一種純電動雙電船的船載控制器的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及船載動力驅動控制技術領域，特別是涉及一種純電動雙電船的船載控制器。
【背景技術】
[0002]在節能減排推進新能源動力持續發展的今天，人們的關注點已經從陸地交通逐漸轉向了水域交通，在博大的湖面、浩瀚的海面，有志之士們已經試圖將新能源應用其中。
[0003]在船舶領域新能源蓬勃發展之初，首先將面臨的是如何解決船舶動力驅動和控制的控制器和驅動器，必須尋找到適合其中的，與之相匹配的，能為純電動所用的(尤其是雙電技術所適用的)控制器和動力驅動器。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型所要解決的技術問題是提供一種純電動雙電船的船載控制器，能夠完成整船的航運調節、控制和管理。
[0005]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:提供一種純電動雙電船的船載控制器，包括主控制器和接口適配器，所述主控制器與所述接口適配器相連，所述接口適配器上連接有逆變電源、電機驅動部、溫度監測部、速度操控部和水流量檢測部；所述電機驅動部通過網絡通訊聯接與轉向控制部相連；所述轉向控制部通過數據網絡總線與所述主控制器相連。
[0006]所述主控制器還通過數據網絡總線與電池管理部相連。
[0007]所述主控制器還通過數據網絡總線與GPRS無線通訊接口裝置相連。
[0008]所述主控制器還通過數據網絡總線與WIFI無線網絡接口裝置相連。
[0009]所述接口適配器還與輔助控制器相連。
[0010]所述電機驅動部還與現場處置部相連。
[0011]有益效果
[0012]由于采用了上述的技術方案，本實用新型與現有技術相比，具有以下的優點和積極效果:本實用新型采用了靈活的網絡接口控制，可以將操舵控制插入于船舶任意位置(含網絡接口處)，即可對船舶進行操控，并且操作臺可以是任意位置的，這對船舶的操控方面帶來極大的便捷。本實用新型適用于任何功能的船型、任何功率的船型，具有開放的總線結構和接口適配器，從而為擴容、增加和改變功能提供了先決的條件。
【附圖說明】
[0013]圖1是本實用新型的結構方框圖。
【具體實施方式】
[0014]下面結合具體實施例，進一步闡述本實用新型。應理解，這些實施例僅用于說明本實用新型而不用于限制本實用新型的范圍。此外應理解，在閱讀了本實用新型講授的內容之后，本領域技術人員可以對本實用新型作各種改動或修改，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。
[0015]本實用新型的實施方式涉及一種純電動雙電船的船載控制器，如圖1所示，包括主控制器I和接口適配器3，所述主控制器I與所述接口適配器3相連，所述接口適配器3上連接有逆變電源4、電機驅動部5、溫度監測部6、速度操控部7和水流量檢測部8 ;所述電機驅動部5通過網絡通訊9聯接與轉向控制部12相連；所述轉向控制部12通過數據網絡總線10與所述主控制器I相連。
[0016]其中，主控制器I由DSP數字控制器與FPGA邏輯控制器構成，該主控制器具有與網絡的接口，在本系統中以CAN總線結構形式構成，具有光纖通訊與電通訊的模式，互為兼容。所設置的數字并行接口為連接接口適配器。整船協調控制模塊安置在其中，系統帶有的顯示屏連接端口，連接觸摸屏顯示屏。觸摸顯示屏2為參數顯示屏，所有相關的參數在顯示屏上都能顯示，通過觸摸屏，可以實現參數的操作，比如遠程Internet觸發呼喚，設置參數等等。
[0017]由此可見，本主控制器的核心部分采用DSP數字控制器構成，由FPGA完成底層的邏輯控制部分，整個調節過程采用具有能量快速回收的控制策略，在操控手段上滿足并超越傳統的算法控制模式。整個控制系統具有靈活的網絡接口做到了開放式、可實現智能化控制調節的模式。
[0018]本實施方式中的接口適配器3不僅有并行數據通訊部分，還兼容串行部分，實現與外部接口的聯接，完成與外部各個接口的物理聯接。
[0019]逆變電源4完成整船的電源供電，逆變電源將動力鋰電池與超級電容構成的能源系統的直流電轉換成交流電，配置為380VAC和220VAC。電機驅動部5用于完成電動機左機與右機輸出控制，在有些船舶中，只需要其中的一個。溫度監測部6用于完成對所需要點的溫度測量，如電動機溫度、機艙溫度、電池艙溫度、循環水溫等。速度操控部7用于聯接速度操控手柄。水流檢測部8用于完成循環冷卻水的水流量檢測，以及船舶航行中的相對于船的順水或逆水水流測量。其中，電機驅動部5通過網絡通訊9聯接與轉向控制部12相連，轉向控制部12用于完成電動船的轉向控制，該轉向控制部12通過數據網絡總線10與主控制器I相連。
[0020]系統的轉向控制部即為操舵控制，在系統中采用了靈活的網絡接口控制，系統可以將操舵控制插入于船舶任意位置(含網絡接口處)，即可對船舶進行操控，由此系統構成的模式，顯見，操作臺可以是任意位置的，這對船舶的操控方面帶來極大的便捷。
[0021]所述主控制器I還通過數據網絡總線10與電池管理部11相連，電池管理部11用于對船載系統的所有電池模組和電池單體進行動態管理，將電池的動態參數采集后由通訊接口送至主控制器。
[0022]所述主控制器I還通過數據網絡總線10與GPRS無線通訊接口裝置16相連，GPRS無線通訊接口裝置用于完成GPRS無線網絡與Internet網絡的聯接，通過這一接口，使本系統成為Internet網絡的終端接口，從而能夠完全受控于組建的數據中心，實現遠程通訊與控制。
[0023]所述主控制器I還通過數據網絡總線10與WIFI無線網絡接口裝置13相連，WIFI無線網絡接口裝置用于擴充至無線網絡的聯接。當采用這個接口后，電動船的所有操控系統在空間物理位置上具有更大靈活性，甚至可以將其移動到船外，當將速度操控部和轉向控制部移動至船體外時，本系統就成為了遙控船控制系統。
[0024]所述接口適配器3還與輔助控制器15相連，該輔助控制器15是DSP/上層FPGA出現聯接故障時，系統將自動觸發輔助FPGA，由其獨立完成對外部接口的控制，這是作為提供進一步的系統可靠性而設計。
[0025]在控制器的結構布局上，采用了獨立的接口適配器來實現與外部所有接口的聯接和控制，由于該接口適配器具有可擴充的功能和特征，因此考慮到系統的冗余特性和最大的后備保護功能，采用了一款獨立于主控制器的FPGA芯片，用于作為數字控制器系統癱瘓后的后備補救措施，在通常正常工作的狀態下，將作為輔助控制權的FPGA芯片處于備用狀態而停滯工作，只有當且當DSP數字處理器為失效狀態時，該FPGA芯片才被激活，接管取代DSP數字處理器對接口適配器的控制，因而，做到了在極端狀態下的高度冗余。
[0026]所述電機驅動部5還與現場處置部14相連。船舶的可靠性和冗余特征是非常重要的，當網絡系統和DSP系統同時出現故障時，而且接口適配器也處于失效狀態時，為了維持船舶的連續航行，現場處置部就可以發揮作用，在此，在電動機驅動器的邊上，安置現場處置部的操作接口，負責完成最底層的操作，以使船舶航行連續。
[0027]在船舶控制中電動機的驅動保護將是至關重要的，當船舶失去動力時便失去了可控性，將危及船舶和人身的安全。為此，在本系統的電機驅動部具有多通道、多管路的多重選擇控制模式。
[0028]在常規模式下，采用網絡接口的通訊鏈接完成驅動系統給予的調節信息，一旦網絡失效，系統將自動選擇來自接口適配器的控制信息，直到網絡重新被激活；當上述兩部分都處于故障狀態時，可利用現場處置部就地操作完成對船舶的驅動控制，以度過臨時處置時段，一直運行至船舶安全出險。
[0029]本實用新型的控制過程如下:
[0030]1、當系統啟動后，由DSP系統進入自檢程序，完成對所有內置模塊、接口參數、夕卜部接口功能部件的巡檢。
[0031]完成系統啟動后的DSP系統立即對速度操控部進行參數讀取，用以調節航行速度，調節的速度給定送至電機驅動部，整個調節控制過程將兼顧電池管理模塊的信息。
[0032]2、轉向控制參數的讀取，用于調節船舶的舵系，達到控制船舶的航行方向。在轉向控制中，除了舵角的轉向控制外，還兼容了左機和右機的速查控制，在核心控制器中融入了一個“速差轉向”;當轉向控制部給出轉向需求時，電機驅動部將得到一個額外的“偏轉量”，將左右電機的速度給出偏差，用以達到轉向的目的(單機系統將關閉此項功能，在系統自啟動的巡檢過程中完成檢測，并自動設定是否關閉)。
[0033]3、由于本系統用于純電動船，因此，網絡系統所涵蓋的電池管理系統將對整船的電池進行動態監控，電池管理系統直接獲得的電池參數將直接送入到數字控制器DSP中，將電池的參數融入調節算法之中。
[0034]4、作為船載系統和整船不可缺少的供電系統，本實用新型中將其定義為微網系統來實施控制的，其逆變電源控制這全船所需的其余電源能源，該電源均由動力鋰電池和超級電容構成的能源系統逆變而來。船舶的電源，如交流電照明電、輔助電機用電等均由其控制供給。
【主權項】
1.一種純電動雙電船的船載控制器，包括主控制器(I)和接口適配器(3)，其特征在于，所述主控制器(I)與所述接口適配器(3)相連，所述接口適配器(3)上連接有逆變電源(4)、電機驅動部(5)、溫度監測部(6)、速度操控部(7)和水流量檢測部⑶；所述電機驅動部(5)通過網絡通訊(9)聯接與轉向控制部(12)相連；所述轉向控制部(12)通過數據網絡總線(10)與所述主控制器(I)相連。2.根據權利要求1所述的純電動雙電船的船載控制器，其特征在于，所述主控制器(I)還通過數據網絡總線(10)與電池管理部(11)相連。3.根據權利要求1所述的純電動雙電船的船載控制器，其特征在于，所述主控制器(I)還通過數據網絡總線(10)與GPRS無線通訊接口裝置(16)相連。4.根據權利要求1所述的純電動雙電船的船載控制器，其特征在于，所述主控制器(I)還通過數據網絡總線(10)與WIFI無線網絡接口裝置(13)相連。5.根據權利要求1所述的純電動雙電船的船載控制器，其特征在于，所述接口適配器(3)還與輔助控制器(15)相連。6.根據權利要求1所述的純電動雙電船的船載控制器，其特征在于，所述電機驅動部(5)還與現場處置部(14)相連。
【專利摘要】本實用新型涉及一種純電動雙電船的船載控制器，包括主控制器和接口適配器，所述主控制器與所述接口適配器相連，所述接口適配器上連接有逆變電源、電機驅動部、溫度監測部、速度操控部和水流量檢測部；所述電機驅動部通過網絡通訊聯接與轉向控制部相連；所述轉向控制部通過數據網絡總線與所述主控制器相連。本實用新型能夠完成整船的航運調節、控制和管理。
【IPC分類】G05B19/042
【公開號】CN204904031
【申請號】CN201520642872
【發明人】陸政德, 帥鴻元
【申請人】上海瑞華(集團)有限公司
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年8月24日