一種純電動(dòng)雙電船的船載控制器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及船載動(dòng)力驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種純電動(dòng)雙電船的船載控制器。
【背景技術(shù)】
[0002]在節(jié)能減排推進(jìn)新能源動(dòng)力持續(xù)發(fā)展的今天，人們的關(guān)注點(diǎn)已經(jīng)從陸地交通逐漸轉(zhuǎn)向了水域交通，在博大的湖面、浩瀚的海面，有志之士們已經(jīng)試圖將新能源應(yīng)用其中。
[0003]在船舶領(lǐng)域新能源蓬勃發(fā)展之初，首先將面臨的是如何解決船舶動(dòng)力驅(qū)動(dòng)和控制的控制器和驅(qū)動(dòng)器，必須尋找到適合其中的，與之相匹配的，能為純電動(dòng)所用的(尤其是雙電技術(shù)所適用的)控制器和動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種純電動(dòng)雙電船的船載控制器，能夠完成整船的航運(yùn)調(diào)節(jié)、控制和管理。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:提供一種純電動(dòng)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(jī)驅(qū)動(dòng)部、溫度監(jiān)測(cè)部、速度操控部和水流量檢測(cè)部；所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)部通過網(wǎng)絡(luò)通訊聯(lián)接與轉(zhuǎn)向控制部相連；所述轉(zhuǎn)向控制部通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)總線與所述主控制器相連。
[0006]所述主控制器還通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)總線與電池管理部相連。
[0007]所述主控制器還通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)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(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)總線與WIFI無線網(wǎng)絡(luò)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(jī)驅(qū)動(dòng)部還與現(xiàn)場(chǎng)處置部相連。
[0011]有益效果
[0012]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(diǎn)和積極效果:本發(fā)明采用了靈活的網(wǎng)絡(luò)接口控制，可以將操舵控制插入于船舶任意位置(含網(wǎng)絡(luò)接口處)，即可對(duì)船舶進(jìn)行操控，并且操作臺(tái)可以是任意位置的，這對(duì)船舶的操控方面帶來極大的便捷。本發(fā)明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(jié)構(gòu)和接口適配器，從而為擴(kuò)容、增加和改變功能提供了先決的條件。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)方框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)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(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
[0015]本發(fā)明的實(shí)施方式涉及一種純電動(dòng)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(jī)驅(qū)動(dòng)部5、溫度監(jiān)測(cè)部6、速度操控部7和水流量檢測(cè)部8 ;所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)部5通過網(wǎng)絡(luò)通訊9聯(lián)接與轉(zhuǎn)向控制部12相連；所述轉(zhuǎn)向控制部12通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)總線10與所述主控制器I相連。
[0016]其中，主控制器I由DSP數(shù)字控制器與FPGA邏輯控制器構(gòu)成，該主控制器具有與網(wǎng)絡(luò)的接口，在本系統(tǒng)中以CAN總線結(jié)構(gòu)形式構(gòu)成，具有光纖通訊與電通訊的模式，互為兼容。所設(shè)置的數(shù)字并行接口為連接接口適配器。整船協(xié)調(diào)控制模塊安置在其中，系統(tǒng)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(shù)顯示屏，所有相關(guān)的參數(shù)在顯示屏上都能顯示，通過觸摸屏，可以實(shí)現(xiàn)參數(shù)的操作，比如遠(yuǎn)程Internet觸發(fā)呼喚，設(shè)置參數(shù)等等。
[0017]由此可見，本主控制器的核心部分采用DSP數(shù)字控制器構(gòu)成，由FPGA完成底層的邏輯控制部分，整個(gè)調(diào)節(jié)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(tǒng)的算法控制模式。整個(gè)控制系統(tǒng)具有靈活的網(wǎng)絡(luò)接口做到了開放式、可實(shí)現(xiàn)智能化控制調(diào)節(jié)的模式。
[0018]本實(shí)施方式中的接口適配器3不僅有并行數(shù)據(jù)通訊部分，還兼容串行部分，實(shí)現(xiàn)與外部接口的聯(lián)接，完成與外部各個(gè)接口的物理聯(lián)接。
[0019]逆變電源4完成整船的電源供電，逆變電源將動(dòng)力鋰電池與超級(jí)電容構(gòu)成的能源系統(tǒng)的直流電轉(zhuǎn)換成交流電，配置為380VAC和220VAC。電機(jī)驅(qū)動(dòng)部5用于完成電動(dòng)機(jī)左機(jī)與右機(jī)輸出控制，在有些船舶中，只需要其中的一個(gè)。溫度監(jiān)測(cè)部6用于完成對(duì)所需要點(diǎn)的溫度測(cè)量，如電動(dòng)機(jī)溫度、機(jī)艙溫度、電池艙溫度、循環(huán)水溫等。速度操控部7用于聯(lián)接速度操控手柄。水流檢測(cè)部8用于完成循環(huán)冷卻水的水流量檢測(cè)，以及船舶航行中的相對(duì)于船的順?biāo)蚰嫠鳒y(cè)量。其中，電機(jī)驅(qū)動(dòng)部5通過網(wǎng)絡(luò)通訊9聯(lián)接與轉(zhuǎn)向控制部12相連，轉(zhuǎn)向控制部12用于完成電動(dòng)船的轉(zhuǎn)向控制，該轉(zhuǎn)向控制部12通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)總線10與主控制器I相連。
[0020]系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向控制部即為操舵控制，在系統(tǒng)中采用了靈活的網(wǎng)絡(luò)接口控制，系統(tǒng)可以將操舵控制插入于船舶任意位置(含網(wǎng)絡(luò)接口處)，即可對(duì)船舶進(jìn)行操控，由此系統(tǒng)構(gòu)成的模式，顯見，操作臺(tái)可以是任意位置的，這對(duì)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(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)總線10與電池管理部11相連，電池管理部11用于對(duì)船載系統(tǒng)的所有電池模組和電池單體進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理，將電池的動(dòng)態(tài)參數(shù)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(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)與Internet網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)接，通過這一接口，使本系統(tǒng)成為Internet網(wǎng)絡(luò)的終端接口，從而能夠完全受控于組建的數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊與控制。
[0023]所述主控制器I還通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)總線10與WIFI無線網(wǎng)絡(luò)接口裝置13相連，WIFI無線網(wǎng)絡(luò)接口裝置用于擴(kuò)充至無線網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)接。當(dāng)采用這個(gè)接口后，電動(dòng)船的所有操控系統(tǒng)在空間物理位置上具有更大靈活性，甚至可以將其移動(dòng)到船外，當(dāng)將速度操控部和轉(zhuǎn)向控制部移動(dòng)至船體外時(shí)，本系統(tǒng)就成為了遙控船控制系統(tǒng)。
[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(xiàn)聯(lián)接故障時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)觸發(fā)輔助FPGA，由其獨(dú)立完成對(duì)外部接口的控制，這是作為提供進(jìn)一步的系統(tǒng)可靠性而設(shè)計(jì)。
[0025]在控制器的結(jié)構(gòu)布局上，采用了獨(dú)立的接口適配器來實(shí)現(xiàn)與外部所有接口的聯(lián)接和控制，由于該接口適配器具有可擴(kuò)充的功能和特征，因此考慮到系統(tǒng)的冗余特性和最大的后備保護(hù)功能，采用了一款獨(dú)立于主控制器的FPGA芯片，用于作為數(shù)字控制器系統(tǒng)癱瘓后的后備補(bǔ)救措施，在通常正常工作的狀態(tài)下，將作為輔助控制權(quán)的FPGA芯片處于備用狀態(tài)而停滯工作，只有當(dāng)且當(dāng)DSP數(shù)字處理器為失效狀態(tài)時(shí)，該FPGA芯片才被激活，接管取代DSP數(shù)字處理器對(duì)接口適配器的控制，因而，做到了在極端狀態(tài)下的高度冗余。
[0026]所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)部5還與現(xiàn)場(chǎng)處置部14相連。船舶的可靠性和冗余特征是非常重要的，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和DSP系統(tǒng)同時(shí)出現(xiàn)故障時(shí)，而且接口適配器也處于失效狀態(tài)時(shí)，為了維持船舶的連續(xù)航行，現(xiàn)場(chǎng)處置部就可以發(fā)揮作用，在此，在電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器的邊上，安置現(xiàn)場(chǎng)處置部的操作接口，負(fù)責(zé)完成最底層的操作，以使船舶航行連續(xù)。
[0027]在船舶控制中電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)保護(hù)將是至關(guān)重要的，當(dāng)船舶失去動(dòng)力時(shí)便失去了可控性，將危及船舶和人身的安全。為此，在本系統(tǒng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)部具有多通道、多管路的多重選擇控制模式。
[0028]在常規(guī)模式下，采用網(wǎng)絡(luò)接口的通訊鏈接完成驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)給予的調(diào)節(jié)信息，一旦網(wǎng)絡(luò)失效，系統(tǒng)將自動(dòng)選擇來自接口適配器的控制信息，直到網(wǎng)絡(luò)重新被激活；當(dāng)上述兩部分都處于故障狀態(tài)時(shí)，可利用現(xiàn)場(chǎng)處置部就地操作完成對(duì)船舶的驅(qū)動(dòng)控制，以度過臨時(shí)處置時(shí)段，一直運(yùn)行至船舶安全出險(xiǎn)。
[0029]本發(fā)明的控制過程如下:
[0030]1、當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)后，由DSP系統(tǒng)進(jìn)入自檢程序，完成對(duì)所有內(nèi)置模塊、接口參數(shù)、夕卜部接口功能部件的巡檢。
[0031]完成系統(tǒng)啟動(dòng)后的DSP系統(tǒng)立即對(duì)速度操控部進(jìn)行參數(shù)讀取，用以調(diào)節(jié)航行速度，調(diào)節(jié)的速度給定送至電機(jī)驅(qū)動(dòng)部，整個(gè)調(diào)節(jié)控制過程將兼顧電池管理模塊的信息。
[0032]2、轉(zhuǎn)向控制參數(shù)的讀取，用于調(diào)節(jié)船舶的舵系，達(dá)到控制船舶的航行方向。在轉(zhuǎn)向控制中，除了舵角的轉(zhuǎn)向控制外，還兼容了左機(jī)和右機(jī)的速查控制，在核心控制器中融入了一個(gè)“速差轉(zhuǎn)向”;當(dāng)轉(zhuǎn)向控制部給出轉(zhuǎn)向需求時(shí)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)部將得到一個(gè)額外的“偏轉(zhuǎn)量”，將左右電機(jī)的速度給出偏差，用以達(dá)到轉(zhuǎn)向的目的(單機(jī)系統(tǒng)將關(guān)閉此項(xiàng)功能，在系統(tǒng)自啟動(dòng)的巡檢過程中完成檢測(cè)，并自動(dòng)設(shè)定是否關(guān)閉)。
[0033]3、由于本系統(tǒng)用于純電動(dòng)船，因此，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)所涵蓋的電池管理系統(tǒng)將對(duì)整船的電池進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控，電池管理系統(tǒng)直接獲得的電池參數(shù)將直接送入到數(shù)字控制器DSP中，將電池的參數(shù)融入調(diào)節(jié)算法之中。
[0034]4、作為船載系統(tǒng)和整船不可缺少的供電系統(tǒng)，本發(fā)明中將其定義為微網(wǎng)系統(tǒng)來實(shí)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(dòng)力鋰電池和超級(jí)電容構(gòu)成的能源系統(tǒng)逆變而來。船舶的電源，如交流電照明電、輔助電機(jī)用電等均由其控制供給。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種純電動(dòng)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(jī)驅(qū)動(dòng)部(5)、溫度監(jiān)測(cè)部(6)、速度操控部(7)和水流量檢測(cè)部⑶；所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)部(5)通過網(wǎng)絡(luò)通訊(9)聯(lián)接與轉(zhuǎn)向控制部(12)相連；所述轉(zhuǎn)向控制部(12)通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)總線(10)與所述主控制器(I)相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的純電動(dòng)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(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)總線(10)與電池管理部(11)相連。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的純電動(dòng)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(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)總線(10)與GPRS無線通訊接口裝置(16)相連。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的純電動(dòng)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(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)總線(10)與WIFI無線網(wǎng)絡(luò)接口裝置(13)相連。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的純電動(dòng)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(jù)權(quán)利要求1所述的純電動(dòng)雙電船的船載控制器，其特征在于，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)部(5)還與現(xiàn)場(chǎng)處置部(14)相連。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種純電動(dòng)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(jī)驅(qū)動(dòng)部、溫度監(jiān)測(cè)部、速度操控部和水流量檢測(cè)部；所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)部通過網(wǎng)絡(luò)通訊聯(lián)接與轉(zhuǎn)向控制部相連；所述轉(zhuǎn)向控制部通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)總線與所述主控制器相連。本發(fā)明能夠完成整船的航運(yùn)調(diào)節(jié)、控制和管理。
【IPC分類】G05B19/042
【公開號(hào)】CN105094016
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510523674
【發(fā)明人】陸政德, 帥鴻元
【申請(qǐng)人】上海瑞華(集團(tuán))有限公司
【公開日】2015年11月25日
【申請(qǐng)日】2015年8月24日