一种纯电动双电船的船载控制器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及船载动力驱动控制技术领域，特别是涉及一种纯电动双电船的船载控制器。
【背景技术】
[0002]在节能减排推进新能源动力持续发展的今天，人们的关注点已经从陆地交通逐渐转向了水域交通，在博大的湖面、浩瀚的海面，有志之士们已经试图将新能源应用其中。
[0003]在船舶领域新能源蓬勃发展之初，首先将面临的是如何解决船舶动力驱动和控制的控制器和驱动器，必须寻找到适合其中的，与之相匹配的，能为纯电动所用的(尤其是双电技术所适用的)控制器和动力驱动器。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种纯电动双电船的船载控制器，能够完成整船的航运调节、控制和管理。
[0005]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种纯电动双电船的船载控制器，包括主控制器和接口适配器，所述主控制器与所述接口适配器相连，所述接口适配器上连接有逆变电源、电机驱动部、温度监测部、速度操控部和水流量检测部；所述电机驱动部通过网络通讯联接与转向控制部相连；所述转向控制部通过数据网络总线与所述主控制器相连。
[0006]所述主控制器还通过数据网络总线与电池管理部相连。
[0007]所述主控制器还通过数据网络总线与GPRS无线通讯接口装置相连。
[0008]所述主控制器还通过数据网络总线与WIFI无线网络接口装置相连。
[0009]所述接口适配器还与辅助控制器相连。
[0010]所述电机驱动部还与现场处置部相连。
[0011]有益效果
[0012]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:本发明采用了灵活的网络接口控制，可以将操舵控制插入于船舶任意位置(含网络接口处)，即可对船舶进行操控，并且操作台可以是任意位置的，这对船舶的操控方面带来极大的便捷。本发明适用于任何功能的船型、任何功率的船型，具有开放的总线结构和接口适配器，从而为扩容、增加和改变功能提供了先决的条件。
【附图说明】
[0013]图1是本发明的结构方框图。
【具体实施方式】
[0014]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。
[0015]本发明的实施方式涉及一种纯电动双电船的船载控制器，如图1所示，包括主控制器I和接口适配器3，所述主控制器I与所述接口适配器3相连，所述接口适配器3上连接有逆变电源4、电机驱动部5、温度监测部6、速度操控部7和水流量检测部8 ;所述电机驱动部5通过网络通讯9联接与转向控制部12相连；所述转向控制部12通过数据网络总线10与所述主控制器I相连。
[0016]其中，主控制器I由DSP数字控制器与FPGA逻辑控制器构成，该主控制器具有与网络的接口，在本系统中以CAN总线结构形式构成，具有光纤通讯与电通讯的模式，互为兼容。所设置的数字并行接口为连接接口适配器。整船协调控制模块安置在其中，系统带有的显示屏连接端口，连接触摸屏显示屏。触摸显示屏2为参数显示屏，所有相关的参数在显示屏上都能显示，通过触摸屏，可以实现参数的操作，比如远程Internet触发呼唤，设置参数等等。
[0017]由此可见，本主控制器的核心部分采用DSP数字控制器构成，由FPGA完成底层的逻辑控制部分，整个调节过程采用具有能量快速回收的控制策略，在操控手段上满足并超越传统的算法控制模式。整个控制系统具有灵活的网络接口做到了开放式、可实现智能化控制调节的模式。
[0018]本实施方式中的接口适配器3不仅有并行数据通讯部分，还兼容串行部分，实现与外部接口的联接，完成与外部各个接口的物理联接。
[0019]逆变电源4完成整船的电源供电，逆变电源将动力锂电池与超级电容构成的能源系统的直流电转换成交流电，配置为380VAC和220VAC。电机驱动部5用于完成电动机左机与右机输出控制，在有些船舶中，只需要其中的一个。温度监测部6用于完成对所需要点的温度测量，如电动机温度、机舱温度、电池舱温度、循环水温等。速度操控部7用于联接速度操控手柄。水流检测部8用于完成循环冷却水的水流量检测，以及船舶航行中的相对于船的顺水或逆水水流测量。其中，电机驱动部5通过网络通讯9联接与转向控制部12相连，转向控制部12用于完成电动船的转向控制，该转向控制部12通过数据网络总线10与主控制器I相连。
[0020]系统的转向控制部即为操舵控制，在系统中采用了灵活的网络接口控制，系统可以将操舵控制插入于船舶任意位置(含网络接口处)，即可对船舶进行操控，由此系统构成的模式，显见，操作台可以是任意位置的，这对船舶的操控方面带来极大的便捷。
[0021]所述主控制器I还通过数据网络总线10与电池管理部11相连，电池管理部11用于对船载系统的所有电池模组和电池单体进行动态管理，将电池的动态参数采集后由通讯接口送至主控制器。
[0022]所述主控制器I还通过数据网络总线10与GPRS无线通讯接口装置16相连，GPRS无线通讯接口装置用于完成GPRS无线网络与Internet网络的联接，通过这一接口，使本系统成为Internet网络的终端接口，从而能够完全受控于组建的数据中心，实现远程通讯与控制。
[0023]所述主控制器I还通过数据网络总线10与WIFI无线网络接口装置13相连，WIFI无线网络接口装置用于扩充至无线网络的联接。当采用这个接口后，电动船的所有操控系统在空间物理位置上具有更大灵活性，甚至可以将其移动到船外，当将速度操控部和转向控制部移动至船体外时，本系统就成为了遥控船控制系统。
[0024]所述接口适配器3还与辅助控制器15相连，该辅助控制器15是DSP/上层FPGA出现联接故障时，系统将自动触发辅助FPGA，由其独立完成对外部接口的控制，这是作为提供进一步的系统可靠性而设计。
[0025]在控制器的结构布局上，采用了独立的接口适配器来实现与外部所有接口的联接和控制，由于该接口适配器具有可扩充的功能和特征，因此考虑到系统的冗余特性和最大的后备保护功能，采用了一款独立于主控制器的FPGA芯片，用于作为数字控制器系统瘫痪后的后备补救措施，在通常正常工作的状态下，将作为辅助控制权的FPGA芯片处于备用状态而停滞工作，只有当且当DSP数字处理器为失效状态时，该FPGA芯片才被激活，接管取代DSP数字处理器对接口适配器的控制，因而，做到了在极端状态下的高度冗余。
[0026]所述电机驱动部5还与现场处置部14相连。船舶的可靠性和冗余特征是非常重要的，当网络系统和DSP系统同时出现故障时，而且接口适配器也处于失效状态时，为了维持船舶的连续航行，现场处置部就可以发挥作用，在此，在电动机驱动器的边上，安置现场处置部的操作接口，负责完成最底层的操作，以使船舶航行连续。
[0027]在船舶控制中电动机的驱动保护将是至关重要的，当船舶失去动力时便失去了可控性，将危及船舶和人身的安全。为此，在本系统的电机驱动部具有多通道、多管路的多重选择控制模式。
[0028]在常规模式下，采用网络接口的通讯链接完成驱动系统给予的调节信息，一旦网络失效，系统将自动选择来自接口适配器的控制信息，直到网络重新被激活；当上述两部分都处于故障状态时，可利用现场处置部就地操作完成对船舶的驱动控制，以度过临时处置时段，一直运行至船舶安全出险。
[0029]本发明的控制过程如下:
[0030]1、当系统启动后，由DSP系统进入自检程序，完成对所有内置模块、接口参数、夕卜部接口功能部件的巡检。
[0031]完成系统启动后的DSP系统立即对速度操控部进行参数读取，用以调节航行速度，调节的速度给定送至电机驱动部，整个调节控制过程将兼顾电池管理模块的信息。
[0032]2、转向控制参数的读取，用于调节船舶的舵系，达到控制船舶的航行方向。在转向控制中，除了舵角的转向控制外，还兼容了左机和右机的速查控制，在核心控制器中融入了一个“速差转向”;当转向控制部给出转向需求时，电机驱动部将得到一个额外的“偏转量”，将左右电机的速度给出偏差，用以达到转向的目的(单机系统将关闭此项功能，在系统自启动的巡检过程中完成检测，并自动设定是否关闭)。
[0033]3、由于本系统用于纯电动船，因此，网络系统所涵盖的电池管理系统将对整船的电池进行动态监控，电池管理系统直接获得的电池参数将直接送入到数字控制器DSP中，将电池的参数融入调节算法之中。
[0034]4、作为船载系统和整船不可缺少的供电系统，本发明中将其定义为微网系统来实施控制的，其逆变电源控制这全船所需的其余电源能源，该电源均由动力锂电池和超级电容构成的能源系统逆变而来。船舶的电源，如交流电照明电、辅助电机用电等均由其控制供给。
【主权项】
1.一种纯电动双电船的船载控制器，包括主控制器(I)和接口适配器(3)，其特征在于，所述主控制器(I)与所述接口适配器(3)相连，所述接口适配器(3)上连接有逆变电源(4)、电机驱动部(5)、温度监测部(6)、速度操控部(7)和水流量检测部⑶；所述电机驱动部(5)通过网络通讯(9)联接与转向控制部(12)相连；所述转向控制部(12)通过数据网络总线(10)与所述主控制器(I)相连。2.根据权利要求1所述的纯电动双电船的船载控制器，其特征在于，所述主控制器(I)还通过数据网络总线(10)与电池管理部(11)相连。3.根据权利要求1所述的纯电动双电船的船载控制器，其特征在于，所述主控制器(I)还通过数据网络总线(10)与GPRS无线通讯接口装置(16)相连。4.根据权利要求1所述的纯电动双电船的船载控制器，其特征在于，所述主控制器(I)还通过数据网络总线(10)与WIFI无线网络接口装置(13)相连。5.根据权利要求1所述的纯电动双电船的船载控制器，其特征在于，所述接口适配器(3)还与辅助控制器(15)相连。6.根据权利要求1所述的纯电动双电船的船载控制器，其特征在于，所述电机驱动部(5)还与现场处置部(14)相连。
【专利摘要】本发明涉及一种纯电动双电船的船载控制器，包括主控制器和接口适配器，所述主控制器与所述接口适配器相连，所述接口适配器上连接有逆变电源、电机驱动部、温度监测部、速度操控部和水流量检测部；所述电机驱动部通过网络通讯联接与转向控制部相连；所述转向控制部通过数据网络总线与所述主控制器相连。本发明能够完成整船的航运调节、控制和管理。
【IPC分类】G05B19/042
【公开号】CN105094016
【申请号】CN201510523674
【发明人】陆政德, 帅鸿元
【申请人】上海瑞华(集团)有限公司
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年8月24日