本發明涉及電動海巡艇速度控制技術領域，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：
在水域交通工具的清潔能源發展過程中，純電動船的推進工作已經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作用的，當水上出現大量的新能源船舶時，而作為執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，這是一種極不負責的行為。因此現有的海巡艇改為了雙電構架結構，即采用超級電容和動力鋰電池作為能量存儲系統。當需要高功率快速航行時，采用以超級電容為主的型式；當以巡航姿態運行時，由動力鋰電池為主。
由于海巡艇作業船的特殊性，當在作為巡邏航行時，系統必須具有最優的節能方式，以使航行的時間最長、續航力最大；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力，因此，系統必須二者兼容，在電量的管理上必須充分調度好二者，并給出優化的航行的指導。
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的；再者，當以不同的航速運行時，就存儲的這些電量，所獲得的續航里程是完全不同的。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術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，能夠將海巡艇的電能參數、動力參數控制在一個合理、適合的范圍，以滿足整個作業過程。
本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：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據總線分別與電池管理系統、充電機電量管理系統、主驅動器能量監測裝置和船載輔助設備電量管理系統相連；所述主控制器還與顯示器和定位裝置相連；所述電池管理系統用于獲取所有單體電池的電量；所述充電機電量管理系統用于獲取充電機給予的電量；所述主驅動器能量監測裝置用于獲取主驅動器給予電動機的能量；所述船載輔助設備電量管理系統用于獲取船載輔助設備的能耗；所述定位裝置用于獲取海巡艇的當前航速；所述主控制器用于根據電池管理系統、充電機電量管理系統、主驅動器能量監測裝置、船載輔助設備電量管理系統和定位裝置采集到的結果計算航行參數并通過顯示器進行顯示。
所述主控制器還通過數據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、充電機電量管理系統、主驅動器能量監測裝置和船載輔助設備電量管理系統采集到的結果。
所述主控制器還通過數據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數字控制器和FPGA構成。
有益效果
由于采用了上述的技術方案，本發明與現有技術相比，具有以下的優點和積極效果：本發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和動力參數顯示給操作者，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，以滿足整個作業過程，這個作業過程為，巡航優化和快速出擊以及能量優化這三個階段。
附圖說明
圖1是本發明的結構框圖。
具體實施方式
下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之后，本領域技術人員可以對本發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利要求書所限定的范圍。
本發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據總線分別與電池管理系統、充電機電量管理系統、主驅動器能量監測裝置和船載輔助設備電量管理系統相連；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數字控制器與FPGA構成，所有外掛的接口單元通過數據總線進入該主控制器，主控制器將對數據進行處理計算，完成優化，并給出海巡艇的最佳航行參數。
顯示器作為主控器的輸出顯示單元，在顯示屏上將顯示現有電池容量下的當前航速的續航里程、最優的經濟巡航航速及其續航里程、系統電量允許的最大航速以及剩余電量的百分數。
為獲得穩定可靠的海巡艇瞬間航行數度，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，用于監測海巡艇的航速，該航行速度參數進入主控制器后，系統將與所給出的最佳航行參數進行對比，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進行數據監測，從而獲取各個單體電池的剩余電量，經過采集獲得的數據進入主控制器，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用于獲取充電機給予的電量，當海巡艇進入停泊狀態，并實施岸電充電過程時，充電機電量管理系統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中的能量進行累積計算，從而得到充電完成后儲能系統的總能量，以便計算各狀態下的續航能力以及指導參數。
所述主驅動器能量監測裝置用于獲取主驅動器給予電動機的能量，本系統帶有兩個主驅動器能量監測裝置，用于獲取兩個主驅動器給予電動機的能量，作為能量的輸出通道監測。這兩個主驅動器給出的能量直接驅動海巡艇航行，因此其采集到的數據直接影響到航速、螺旋槳轉速以及功率輸出參數，在數據采集過程中，將采集的數據與最佳的航速、螺旋槳轉速以及功率輸出參數進行對比，以獲得最優的航速比值，從而可通過反饋控制得到最佳航行參數。
作為整船的供電電能，在海巡艇運行中儲能系統還提供輔助能量，如空調電能、風機電能、水泵電量等，所述船載輔助設備電量管理系統用于獲取船載輔助設備的能耗，主控制器通過計算可以確定儲能系統中的剩余電量。
所述主控制器還通過數據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、充電機電量管理系統、主驅動器能量監測裝置和船載輔助設備電量管理系統采集到的結果。該主能量存儲器提供了其它設備對獲取結果的讀取需求。
考慮到系統總體的銜接，主控制器還通過數據總線與船載控制器相連，船載控制器對系統發出的任何指令，通過本連接部份傳輸給主控制器，從而可以用于邏輯的協調控制。本裝置在海巡艇的運行過程中，系統與船載的系統模組進行聯絡，采集各個裝置所用的電量，主要實施完成的任務為：在停泊充電過程中，系統對充電樁給出的電量進行實時采集，統計充電樁傳遞的能量；航行中連續對整船航行做相關輔助裝置的用電量進行采集，統計輸出的電量；在驅動器輸出能量的過程中，對其進行數據采集，分析出在某狀態下航行速度與電量的關系；通過數據采集與計算，分析并給出剩余電量對后續航行的優化指導數據，即：剩余的續航里程，(注：其續航里程在不同航行速度點的給出數值)；通過本主控制器將獲得的運行的數值傳輸至船載控制器，同時以明確的指導信息，數值將顯示在顯示屏上，用于指導航行操舵人員，優化了整個航行執法過程。直接指導操作者操作，所給出的指導意見與建議是以數據形式給出。
本發明在使用時將其接入船載系統，便開始工作。在所有的過程中，船舶的輔助裝置(空調、風機、水泵、各用電器)的電耗，本裝置進行實時監測、累積。在航行過程中，本裝置對由BMS給出的能量參數進行監測、統計和計算，獲得儲能系統給出的所有能量，同時對驅動系統的能量進行采集，并對動力的瞬間狀態進行負荷分析，得到航行速度與電量的關系，結合階段性航速的表現獲得優化的參數因子，這個參數因子的重要作用在于可提供持續的航速分析，用以提高能量的有效利用率。其中，傳遞給主驅動器的能量由數據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速進行采集計算和分析，以獲得最優的航速比值。經過本裝置主控制器對所有獲得的參數進行采集和計算，綜合后以直觀的數值顯示在操縱臺顯示器上。顯示的內容包括：以此航速、功率給定其續航里程、最優的經濟巡航航速及其續航里程、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和動力參數顯示給操作者，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，以滿足整個作業過程，這個作業過程為，巡航優化和快速出擊以及能量優化這三個階段。