[發(fā)明專利]一種無(wú)人帆船能量管理系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110309338.5
• 申請(qǐng)日: 2021-03-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113036871B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-10-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周琳;宋東慶;陳震;遲書凱;黎明;何成龍;董航
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)海洋大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J7/00
• 分類號(hào): H02J7/00;H02J7/35;H01M10/42;B60L58/10;B60L8/00;B63H21/17
• 代理公司: 青島清泰聯(lián)信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37256
• 代理人: 張媛媛

一種無(wú)人帆船能量管理系統(tǒng)，其中，無(wú)人帆船包括太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)及蓄電池，太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)與所述蓄電池連接，以儲(chǔ)存電能，蓄電池為無(wú)人帆船用電設(shè)備供電；管理系統(tǒng)包括：傳感器單元：包括以下傳感器的之一或組合：風(fēng)速風(fēng)向儀、航向傳感器、圖像傳感設(shè)備；控制器，包括：采集單元：采集傳感器單元的傳感數(shù)據(jù)；航行風(fēng)險(xiǎn)判定單元：用于根據(jù)傳感數(shù)據(jù)判定無(wú)人帆船的航行風(fēng)險(xiǎn)；能量管理單元：用于根據(jù)無(wú)人帆船的航行風(fēng)險(xiǎn)控制蓄電池的電能輸出。該系統(tǒng)可按航行風(fēng)險(xiǎn)合理規(guī)劃靠太陽(yáng)能取電的無(wú)人帆船的耗能，使得太陽(yáng)能能量供給可滿足無(wú)人帆船正常需求，可以有效提高無(wú)人帆船的航行距離，為無(wú)人帆船長(zhǎng)距離航行監(jiān)測(cè)提供了能量基礎(chǔ)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及能量管理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種無(wú)人帆船能量管理系統(tǒng)。

背景技術(shù)

無(wú)人帆船作為海上智能交通工具的代表，在海洋監(jiān)測(cè)方面具有十分廣闊的應(yīng)用前景，以風(fēng)力作為航行驅(qū)動(dòng)力，以太陽(yáng)能電池板等獲取電能供給控制系統(tǒng)和傳感器使用，與無(wú)人帆船相比在續(xù)航和節(jié)能方面優(yōu)勢(shì)明顯，但由于無(wú)人帆船船體面積受限，使得安裝在無(wú)人帆船上的太陽(yáng)能板面積有限，其產(chǎn)生的能量有限，而無(wú)人帆船各傳感器等對(duì)能量消耗遠(yuǎn)大于產(chǎn)生的能量，為滿足無(wú)人帆船遠(yuǎn)距離航行和觀測(cè)的要求，設(shè)計(jì)一套無(wú)人帆船能量管理系統(tǒng)十分必要。

雖然無(wú)人帆船技術(shù)越來(lái)越成熟，但在無(wú)人帆船低功耗長(zhǎng)距離航行方面還沒(méi)有很好的解決方案。目前在無(wú)人帆船低功耗長(zhǎng)距離航行方面主要有兩大思路，一是增加無(wú)人帆船能量供給，鑒于無(wú)人帆船海上可利用能量較少，大多以風(fēng)能和太陽(yáng)能為主，風(fēng)能利用率低、技術(shù)不完善，使得太陽(yáng)能成為無(wú)人帆船主要能量供給，想要提高太陽(yáng)能供給，主要措施就是在無(wú)人帆船上裝載更多的太陽(yáng)能電池板，又因?yàn)槭艽w大小的限制，無(wú)法有更大的改進(jìn)；

二是減少無(wú)人帆船各器件的能量損耗，目前僅限于使用低功耗器件達(dá)到節(jié)能要求，但缺乏有效措施。

具體舉例說(shuō)明如下。

以一艘4m×1m的無(wú)人帆船為例，帆船上所能安裝的太陽(yáng)能電池板一天內(nèi)所發(fā)的電量約為：200W×3×7.4h÷1.4≈3415.4Wh

該發(fā)電量的計(jì)算方法基于現(xiàn)有技術(shù)中太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀。現(xiàn)有技術(shù)中，每塊太陽(yáng)能電池板的電池安裝容量為150Wp至200Wp，即在理想條件下，陽(yáng)光垂直照射，環(huán)境溫度不超過(guò)25℃，光照度DNI數(shù)值達(dá)到一類地區(qū)或二類較高地區(qū)指標(biāo)，其直流峰值發(fā)電能力為150W至200W(這里取200W，因?yàn)楹罄m(xù)確定發(fā)電時(shí)長(zhǎng)是按照峰值發(fā)電確定的)。通常情況下，為了保證發(fā)電量，太陽(yáng)能電池板的安裝容量要大于預(yù)期使用容量。一般條件下，安裝容量需要設(shè)計(jì)為使用容量的1.3到1.5倍(這里取1.3)，市場(chǎng)上太陽(yáng)能電池板的規(guī)格一般為1.2m×0.99m，鑒于無(wú)人帆船的面積，可在船上加裝三塊此規(guī)格的太陽(yáng)能電池板；太陽(yáng)能電池板每日峰值發(fā)電時(shí)長(zhǎng)約為7.4h。

這里將案例無(wú)人帆船上的耗能器件及其功率列舉如下：

控制器：約25W(主控)+25W(驅(qū)動(dòng))+10W(能源控制)(共有3塊板需要控制器控制)