一种超级电容和动力锂电池组合的电动船动力总成系统技术方案

本发明专利技术涉及一种超级电容和动力锂电池组合的电动船动力总成系统，主控制器通过内部数据总线通道分别与船速控制手操器、主逻辑控制器、BMS电池管理系统、螺旋桨驱动控制器相连；超级电容和动力锂电池的耦合器用于实现超级电容组和动力锂电池组提供能量，当船舶有动力需求需要提供瞬间能量时，由超级电容组提供瞬间输出大功率的能量，当船舶有制动需求时，超级电容组将动能转换成电能储存，超级电容组和动力锂电池组之间的能量不断交互；超级电容组配有超级电容自动平衡系统，动力锂电池组配有所述BMS电池管理系统。本发明专利技术满足了船舶所需的动力和持续续航能力的需求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电动船
，特别是涉及一种超级电容和动力锂电池组合的电动船动力总成系统。
技术介绍
在世界范围，随着人们对燃油污染给空气造成危害关注度的提升，新能源的开发和利用已经为世人所高度重视。尤其当人们意识到燃油在燃烧过程中对PM2.5造成的直接危害是相当巨大这一事实，更加关注新能源的利用和开发。随着新能源技术的进一步发展和应用成果的推广，燃油船的改造和能源替换过程已经被被人们所关注，但是，由于船舶本身所具有特殊的动力特性和要求，多年来一直没能得到根本的创新性变化。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种超级电容和动力锂电池组合的电动船动力总成系统，满足了船舶所需的动力和持续续航能力的需求。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种超级电容和动力锂电池组合的电动船动力总成系统，包括主控制器、船速控制手操器、主逻辑控制器、BMS电池管理系统、螺旋桨驱动控制器以及超级电容和动力锂电池的耦合器，所述主控制器通过内部数据总线通道分别与船速控制手操器、主逻辑控制器、BMS电池管理系统、螺旋桨驱动控制器相连；所述超级电容和动力锂电池的耦合器用于实现超级电容组和动力锂电池组提供能量，当船舶有动力需求需要提供瞬间能量时，由所述超级电容组提供瞬间输出大功率的能量，当船舶有制动需求时，超级电容组将动能转换成电能储存，超级电容组和动力锂电池组之间的能量不断交互；所述超级电容组配有超级电容自动平衡系统，所述动力锂电池组配有所述BMS电池管理系统。所述主控制器包括DSP处理器、FPGA处理器和触摸屏系统，所述DSP处理器采用双板系统用于完成数据处理和命令传递，所述DSP处理器分别与FPGA处理器、触摸屏系统、时钟芯片和存储器相连；所述FPGA处理器用于完成逻辑运行的调度和控制。所述主控制器的内部数据总线通道通过控制系统内部的数据输入输出模块与船速控制手操器、主逻辑控制器和螺旋桨驱动控制器相连，通过数据通讯模块与BMS电池管理系统相连。所述主控制器还通过内部数据总线通道与辅助控制信息传输器相连。所述主控制器还通过内部数据总线通道与船舶运动参数监测器相连。所述主控制器还通过内部数据总线通道与GPRS/GPS通信模块相连。有益效果由于采用了上述的技术方案，本专利技术与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果:本专利技术对不同功率需求、不同持续续航能力需求的船舶，只要配置相应的驱动电机、螺旋桨系统，驱动控制器以及不同电池能量(安时数)的电池，即能满足其功能特征的需求。从船舶特种需求的角度而言，由于在本专利技术中开发了一款新型的、为船舶功能所需的开放性结构控制器，采用了模块化结构理念以及开放CAN通讯形式，因此，当有新的功能模组需要进行添加的时候，利用结构的形式和CAN通讯线即能实现新的组合和功能扩充。本专利技术的控制器采用了 DSP数字控制器和FPGA构成了高速控制器装置，在所配置的外部接口方面可以进行灵活多样化的组合，这一结构模式的好处在于，当系统需要扩展功能时，通过模组的添加，即能完成新的组合要件的新构架。附图说明图1是本专利技术的主控制器与外部接口系统框图；图2是本专利技术的超级电容和动力锂电池耦合部分原理图。具体实施例方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，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。本专利技术的实施方式涉及一种超级电容和动力锂电池组合的电动船动力总成系统，如图1和图2所示，包括主控制器、船速控制手操器8、主逻辑控制器9、BMS电池管理系统12、螺旋桨驱动控制器13和14以及超级电容和动力锂电池的耦合器，所述主控制器通过内部数据总线通道5分别与船速控制手操器8、主逻辑控制器9、BMS电池管理系统12、螺旋桨驱动控制器13和14相连；所述超级电容和动力锂电池的耦合器用于实现超级电容组和动力锂电池组提供能量，当船舶有动力需求需要提供瞬间能量时，由所述超级电容组提供瞬间输出大功率的能量，当船舶有制动需求时，超级电容组将动能转换成电能储存，超级电容组和动力锂电池组之间的能量不断交互；所述超级电容组配有超级电容自动平衡系统，所述动力锂电池组配有所述BMS电池管理系统。其中，所述主控制器包括DSP处理器2、FPGA处理器3和触摸屏系统1，所述DSP处理器2采用双板系统用于完成数据处理和命令传递，所述DSP处理器2分别与FPGA处理器3、触摸屏系统1、时钟芯片和存储器4相连；所述FPGA处理器3用于完成逻辑运行的调度和控制。触摸屏系统I用于作为人机交互界面的重要信息交互装置被安置在船舶的控制室的操纵台上，在显示屏上显示所有动态的船舶运行信息，其中有船行速度、电动机运转速度、电机功率、储能系统能量流等等，系统还提供了一些参数的设置窗口，用于完成人机交互的需求。DSP处理器2采用了双板系统，双板的系统配置相同，互为主辅控制器，用以完成数据的高速处理和命令的快速传递。DSP处理器2的运行过程必须采用FPGA处理器3完成所有逻辑运行的调度和控制，由其完成总线的配置功能，与DSP处理器2协调控制所有的外围控制芯片。在本系统中，为处理来自卫星通道的实时信息，时钟芯片充当了控制器内部所有模组布局的协调与统一过程，DSP处理器2给予的中间参数的存储由板上大容量存储器完成。所述主控制器的内部数据总线通道5通过控制系统内部的数据输入输出模块7与船速控制手操器8、主逻辑控制器9和螺旋桨驱动控制器13和14相连，通过数据通讯模块6与BMS电池管理系统12相连。其中，内部数据总线通道5是由DSP处理器2、FPGA处理器3以及通讯芯片组合完成，其中，既有并行通讯总线，同时又有串行通讯链路，其完成与二级模块之间的过程通讯功能。在数据通讯模块中，实现了并行通讯和标准串行通讯的组合，在本系统中，主要由CAN通讯和RS232构成。数据输入输出模块主要用于与外部功能模组的控制连接。所述主控制器还通过内部数据总线通道5与辅助控制信息传输器10相连。所述主控制器还通过内部数据总线通道5与船舶运动参数监测器11相连。所述主控制器还通过内部数据总线通道5与GPRS/GPS通信模块15相连。本专利技术中的船速手控器8是适用于纯电动船驱动的速度给定的，并为单驱动和双驱动所兼容的手动操纵控制器。该手控器采用了传统的燃油船完全相同的外部结构，从操纵角度没有任何的异样感觉，因此，习惯于燃油操纵感觉的操作员无需对其进行培训，即能进行纯电动船的操纵。其对船载控制器的接口要求为(双手柄控制器):6路数字量输入，2路模拟量输入。单手柄为:3路数字量输入，I路模拟量输入。本专利技术中的主逻辑控制器9，主要依照船体运动控制的各个部份进行逻辑操控，它们分别为:独立的充电控制，主要核心部份控制启动和驱动器的开启控制。本专利技术在船舶运行的过程中，还有相对独立的辅助控制信息传输器10 (即辅助驱动控制部份)，比如燃油发电部份的独立控制，船载电网的控制过程等，这些，本控制器都开通了接口，并进行数据采集和传输。本专利技术中的船舶运动参数监测器11，在本控制器的内置单元中，还专门设计了，针对各个运动参数进行采集和分析的存储和处理单元，臂如，螺旋桨的转速、船体速度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超级电容和动力锂电池组合的电动船动力总成系统，包括主控制器、船速控制手操器、主逻辑控制器、BMS电池管理系统、螺旋桨驱动控制器以及超级电容和动力锂电池的耦合器，其特征在于，所述主控制器通过内部数据总线通道分别与船速控制手操器、主逻辑控制器、BMS电池管理系统、螺旋桨驱动控制器相连；所述超级电容和动力锂电池的耦合器用于实现超级电容组和动力锂电池组提供能量，当船舶有动力需求需要提供瞬间能量时，由所述超级电容组提供瞬间输出大功率的能量，当船舶有制动需求时，超级电容组将动能转换成电能储存，超级电容组和动力锂电池组之间的能量不断交互；所述超级电容组配有超级电容自动平衡系统，所述动力锂电池组配有所述BMS电池管理系统。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陆政德，帅鸿元，
申请(专利权)人：上海瑞华集团有限公司，
类型：发明
国别省市：