本发明涉及一种电动船舶，特别是涉及一种千吨级以上电动船舶。
背景技术：
电动船是用电力推进的船舶，电力来自蓄电池或船用发电机。根据船舶电力推进方式，可分为直流推进和交流推进两大类。直流推进是用直流电机推进，直流电机转速调整范围宽广和平滑，过载起动和制动转矩大，逆转运行特性好；交流推进是是用交流电动机推进，交流电动机尽管具有输出功率大、极限转速高、结构简单、成本低、体积小、运行可靠等优点，但限于当时的技术限制，调速困难，应用较少。现有的两种推进方式无论哪种都无法推动千吨级以上的电动船舶，主要原因有以下两点，一：现有电动船舶的动力系统不具有传统燃油船的瞬时爆发力；二：现有电动船舶很难满足功能需求的续航能力。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是提供一种千吨级以上电动船舶，在动力性能上能够超越传统燃油船。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种千吨级以上电动船舶，包括动力总成系统，所述动力总成系统包括数字控制器和储能系统，所述储能系统由超级电容和动力锂电池组成，所述超级电容配置的数量满足瞬间动力的需求，所述动力锂电池配置的数量满足整个航程的续航里程需求；所述储能系统与配电柜相连，所述配电柜分别与第一驱动器柜、第二驱动器柜和交流电源柜相连，用于将储能系统的能量进行分割和管理，并将能量分割管控后发送至下游的第一驱动器柜、第二驱动器柜和交流电源柜；所述配电柜、第一驱动器柜、第二驱动器柜和交流电源柜分别与各自的数据采集控制装置相连；所述数据采集控制装置通过船载网络系统与所述数字控制器相连；所述数据采集控制装置根据所述数字控制器的指令对相应的配电柜、第一驱动器柜、第二驱动器柜和交流电源柜进行控制，实现各柜体间的协调工作。
所述数字控制器与手操器相连，所述手操器包括GPS系统和GPRS系统，所述GPS系统用于提供船舶航行的必要参数；所述GPRS系统用于实现远程数据的传输。
所述储能系统还与电池管理系统相连，所述电池管理系统用于对所述动力锂电池进行管理，并将所有获得的参数通过船载网络系统发送给数字控制器。
所述船载网络系统为多通道互为冗余数据传递网络系统，其数据的传递结构形式为CAN总线的结构形式，由底层FPGA逻辑控制器完成冗余和纠错。
所述第一驱动器柜和第二驱动器柜内均设有用于驱动电动机的变频驱动控制器。
所述交流电源柜内设有DC/AC转换器和AC正弦波处置器，所述DC/AC转换器用于将直流电源能量转换成整船所需的交流电源；所述AC正弦波处置器用于将转换后的交流电源传输给船载配电盘。
所述数字控制器采用DSP+FPGA实现。
所述超级电容的瞬放能力为1500A，所述动力锂电池的单体容量为500Ah。
有益效果
由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明利用超级电容的瞬间放电能力得到了与传统燃油船的相当的瞬时爆发力，利用500Ah锂电池单体串并联满足功能需求的续航能力，再通过控制器系统装置，经过整合匹配的船载系统为大功率的动力系统总成，该动力总成系统，完全与传统燃油船实施匹配，并有动力性能上的超越。在本发明中，由于采用了全电力推进系统，去除了燃油发动机系统和燃油发电机系统，因此，充分实现了零污染零排放的绿色能源替代。
附图说明
图1是本发明的结构方框图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明的实施方式涉及一种千吨级以上电动船舶，如图1所示，包括动力总成系统，所述动力总成系统包括数字控制器和储能系统，所述储能系统由超级电容和动力锂电池组成，所述超级电容配置的数量满足瞬间动力的需求，所述动力锂电池配置的数量满足整个航程的续航里程需求；所述储能系统与配电柜相连，所述配电柜分别与第一驱动器柜、第二驱动器柜和交流电源柜相连，用于将储能系统的能量进行分割和管理，并将能量分割管控后发送至下游的第一驱动器柜、第二驱动器柜和交流电源柜；所述配电柜、第一驱动器柜、第二驱动器柜和交流电源柜分别与各自的数据采集控制装置相连；所述数据采集控制装置通过船载网络系统与所述数字控制器相连；所述数据采集控制装置根据所述数字控制器的指令对相应的配电柜、第一驱动器柜、第二驱动器柜和交流电源柜进行控制，实现各柜体间的协调工作。
数字控制器由DSP+FPGA双控制器构成，其为本发明的集成控制器系统，该控制器嵌入了所有的集成控制系统软件。该数字控制器完成对所有船载系统柜体(柜体中所含的各个模块系统)的控制，控制的链接由船载网络系统完成，在网络介质中，完成高速数据的传递、逻辑控制、各个就地控制功能的执行和控制。
所述数字控制器与手操器相连，所述手操器包括GPS系统和GPRS系统。作为船舶系统控制功能的重要组成部分，GPS系统提供了船舶航行的必要参数，GPRS系统实现远程数据的传输，为Internet网络的远程数据中心提供动态参数，船舶的所有重要参数通过数据的链接进入专用数据中心的服务器系统，实现动态的参数管理和互联网+的功能。
船载网络系统为船载系统的多通道互为冗余数据传递网络系统，完成对所有柜体、柜体中的模组之间的相互通讯。其数据的传递结构形式为CAN总线的结构形式，由底层FPGA逻辑控制器完成冗余、纠错，保证系统在整个运行过程中的数据连续性和高度可靠性。
动力锂电池+超级电容的储能系统，该部分提供了整船的能源供给，该部分的核心为所配置的超级电容组和动力锂电池构成。其配置的原则是：超级电容必须满足瞬间动力的需求，如，满足驱动器瞬间的动力驱动需求，制动过程的能量回收需求；动力锂电池满足整个航程的续航里程需求，即所谓的“燃油储备容量”的类似电能容量配置。其中，所述超级电容的瞬放能力为1500A，所述动力锂电池的单体容量为500Ah。
所述储能系统还与电池管理系统相连，所述电池管理系统用于对所述动力锂电池进行管理，并将所有获得的参数通过船载网络系统发送给数字控制器，这些参数保证了船载控制软件嵌入程序的控制和有效管理。同时，这些参数还将传输至远程Internet数据中心。
在千吨级船舶的应用控制系统中，由于含有大量的动力锂电池，总量数以千计以上的动力锂电池，要长期稳定连续工作，系统还配置相应数量的电池管理系统，该电池管理系统实现对各个电池单体的参数监管，并将这些参数通过船载网络系统将参数发送给船载主控制器，该控制器完成将参数通过无线网络系统传送给远程的Internet数据中心服务器，对所有的参数实现动态监管。后台处理后的数据经过归并，根据需要，发送给手机App应用系统，用以实现移动互联网+的控制管理功能。
配电柜将超级电容+动力锂的能量进行分割和管理，通过内置的接触器系统，低压(24VC直流系统)能源，将能量分割管控后发送至下游的柜体和功能系统模组。其与数据采集控制装置相连，该数据采集控制装置完成系统的就地处置功能和网络链接功能，在就地即完成对柜体内所有设备的控制、指示和管理，并完成与其它柜体模组之间的协调控制。
第一驱动器柜的柜体内安置变频驱动控制器，该变频驱动控制器用于驱动电动机，该驱动器柜还与数据采集控制装置相连，数据采集控制装置完成系统的就地处置功能和网络链接功能，在就地即完成对柜体内所有设备的控制、指示和管理，并完成与其它柜体模组之间的协调控制。
第二驱动器柜的柜体内也安置变频驱动控制器，该变频驱动控制器用于驱动电动机，该驱动器柜还与数据采集控制装置相连，数据采集控制装置完成系统的就地处置功能和网络链接功能，在就地即完成对柜体内所有设备的控制、指示和管理，并完成与其它柜体模组之间的协调控制。
所述交流电源柜完成将直流电源能量转换成整船所需的交流电源，完成提供整船所需要的交流工作电源。其内设有DC/AC转换器和AC正弦波处置器，所述DC/AC转换器用于将直流电源能量转换成整船所需的交流电源；所述AC正弦波处置器用于将转换后的交流电源传输给船载配电盘，整船所有的工作电源(交流电源)均由此柜子传输给船载配电盘，取代传统燃油船的发电机系统提供的电能，该电源的属性为三相四线制的交流电源输出，该制式方便地给予220VAC电源或380VAC电源。所述交流电源柜与数据采集控制装置相连，数据采集控制装置完成系统的就地处置功能和网络链接功能，在就地即完成对柜体内所有设备的控制、指示和管理，并完成与其它柜体模组之间的协调控制。在本发明中，由于采用了全电力推进系统，去除了燃油发动机系统和燃油发电机系统，因此，充分实现了零污染零排放的绿色能源替代。
在本动力总成系统中，由电池舱的动力锂电池和超级电容的组合的能源系统首先将电能传递给直流配电柜系统，在柜内完成电源组合、分割、保护、分配发送，实现对下游柜体功能模块的电力输送，发送的能量分别发送至：第一驱动器柜，以控制螺旋桨电动机的旋转产生船舶的持续前进动力；第二驱动器柜，以控制螺旋桨电动机的旋转产生船舶的持续前进动力；交流电源柜，用以完成整船的整船所需的电力需求，本装置完成取代传统的发电机系统，实现了船载系统的微网供电。
由此可见，数据采集控制装置将系统链接于船载核心数字控制器，并完成所有的就地柜体的功能操作和控制，所需的逻辑操控功能能完全通过网络控制的功能组合实施。由于系统采用该船载网络系统的通讯模式，所有的控制功能由所传输的控制字实现逻辑控制，因此，简化了本发明的系统设置，提高了系统的可靠性，总体系统对表现非常的简洁。
该装置采用DSP+FPGA的模式完成嵌入数字控制，具有速度快、软件设计严谨和数据可溯源性，所有的功能模块运行过程同样纳入了Internet网络的监管，船载系统的逻辑控制过程在本地主CPU的控制下完成。
在船载操纵台的控制操作下，系统首先上电，上电后的控制器首先完成对网络上所挂的所有设备进行巡检，巡检的过程为分为二级，第一级为柜体监测，在这一级中，完成各个柜体数据的上传，上传的柜体数据为功率等级、电压等级、相互之间的逻辑保护等参数信息，这些参数传递给船载主核心逻辑控制器，控制过程将由这些逻辑控制字实施操控。第二级为对柜体内模块的监测，对柜体各个模组的参数、完好性，进行对比分析，系统将自动识别各个模块的瞬时状态，一旦完成所有的监测后，系统才会进入下一步的逻辑控制过程。
完成了对系统的巡检后，系统将对操控手柄的位置进行监测，此时的操作手柄必须处于P档位，系统将驱动器处于准备运行状态。
船载控制器完成此冷启动后，通过无线传输网络，向Internet远程数据中心进行数据登录，报告自检的结构，并告知数据中心，系统进入待航行状态，并等待GPS数据的变化。
至此，船舶进入等待的操控状态，一旦手操器有动作，驱动电机将做出相对应的旋转动作，船舶即进入航行阶段。
在航行过程中，首先由手操器的给定信号发送给主控制器，主控制器通过嵌入的控制算法软件，将手操器的信号转换成相应变频驱动器所需的、能读懂的给定量，在变频器的驱动控制下，电动机将以此信息实现旋转，并推动船舶的航行。
在整个航行过程中，系统将完全在船载主控制器的操控软件控制下完成相对应的航程。
值得一提的是，船舶在航行过程中，系统将时刻关注着电池管理系统所给出的信息，并将电池的剩余能量以剩余续航里程的信息显示给船老大，用以保证航行过程的准确无误，当船舶的操作者关注所显示的剩余航行里程，整个航行过程将是安全的，不会出现续航里程不够的问题。