッドがそれぞれ、ケーシング内に封入された誘導コイルを備え、
使用中に、前記第１のコネクタパッドが、前記第１の固定パッドから前記第１のコネクタパッドへの誘導電力送信のために第１の固定パッドと物理的に接触して配置され、前記第２のコネクタパッドが、前記第２のコネクタパッドから前記第２の固定パッドへの誘導電力送信のために第２の固定パッドと物理的に接触して配置される、
船舶の充電システムのための充電コネクタ。

【請求項10】

前記第１の固定パッドが、
インバータを介して充電器と電気通信する電源固定パッドであって、前記充電器が直流（ＤＣ電力）を供給するように構成され、前記インバータが前記ＤＣ電力を高周波ＡＣ電力に変換するように構成される、電源固定パッド、ならびに
前記第１の船舶の船舶充電コントローラと電気通信する前記第１の船舶に設けられた送信器船舶固定パッドであって、前記船舶充電コントローラが、前記第１の船舶のバッテリシステムと電気通信し、前記船舶充電コントローラが、ＡＣ電力をＤＣ電力に変換するように、およびＤＣ電力をＡＣ電力に変換するように構成される、送信器船舶固定パッド
のうちの１つを備える、請求項９に記載の充電コネクタ。

【請求項11】

前記第２の固定パッドが、
前記第１の船舶に設けられ、前記第１の固定パッドが前記電源固定パッドである場合に、前記第１の船舶の前記船舶充電コントローラと電気通信する、受信器船舶固定パッド、ならびに
第２の船舶に設けられ、前記第１の固定パッドが前記第１の船舶の前記送信器固定パッドである場合に、前記第２の船舶の船舶充電コントローラと電気通信する、受信器船舶固定パッド
のうちの１つを備える、請求項９または１０に記載の充電コネクタ。

【請求項12】

前記充電器が、グリッドＡＣ電力をＤＣ電力に変換するように構成される、請求項９～１１のいずれか一項に記載の充電コネクタ。

【請求項13】

前記第１および第２のコネクタパッドがそれぞれ、前記第１および第２のコネクタパッドの各々の底縁部から下方に突出する周縁スカートを備え、前記周縁スカートが、前記第１および第２の固定パッドの各々の上に嵌合するように構成される、請求項９～１２のいずれか一項に記載の充電コネクタ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

[0001]本発明は、船舶の充電システムに関する。

【背景】

【0002】

[0002]本発明の背景に関する以下の説明は、本発明の理解を容易にすることのみを意図している。説明は、言及された資料のいずれかが本発明の優先日の時点で任意の管轄権において公開、公知、または当業者の共通の一般知識の一部であったことの承認または自認ではないことを理解されたい。

【0003】

[0003]本出願では、「船舶」、「電気船舶」、「電気船」、および「船」という用語は、完全電気船舶、プラグインハイブリッド船舶、エネルギー貯蔵およびプラグイン充電機能を有する船舶などを指すために互換的に使用される。

【0004】

[0004]現在、電気船舶の充電は、任意の時点で、陸上充電ステーションから直接１つの船舶のみを充電する（陸上対船舶）、すなわち、１ステーション対１船舶モデルで充電することを可能にする。これは、直接電気接点を介して充電を達成するために、非常に大きなケーブルを手動で運び、陸上充電ステーションのソケットおよび電気船のソケットに物理的に差し込む必要がある。したがって、既存の陸上対船舶充電は、一般に、空間的に非効率的であり、高コストであり、非自動システムの場合には、充電設備を１つの船舶から別の船舶に移動するときに人間の関与も必要である。既存の充電システムの欠点は、それらが労働集約的であり、機械的摩耗を受け、接続のために人間の労力を必要とし、潜在的な感電の危険があることである。

【概要】

【0005】

[0005]本出願は、陸上対船舶電力伝送およびその後の複数の船舶間充電に適用することができる低コストの無人充電システムを開示する。これにより、複数の船舶の同時充電を行うことが可能になる。充電システムは、（１）陸上充電ステーションと少なくとも１つの船舶との間の誘導電力伝送、または（２）２つの船舶間の電力伝送のための軽量かつ低コストのインターフェースである。したがって、陸上充電ステーションの数を増加させることなく、充電システムを介して互いに接続することによって、複数の船舶を同時に充電することができる。

【0006】

[0006]第１の態様によれば、直流（ＤＣ）電力を供給するように構成された充電器と、ＤＣ電力を高周波交流（ＡＣ）電力に変換するように構成されたインバータを介して充電器と電気通信する少なくとも１つの電源固定パッドであって、充電器、インバータ、および電源固定パッドが固定構造に設けられている、少なくとも１つの電源固定パッドと、第１のコネクタパッド、第２のコネクタパッド、および第１のコネクタパッドを第２のコネクタパッドと電気接続する可撓性コネクタケーブルを含む第１の充電コネクタと、第１の船舶の船舶充電コントローラとそれぞれ電気通信する、第１の船舶に設けられた第１の船舶固定パッドおよび第２の船舶固定パッドであって、船舶充電コントローラが、第１の船舶のバッテリシステムと電気通信し、船舶充電コントローラが、ＡＣ電力をＤＣ電力に変換するように、およびＤＣ電力をＡＣ電力に変換するように構成された、第１の船舶固定パッドおよび第２の船舶固定パッドとを備え、電源固定パッド、第１および第２のコネクタパッド、ならびに第１および第２の船舶固定パッドがそれぞれ、ケーシングに封入された誘導コイルを備え、使用中に、第１のコネクタパッドが、電源固定パッドと物理的に接触して配置されて、電源固定パッドから第１のコネクタパッドへの誘導電力送信のための第１の充電接続部を形成し、第２のコネクタパッドが、第１の船舶の第１の船舶固定パッドと物理的に接触して配置されて、第２のコネクタパッドから第１の船舶の第１の船舶固定パッドへの誘導電力送信のための第２の充電接続部を形成し、それによって充電器からのグリッドＡＣ電力が第１のコネクタケーブルを介して第１の船舶に送信されることを可能にし、第１の船舶によって受信されたＡＣ電力が、第１の船舶のバッテリシステムを充電するために第１の船舶の船舶充電コントローラによってＤＣ電力に変換される、船舶の充電システムが提供される。

【0007】

[0007]充電システムは、第２の充電コネクタをさらに備えることができ、第２の充電コネクタは、第１のコネクタパッド、第２のコネクタパッド、および第１のコネクタパッドを第２のコネクタパッドと電気接続するコネクタケーブルを備え、使用中に、第２の充電コネクタの第１のコネクタパッドは、第１の船舶の第２の船舶固定パッドと物理的に接触して配置され、第２の充電コネクタの第２のコネクタパッドは、第２の船舶の第１の船舶固定パッドと物理的に接触して配置され、第２の船舶の第１の船舶固定パッドおよび第２の船舶固定パッドは、第２の船舶の船舶充電コントローラと電気通信し、第２の船舶の船舶充電コントローラは、第２の船舶のバッテリシステムと電気通信し、第１の船舶からのＡＣ電力は、第２の充電コネクタを介して第２の船舶に送信され、第２の船舶の船舶充電コントローラによってＤＣ電力に変換されて、第２の船舶のバッテリシステムを充電する。

【0008】

[0008]第１の船舶からの前記ＡＣ電力は、第１の船舶が充電器から受信するＡＣ電力、および第１の船舶のバッテリシステムからのＤＣ電力を変換することによって得られるＡＣ電力のうちの１つであり得る。

【0009】

[0009]第１および第２の船舶の各々の船舶充電コントローラは、第１および第２の船舶の各々の第１の船舶固定パッドと第２の船舶固定パッドとの間の直接電気通信を可能にして、ＡＣ電力がＡＣからＤＣに変換されることなく第１および第２の船舶の各々の船舶充電コントローラを通過することを可能にするように構成され得る。

【0010】

[0010]各充電接続部は、電力送信が行われるように各充電接続部内の誘導コイルを自動的に整合させるための自己整合構成を含み得る。

【0011】

[0011]自己整合構成は、各充電コネクタの第１および第２のコネクタパッドを備えることができ、第１および第２のコネクタパッドの各々は、第１および第２のコネクタパッドの各々の底縁部から下方に突出する周縁スカートを備え、周縁スカートは、電源固定パッドの上、ならびに各船舶の第１および第２の船舶固定パッドの各々の上に嵌合するように構成される。

【0012】

[0012]各船舶の電源固定パッドならびに第１および第２の船舶固定パッドはそれぞれ、各船舶の前記電源固定パッドならびに前記第１および第２の船舶固定パッドの上への第１および第２のコネクタパッドの各々の容易な配置を容易にするためのアール状上縁部を備え得る。

【0013】

[0013]第２の態様によれば、第１のコネクタパッドと、第２のコネクタパッドと、第１のコネクタパッドを第２のコネクタパッドと電気接続する可撓性コネクタケーブルとを備え、第１および第２のコネクタパッドならびに第１および第２の固定パッドがそれぞれ、ケーシング内に封入された誘導コイルを備え、使用中に、第１のコネクタパッドが、第１の固定パッドから第１のコネクタパッドへの誘導電力送信のために第１の固定パッドと物理的に接触して配置され、第２のコネクタパッドが、第２のコネクタパッドから第２の固定パッドへの誘導電力送信のために第２の固定パッドと物理的に接触して配置される、船舶の充電システムのための充電コネクタが提供される。

【0014】

[0014]第１の固定パッドは、インバータを介して充電器と電気通信する電源固定パッドであって、充電器が直流（ＤＣ電力）を供給するように構成され、インバータがＤＣ電力を高周波ＡＣ電力に変換するように構成される、電源固定パッド、ならびに第１の船舶の船舶充電コントローラと電気通信する第１の船舶に設けられた送信器船舶固定パッドであって、船舶充電コントローラが、第１の船舶のバッテリシステムと電気通信し、船舶充電コントローラが、ＡＣ電力をＤＣ電力に変換するように、およびＤＣ電力をＡＣ電力に変換するように構成される、送信器船舶固定パッドのうちの１つを備えることができる。

【0015】

[0015]第２の固定パッドは、第１の船舶に設けられ、第１の固定パッドが電源固定パッドである場合に、第１の船舶の船舶充電コントローラと電気通信する、受信器船舶固定パッド、ならびに第２の船舶に設けられ、第１の固定パッドが第１の船舶の送信器固定パッドである場合に、第２の船舶の船舶充電コントローラと電気通信する、受信器船舶固定パッドのうちの１つを備えることができる。

【0016】

[0016]第１および第２のコネクタパッドはそれぞれ、第１および第２のコネクタパッドの各々の底縁部から下方に突出する周縁スカートを備えることができ、周縁スカートは、第１および第２の固定パッドの各々の上に嵌合するように構成される。

【0017】

[0017]両方の態様について、充電器は、グリッドＡＣ電力をＤＣ電力に変換するように構成されてもよい。

【0018】

[0018]本発明が完全に理解され、容易に実用に供され得るように、ここで、本発明の例示的な実施形態を非限定的な例としてのみ説明するものとし、その説明は、添付の例示的な図面を参照して行われる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】使用中の電気船舶の充電システムの例示的な実施形態の概略側面図である。

【図2】充電システムにおける誘導コイルの例示的な実施形態の概略上面図である。

【図3】充電システムが使用されているときの充電接続部の概略側面図である。

【図4】自己整合充電接続部の断面側面図である。

【図5】複数の連の電気船舶を充電するために使用されるときの充電システムの概略上面図である。

【図6】隣接する船舶と充電ステーションとの間の通信経路を示す、図１の充電システムの概略側面図である。

【図7】船舶の充電を制御するために考慮されるパラメータの例を示す図である。

【実施形態の詳細な説明】

【0020】

[0019]本文書を通して、そうでないことが示されていない限り、「含む」、「からなる」、「有する」などの用語は、網羅的でないものとして、または換言すれば、「限定されないが、」を意味するものとして解釈されるべきである。

【0021】

[0020]さらに、本明細書を通して、文脈上別段の要求がない限り、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」という単語または「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」もしくは「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」などの変形は、記載された整数または整数群を含むが、任意の他の整数または整数群を除外しないことを意味すると理解される。

【0022】

[0021]他に定義されない限り、本明細書で使用されるすべての技術用語および科学用語は、本明細書の主題が属する当業者によって一般に理解されるのと同じ意味を有する。

【0023】

[0022]以下、図１～図７を参照して、船舶３００の充電システム１０の例示的な実施形態を説明するが、同じまたは類似の部分を指すために同じ参照番号が使用されている。

【0024】

[0023]充電システム１０は、船舶３００が安全に充電されることを可能にするように構成される。使用の例示的な実施形態では、船舶３００は、長さが４０メートル未満であり、沿岸地域の周りで運航する船舶であり得る。充電システム１００は、以下でより詳細に説明するように、複数の船舶３００が同時に充電されることを可能にするように構成される。

【0025】

[0024]図１に示すように、充電システム１０は、固定構造２０に設けられた陸上サブシステムまたは充電ステーション１００と、少なくとも１つの電気アンカまたは充電コネクタ２００と、船舶３００に設けられた少なくとも１つの電気船舶サブシステム３５０とを備える。充電ステーション１００は、充電パッドとして機能する図２に示すような少なくとも１つの固定アンカパッドまたは電源固定パッド１０１を備える。電源固定パッド１０１は、例えば、船舶３００を係留することができる岸壁またはドルフィン構造などの固定構造２０に設けられる。例示的な実施形態では、電源固定パッド１０１は、固定構造２０の床に設けられる。電源固定パッド１０１は、充電ステーション１００に設けられた充電器１０２に電気接続されている。充電器１０２は、直流（ＤＣ）電力を供給するように構成される。いくつかの実施形態では、これは、グリッド交流（ＡＣ）電力を直流（ＤＣ）電力に変換するように充電器１０２を構成することによって達成され得る。例えば、充電器１０２は、高周波ＤＣ－ＡＣ変換器と組み合わされた従来の電気自動車ＤＣ充電器１０２を含み得る。

【0026】

[0025]充電ステーション１００に設けられた高周波インバータ（図示せず）を介して、充電器１０２から電源固定パッド１０１に高周波電力が送信される。充電ステーション１００は、電力潮流制御サブシステムまたは電力管理システム（図示せず）と、無線通信サブシステム（図示せず）とをさらに備えてもよい。電力管理システムは、各船舶３００に設けられたバッテリ管理システム（図示せず）と通信して、船舶３００の充電を管理するように構成される。電力管理システム、無線通信サブシステム、およびバッテリ管理システムは、充電システム１０のソフトウェア構成要素と考えることができる。充電ステーション１００はまた、充電ステーション１００へのグリッド電力放電のバッファとして機能することができるエネルギー貯蔵システム（図示せず）を含み得る。

【0027】

[0026]図１に示すように、各電気船舶サブシステム３５０は、少なくとも２つの固定アンカまたは船舶固定パッド３０１、３０２と、船舶固定パッド３０１、３０２の各々と電気通信する電気アンカ制御または船舶充電コントローラ３０３とを備える。船舶充電コントローラ３０３は、船舶固定パッド３０１、３０２を介して船舶３００の充電を制御するように構成される。船舶固定パッド３０１、３０２は、船舶充電コントローラ３０３に設けられた高周波変換器（図示せず）によって駆動または制御される能動的構成要素である。各船舶固定パッド３０１、３０２は、以下でより詳細に説明するように、電力の送信器または受信器であり得る。船舶固定パッド３０１、３０２は、同一であってもよく、図１に見られるように、船舶３００の左舷および右舷にそれぞれ設けられる。例示的な実施形態では、船舶固定パッド３０１、３０２は、船舶３００のデッキに設けられる。

【0028】

[0027]船舶充電コントローラ３０３は、船舶電力管理制御の好ましいモードに応じて、例えば小型ＤＣバスまたは主ＤＣマイクログリッドを介して、船舶３００に搭載されたバッテリシステム（図示せず）と電気通信する。バッテリシステム内のバッテリは、例えばリチウムイオン系であってもよいが、他の適切な種類のバッテリも使用することができる。必要とされる電気モードの耐久性に応じて、バッテリシステムのエネルギー貯蔵容量は変動する。バッテリシステムは、充電システム１０の電力管理システムと通信するバッテリ管理システムによって制御され、各充電動作中の充電容量を制御する。

【0029】

[0028]充電コネクタ２００は、図１に見られるように、第１の充電パッドまたは第１のコネクタパッド２０１と、第２の充電パッドまたは第２のコネクタパッド２０２と、第１のコネクタパッド２０１を第２のコネクタパッド２０２と電気接続する可撓性コネクタケーブル２０３とを備える。ケーブル２０３は、任意の適切な材料またはサイズであってもよく、様々な電圧およびアンペアの電気が第１のコネクタパッド２０１から第２のコネクタパッド２０２に、およびその逆に通過することを可能にするために高周波ＡＣを運ぶように構成され、第１および第２のコネクタパッド２０１、２０２は、好ましくは同一である。充電コネクタ２００は、電力伝送のための導管として機能するように構成されているが、充電コネクタ２００は、いかなる高周波変換器によっても駆動または制御されず、受動素子、例えば銅コイル、コンデンサ、および任意選択的に軽量ハンドルのみを備える。充電コネクタ２００は、軽量であり、使用されていないときに船舶３００に、好ましくはデッキに保管することができる固定されていない物品であるように設計される。充電コネクタ２００は、荒い取り扱いに耐えるように構成され、損傷または喪失（例えば、水中に落下する）のために容易に交換されるように構築される。このようにして、充電コネクタ２００を低コストで製造することができる。偶発的な喪失を回避するために、充電コネクタ２００を、安全紐（図示せず）で船舶３００に取り付けて、充電コネクタが水中に落下するのを防止することができる。コネクタケーブル２０３に加えて、充電コネクタ２００は、２つのコネクタパッド２０１を接続する安全綱（図示せず）をさらに備えてもよい。安全綱は、使用中にコネクタケーブル２０３が緩みなく張られるのを防止するために、コネクタケーブル２０３よりも短い。例示的な実施形態では、コネクタケーブル２０３は、１．５メートル～２メートル以上の範囲の長さを有し得る。

【0030】

[0029]電源固定パッド１０１、船舶固定パッド３０１、３０２、およびコネクタパッド２０１、２０２はそれぞれ、内部に誘導コイル９２を収容または封入するケーシング９１を備えることができる。電源固定パッド１０１および船舶固定パッド３０１、３０２は、同一または同様であり得る。各パッド１０１、２０１、２０２、３０１、３０２は、例えば、３５０ｍｍ～５００ｍｍの範囲の長さ、３５０ｍｍ～５００ｍｍの範囲の幅、および１５０ｍｍ～２００ｍｍの範囲の厚さを有し得る。ケーシング９１の材料は、ポリマーベースであってもよく、ＵＶ照射下の損傷、海水との接触、または機器などの落下による機械的衝撃に耐えることができるように、過酷な海洋環境に耐えるように構成され得る。誘導コイル９２は、図２（ａ）に示すような単一コイル構成、またはより良好な電力伝送効率を提供することができる図２（ｂ）に示すような二重耳ループ構成を有し得る。

【0031】

[0030]使用中に、充電システム１００は、図１、図３、および図４に示すように、充電接続部４００の２つのパッド間に空隙がなく、また充電接続部４００の２つのパッド間に有線電気接続もないように、充電アンカポイント（ＣＡＰ）または充電接続部４００を形成するために互いに直接物理的に接触して配置された２つのパッド間で電力を伝送する手段として誘導無線充電または誘導電力送信を使用する。各充電接続部４００は、２つのパッドを備え、第１のパッドは、固定構造２０または船舶３００に設けられた固定パッド１０１、３０１、３０２であり、第２のパッドは充電コネクタ２００のコネクタパッド２０１、２０２の１つである。したがって、各充電接続部４００について、互いに近接して配置された２つの誘導コイル９２が存在する。充電接続部４００の２つのパッドの各々における誘導コイル９２間の距離は、各誘導コイル９２を取り囲むケーシング９１の材料の厚さの２倍を含み得る。

【0032】

[0031]各コネクタパッド２０１、２０２は、固定パッド１０１、３０１、３０２に取り外し可能に取り付け可能に構成されているため、固定されていないアンカまたは固定されていないパッドと考えることができる。対照的に、固定パッド１０１、３０１、３０２は、固定パッドが設けられた場所から取り外し可能に構成されていない。例示的な実施形態では、各充電接続部４００が形成されるとき、すべての固定パッド１０１、３０１、３０２は上向きであり、各コネクタパッド２０１、２０２は固定パッド１０１、３０１、３０２に向かって下向きである。

【0033】

[0032]使用の例示的な実施形態では、充電コネクタ２００の第１のコネクタパッド２０１は、電源固定パッド１０１の上に直接物理的に接触して配置され、同じ充電コネクタ２００の第２のコネクタパッド２０２は、第１の船舶固定パッド３０１の上に直接物理的に接触して配置される。このようにして、２つの充電接続部４００が形成され、１つは充電ステーション１００に、１つは船舶３００に繋がれ、２つの充電接続部４００は充電コネクタ２００の可撓性充電ケーブル２０３を介して電気接続される。充電ステーション１００の充電接続部４００は、電源固定パッド２０１から第１のコネクタパッド２０１に電力を伝送し、充電中の船舶３００の充電接続部４００は、第２のコネクタパッド２０２から第１の船舶固定パッド３０１に電力を伝送する。

【0034】

[0033]好ましくは、充電接続部４００は、下向きのコネクタパッド２０１、２０２が上向きの固定パッド１０１、３０１、３０２上に配置されたときに、それらの誘導コイル９２の両方が電力伝送を行うことを可能にするために自動的に整合するように、自己整合するように構成される。好ましくは、自己整合構成は、コネクタパッド２０１、２０２が固定パッド１０１、３０１、３０２と適切に係合する（すなわち、それらの誘導コイル９２の両方が整合する）か、またはまったく係合しないかのいずれかをもたらす。自己整合構成は、好ましくは、波の作用の結果としての船舶の動きに関係なく、充電接続部４００が整合したままになるように拘束するように設計される。このようにして、電力伝送効率にとって重要な誘導コイル整合のために能動的ヒーブ補償は必要とされない。

【0035】

[0034]図４に示す例示的な実施形態では、充電接続部４００の自己整合構成は、コネクタパッド２０１、２０２および固定パッド１０１、３０１、３０２が互いに係合して充電接続部４００を形成すると、それらの間の相対的な横方向移動を最小化または防止するようにそれぞれ構成されているコネクタパッド６０および固定パッド７０のインターフェース面６０、７０を含み得る。例えば、コネクタパッド２０１、２０２のインターフェース面６０は、各コネクタパッド２０１、２０２の底縁部６２から下方に突出する周縁スカート６１を備えることができる。スカート６１は、コネクタパッド２０１、２０２が固定パッド１０１、３０１、３０２上の所定の位置に置かれると、自己整合して固定パッド１０１、３０１、３０２上に着座して、充電接続部４００を形成するように、各固定パッド１０１、３０１、３０２上に嵌合するように構成される。スカート６１は、各コネクタパッド２０１、２０２と固定パッド１０１、３０１、３０２との間の相対的な軸方向移動を可能にするように寸法決めされ、コネクタパッド２０１、２０２が固定パッド１０１、３０１、３０２上に配置されて充電接続部４００を形成すると、コネクタパッド２０１、２０２と固定パッド１０１、３０１、３０２との間の相対的な横方向移動を最小化または防止しながら、各コネクタパッド２０１、２０２を固定パッド１０１、３０１、３０２上に容易に配置および取り外しできるようにする。固定パッド１０１、３０１、３０２のインターフェース面７０は、固定パッド１０１、３０１、３０２に丸みを帯びた露出縁部をもたらすアール状上縁部７２を備えることができる。アール状上縁部７２は、充電接続部４００を形成するときにコネクタパッド２０１、２０２と固定パッド１０１、３０１、３０２との初期の完全な軸方向整合を必要とせずに、コネクタパッド２０１、２０２の固定パッド１０１、３０１、３０２上への配置を案内し整合させるように機能し、コネクタパッド２０１、２０２のスカート６１の機械的摩耗および断裂も低減する。

【0036】

[0035]充電コネクタ２００の可撓性コネクタケーブル２０３が充電接続部４００に及ぼす力は、船舶の移動に直面しても、最小限であるため、充電接続部４００は、重力および上述したような自己整合構成に単純に依存して、充電接続部４００の２つのパッドを互いに整合させて接触させ続け、一方のパッドから他方のパッドへの中断のない効率的な電力伝送を行うことができる。これは、充電システム１０の高い自由度を可能にし、充電接続部４００が形成された後にコネクタパッド２０１、２０２を固定パッド１０１、３０１、３０２から外す波の作用の結果として充電接続部４００を破損することを回避するための、充電接続部４００の２つのパッドの能動的整合の必要性を軽減する。各充電接続部４００に上向き方向の固定パッド１０１、３０１、３０２および下向き方向のコネクタパッド２０１、２０２を設けることによって、充電中、固定パッド１０１、３０１、３０２およびコネクタパッド２０１、２０２は、波の作用による船舶の移動を可能にしながら、略同じ水平面内で整合されることが観察され得る。

【0037】

[0036]使用中に、１つの船舶３００の充電ループを完成させるために、図１に見られるように、充電コネクタ２００のコネクタパッド２０１の一方は、電源固定パッド１０１の上に配置されて第１の充電接続部４００を形成し、コネクタパッド２０２の他方は、固定構造２０に隣接する船舶Ａ上の船舶固定パッド３０１の一方の上に配置されて第２の充電接続部４００を形成する。これにより、充電ステーション１００からの電荷を、充電コネクタ２００を使用して電源固定パッド１０１を船舶固定パッド３０１と接続することによって確立された２つの充電接続部４００を介して、船舶Ａに伝送することが可能になる。

【0038】

[0037]図１、図５、および図６に示すように、複数の船舶３００を充電することが、複数の充電コネクタ２００を使用して隣接する船舶３００を相互接続することによって達成される。図１に見られるような例示的な実施形態では、第１の充電コネクタ２００を使用して、電源固定パッド１０１を固定構造２０に隣接する船舶Ａ上の第１の船舶固定パッド３０１と接続する。その後、第２の充電コネクタ２００を使用して、船舶Ａ上の第２の船舶固定パッド３０２を、船舶Ａに隣接する船舶Ｂ上の第１の船舶固定パッド３０１と接続する。第３の充電コネクタ２００を使用して、船舶Ｂ上の第２の船舶固定パッド３０２を、船舶Ｂに隣接する船舶Ｃ上の第１の船舶固定パッド３０１と接続する。したがって、相互接続された船舶３００の連３９０が形成される。

【0039】

[0038]船舶固定パッド３０２が電力送出器または送信器として機能するために、船舶３００の船舶充電コントローラ３０３によってもたらされる高周波ＡＣ電力は、船舶固定パッド３０２の誘導コイル９２を作動させて、船舶固定パッド３０２と接触して配置された充電コネクタ２００の第１のコネクタパッド２０１に別の高周波ＡＣ電力を誘導する。同様に、同じ充電コネクタ２００の第２のコネクタパッド２０２の誘導コイル９２からの高周波ＡＣ電力は、船舶固定パッド３０１が配置されている別の船舶Ｂの船舶固定パッド３０１に高周波ＡＣ電力を誘導する。このようにして、充電システム１０は、利用可能な無線誘導電力伝送原理を使用して、固定パッド１０１、３０１、３０２間で、固定されていないパッド２０１、２０２を介して電力を「ジャンプ」または伝送する。隣接する船舶３００が互いに電力を伝送することができるので、これにより、固定構造２０の充電ステーション１００から直接電力を得るために、各船舶３００を固定構造２０に係留する必要性がなくなり、それによって、固定構造２０のすぐ横で船舶を充電するための十分な繋止スポットがないという問題がなくなる。電力潮流を制御することにより、すべての船舶３００をバランスよく安全に同時に充電することができる。

【0040】

[0039]図１は、繋止されて充電されている３つの船舶３００を示しているが、１つの電源固定パッド１０１に電気接続される船舶３００の数は、例えば５つ以上の船舶に増加させることができる。特に、充電速度は、充電のために並んでいる船舶の数によってではなく、安全に充電するための最適な容量によって決定される。

【0041】

[0040]空間が利用可能ないくつかの実施形態では、充電ステーション１００は、図５に示すように、固定構造２０に沿って間隔を置いて設けられた複数の電源固定パッド１０１を含み得る。これは、固定構造２０に直接隣接する複数の船舶３００の同時充電を可能にするだけでなく、船舶３００の複数の連３９０の同時充電も可能にし、船舶３００の各連３９０は、複数の充電コネクタ２００を使用して１つ以上の電源固定パッド１０１に接続され、各充電コネクタ２０は、一対の隣接する船舶３００を接続する。いくつかの実施形態では、図５の船舶の第１の連３９０－１に示すように、各船舶は、充電効率を改善するために２対以上の船舶固定パッド３０１、３０２を備えることができる。

【0042】

[0041]上述した充電システム１０を使用して、機械的設備の助けを借りずに、隣接する船舶３００間の充電コネクタ２００を使用して複数の船舶３００を容易に接続することができる。これにより、充電システム１０が使用しやすくなり、また、各充電コネクタ２００は安価であるため、充電システムの費用対効果も高い。

【0043】

[0042]すべての実施形態において、充電接続部４００は、好ましくは、充電接続部４００の２つのパッド間の物理的接続において弱い吸引力を確立するように設計される。このようにして、隣接する船舶３００間または固定構造２０に隣接する船舶３００と固定構造２０との間の激しいまたは急激な移動の場合、電力ジャンプまたは伝送が中断され、固定されていないパッドまたはコネクタパッド２０１、２０２が固定パッド１０１、３０１、３０２から容易に外れて、充電接続部４００の２つのパッドを分離し、その結果、外部への電力漏れが発生しない。充電接続部４００の２つのパッドの偶発的な分離が充電回路の開放をもたらす場合でも、これは、船舶３００に重大な影響を与えないか、またはいかなる感電死のリスクも生じず、それによってより安全な充電状況を提供する。

【0044】

[0043]図５に見られるように、各船舶の船舶固定パッド３０１、３０２はそれぞれ、電力の送信器または受信器のいずれかとして機能することができるので、船舶３００は、すべて同じ方向に向けられる必要はない。いくつかの実施形態では、これは、各船舶の船舶充電コントローラ３０３に設けられた絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）ベースのインバータを使用することによって、キロヘルツ範囲の送信周波数および受信周波数を制御することによって達成することができる。例えば、第１の船舶のＩＧＢＣベースのインバータは、第１の船舶のバッテリシステムの電力を伝送して第２の船舶のバッテリシステムを充電するときに、ＤＣ電流を高周波ＡＣ電流に変換することができる。他の実施形態では、例えば、第２の船舶のバッテリシステムを充電するために、充電器１０２から得られたＡＣ電力を第１の船舶を介して伝送する場合、第１の船舶固定パッド３０１によって受信されたＡＣ電力が、第１の船舶の船舶充電コントローラによってＤＣ電力に変換されることなく、（第２の船舶への前進送信のために）ＡＣ電力として第２の船舶固定パッド３０２に直接通信されるように、第１の船舶の船舶充電コントローラ３０３は、第１の船舶の受信器として機能する第１の船舶固定パッド３０１と第１の船舶の送信器として機能する第２の船舶固定パッド３０２との間の直接電気通信を可能にすることができる。

【0045】

[0044]すべての実施形態において、充電中の隣接する第２の船舶の受信器として機能する船舶固定パッド３０１、３０２は、第１の船舶の送信器船舶固定パッド３０１、３０２を第２の船舶の受信器船舶固定パッド３０１、３０２と接続する充電コネクタ２００を介して、第１の船舶から電力を受信する。電力が第２の船舶によって高周波ＡＣ電流で受信されたとき、第２の船舶の船舶充電コントローラ３０３に設けられたＩＧＢＴベースのインバータは、第２の船舶のバッテリシステムを充電するためにＡＣ電流をＤＣ電流に変換する。したがって、各船舶の船舶充電コントローラ３０３は、（その船舶を充電する目的で、および別の船舶を充電するためにその船舶のバッテリシステムから電力を引き出すために）ＡＣ電力をＤＣ電力に変換するように、およびＤＣ電力をＡＣ電力に変換するように構成され、さらに、（別の船舶を充電する目的で）ＡＣ電力がＡＣからＤＣに変換されることなくその船舶の船舶充電コントローラ３０３を通過することを可能にするために、その船舶の第１の船舶固定パッドと第２の船舶固定パッドとの間の直接電気通信を可能にするように構成されると言うことができる。各船舶の船舶固定パッド３０１、３０２を、電力の送信器または受信器のいずれかとして機能することができるように構成することにより、船舶３００間の電力伝送を各船舶に対して双方向にすることができ、それにより、充電システム１０を使用して充電するときに、船舶３００の連内の隣接する船舶３００を同じ方向または反対方向のいずれかに向けることが可能になる。充電コネクタ２００を介して電源固定パッド１０１に直接接続された船舶固定パッド３０１を有する船舶の場合、船舶固定パッド３０１は、したがって、電源固定パッド１０１からＡＣ電流を受信する受信器船舶固定パッド３０１として機能する。

【0046】

[0045]船舶の複数の連３９０を（例えば、図５に示すように）並んで繋止することを可能にする、複数の電源固定パッド１０１が固定構造上で利用可能である実施形態における交通を管理するために、充電ステーション１００の充電容量を調整するシステムを使用することができる。例えば、緑色、黄色、および赤色灯の交通信号などの視覚的インジケータを各電源固定パッド１０１に設置することができる。緑色灯は、その電源固定パッド１０１に利用可能な充電容量があることを示すことができる。黄色灯は、充電容量が略使い果たされているか、または船舶の一部が略充電されているために充電容量が増加しつつあることを示すことができる。赤色灯は、充電容量が現在完全に使用されているかまたは枯渇しており、充電の開始を可能にする条件が得られるまで、システムが充電を調整して入ってくる船舶の充電を開始することができないことを示すことができる。

【0047】

[0046]なお、各船舶３００の船舶充電コントローラ３３０は、充電ステーション１００と無線通信を行う。これは、各船舶３００の電力要件を調整するために、現在利用可能な無線通信技術を使用して達成される。したがって、無線通信で使用される通信プロトコルはオープンソースであるべきであり、充電システム１０を使用して充電される各船舶３００の識別情報、電力要件、および支払い情報などの情報を明確に記載する。

【0048】

[0047]（図１と同様の）図６に示す例示的な実施形態では、無線通信は、図６の斜線矢印で示すように、固定構造２０に直接隣接する船舶３００Ａに向かって、ある船舶３００Ｃから次の船舶３００Ｂに跳ぶように構成される。このようにして、固定構造２０に最も近い船舶３００Ａは、充電ステーション１００と通信する船舶となる。固定構造２０に最も近い船舶３００Ａは、船舶３００の連３９０内の他のすべての繋止船舶３００Ｂ、３００Ｃの需要を取り込み、それらを充電ステーション１００に通信する。したがって、最も遠い船舶３００Ｃから充電ステーション１０に向かって無線で送信される情報の量は、充電ステーション１００に向かって跳ぶごとに次第に増加する。充電ステーション１００からの応答または出力もまた、固定構造２０に最も近い船舶３００Ａから最も遠い船舶３００Ｃに向かって通過する。

【0049】

[0048]例示的な実施形態では、船舶３００の連３９０の充電の制御は、充電ステーション１００に設けられた電力管理システムに集中される。電力管理システムは、充電状態（ＳｏＣ）および各船舶３００に搭載されたバッテリのサイズなど、各船舶３００から充電ステーション１００に通信される様々なパラメータに応じて、船舶３００ごとの充電速度を調整する。好ましくは、電力管理システムによって充電容量の割り当てを計画することができるように、各船舶３００の計画された出発時間もパラメータに含まれるべきである。

【0050】

[0049]電力管理システムは、図７に示すようないくつかの主要なパラメータに従って船舶の充電を制御するように構成される。船舶を充電する順序および論理はまた、例えば、以下の主要なパラメータに依存し得る。
新たに接続された船舶と充電ステーションとの間の船舶の数
各船舶が出発しようとするまでの推定時間
各船舶の現在の充電状態
列内の船舶または船舶の連の充電状態
出発前の各船舶の最低要求充電状態

【0051】

[0050]各船舶３００の充電を制御するために電力管理システムによって考慮されるパラメータの例を図７に示す。

【0052】

[0051]使用の例示的な実施形態では、船舶３００が充電のために新たに到着したとき、船舶３００は、直接またはその間の他の船舶３００を介して、電源固定パッド１０１と電気通信するように配置される。その後、電力管理システムは、新しく到着した船舶の船舶運航システムからであるか、またはその船舶運航者からであるかにかかわらず、新しく到着した船舶３００の推定出発時間を受信する。その後、電力管理システムは、新たに到着した船舶を、例えば出発までの利用可能な時間内の可能な限り最高の速度に対して、充電するのに必要な時間量を考慮することができ、その後、それに応じて船舶運航システムまたは船舶運航者に通知することができる。

【0053】

[0052]充電を制御する場合、電力管理システムは、各充電接続部４００の充電速度を調整する。例えば、充電ステーション１００に既に接続されている船舶の連に最後に接続された船舶が、前に接続された船舶よりも早い出発時間を有する場合、電力管理システムは、好ましくは、前に接続された船舶の代わりに、その最後に接続された船舶に充電電力を導くことができるように構成される。例示的な実施形態では、充電ステーション１００からの電力が、充電ステーション１００と充電中の船舶との間の他の相互接続された船舶によって船舶を充電するように導かれる場合、充電電力は、間にあるすべての船舶にわたって高周波ＡＣとして送信され、充電中の船舶での貯蔵のためにのみＤＣに変換される。

【0054】

[0053]別の例では、固定構造２０から第２の船舶が充電されている場合、固定構造２０から第３の船舶および第４の船舶からの貯蔵エネルギーを使用して、第４の船舶に接続された第５の船舶が充電され得る。したがって、充電ステーション１００に接続された船舶の連３９０内の船舶の順序および充電は、充電される接続された船舶３００の各々から取得された上述のパラメータのうちの１つ以上に従って変動し得る。

【0055】

[0054]いくつかの列の船舶が並んで繋止することを可能にする岸壁に沿ったいくつかの陸上充電ステーションが存在する実施形態では、陸上充電ステーションの充電容量を調整するシステムを使用することができる。例えば、緑色、黄色、および赤色灯の交通信号などの視覚的インジケータが、各充電ステーションに繋止中に設置されてもよい。緑色灯は、陸上充電ステーションに利用可能な充電容量があることを示すことができる。黄色灯は、充電容量が略使い果たされているか、または船舶の一部が略充電されているために充電容量が増加しつつあることを示すことができる。赤色灯は、充電容量が現在完全に使用されているかまたは枯渇しており、充電の開始を可能にする条件が得られるまで、システムが充電を調整して入ってくる船舶の充電を開始することができないことを示すことができる。

【0056】

[0055]したがって、上述の発明は、電気船舶のバッテリを充電するための高電力レベルを可能にし、プラグイン電気接続の必要性を排除し、追加の繋止空間も必要としない。これは、感電のリスクを排除し、また、一度に複数の電気船舶を充電する要求を満たすために、複数の陸上ステーションを擁する必要性を大幅に低減する。

【0057】

[0056]上記の説明では、本発明の例示的な実施形態について説明したが、本発明から逸脱することなく、設計、構築、および／または動作の詳細の多くの変形が可能であることは、当業者には理解されよう。

【図1】

【図2(a)】

【図2(b)】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【国際調査報告】