CN208797660U - 一种用于无人船的能源基站管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型专利公开了一种用于无人船的能源基站管理系统，所述系统包括燃油发电装置，光伏发电装置，风力发电装置，潮汐发电装置、基站电池、充电管理系统；所述充电管理系统将外部能源转换为化学能储存于大容量的基站电池中，然后优选清洁能源为外部供电；所述充电管理系统为无人船电池组提供充电接口，进而保证充电范围内的无人船能及时充电。本实用新型提供了一种保障无人船集群水域自动充电的能源系统，为提高无人船续航和自主作业能力，提供一套切实可行的离岸能源补充方案。

Description

一种用于无人船的能源基站管理系统

技术领域

本实用新型涉及机器人供电管理领域，其具体涉及一种用于无人船的能源基站管理系统。

背景技术

无人船能在水域自主作业，但是自主补给能源和续航能力存在短板，如果加大燃油箱，则导致其负载过重，而且给无人船加油时需要操作员参与，降低其无人化和自动化水平，尤其是无人船远离海岛时，则续航补给更难。如果为每条无人船安装其它供电系统，如太阳能电池，则增加无人船系统复杂性。尤其是大批量无人船整体离岸能源补给成为难题，而清洁能源的使用是水域设备能源供给的趋势，如何为无人船集群统一安排充电源成为研究热点。

鉴于此，克服上述现有技术所存在的缺陷是本技术领域亟待解决的问题。

发明内容

本实用新型需要解决的技术问题是：通过在孤立海岛或移动母船上设置多样化发电系统，为无人船集群提供持续的无线充电平台。

本实用新型通过如下技术方案达到上述目的：本实用新型提供一种用于无人船的能源基站管理系统，包括燃油发电装置，光伏发电装置，风力发电装置，潮汐发电装置、基站电池和充电管理系统，所述基站电池分为多组，所述燃油发电装置通过母船存储的大量燃油进行发电，可大功率地给一组电池供电；光伏发电装置安装在海岛或母船的向阳面，持续进行发电并给对应规模的一组电池进行充电；所述风力发电装置安装在海岛或母船当风面，持续发电并给对应规模的一组电池进行充电；潮汐发电装置安装在海岛或母船有潮汐的附近区域，持续发电并给对应规模的一组电池进行充电。

所述充电管理系统包括主控制器、通讯模块、无线充电发送模块、光照传感器、气象站、潮汐仪、继电开关和电量监测仪；所述电量监测仪监测各组电池的电量；所述主控制器通过信号线接收通讯模块、光照传感器、气象站、潮汐仪和电量监测仪的监测信息，及时评估光伏发电装置、风力发电装置和潮汐发电装置发电能力；所述燃油发电装置、光伏发电装置、风力发电装置和潮汐发电装置的输出端通过电源线与对应的电池组的充电装置相连，各电池组分别通过继电开关与无线充电发送模块相连，基站电池经由无线充电发送模块将电源传送给无人船电池组；主控制器通过信号线与继电开关相连，并控制各继电开关的通断；所述主控制器通过信号线与无线充电发送模块连接，控制无线充电发送模块是否向外供电。

所述充电管理系统根据各组电池的电量值，优选一组电池向外提供电源，为进入充电范围的无人船提供充电平台。

所述主控制器通过信号线与燃油发电装置、光伏发电装置、风力发电装置和潮汐发电装置的主控板相连，监测燃油发电装置、光伏发电装置、风力发电装置和潮汐发电装置的工作状态并控制其启停，当电池组电量低于设定阈值时，主控制器给对应继电开关发送断开指令，停止低电量电池组给无线充电发送模块供电。

优选的，可以设置多个无线充电发送模块，同时为进入充电范围的多艘无人船提供充电平台。

无人船上安装无线充电接收模块，此无线充电接收模块与充电管理系统的无线充电发送模块相匹配，无人船上还安装有通讯模块，无人船通过通讯模块向充电管理系统的通讯模块发送需要充电请求时，通讯模块将请求转发给主控制器，主控制器根据电池组的电量，如果光伏发电装置、风力发电装置和潮汐发电装置中对应的电池组电量相同且都大于充电阈值，则根据主控制器对光伏发电装置、风力发电装置和潮汐发电装置的发电能力进行排序，优先使用发电能力强的电池组对无线充电发送模块供电；如果光伏发电装置、风力发电装置和潮汐发电装置中对应的电池组电量不相同，则优先导通光伏发电装置、风力发电装置和潮汐发电装置中最大电量的电池组对应的继电开关，并给无线充电发送模块下达开始充电指令，基站电池经由无线充电发送模块将电源传送给无人船电池组；如果光伏发电装置、风力发电装置和潮汐发电装置中对应的最大电量的电池组持续供电后的电量低于设定阈值，则断开此电池组对应的继电开关，并启动当前光伏发电装置、风力发电装置和潮汐发电装置中最大电量的电池组对应的继电器开关，直到光伏发电装置、风力发电装置和潮汐发电装置对应的电池组都电量不足，则导通燃油发电装置对应的电池组与无线充电发送模块相连的继电开关，并给无线充电发送模块下达开始充电指令，基站电池经由无线充电发送模块将电源传送给无人船电池组，同时启动通燃油发电装置给对应电池组充电，补充对应电池组的电量。

本实用新型相比现有技术具有以下优点。

1、能源基站管理系统固定安装于孤立海岛或移动母船，为无人船集群离岸作业时提供能源补给站。

2、整合燃油发电装置、光伏发电装置、风力发电装置和潮汐发电装置不同模式为分别多组电池充电，为无人船集群提供大容量的能量供给源，响应无人船集群的自动供电需求。

3、优先使用光伏发电装置、风力发电装置和潮汐发电装置对应的电池组，并设置最低电量阈值，实现清洁能源的长期有效利用。

4、通过主控制器和传感器系统及时评估光伏发电装置、风力发电装置和潮汐发电装置发电能力。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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为本实用新型实施例整体结构示意图。

图2为本实用新型实施例中给多艘无人船充电时整体结构示意图。

图中：1-燃油发电装置；2-光伏发电装置；3-风力发电装置；4-潮汐发电装置；5-基站电池；6-充电管理系统；601-主控制器；602-无线充电发送模块；603-通讯模块；604-光照传感器；605-气象站；606-潮汐仪；607-继电开关；608-电量监测仪。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在本实用新型的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不应当理解为对本实用新型的限制。

此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。下面就参考附图和实施例结合来详细说明本实用新型。

如图1所示，一种用于无人船的能源基站管理系统，包括燃油发电装置1，光伏发电装置2，风力发电装置3，潮汐发电装置4、基站电池5和充电管理系统6，基站电池5分为四大组，分别命名为电池组一、电池组二、电池组三和电池组四，燃油发电装置1通过母船存储的大量燃油进行发电，可大功率地给基站电池5中电池组一供电；光伏发电装置2安装在海岛或母船的向阳面，持续进行发电并给基站电池5中电池组二进行充电；风力发电装置3安装在海岛或母船当风面，持续发电并给基站电池5中电池组三进行充电；潮汐发电装置4安装在海岛或母船有潮汐的附近区域，持续发电并给基站电池5中电池组四进行充电。

充电管理系统6包括主控制器601、通讯模块603、无线充电发送模块602、光照传感器604、气象站605、潮汐仪606、继电开关607和电量监测仪608；通讯模块603包括图传电台和数字电台，主控制器601为TMS320LF2407A定制DSP芯片；本发明中的无线充电发送模块602采用现有技术中的无线充电技术来实现，例如无线电动汽车充电WEVC技术，只要能实现本发明的技术方案即可，在此不再赘述。

电量监测仪608监测各组基站电池5的电量；

主控制器601通过信号线接收通讯模块603、光照传感器604、气象站605、潮汐仪606和电量监测仪608的监测信息并解析处理，通过光照传感器604的“光照强度”数据评估光伏发电装置2的发电能力，通过气象站605的“风向、风速、气压”数据评估风力发电装置3的发电能力，通过潮汐仪606的“波向、波高”数据评估潮汐发电装置4的发电能力。

燃油发电装置1的输出端通过电源线与基站电池5中电池组一的充电装置相连；光伏发电装置2的输出端通过电源线与基站电池5中电池组二的充电装置相连；风力发电装置3的输出端通过电源线与基站电池5中电池组三的充电装置相连；潮汐发电装置4的输出端通过电源线与基站电池5中电池组四的充电装置相连；

基站电池5中各组分别通过继电开关607与无线充电发送模块602相连，基站电池5经由无线充电发送模块602将电源传送给无人船电池组。

主控制器601通过信号线与继电开关607相连，并控制各继电开关607的通断；主控制器601通过信号线与无线充电发送模块602连接，控制无线充电发送模块602是否向外供电。

充电管理系统6根据基站电池5中各组电池的电量值，优选一组电池向外提供电源，为进入充电范围的无人船提供充电平台。

所述主控制器601通过信号线与燃油发电装置1、光伏发电装置2、风力发电装置3和潮汐发电装置4的主控板相连，监测燃油发电装置1、光伏发电装置2、风力发电装置3和潮汐发电装置4的工作状态并控制其启停，当基站电池5中电池组电量低于设定阈值70%时，主控制器601给对应继电开关607发送断开指令，停止低电量电池组给无线充电发送模块602供电。

如图2所示，进一步地，可以设置多个无线充电发送模块602，为进入充电范围的多艘无人船提供并列的充电平台。

无人船上安装无线充电接收模块，此无线充电接收模块与充电管理系统6的无线充电发送模块602相匹配，无人船上还安装有通讯装置，无人船通过通讯装置向充电管理系统6的通讯模块603发送“需要充电”请求时，通讯模块603将“需要充电”的请求转发给主控制器601，主控制器601根据基站电池5中各组电池的电量，如果光伏发电装置2、风力发电装置3、潮汐发电装置4中对应的电池组电量基本相同（差值小于等于5%）且大于充电阈值70%，则根据光伏发电装置2、风力发电装置3、潮汐发电装置4的发电能力进行排序，优先使用发电能力强的电池组对无线充电发送模块602供电；如果光伏发电装置2、风力发电装置3、潮汐发电装置4中对应的电池组电量不相同（差值大于5%），则优先导通光伏发电装置2、风力发电装置3、潮汐发电装置4中最大电量的电池组对应的继电开关607，并给无线充电发送模块602下达开始充电指令，基站电池5经由无线充电发送模块602将电源传送给无人船电池组；一段时间后，如果光伏发电装置2、风力发电装置3、潮汐发电装置4中对应的最大电量的电池组持续供电后的电量低于设定70%，则断开此电池组对应的继电开关607，并选择导通光伏发电装置2、风力发电装置3、潮汐发电装置4中当前最大电量的电池组对应的继电器开关607，直到光伏发电装置2、风力发电装置3、潮汐发电装置4对应的电池组都电量不足，则导通燃油发电装置1对应的电池组一与无线充电发送模块602相连的继电开关607，并给无线充电发送模块602下达开始充电指令，基站电池5经由无线充电发送模块602将电源传送给无人船电池组，同时启动燃油发电装置1给对应基站电池5中电池组一充电，补充对应电池组一的电量。

进一步的，本实用新型还能为两栖无人船、水下机器人、浮标等水域机器人提供持续的无线充电平台。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于无人船的能源基站管理系统，包括燃油发电装置（1），光伏发电装置（2），风力发电装置（3），潮汐发电装置（4）、基站电池（5），其特征在于，还包括充电管理系统（6），所述充电管理系统（6）包括主控制器（601）、通讯模块（603）、无线充电发送模块（602）；所述基站电池（5）分为多组，各组电池经由充电装置分别连接到燃油发电装置（1）、光伏发电装置（2）、风力发电装置（3）和潮汐发电装置（4）输出端；所述基站电池（5）经由继电开关（607）连接到无线充电发送模块（602）。

2.根据权利要求1所述的能源基站管理系统，其特征在于，所述充电管理系统（6）还包括光照传感器（604）、气象站（605）、潮汐仪（606）、继电开关（607）和电量监测仪（608），所述主控制器（601）通过信号线与通讯模块（603）、无线充电发送模块（602）、光照传感器（604）、气象站（605）、潮汐仪（606）和电量监测仪（608）相连；所述主控制器（601）通过信号线与各继电开关（607）相连；所述主控制器（601）通过信号线与无线充电发送模块（602）连接。

3.根据权利要求2所述的能源基站管理系统，其特征在于，所述主控制器（601）通过信号线与燃油发电装置（1）、光伏发电装置（2）、风力发电装置（3）和潮汐发电装置（4）的主控板相连。

4.根据权利要求3所述的能源基站管理系统，其特征在于，所述无线充电发送模块（602）并联的设置多个。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的能源基站管理系统，其特征在于，所述能源基站管理系统安装于孤立海岛或母船上。