本發(fā)明涉及電動海巡艇速度控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種超級電容和動力鋰電池海巡艇的速度控制器。
背景技術(shù)：
在水域交通工具的清潔能源發(fā)展過程中，純電動船的推進工作已經(jīng)得到了社會的高度重視，并且，由電動船取代燃油船的呼聲愈加高漲，在攻克了眾多技術(shù)問題后的今天，純電動船無論在游艇、貨船、水上巴士等眾多系列船舶總類中得到了實實在在的推進。
人們已經(jīng)清楚地認識到，以往認為電動船僅僅是燃油的推進動力能滿足，而純電動船只能是“慢吞吞”行進的概念已經(jīng)得到了更新；電動船舶在動力特性上將絲毫不遜色于燃油船。
作為海上、水域執(zhí)法船的海巡艇，無疑在水域清潔能源方面必須起到積極指導(dǎo)作用的，當(dāng)水上出現(xiàn)大量的新能源船舶時，而作為執(zhí)法管理者的海巡艇仍然采用燃油船，以高污染的船舶工具去對清潔能源船舶進行追蹤航行管理，這是一種極不負責(zé)的行為。因此現(xiàn)有的海巡艇改為了雙電構(gòu)架結(jié)構(gòu)，即采用超級電容和動力鋰電池作為能量存儲系統(tǒng)。當(dāng)需要高功率快速航行時，采用以超級電容為主的型式；當(dāng)以巡航姿態(tài)運行時，由動力鋰電池為主。
由于海巡艇作業(yè)船的特殊性，當(dāng)在作為巡邏航行時，系統(tǒng)必須具有最優(yōu)的節(jié)能方式，以使航行的時間最長、續(xù)航力最大；而作為在追蹤船舶，或需要高速航行時，具有最快的提升速度和航行爆發(fā)力，因此，系統(tǒng)必須二者兼容，在電量的管理上必須充分調(diào)度好二者，并給出優(yōu)化的航行的指導(dǎo)。
在操作者控制航行該海巡艇的初期，是很難掌握在本次充電完成后，最終能航行多少時間，多少海里，是難以做到胸中有數(shù)的；再者，當(dāng)以不同的航速運行時，就存儲的這些電量，所獲得的續(xù)航里程是完全不同的。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種超級電容和動力鋰電池海巡艇的速度控制器，能夠?qū)⒑Ｑ餐У碾娔軈?shù)、動力參數(shù)控制在一個合理、適合的范圍，以滿足整個作業(yè)過程。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：提供一種超級電容和動力鋰電池海巡艇的速度控制器，包括主控制器，所述主控制器通過數(shù)據(jù)總線分別與電池管理系統(tǒng)、充電機電量管理系統(tǒng)、主驅(qū)動器能量監(jiān)測裝置和船載輔助設(shè)備電量管理系統(tǒng)相連；所述主控制器還與顯示器和定位裝置相連；所述電池管理系統(tǒng)用于獲取所有單體電池的電量；所述充電機電量管理系統(tǒng)用于獲取充電機給予的電量；所述主驅(qū)動器能量監(jiān)測裝置用于獲取主驅(qū)動器給予電動機的能量；所述船載輔助設(shè)備電量管理系統(tǒng)用于獲取船載輔助設(shè)備的能耗；所述定位裝置用于獲取海巡艇的當(dāng)前航速；所述主控制器用于根據(jù)電池管理系統(tǒng)、充電機電量管理系統(tǒng)、主驅(qū)動器能量監(jiān)測裝置、船載輔助設(shè)備電量管理系統(tǒng)和定位裝置采集到的結(jié)果計算航行參數(shù)并通過顯示器進行顯示。
所述主控制器還通過數(shù)據(jù)總線與主能量存儲器相連，所述主能量存儲器用于存儲電池管理系統(tǒng)、充電機電量管理系統(tǒng)、主驅(qū)動器能量監(jiān)測裝置和船載輔助設(shè)備電量管理系統(tǒng)采集到的結(jié)果。
所述主控制器還通過數(shù)據(jù)總線與船載控制器進行對接。
所述定位裝置為GPS定位裝置。
所述主控制器采用DSP數(shù)字控制器和FPGA構(gòu)成。
有益效果
由于采用了上述的技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點和積極效果：本發(fā)明通過采集各個裝置所用的電量，并對采集到的電量進行分析計算，將海巡艇的電能參數(shù)和動力參數(shù)顯示給操作者，如此操作者可將海巡艇的速度控制在一個合理、適合的范圍，以滿足整個作業(yè)過程，這個作業(yè)過程為，巡航優(yōu)化和快速出擊以及能量優(yōu)化這三個階段。
附圖說明
圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
本發(fā)明的實施方式涉及一種超級電容和動力鋰電池海巡艇的速度控制器，如圖1所示，包括主控制器，所述主控制器通過數(shù)據(jù)總線分別與電池管理系統(tǒng)、充電機電量管理系統(tǒng)、主驅(qū)動器能量監(jiān)測裝置和船載輔助設(shè)備電量管理系統(tǒng)相連；所述主控制器還與顯示器和定位裝置相連。
其中，所述主控制器為核心組成部份，采用了DSP數(shù)字控制器與FPGA構(gòu)成，所有外掛的接口單元通過數(shù)據(jù)總線進入該主控制器，主控制器將對數(shù)據(jù)進行處理計算，完成優(yōu)化，并給出海巡艇的最佳航行參數(shù)。
顯示器作為主控器的輸出顯示單元，在顯示屏上將顯示現(xiàn)有電池容量下的當(dāng)前航速的續(xù)航里程、最優(yōu)的經(jīng)濟巡航航速及其續(xù)航里程、系統(tǒng)電量允許的最大航速以及剩余電量的百分數(shù)。
為獲得穩(wěn)定可靠的海巡艇瞬間航行數(shù)度，本控制器還與定位裝置相連，該定位裝置可以選用GPS定位裝置，用于監(jiān)測海巡艇的航速，該航行速度參數(shù)進入主控制器后，系統(tǒng)將與所給出的最佳航行參數(shù)進行對比，并對時間積分后給出航行里程。
所述電池管理系統(tǒng)用于獲取所有單體電池的電量，海巡艇上所有單體電池均由電池管理系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)監(jiān)測，從而獲取各個單體電池的剩余電量，經(jīng)過采集獲得的數(shù)據(jù)進入主控制器，由主控制器計算后獲得單位時間的耗電和單位里程的耗電，以及剩余容量。
所述充電機電量管理系統(tǒng)用于獲取充電機給予的電量，當(dāng)海巡艇進入停泊狀態(tài)，并實施岸電充電過程時，充電機電量管理系統(tǒng)對岸電給予的電量進行采集，主控制器將采集到的電量與儲能系統(tǒng)中的能量進行累積計算，從而得到充電完成后儲能系統(tǒng)的總能量，以便計算各狀態(tài)下的續(xù)航能力以及指導(dǎo)參數(shù)。
所述主驅(qū)動器能量監(jiān)測裝置用于獲取主驅(qū)動器給予電動機的能量，本系統(tǒng)帶有兩個主驅(qū)動器能量監(jiān)測裝置，用于獲取兩個主驅(qū)動器給予電動機的能量，作為能量的輸出通道監(jiān)測。這兩個主驅(qū)動器給出的能量直接驅(qū)動海巡艇航行，因此其采集到的數(shù)據(jù)直接影響到航速、螺旋槳轉(zhuǎn)速以及功率輸出參數(shù)，在數(shù)據(jù)采集過程中，將采集的數(shù)據(jù)與最佳的航速、螺旋槳轉(zhuǎn)速以及功率輸出參數(shù)進行對比，以獲得最優(yōu)的航速比值，從而可通過反饋控制得到最佳航行參數(shù)。
作為整船的供電電能，在海巡艇運行中儲能系統(tǒng)還提供輔助能量，如空調(diào)電能、風(fēng)機電能、水泵電量等，所述船載輔助設(shè)備電量管理系統(tǒng)用于獲取船載輔助設(shè)備的能耗，主控制器通過計算可以確定儲能系統(tǒng)中的剩余電量。
所述主控制器還通過數(shù)據(jù)總線與主能量存儲器相連，所述主能量存儲器用于存儲電池管理系統(tǒng)、充電機電量管理系統(tǒng)、主驅(qū)動器能量監(jiān)測裝置和船載輔助設(shè)備電量管理系統(tǒng)采集到的結(jié)果。該主能量存儲器提供了其它設(shè)備對獲取結(jié)果的讀取需求。
考慮到系統(tǒng)總體的銜接，主控制器還通過數(shù)據(jù)總線與船載控制器相連，船載控制器對系統(tǒng)發(fā)出的任何指令，通過本連接部份傳輸給主控制器，從而可以用于邏輯的協(xié)調(diào)控制。本裝置在海巡艇的運行過程中，系統(tǒng)與船載的系統(tǒng)模組進行聯(lián)絡(luò)，采集各個裝置所用的電量，主要實施完成的任務(wù)為：在停泊充電過程中，系統(tǒng)對充電樁給出的電量進行實時采集，統(tǒng)計充電樁傳遞的能量；航行中連續(xù)對整船航行做相關(guān)輔助裝置的用電量進行采集，統(tǒng)計輸出的電量；在驅(qū)動器輸出能量的過程中，對其進行數(shù)據(jù)采集，分析出在某狀態(tài)下航行速度與電量的關(guān)系；通過數(shù)據(jù)采集與計算，分析并給出剩余電量對后續(xù)航行的優(yōu)化指導(dǎo)數(shù)據(jù)，即：剩余的續(xù)航里程，(注：其續(xù)航里程在不同航行速度點的給出數(shù)值)；通過本主控制器將獲得的運行的數(shù)值傳輸至船載控制器，同時以明確的指導(dǎo)信息，數(shù)值將顯示在顯示屏上，用于指導(dǎo)航行操舵人員，優(yōu)化了整個航行執(zhí)法過程。直接指導(dǎo)操作者操作，所給出的指導(dǎo)意見與建議是以數(shù)據(jù)形式給出。
本發(fā)明在使用時將其接入船載系統(tǒng)，便開始工作。在所有的過程中，船舶的輔助裝置(空調(diào)、風(fēng)機、水泵、各用電器)的電耗，本裝置進行實時監(jiān)測、累積。在航行過程中，本裝置對由BMS給出的能量參數(shù)進行監(jiān)測、統(tǒng)計和計算，獲得儲能系統(tǒng)給出的所有能量，同時對驅(qū)動系統(tǒng)的能量進行采集，并對動力的瞬間狀態(tài)進行負荷分析，得到航行速度與電量的關(guān)系，結(jié)合階段性航速的表現(xiàn)獲得優(yōu)化的參數(shù)因子，這個參數(shù)因子的重要作用在于可提供持續(xù)的航速分析，用以提高能量的有效利用率。其中，傳遞給主驅(qū)動器的能量由數(shù)據(jù)總線送入本裝置的主控制器，將對瞬間的航速、消耗功率以及螺旋槳的轉(zhuǎn)速進行采集計算和分析，以獲得最優(yōu)的航速比值。經(jīng)過本裝置主控制器對所有獲得的參數(shù)進行采集和計算，綜合后以直觀的數(shù)值顯示在操縱臺顯示器上。顯示的內(nèi)容包括：以此航速、功率給定其續(xù)航里程、最優(yōu)的經(jīng)濟巡航航速及其續(xù)航里程、瞬間最大的允許航速以及所有的電耗狀況。
由此可見，本發(fā)明采集各個裝置所用的電量，并對采集到的電量進行分析計算，將海巡艇的電能參數(shù)和動力參數(shù)顯示給操作者，如此操作者可將海巡艇的速度控制在一個合理、適合的范圍，以滿足整個作業(yè)過程，這個作業(yè)過程為，巡航優(yōu)化和快速出擊以及能量優(yōu)化這三個階段。