TW201711914A - 船舶動力控制策略 - Google Patents

Abstract

本發明提供了一種船舶控制策略，可透過如指令資料、潮汐資料、時間資料、水文資料、定位資料或氣象資料等對於水上航行影響甚鉅的因素，隨時改變船舶動力輸出及分配比例，達到最佳動力控制與能源運用的船舶動力系統及其控制策略。

Description

船舶動力控制策略

一種為船舶設計的船舶動力控制策略，尤指一種可自由在順境策略及逆境策略間切換，以達到最佳能源利用效果的船舶動力控制策略。

自從如油電混合等雙動力系統問世之後，能源的分配的動力控制便顯得相當重要，許多和雙動力或混合動力之動力控制的相關發明如雨後春筍一般冒出。

但目前所見的發明幾乎都屬於陸上載具的運用，少數的人將陸上載具的整套動力控制方法直接運用於船舶上，但如此一來除了無法讓船舶擁有最好的動力控制之外，間接地也造成了能量不必要的浪費。

一般將陸上載具之動力控制系統主要係因在船舶的設計上，人員對於動力的相關操作與陸上載具類似，相同是透過離合器以及油門來控制載具的前進，但實際上陸上與水上需要考量的環境因素是大為不同的，一般陸上的載具可能會面臨到需要不同動力控制的情況通常是載具本身的負載量(例如載重)、重力對上下坡的影響以及剎車時所需的摩擦力等；但在水上會遇到的狀況可謂與陸上截然不同。

在水上的情況下，負載量本身對於船舶的影響相較於陸上並非甚鉅，主要係因水會對船舶等載具產生浮力；此外，有關前進時所受到 的阻力，陸上與水上也不可相提並論，通常路上載具受到的阻力會與載具的速度成線性正比增加；若是船舶等水上載具則是呈現指數型正比增加，兩者之動力控制策略所要因應解決的問題實質上存在著相當大的落差。

此外，水上的天氣以及水文變化往往會較陸地來劇烈且多變，單靠陸上載具所用的動力控制策略並無法完美適應水上會面臨的情況。

縱使陸上載具運用到類似模糊法則的觀念來改善此一問題，畢竟在環境遭遇不同的情況下，實質上很難運用在水上的情況，雖以機率性決定動力控制策略屬於一個廣泛的概念，但目前並未見得一種專為水上載具設計且合理的動力控制策略。

為解決先前技術中所提及的問題，本發明提供了一種船舶動力系統及其控制策略。

所述船舶動力控制策略，包含一順境策略以及一逆境策略，該順境策略依照一第一電量狀態及一第二電量狀態選擇一第一航行模式，而該逆境策略依照該第一電量狀態、該第二電量狀態、一第三電量狀態以及一閾值選擇一第二航行模式。

其中，該第一電量狀態高於該第三電量狀態，該第三電量狀態高於該第二電量狀態，該順境策略及該逆境策略間可彼此切換，當船舶所需之動力超過一閾值且維持一第一時間，切換至該逆境策略，該逆境策略維持一第二時間，自動切換至該順境策略。

此外，本發明在另一實施例中更提供了一種船舶動力控制方法，首先執行步驟(A)，使用者在一船舶上選取一模式，接著執行步驟(B)， 該模式選擇為一複合動力模式，最後執行步驟(C)，該船舶中之一控制器判斷一動力分配。

所述該船舶動力控制方法該動力分配包含前述船舶動力控制策略中之一順境策略及一逆境策略。

另，根據前述船舶動力控制策略，本發明更提供了一種船舶航線規劃方法，首先執行步驟(I)，在一船舶中之一運算模組選定一起點及一終點，接著執行步驟(II)，該運算模組擬定複數個航線，再執行步驟(III)，該運算模組根據每一該複數個航線模擬運行前述之一船舶動力控制策略，最後執行步驟(IV)，該運算模組從該複數個航線中選定一最佳航線並顯示於一顯示模組。

10‧‧‧船舶動力系統

100‧‧‧控制器

101‧‧‧運算模組

200‧‧‧顯示模組

201‧‧‧操車器

300‧‧‧發電引擎

400‧‧‧電池管理系統

401‧‧‧電池

401’‧‧‧電池

500‧‧‧變頻器

501‧‧‧整流器

600‧‧‧充電器

700‧‧‧馬達

800‧‧‧直流/直流轉換器

900‧‧‧監控模組

P1‧‧‧第一間期

P2‧‧‧第二間期

P3‧‧‧第三間期

P4‧‧‧第四間期

PB‧‧‧電池輸出功率

PE‧‧‧引擎輸出功率

PE2‧‧‧引擎輸出功率

C‧‧‧充電功率

S‧‧‧起點

E‧‧‧終點

R1‧‧‧第一航線

R2‧‧‧第二航線

(A)~(C)‧‧‧步驟

(I)~(IV)‧‧‧步驟

圖1(a)係本發明船舶動力控制策略順境策略之控制流程圖。

圖1(b)係本發明船舶動力控制策略順境策略之動力分配圖。

圖1(c)係本發明船舶動力控制策略逆境策略之控制流程圖。

圖1(d)係本發明船舶動力控制策略逆境策略之動力分配圖。

圖2係本發明船舶動力控制方法之流程圖。

圖3(a)係本發明船舶航線規劃方法之流程圖。

圖3(b)係本發明船舶航線規劃方法之實例示意圖。

圖4係運用於本發明之船舶動力系統結構示意圖。

為能瞭解本發明的技術特徵及實用功效，並可依照說明書的 內容來實施，茲進一步以如圖式所示的較佳實施例，詳細說明如後：請同時參照圖1(a)~1(d)及圖4，圖1(a)係本發明船舶動力控制策略順境策略之控制流程圖；圖1(b)係本發明船舶動力控制策略順境策略之動力分配圖；圖1(c)係本發明船舶動力控制策略逆境策略之控制流程圖；圖1(d)係本發明船舶動力控制策略逆境策略之動力分配圖；圖4係運用於本發明之船舶結構示意圖。請先參照圖4，如圖4所示，本實施例用以示範之船舶動力系統10之結構包含發電引擎300、複數個充電器600、電池管理系統400、變頻器500、馬達700、控制器100、直流/直流轉換器800(DC/DC Converter)、複數個監控模組900以及運算模組101。

其中該複數個充電器600與該發電引擎300連接，該電池管理系統包含複數個電池401，且該複數個電池401與該複數個充電器600連接，該變頻器500包含一整流器501，且該變頻器500分別與該複數個電池401及該發電引擎300連接，複數個監控模組900與該控制器100連接，而該馬達700則與該變頻器500連接，此外，該複數個充電器600與該複數個電池401更透過一直流/直流轉換器(DC/DC Converter)與電池401’連接，較複數個電池401不同的是，電池401’為鉛酸電池。

發電引擎300產生之電力由變頻器500中之整流器501轉換為直流電，並與來自複數個電池401或電池401’所提供的直流電一併提供馬達700動力；監控模組900則可以是陀螺儀、壓力計、風速風向計、溼度計、水流感測器或其組合，亦可為水文測量系統，具有如測深、旁掃、淺剖等功能，能夠提供控制器100給予船舶最好的動力控制策略切換參考。與控制器100連接用以提醒當前船舶所面臨外界之情況；而該控制器100分別與該發電 引擎300、該複數個電池401以及該變頻器500連接，該運算模組101與該控制器100連接；此外，更有一操車器201與控制器100連接，而在本實施例中係利用電池管理系統400控管複數個電池401之充電狀態，此外更可依據使用者需求增設電路保護板等充電常用之元件，本發明不以此為限。

該船舶動力系統10中，該運算模組101為工業用電腦、單晶片或其組合，該控制器100為可程式邏輯控制器(Programmable Logic Controller,PLC)、微控制器(Microcontroller Unit,MCU)或其組合，而該複數個電池401可選自鋰離子電池、鋰聚合物電池、磷酸鋰鐵電池或其組合，可依據船舶動力系統10其需求設計；而運算模組101更與顯示模組200連接，該顯示模組200可以是LCD、LED的觸控螢幕，用以顯示當前該船舶動力系統10之各個軟硬體狀態、航線、GPS定位資料或其他較為重要的參數。

此外，若該運用該船舶動力系統10的水上載具為郵輪或觀光用船等，該複數個電池401更可與複數個酬載連接，所述之酬載(Hotel load)係船上的耗電用品，例如吊車、水泵、動態定位系統(Dynamic positioning system)、遙控載具(remotely operated vehicle,ROV)、微波爐、冷氣、冰箱、冰庫等需要消耗電能之用品，本發明不以此為限。

接著將上述船舶動力系統10套用至如圖1(a)~圖1(d)所示之實施例，也就是船舶動力控制策略；該船舶動力控制策略包含兩大模式，分別為順境策略與逆境策略，該順境策略依照第一電量狀態及第二電量狀態選擇第一航行模式。

而該逆境策略則依照該第一電量狀態、該第二電量狀態、一第三電量狀態以及一閾值選擇一第二航行模式。在本實施例中，第一電量 狀態、該第二電量狀態及一第三電量狀態即為複數個電池401之電量狀態(State of Charge,SOC)；該閾值則為馬達700運轉之牽引動力。

在本實施例中，第一電量狀態高於第三電量狀態，而第三電量狀態高於第二電量狀態，依序設定為80%、50%以及20%。，該順境策略及該逆境策略間可彼此切換，當船舶所需之動力超過閾值25千瓦(即牽引馬達700之動力)且維持第一時間，切換至該逆境策略，該逆境策略維持第二時間，自動切換至該順境策略。

因此，圖1(a)~圖1(b)包含了順境策略下的控制流程與其動力分配之資訊；而圖1(c)~1(d)則包含了逆境策略下的控制流程與其動力分配之資訊，該四張圖式構成本實施例船舶動力控制策略的完整結構，將於後敘明之。

在一般情況狀況下，船舶動力系統10會自動以順境策略作為基礎執行該船舶動力控制策略，也就是圖1(a)及圖1(b)中所述之情況，首先順境策略主要由兩種動力運作分配為主，其中第一充電模式及第一電力驅動模式間之切換係以複數個電池401之電量狀態(State of Charge,SOC)為依據，也就是第一電量狀態80%以及第二電量狀態20%，用以選擇第一航行模式，包含第一充電模式及第一電力驅動模式。

總括來說，當複數個電池401之電量狀態達到或大於第一電量狀態80%時，切換為第一電力驅動模式；而電量狀態達到或低於第二電量狀態20%時，則切換為第一充電模式。

上述運作方式可如圖1(b)中第一間期P1及第二間期P2來解釋，首先當複數個電池401之電量狀態掉到20%時，進入第一間期P1，引擎 將會開啟(本實施例即發電引擎300)，因此在發電引擎300開啟的情況下，即進入第一充電模式，發電引擎300產生之電力超出馬達700其馬達牽引功率(Power traction)之閾值(本實施例為25千瓦)部分會透過複數個充電器600替複數個電池401或電池401’充電；直到複數個電池401其電量狀態大於80%時，轉而進入第二間期P2中的第一電力驅動模式，推動馬達700運行。

所述複數個電池401之電量狀態可為總電量狀態或是平均電量狀態，端看使用者之需求設置，本發明不以此為限。

在本實施例之船舶動力系統10中，複數個電池401用以作為主要電源，而為鉛酸電池的電池401’則用以作為備用或緊急電源，以提高船舶動力系統10之安全性。

因此，在了解圖1(b)之情況下，圖1(a)中所展示的即本實施例順境策略之控制策略及流程；首先船舶動力系統10啟動，進入順境策略，第一步會先檢查馬達700推動船舶所需之牽引功率是否持續小於閾值25千瓦並維持第一時間，本實施例所述之第一時間為1分鐘，而其判斷標準可利用駕駛員對於油門的踩踏深度、持續時間等，再透過壓力感測器或晶片測得，本發明不以此為限；如船舶所需之牽引功率持續高於閾值25千瓦以上且維持1分鐘，則直接切換至逆境策略，反之則進一步進入第一電力驅動模式(即第二間期P2)。

在船舶動力系統10進入第一電力驅動模式時，一般情況下係以複數個電池401直接提供馬達700能量，輸出之牽引功率介於0~50千瓦之間；當複數個電池401故障或發生問題時，可啟用鉛酸電池，也就是電池401’作為備用或緊急電源，維持船舶的正常運轉。

在第一電力驅動模式的情況下，控制器100會定時檢查複數個電池401或電池401’其電量狀態，而檢查時間的間距可由船舶設計人員或製造商依據不同的船舶需求進行設計，本發明不以此為限；因此，當控制器100偵測到複數個電池401或電池401’其電量狀態持續大於第二電量狀態20%時，會如圖1(a)中所示，不斷循環確認駕駛員驅動船舶前進之牽引功率是否依然有無落於閾值25千瓦且維持1分鐘以上之情事，若無則不會切換至逆境策略，並持續以第一電力驅動模式運轉。

而當控制器100偵測到複數個電池401其電量狀態小於第二電量狀態20%時，船舶動力系統10會切換為第一充電運轉模式運行，在第一充電運轉模式的情況下，發電引擎300輸出給馬達700的功率介於0~25千瓦之間，而發電引擎300輸出超過牽引功率之閾值25千瓦的部分則透過充電器600替複數個電池401或電池401’充電。

在此第一充電模式運作的情況下，控制器100仍會定期檢查複數個電池401或電池401’其電量狀態，一旦其電量狀態不再小於第一電量狀態80%時，則切換回第一電力驅動模式；反之在第一充電模式運轉的情況下，電量狀態既小於80%且發電引擎300輸出給馬達700之牽引功率又一直維持在閾值25千瓦以上1分鐘，便會直接切換至逆境策略，否則持續以第一充電模式運轉。

接著如圖1(c)及圖1(d)所示，當由順境策略切換至逆境策略時，便以該兩圖為主進行船舶動力系統10之動力控制策略。總括來說，在逆境策略之下，與順境策略相同的是，第二充電模式、增程動力模式以及第二電力驅動模式等第二航行模式其之間的切換係以複數個電池401或電 池401’之電量狀態及發電引擎300所產生之能量是否超過閾值為依據運作。而船舶前進所需之馬達700牽引功率低於閾值時，切換至該第二充電模式；超過閾值時，檢測該電量狀態是否小於第三電量狀態50%，若大於第三電量狀態50%則切換至第二電力驅動模式，反之若電量狀態小於第三電量狀態50%，覆檢查電量狀態是否高於第二電量狀態20%；若高於第二電量狀態20%則切換至該增程動力模式，而複數個電池401或電池401’之電量狀態低於第二電量狀態20%則切換至該第二充電模式，再運轉直至複數個電池401或電池401’其電量狀態大於第一電量狀態80%。

上述逆境策略運作之動力控制分配如圖1(d)所示，首先第三間期係為前述增程動力模式，在此模式下，單靠發電引擎300產生之引擎輸出功率PE已不足以提供馬達700穩定的馬達牽引功率並維持船舶定速前進，因此尚需由複數個電池401或電池401’更加提供電池輸出功率PB給予馬達700，以支持船舶前進，通常在此情況下為海流逆流、逆風或海象惡劣等逆境環境啟用，且複數個電池401或電池401’亦充足在一定的電量狀態下啟動。

在增程動力模式下，發電引擎300產生之電力係為交流電，複數個電池401或電池401’產生之電力為直流電，本實施例中將兩種電流結合供給馬達700之手段係透過變頻器500中之整流器501轉換為直流電，與來自複數個電池401或電池401’的直流電一併提供馬達700牽引動力而達成。

而第四間期P4之運轉狀態係指逆境策略下之第二充電模式，在此模式之下，發電引擎300維持閾值25千瓦之功率運轉，透過變頻器500之調控，將25千瓦拆成兩個部分，分別是引擎輸出功率PE2及充電功率 C；引擎輸出功率PE2的部分用以提供馬達700動力，以維持船舶定速前進，而充電功率C的部分則轉替複數個電池401或電池401’充電。

概述完逆境策略之原理後，接著如圖1(c)所示，圖1(c)中展示了逆境策略下更加詳細的控制流程。再進入逆境策略的同時，控制器100會率先啟動計時器計算一第二時間，在本實施例中設定為15分鐘，之後會判定產生所需之動力是否大於閾值25千瓦，若是則進一步檢查複數個電池401或電池401’其電量狀態是否低於50%，反之則切換至第二充電模式(即第四間期P4)。

檢查複數個電池401或電池401’其電量狀態是否低於第三電量狀態50%後，若其電量狀態高於第三電量狀態50%，則切換為第二電力驅動模式，亦即馬達700之牽引功率係全由複數個電池401或電池401’供給，並會定時檢查馬達700所需之牽引功率是否持續大於25千瓦；倘若電量狀態小於第三電量狀態50%，覆檢查電量狀態是否高於第二電量狀態20%，若是則切換至增程動力模式(如第三間期P3)，在切換至增程動力模式之後，控制器100亦會定時檢查發電引擎300之輸出是否持續大於25千瓦。

上述控制策略中，若電量狀態低於第二電量狀態20%時，則會切換至第二充電模式運轉，並在維持第二充電模式運轉之情況下，定時檢查複數個電池401或電池401’其電量狀態是仍持續低於第一電量狀態80%，如否則發電引擎300不輸出牽引功率(因需維持高電壓而輸出0千瓦)，若持續低於第一電量狀態80%時則再回到最初檢查馬達700所需之牽引功率是否持續大於25千瓦之流程步驟。

此外，當船舶動力系統10之製造業者或設計人員在進行設計 製造時，順境策略及逆境策略之間的切換亦可以混入一基準做為額外參數進行判斷。該基準包含指令資料、潮汐資料、時間資料、風向資料、水文資料、定位資料、氣象資料或其組合，僅為實施或船舶種類需要進行設計，本發明不以此為限。

舉以上述實例而言，在順境策略切換至逆境策略時，船舶設計人可斟酌除了牽引功率超過閾值維持1分鐘便切換之條件外，更可加入如指令資料顯示油門踩踏之頻率頻繁且深、水文資料顯示為逆流區、逆風區或是氣象資料顯示為暴風雨時將維持時間縮短至10秒甚至更短，以提供船舶最適當的控制策略，而有關指令資料、潮汐資料、時間資料、水文資料、定位資料、氣象資料或其組合及其所需之感測元件，更可依照需求增設於船舶上，本發明不以此為限。

此外，有關逆境策略中之增程動力模式切換，若複數個電池401處於電壓低(例如電量狀態小於第三電量狀態50%)，發電引擎300才有機會給馬達700輸出能量，當發電引擎300啟動時，透過複數個充電器600產生的高電壓以確保能立即供給馬達700運轉所需之能量，因此繼續保持逆境策略運轉，但若電量狀態已小於第二電量狀態20%，則強制切換至順境策略運轉，以替複數個電池401充電；反之若複數個電池401處於電壓高時(例如電量狀態大於第三電量狀態50%)，盡量不啟動發電引擎300避免空轉，造成燃油效率不佳。

當發生如上述強制切換至順境策略的情況時，由於有必須向複數個電池401充電之必要性，因此讓發電引擎300以及複數個充電器600產生之電壓保持在最高狀態，且斷開複數個電池401對於馬達700之放電迴路。

在此情況下，意即外界環境(也就是基準)實際上雖判斷為逆境策略，但由於複數個電池401之電量狀態不允許保持逆境策略之輸出功率，因此以順境策略之最大功率，即在替複數個電池401充電的同時保留船舶動力系統10一定之動力輸出。因此，發電引擎300單獨為馬達700提供能量，同時複數個充電器600及控制器100必須調整能量分配，在運轉上限25千瓦的情況下，以至多16千瓦的功率替複數個電池401充電，直到其電量狀態回復至30%或以上時才能回復至一般的逆境策略運轉。

而一但發生複數個電池401及電池401’皆故障的狀況，本實施例尚具有引擎驅動模式，純粹以發電引擎300直接供給能量予馬達700，作為緊急動力的來源。

接著請參照圖2，圖2係本發明船舶動力控制方法之流程圖。如圖2所示，首先執行步驟(A)，使用者在一船舶上選取一模式。步驟(A)中，所述在船舶動力系統10選取模式係指運用該船舶動力系統10的船舶之駕駛員或相關技術人員根據航行需求判斷而選用。

接著執行步驟(B)，該模式選擇為一複合動力模式。特別要敘明的是，在此實施例之情況下，前述步驟(A)中之該模式更包含引擎驅動模式。也就是說，本實施例中除了步驟(B)的複合動力模式之外，尚包含電引擎驅動模式，僅以發電引擎300直接發電提供馬達700運轉動力，為緊急動力模式。

接著執行步驟(C)，該船舶中之一控制器判斷一動力分配。其中步驟(C)所述控制器100係藉由前述船舶動力控制策略中所述之基準判斷，該基準如前述包含指令資料、潮汐資料、時間資料、風向資料、水文 資料、定位資料、氣象資料或其組合；而該動力分配則包含順境策略及逆境策略。

基準的判定基本上包含的資料相當繁多，主要是依據運用該船舶動力系統10的船舶實際上在水上運行時進行動力控制策略判斷之依據，所述指令資料係指駕駛員對於油門的踩踏程度、頻率等組合或操車器201之操作方式等。

和陸地上的載具不同的是，船舶並未設有如一般陸上載具的剎車構造，因此依據指令資料在判斷該動力分配時會和陸上有顯著的不同，此外，指令資料之判斷依據，包括重踩油門長達一定時間等，可由該船舶之設計人員自行設定，本發明不以此為限。此外，針對由們踩踏狀態之偵測亦可由馬達輸出之功率或壓力時間感測器之類裝置實現。

接著所述潮汐資料、時間資料、風向資料、水文資料、定位資料以及氣象資料等主要係用以判斷當前海上或水上的狀況，其中潮汐資料以及水文資料可透過時間資料、定位資料及氣象資料獲得，其中對於運用該船舶動力系統10的船舶影響最大的莫過於水流以及風向的順逆情況、海浪的大小以及船型設計等因素。

綜合以上所述，船舶動力系統10之設計人可因應該船舶的用途以及該船舶欲航行或可航行之海域、河流或湖泊等因素設計該基準，此外，若該船舶設計為具有住宿娛樂觀光休閒功能之船舶時，亦須將船舶上之酬載(Hotel load)納入考量，例如通常的尖峰用電時期約莫為何種時段或是何時要啟動吊車、水泵、動態定位系統(Dynamic positioning system)、遙控載具(remotely operated vehicle,ROV)等耗電量大之負載。

因此，根據上述基準所判斷的動力分配，控制器100會加以選擇順境策略或逆境策略。

有鑑於上述船舶動力控制方法對於基準的說明，舉以相當實例之說明作為選擇順境策略或逆境策略之判斷；例如運用該船舶動力系統10的船舶受到季風、洋流等因素必須以較大的動力輸出航行時，控制器100可從船舶上多個感測器偵測，或是和其他偵測裝置如氣象浮標、燈塔、觀測站、氣象氣球甚至是其他遠洋的船舶進行通訊或資訊交換，決定當前狀況其動力分配是否適用逆境策略，此外，駕駛員針對船舶上油門的踩踏深度、頻率、操車器201之操作方式等控制因素亦會一併納入考量。

接著請同時參照圖3(a)及圖3(b)，圖3(a)係本發明船舶航線規劃方法之流程圖；圖3(b)係本發明船舶航線規劃方法之實例示意圖。為善加利用本實施例，本發明更提供了一種船舶航線規劃方法，首先執行步驟(I)，在一船舶中之一運算模組選定一起點及一終點。

可先參照圖3(b)，步驟(I)中所述之起點S及終點E係可設定為特定之港口或登陸地點，由駕駛員從運算模組101中之資料庫或是GPS定位座標等地方取用設定，本發明不以此為限。接著執行步驟(II)，該運算模組101擬定複數個航線。運算模組101會依據起點S及終點E之設定，利用網路資料或其內建之資料庫，分析出該起點至終點可行或其他船舶曾航行過的航線，例如圖3(b)中之第一航線R1及第二航線R2，並模擬列舉於顯示模組200上，以供駕駛員以觸控等方式選取其顯示於電子海圖上欲航行之航線。

假定駕駛員不滿意擬定的該複數個航線，亦可讓駕駛員依據其需要或環境狀況(例如季節、氣候等)自行設定其航線，若以台灣為例， 在冬天時台灣吹東北季風；夏季則為西南季風，因此若在冬天需朝北方航行，勢必為逆風之情況，必須啟用逆境策略駕駛船舶，或是設定其他航線避開，本發明不以此為限。

接著執行步驟(III)，該運算模組根據每一該複數個航線模擬運行前述船舶動力控制策略(可參見圖1(a)~1(d))。在步驟(III)中，由於該運算模組101為工業用電腦、單晶片或其組合，因此可調閱其有線或無線連接之資料庫、網路雲端資料庫等，針對擬定的每一條航線進行各模式動力控制策略及分配的模擬。

模擬的依據可依照電子海圖上各面積單位進行分格分段之計算，並據以不同顏色表示出每條航線。

最後，執行步驟(IV)，該運算模組從該複數個航線中選定一最佳航線並顯示於一顯示模組。運算模組101所顯示的每條航線上各會顯示出在不同點時切換到何種模式，並且建議採用何種動力分配，最後據以顯示該航線相對可以節省約多少百分比之總電量消耗。在本實施例中，被選定的最佳航線會以紅色的醒目線條表示，其餘的航線則依照建議程度以不同顏色、深淺或標記的方式顯示於顯示模組200上。

當駕駛員選定航行的航線後，運算模組101便會以預設語音或是文字導覽的方式引導駕駛員航行，並在航行至各個模式的切換點時再次以當時之基準判斷動力分配，並據以提醒運用該船舶動力系統10的船舶駕駛員；若以本實施例圖3(b)所示之第一航線R1而言，假定模擬的結果在顯示模組200顯示打叉之處會遇到逆流的海流，則當船舶航行至接近該點時，船舶動力系統10會預先準備進入逆境策略。

本發明所述之模式轉換、判斷以及硬體上之控制可依照船舶設計人員依照其船舶所需利用繼電器開關、變頻等方式實現，本實施例僅依照示範用，運用了該船舶動力系統10的船舶結構進行設計及設定，然實際上可運用本發明船舶動力控制策略之水上載具應皆包含於本發明的範圍之內。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即依本發明申請專利範圍及說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明涵蓋之範圍內。

(A)~(C)‧‧‧步驟

Claims (14)

1. 一種船舶動力控制策略，包含：一順境策略，依照一第一電量狀態及一第二電量狀態選擇一第一航行模式；以及一逆境策略，依照該第一電量狀態、該第二電量狀態、一第三電量狀態以及一閾值選擇一第二航行模式；其中，該第一電量狀態高於該第三電量狀態，該第三電量狀態高於該第二電量狀態；該順境策略及該逆境策略間可彼此切換，當船舶所需之動力超過一閾值且維持一第一時間，切換至該逆境策略，該逆境策略維持一第二時間，自動切換至該順境策略。
2. 如請求項1所述之船舶動力控制策略，其中該第一電量狀態為80%，該第三電量狀態為50%；該第二電量狀態為20%。
3. 如請求項1所述之船舶動力控制策略，其中該第一航行模式包含一第一充電模式及一第一電力驅動模式。
4. 如請求項1所述之船舶動力控制策略，其中該第二航行模式包含一第二充電模式、一增程動力模式以及一第二電力驅動模式。
5. 如請求項3所述之船舶動力控制策略，當船舶之電量狀態達到或低於該第二電量狀態時，選擇該第一充電模式；當船舶之電量狀態達到或高於該第一電量狀態時，選擇該第一電力驅動模式。
6. 如請求項4所述之船舶動力控制策略，其中當船舶產生之動力持續小於該閾值或其電量狀態達到或低於該第二電量狀態時選擇該第二充電模式；當船舶之電量狀態介於該第三電量狀態與該第二電量狀態之間時，選擇 該增程動力模式；當船舶產生之動力持續大於該閾值，且其電量狀態高於該第三電量狀態時，選擇該第二電力驅動模式。
7. 如請求項4所述之船舶動力控制策略，其中該第二充電模式運轉直至船舶之電量狀態達到或大於該第一電量狀態。
8. 如請求項1所述之船舶動力控制策略，其中該閾值為25千瓦。
9. 如請求項1所述之船舶動力控制策略，其中該第一時間為1分鐘；該第二時間為15分鐘。
10. 如請求項1所述之船舶動力控制策略，其中該順境策略及該逆境策略間的切換係以一基準判斷。
11. 如請求項10所述之船舶動力控制策略，其中該基準包含一指令資料、一潮汐資料、一時間資料、風向資料、一水文資料、一定位資料、一氣象資料或其組合。
12. 一種船舶動力控制方法，包含：(A)使用者在一船舶上選取一模式；(B)該模式選擇為一複合動力模式；以及(C)該船舶中之一控制器判斷一動力分配；該動力分配包含如請求項1乃至11所述之一順境策略及一逆境策略。
13. 如請求項12所述之船舶動力控制方法，其中該模式更包含一引擎驅動模式。
14. 一種船舶航線規劃方法，包含：(I)在一船舶中之一運算模組選定一起點及一終點；(II)該運算模組擬定複數個航線； (III)該運算模組根據每一該複數個航線模擬運行請求項1乃至11中所述之一船舶動力控制策略；以及(IV)該運算模組從該複數個航線中選定一最佳航線並顯示於一顯示模組。