一种系留球能源系统及控制方法技术方案

本发明专利技术实施例提供一种系留球能源系统及控制方法，该系统包括负载装置、太阳能电池、垂直轴风力发电装置、地面供电装置、电源控制器、CAN总线和锂电池组；其中，垂直轴风力发电装置与电源控制器电连接，太阳能电池与电源控制器电连接，地面供电装置与电源控制器电连接；锂电池组和负载装置分别与电源控制器电连接，CAN总线与电源控制器电连接；其中，CAN总线获取系留气球工作模式信息，电源控制器从负载装置获取负载功率信息，并根据系留气球工作模式信息和负载功率信息对太阳能电池、垂直轴风力发电装置和地面供电装置进行供电调节。通过增加太阳能电池和垂直轴风力发电装置，减少系留球对于地面电力的依赖。

An energy system and control method of system keeping ball

【技术实现步骤摘要】
一种系留球能源系统及控制方法
本专利技术涉及能源控制
，尤其涉及一种系留球能源系统及控制方法。
技术介绍
系留球是一种将系留气球在系留绳的牵引作用下实现空中稳定漂浮的空中载体，被广泛应用于军事、科学、商业等领域，其中军事领域的系留球根据其上所载传感器不同主要应用于侦查、监视、通讯和武器检测等用途。其主要由系留气球、设备舱、系留绳组成。工作原理如下：系留气球内部充有轻比重气体，由于密度低于空气，系留气球会在浮力的作用下上升，同时由于风的存在，这样在浮力、牵引力、重力的综合作用下，系留球实现高空静漂浮，从而可以利用高空优势进行通讯、侦查、监视等任务，与其他飞行载体相比，系留球空中载体具有成本低、使用方便等优点。但是现有的系留球主要是通过系留绳内置的电缆由地面传输电力，从而实现对于系留球的电力供应，系留球所载设备用电要依赖于地面供应，因此必须与发电车配对使用，十分麻烦，因此地面供应电力的方式很难为系留球长时驻空提供可靠能源保证。因此，如何为系留球长时驻空提供可靠能源保证，已经成为业界亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种系留球能源系统及控制方法，用以解决上述
技术介绍
中提出的技术问题，或至少部分解决上述
技术介绍
中提出的技术问题。第一方面，本专利技术实施例提供一种系留球能源系统，包括负载装置，还包括：太阳能电池、垂直轴风力发电装置、地面供电装置、电源控制器、CAN总线和锂电池组；其中，所述垂直轴风力发电装置与电源控制器电连接，所述太阳能电池与所述电源控制器电连接，所述地面供电装置与所述电源控制器电连接；所述锂电池组和所述负载装置分别与所述电源控制器电连接，所述CAN总线与所述电源控制器电连接；其中，所述CAN总线获取系留气球工作模式信息，所述电源控制器从所述负载装置获取负载功率信息，并根据所述系留气球工作模式信息和所述负载功率信息对所述太阳能电池、垂直轴风力发电装置和地面供电装置进行供电调节。更具体的，所述垂直轴风力发电装置具体包括：叶轮、发电机、传动机构、塔架和整流器；其中，所述叶轮设置于传动机构上，所述传动机构与所述发电机连接，所述整流器与所述发电机电连接，所述整流器与所述电源控制器电连接；其中所述塔架用于固定所述传动机构。更具体的，述锂电池组由8个电池子模块串联组成，其中，每个电子模块由35个三元锂电池单体并联组成。第二方面，本专利技术实施例提供一种基于第一方面系留球能源系统的系留球，包括系留气球，还包括第一直流电缆、第二直流电缆、第三直流电缆、第四直流电缆、第一交流电缆和系缆；所述太阳能电池固定于所述系留气球上方，所述垂直轴风力发电装置竖向设置于系留气球底部，所述地面供电装置、所述电源控制器、所述锂电池组、CAN总线和所述负载装置均设置于所述系留气球内部；所述系缆与所述地面供电装置电连接，所述地面供电装置通过第一直流电缆与所述电源控制器电连接，所述垂直轴风力发电装置通过第二直流电缆与所述电源控制器电连接，所述太阳能电池通过第三直流电缆与所述电源控制器电连接，所述锂电池通过第四直流电缆与所述电源控制器电连接；所述CAN总线用于获取系留气球工作模式信息。第三方面，本专利技术实施例提供一种基于第一方面留球能源系统的系留球能源控制方法，包括：通过所述CAN总线获取系留气球工作模式信息，并根据所述负载装置获取负载功率信息；根据所述系留气球工作模式信息和所述负载功率信息对所述太阳能电池、垂直轴风力发电装置和地面供电装置进行供电调节。更具体的，所述系留气球工作模式信息具体包括：锚泊状态信息和非锚泊状态信息。更具体的，若所述CAN总线获取系留气球工作模式信息为锚泊状态信息，则相应地：获取太阳能电池最大发电功率信息和垂直轴风力发电装置最大发电功率信息，得到第一发电功率信息；若所述第一发电功率信息大于所述负载功率信息；则对所述负载功率信息与所述锂电池组最大充电功率之和与第一发电功率信息进行比较；当所述负载功率信息与所述锂电池组最大充电功率之和小于第一发电功率信息时，且太阳能电池发电功率和垂直轴风力发电装置功率之和能满足负载时，停止通过地面供电装置对锂电池组进行充电，仅通过太阳能电池和垂直轴风力发电装置对所述锂电池组进行充电。更具体的，若所述CAN总线获取系留气球工作模式信息为锚泊状态信息，则相应地：获取太阳能电池最大发电功率信息和垂直轴风力发电装置最大发电功率信息，得到第一发电功率信息；若所述第一发电功率信息小于或等于所述负载功率信息；且太阳能电池发电功率、垂直轴风力发电装置发电功率和地面供电装置发电功率之和等于负载功率信息与锂电池组充电最大功率之和，则在满足负载的情况下，同时对锂电池组进行充电。更具体的，若所述CAN总线获取系留气球工作模式信息为非锚泊状态信息，则相应地：获取太阳能电池最大发电功率信息和垂直轴风力发电装置最大发电功率信息，得到第一发电功率信息；若所述负载功率信息大于或等于第一发电功率信息，获取锂电池组放电最大功率；若锂电池组放电最大功率和第一发电功率信息之和大于或等于负载功率信息，且太阳能电池发电功率和垂直轴风力发电装置功率之和能满足负载时，停止通过地面供电装置对锂电池组进行充电，仅通过太阳能电池和垂直轴风力发电装置对所述锂电池组进行充电。更具体的，所述方法还包括：若所述负载功率信息小于第一发电功率信息，获取锂电池组放电最大功率；若所述负载功率信息和所述锂电池组放电最大功率之和大于第一发电功率信息，且太阳能电池发电功率和垂直轴风力发电装置功率之和能满足负载时，停止通过地面供电装置对锂电池组进行充电，仅通过太阳能电池和垂直轴风力发电装置对所述锂电池组进行充电。本专利技术实施例提供的一种系留球能源系统及控制方法，通过增加太阳能电池，充分利用高空太阳光照强度高的情况，通过太阳能电池产生一定的发电量，同时，针对高空风速大，风力分布广，风力稳定性高的特点，增加了垂直轴风力发电装置，有效利用高空风能和太阳能，产生更多的电量，并通过对太阳能电池、垂直轴风力发电装置和供电装置的高效供电管理，在满足系留球负载的前提下，有效利用太阳能电池和垂直轴风力发电装置进行发电，将多余的电量存储到锂电池组中，从而尽量减少系留球供电系统对于地面电力的依赖，为系留球长时驻空提供可靠能源保证。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术一实施例中所描述的系留球能源系统结构示意图；图2为本专利技术一实施例所描述的系留球结构示意图；图3为本专利技术一实施例所描述的系留球能源控制方法流程示意图。具体实施方式为使本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种系留球能源系统，包括负载装置，其特征在于，还包括：太阳能电池、垂直轴风力发电装置、地面供电装置、电源控制器、CAN总线和锂电池组；/n其中，所述垂直轴风力发电装置与电源控制器电连接，所述太阳能电池与所述电源控制器电连接，所述地面供电装置与所述电源控制器电连接；/n所述锂电池组和所述负载装置分别与所述电源控制器电连接，所述CAN总线与所述电源控制器电连接；/n其中，所述CAN总线获取系留气球工作模式信息，所述电源控制器从所述负载装置获取负载功率信息，并根据所述系留气球工作模式信息和所述负载功率信息对所述太阳能电池、垂直轴风力发电装置和地面供电装置进行供电调节。/n

【技术特征摘要】
1.一种系留球能源系统，包括负载装置，其特征在于，还包括：太阳能电池、垂直轴风力发电装置、地面供电装置、电源控制器、CAN总线和锂电池组；
其中，所述垂直轴风力发电装置与电源控制器电连接，所述太阳能电池与所述电源控制器电连接，所述地面供电装置与所述电源控制器电连接；
所述锂电池组和所述负载装置分别与所述电源控制器电连接，所述CAN总线与所述电源控制器电连接；
其中，所述CAN总线获取系留气球工作模式信息，所述电源控制器从所述负载装置获取负载功率信息，并根据所述系留气球工作模式信息和所述负载功率信息对所述太阳能电池、垂直轴风力发电装置和地面供电装置进行供电调节。


2.根据权利要求1所述系留球能源系统，其特征在于，所述垂直轴风力发电装置具体包括：风轮机、发电机、齿轮传动机构、塔架和整流器；
其中，所述风轮机设置于齿轮传动机构上，所述齿轮传动机构与所述发电机连接，所述整流器与所述发电机电连接，所述整流器与所述电源控制器电连接；
其中，所述塔架用于固定所述传动机构。


3.根据权利要求1所述系留球能源系统，其特征在于，所述锂电池组由8个电池子模块串联组成，其中，每个电子模块由35个三元锂电池单体并联组成。


4.一种基于权利要求1-3任一系留球能源系统的系留球，包括系留气球，其特征在于，所述系留球还包括第一直流电缆、第二直流电缆、第三直流电缆、第四直流电缆和系缆；
所述太阳能电池固定于所述系留气球上方，所述垂直轴风力发电装置竖向设置于系留气球底部，所述地面供电装置、所述电源控制器、所述锂电池组、CAN总线和所述负载装置均设置于所述系留气球内部；
所述系缆与所述地面供电装置电连接，所述地面供电装置通过第一直流电缆与所述电源控制器电连接，所述垂直轴风力发电装置通过第二直流电缆与所述电源控制器电连接，所述太阳能电池通过第三直流电缆与所述电源控制器电连接，所述锂电池通过第四直流电缆与所述电源控制器电连接。


5.一种基于权利要求1-3任一系留球能源系统的系留球能源控制方法，其特征在于，包括：
通过所述CAN总线获取系留气球工作模式信息，并根据所述负载装置获取负载功率信息；
根据所述系留气球工作模式信息和所述负载功率信息对所述太阳能电池、垂直轴风力发电装置和地面供电装置的发电功率进行供电调节。


6.根据权利要求5所述系留球能源控制方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜晓伟，徐国宁，李兆杰，苗颖，王旭巍，张衍垒，赵帅，
申请(专利权)人：中国科学院光电研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11