[發明專利]一種無人帆船能量管理系統

有效

• 申請號: 202110309338.5
• 申請日: 2021-03-23
• 公開（公告）號: CN113036871B
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發明（設計）人: 周琳;宋東慶;陳震;遲書凱;黎明;何成龍;董航
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H02J7/35;H01M10/42;B60L58/10;B60L8/00;B63H21/17
• 代理公司: 青島清泰聯信知識產權代理有限公司 37256
• 代理人: 張媛媛

1.一種無人帆船能量管理系統，其特征在于，所述無人帆船包括太陽能發電系統及蓄電池，所述太陽能發電系統與所述蓄電池連接，以儲存電能，所述蓄電池為無人帆船用電設備供電；所述管理系統包括：

傳感器單元：包括以下傳感器的之一或組合：風速風向儀、航向傳感器、圖像傳感設備；

控制器，包括：

采集單元：與傳感器單元通信，采集傳感器單元的傳感數據；

航行風險判定單元：用于根據所述的傳感數據判定無人帆船的航行風險，所述航行風險包括高風險航行、中風險航行及低風險航行；

能量管理單元：用于根據無人帆船的航行風險控制蓄電池的電能輸出；

若無人帆船處于低風險航行，控制器在低風險工作周期T控制能量管理單元輸出電能，在低風險休眠周期t₁控制能量管理單元休眠；

若無人帆船處于中風險航行，控制器在中風險工作周期T控制能量管理單元輸出電能，在高風險休眠周期t₂控制能量管理單元休眠；

若無人帆船處于高風險航行，控制器控制能量管理單元不間斷輸出電能；

能量管理單元在無人帆船處于工作周期內按無人帆船滿負荷所需電能輸出能量，在休眠期內按無人帆船所需最低能量標準輸出能量；

設定高風險航行時間、中風險航行時間和低風險航行時間的航行時間比為2：11：7；

1.57t≤t₁≤36.6；

t≤t₂≤23.31；

7t₁＝11t₂；

其中，t為休眠因子；

其中，a為無人帆船滿負載工作時的功率，b為無人帆船休眠時的工作功率，P為太陽能發電系統一天總的發電量，T為蓄電池滿負荷供電周期。

2.如權利要求1所述的無人帆船能量管理系統，其特征在于，所述航行風險的判定方法包括以下步驟之一或組合：

設定風速第一閾值及風速第二閾值，所述風速第一閾值大于風速第二閾值，若無人帆船航行速度大于風速第一閾值，認定無人帆船處于高風險航行，若無人帆船航行速度處于風速第一閾值與風速第二閾值之間，認定無人帆船處于中風險航信，若無人帆船航行速度小于風速第二閾值，認定無人帆船處于低風險航行；

設定風向第一閾值及風向第二閾值，所述風向第一閾值大于風向第二閾值，若無人帆船航行角度變化大于風向第一閾值，認定無人帆船處于高風險航行，若無人帆船航行角度變化處于風向第一閾值與風向第二閾值之間，認定無人帆船處于中風險航信，若無人帆船航行角度變化小于風向第二閾值，認定無人帆船處于低風險航行；

設定第一距離閾值與第二距離閾值，所述第一距離閾值小于第二距離閾值，若若圖像傳感設備采集的圖像顯示船舶航行前端第一距離內具有障礙物，認定無人帆船處于高風險航行，若第一距離和第二距離之間具有障礙物，認定無人帆船處于中風險航行，若第二距離之外具有障礙物，認定無人帆船處于低風險航行。

3.如權利要求1所述的無人帆船能量管理系統，其特征在于，設定風速第一閾值為10.8m/s，風速第二閾值為3.4，風向第一閾值為20度，風向第二閾值為10度，第一距離閾值為200米，第二距離閾值為250米。

4.如權利要求1所述的無人帆船能量管理系統，其特征在于，所述控制器進一步被配置為：

在低風險航行狀態下，按低風險工作周期T所需能量和低風險休眠周期t₁所需能量，交替控制蓄電池輸出；

在中風險航行狀態下，按高風險工作周期T所需能量和低風險休眠周期t₂所需能量，交替控制蓄電池輸出。

5.如權利要求1所述的無人帆船能量管理系統，其特征在于，所述系統包括主控板、驅動板及能源控制板；所述控制器集成于所述主控板；所述能源控制板與主控板連接，獲取主控板生成的能量管理信號；所述驅動板輸入端連接能源控制板，輸出端連接帆船電機和帆船舵機，根據能源控制板的控制驅動帆船運行。

6.如權利要求5所述的無人帆船能量管理系統，其特征在于，所述主控板設置在主控箱內，所述驅動板設置在驅動箱內，所述能源控制板集成于能源控制箱內。