一種純電動(dòng)船的手操縱控制裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種純電動(dòng)船的手操縱控制裝置，包括船舶手操器，所述船舶手操器中嵌入有控制器，所述控制器的輸入端連有光電傳感器和非接觸式電位器裝置，所述光電傳感器用于檢測(cè)所述船舶手操器的手柄位置，所述船舶手操器的手柄進(jìn)入模擬量調(diào)節(jié)區(qū)域后由所述非接觸式電位器裝置將模擬量送入控制器；所述控制器的輸出端與DSP數(shù)字控制器相連。本實(shí)用新型可以使純電動(dòng)船的電氣控制系統(tǒng)獲得操縱者的操縱想法或意圖。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種純電動(dòng)船的手操縱控制裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電動(dòng)船控制【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種純電動(dòng)船的手操縱控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在電動(dòng)船逐步取代燃油船的變革過(guò)程中，雖然還面臨了巨大的挑戰(zhàn)，但是，隨著先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)發(fā)展，很多技術(shù)難點(diǎn)已經(jīng)不再是重大的問(wèn)題。
[0003]當(dāng)燃油船的動(dòng)力被電驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力所取代的時(shí)候，很多傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)動(dòng)力的操作模式還必須照原樣的被保留，只有在操作模式不變更的情況下，讓電驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力取代燃油驅(qū)動(dòng)的狀態(tài)，才能讓更多人毫無(wú)顧慮地接受純電動(dòng)船這一現(xiàn)實(shí)，因?yàn)?，純電?dòng)船的驅(qū)動(dòng)能力是完全能和傳統(tǒng)燃油船并駕齊驅(qū)的。在不消耗一滴燃油的前提下，由超級(jí)電容發(fā)出瞬間的能力保持并超越原燃油驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力；當(dāng)需要持續(xù)提供能量的時(shí)候則由動(dòng)力鋰電池提供能量。這一能量的發(fā)出或給定(驅(qū)動(dòng)力的給定或超級(jí)電容鋰電池能量的給定)，都是由船駕駛者通過(guò)手操控制器給出，然而，這一給定的操縱模式，還必須與原燃油驅(qū)動(dòng)船的操縱系統(tǒng)相一致，沒(méi)有感覺(jué)上的差異或區(qū)別。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種純電動(dòng)船的手操縱控制裝置，以使純電動(dòng)船的電氣控制系統(tǒng)獲得操縱者的操縱想法或意圖。
[0005]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:提供一種純電動(dòng)船的手操縱控制裝置，包括船舶手操器，所述船舶手操器中嵌入有控制器，所述控制器的輸入端連有光電傳感器和非接觸式電位器裝置，所述光電傳感器用于檢測(cè)所述船舶手操器的手柄位置，所述船舶手操器的手柄進(jìn)入模擬量調(diào)節(jié)區(qū)域后由所述非接觸式電位器裝置將模擬量送入控制器；所述控制器的輸出端與DSP數(shù)字控制器相連。
[0006]所述控制器通過(guò)輸入按鈕接口與手柄操作按鈕相連。
[0007]所述控制器還與指示燈模塊相連，所述指示燈模塊用于指示船舶所處的狀態(tài)。
[0008]所述光電傳感器共有三個(gè)，分別用于檢測(cè)所述船舶手操器的前進(jìn)位置、中止位置和倒退位置。
[0009]所述非接觸式電位器裝置為非接觸式電位器開(kāi)關(guān)。
[0010]有益效果
[0011]由于采用了上述的技術(shù)方案，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點(diǎn)和積極效果:本實(shí)用新型在原有的燃油船給定操縱器上加入了純電動(dòng)船所需要的電控給定信號(hào)裝置，以使純電動(dòng)船的電氣控制系統(tǒng)獲得操縱者的操縱想法或意圖，使電動(dòng)船的驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)發(fā)出相匹配的動(dòng)力，以推動(dòng)船的運(yùn)動(dòng)。
[0012]本實(shí)用新型的控制器是被嵌入在傳統(tǒng)船舶手操器內(nèi)，而使之成為不同于一般傳統(tǒng)應(yīng)用系統(tǒng)的操作器。由于嵌入了本控制器，因此，該操作具有了智能控制的特征，又由于加入了與船舶航行智能化、自動(dòng)尋優(yōu)的功能，因此，引入了一個(gè)船舶航行全新的理念:量程全自動(dòng)標(biāo)定、運(yùn)動(dòng)模式與經(jīng)濟(jì)模式控制、自動(dòng)尋優(yōu)等等。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本實(shí)用新型的內(nèi)部原理圖；
[0014]圖2是采用本實(shí)用新型的系統(tǒng)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本實(shí)用新型而不用于限制本實(shí)用新型的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本實(shí)用新型講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本實(shí)用新型作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書(shū)所限定的范圍。
[0016]本實(shí)用新型的實(shí)施方式涉及一種純電動(dòng)船的手操縱控制裝置，如圖1所示，包括船舶手操器，所述船舶手操器中嵌入有控制器1，所述控制器I的輸入端連有光電傳感器2和非接觸式電位器裝置3，所述光電傳感器2用于檢測(cè)所述船舶手操器的手柄位置，所述船舶手操器的手柄進(jìn)入模擬量調(diào)節(jié)區(qū)域后由所述非接觸式電位器裝置3將模擬量送入控制器I ;所述控制器I的輸出端與DSP數(shù)字控制器相連。其中，所述控制器I還通過(guò)輸入按鈕接口 5與手柄操作按鈕相連，用以實(shí)現(xiàn)智能控制。所述控制器I還與指示燈模塊4相連，所述指示燈模塊4用于指示船舶所處的狀態(tài)。圖1中，所述光電傳感器2共有三個(gè)，分別用于檢測(cè)所述船舶手操器的前進(jìn)位置、中止位置和倒退位置。所述非接觸式電位器裝置3為非接觸式電位器開(kāi)關(guān)。
[0017]本實(shí)用新型可利用DSP數(shù)字控制器和FPGA (CPLD)構(gòu)成一種專(zhuān)用的純電動(dòng)船的操控裝置控制器。
[0018]本控制器是被嵌入在傳統(tǒng)船舶手操器內(nèi)，而使之成為不同于一般傳統(tǒng)應(yīng)用系統(tǒng)的操作器。由于嵌入了本控制器，因此，該操作具有了智能控制的特征，又由于加入了與船舶航行智能化、自動(dòng)尋優(yōu)的功能，因此，引入了一個(gè)船舶航行全新的理念:量程全自動(dòng)標(biāo)定、運(yùn)動(dòng)模式與經(jīng)濟(jì)模式控制、自動(dòng)尋優(yōu)等等。
[0019]為描述本實(shí)用新型，下面將從三個(gè)方面進(jìn)行闡述:
[0020](一)、本實(shí)用新型所開(kāi)發(fā)的操控器嵌入板
[0021]在本實(shí)用新型中設(shè)計(jì)了一款適合于現(xiàn)有船舶手操器外型結(jié)構(gòu)的板件，嵌入安裝在其中，一臺(tái)手操器有同樣的二塊板子構(gòu)成。
[0022]值得一提的是，該實(shí)用新型的設(shè)計(jì)原理可以適合于任何種類(lèi)、任何外形結(jié)構(gòu)的船用操縱器。延用傳統(tǒng)的操縱器是因?yàn)榭紤]到操縱過(guò)程的連貫性。專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的外形結(jié)構(gòu)的操縱器同樣適用于任何總類(lèi)的電動(dòng)船舶上。
[0023]在板件上有光電傳感器，將手操器的操縱手柄的位置信號(hào)送入FPGA (CPLD);手柄進(jìn)入模擬量調(diào)節(jié)區(qū)域后由非接觸的點(diǎn)位器裝置將模擬量裝置送入；按鈕部分接收操縱的觸發(fā)，送人經(jīng)過(guò)FPGA后再送入DSP。
[0024](二 )、專(zhuān)用按鈕
[0025]作為輸入部分的重要環(huán)節(jié)，在手操器上設(shè)有專(zhuān)門(mén)的按鈕鍵，可擴(kuò)充的6個(gè)按鈕鍵分別承擔(dān)了不同的功能輸入(其按鈕的數(shù)量和功能可擴(kuò)充)，它們分別是:
[0026]1、經(jīng)濟(jì)/運(yùn)動(dòng)模式的切換，通過(guò)這個(gè)鍵入，可以將船的速度進(jìn)入二個(gè)不同的狀態(tài)，具體的設(shè)定值，在船舶調(diào)試的階段已經(jīng)設(shè)置。運(yùn)動(dòng)模式狀態(tài)的速度將設(shè)置明顯快于經(jīng)濟(jì)模式的速度，經(jīng)濟(jì)模式即為節(jié)電模式。
[0027]2、時(shí)間尋優(yōu)，當(dāng)按動(dòng)此鍵，系統(tǒng)將依照本次開(kāi)機(jī)后的所有歷史記錄，啟動(dòng)算法因子的尋優(yōu)，以時(shí)間為中心來(lái)實(shí)施尋優(yōu)，然后給出優(yōu)化后的節(jié)能模式下的航行速度給定。
[0028]3、速度尋優(yōu)，當(dāng)按動(dòng)此鍵，系統(tǒng)將依照本次開(kāi)機(jī)后的所有歷史記錄，啟動(dòng)算法因子的尋優(yōu)，以速度為中心來(lái)實(shí)施尋優(yōu)，然后給出優(yōu)化后的節(jié)能模式下的航行速度給定。
[0029]4、自動(dòng)調(diào)節(jié)(速度尋優(yōu))，當(dāng)按動(dòng)此鍵，系統(tǒng)將依照最近一次速度尋優(yōu)所得到的參數(shù)給定，實(shí)施自動(dòng)巡航，將以此參數(shù)為中心，進(jìn)行調(diào)節(jié)。若要結(jié)束這一進(jìn)程，只需將操縱桿做微微的移動(dòng)，該項(xiàng)進(jìn)程將結(jié)束。
[0030]5、自動(dòng)調(diào)節(jié)(時(shí)間尋優(yōu))，當(dāng)按動(dòng)此鍵，系統(tǒng)將依照最近一次時(shí)間尋優(yōu)所得到的參數(shù)給定，實(shí)施自動(dòng)巡航，將以此參數(shù)為中心，進(jìn)行調(diào)節(jié)。若要結(jié)束這一進(jìn)程，只需將操縱桿做微微的移動(dòng)，該項(xiàng)進(jìn)程將結(jié)束。
[0031]6、自動(dòng)調(diào)節(jié)(組合模式)，當(dāng)按動(dòng)此鍵，系統(tǒng)將依照最近一次尋優(yōu)所得到的參數(shù)實(shí)施三參數(shù)的綜合算法(速度、時(shí)間、能量)，以算出給定，實(shí)施自動(dòng)巡航，將以此參數(shù)為中心，進(jìn)行調(diào)節(jié)。若要結(jié)束這一進(jìn)程，只需將操縱桿做微微的移動(dòng)，該項(xiàng)進(jìn)程將結(jié)束。
[0032]當(dāng)船舶進(jìn)入自動(dòng)調(diào)節(jié)過(guò)程時(shí)，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模式和運(yùn)動(dòng)運(yùn)行模式將被系統(tǒng)屏蔽或稱(chēng)“掛起”，在系統(tǒng)算法中，以自動(dòng)調(diào)節(jié)處于最優(yōu)先權(quán)狀態(tài)。
[0033](三)、操控功能描述
[0034]由于系統(tǒng)采用了 DSP數(shù)字控制器對(duì)電動(dòng)船的手操器實(shí)施了算法控制，因此，當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入“冷啟動(dòng)”狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)對(duì)手操器實(shí)施狀態(tài)巡檢，在最初的10秒時(shí)間內(nèi)船舶系統(tǒng)將處于“停滯狀態(tài)”，系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)手操器的模擬量進(jìn)行“量化標(biāo)定”，此功能完成后，系統(tǒng)顯示屏(船載控制器)將給出OK標(biāo)識(shí)，系統(tǒng)因此進(jìn)入待命狀態(tài)。
[0035]當(dāng)系統(tǒng)手操器被操控后，后續(xù)的所有模擬參數(shù)給出(發(fā)送至船載控制器)將依照當(dāng)時(shí)標(biāo)定給出的依據(jù)實(shí)施給定量控制。
[0036]I)、當(dāng)開(kāi)機(jī)后未鍵入“運(yùn)動(dòng)/經(jīng)濟(jì)”模式按鈕，系統(tǒng)默認(rèn)的狀態(tài)為“經(jīng)濟(jì)模式”，經(jīng)濟(jì)模式狀態(tài)下的速度，是以出廠設(shè)定值為依據(jù)。此時(shí)整船的運(yùn)行模式將以限速為主。
[0037]2)、當(dāng)鍵入“運(yùn)動(dòng)/經(jīng)濟(jì)”模式按鈕，系統(tǒng)認(rèn)定的狀態(tài)為“運(yùn)動(dòng)模式”，運(yùn)動(dòng)模式下的速度，是以出廠設(shè)定值為依據(jù)。此時(shí)整船的運(yùn)行模式將最高速度為主。操縱者會(huì)感覺(jué)動(dòng)力將突出的強(qiáng)勁。
[0038]3)、當(dāng)船舶運(yùn)行至比較穩(wěn)定航道時(shí)，操縱者可以依照當(dāng)時(shí)的需求，讓系統(tǒng)自動(dòng)學(xué)習(xí)前階段的運(yùn)行狀況(所必須注意的是，航行時(shí)間必須大于30分鐘，才能使用這一功能，否貝U，會(huì)因?yàn)閰?shù)累計(jì)量不夠而達(dá)不到優(yōu)化的效果)。如前所述，可以通過(guò)不同按鈕學(xué)習(xí)到是以何種參數(shù)為主的算法結(jié)果。
[0039]4)、經(jīng)過(guò)自學(xué)習(xí)后的參數(shù)將作為船舶的航行依據(jù)而進(jìn)行自動(dòng)調(diào)速。要取消這一進(jìn)程，只需將操作桿做前后滑動(dòng)，即停止這一“自給定”的狀態(tài)。
[0040]所以，由于本實(shí)用新型對(duì)純電動(dòng)船的操縱系統(tǒng)進(jìn)行了電動(dòng)化改造，并與船舶控制器實(shí)施了數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)，因此在操控過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了人性化的控制模式，無(wú)疑對(duì)節(jié)能效果還是對(duì)操控的難度都帶來(lái)益處。
[0041]如圖2所示，操控器在上電并完成“冷啟動(dòng)”自檢過(guò)程后，系統(tǒng)將實(shí)施與整船系統(tǒng)控制器的數(shù)據(jù)應(yīng)答，其連接過(guò)程系通過(guò)通訊適配器，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)控制器的數(shù)據(jù)通道將操控器的給定參數(shù)給出。
[0042]本實(shí)用新型將手動(dòng)操控的過(guò)程通過(guò)機(jī)械裝置與板件的結(jié)合，將前進(jìn)、倒退、中止的位置通過(guò)該板件上的光電傳感器，通過(guò)板上適配電路完成機(jī)械與電信號(hào)的物理轉(zhuǎn)換，然后送至FPGA(CPLD)處理，由FPGA(CPLD)處理，進(jìn)行電路底層的辨識(shí)，包含所有按鍵的鍵入，經(jīng)過(guò)處理處理與辨識(shí)的訊息送至DSP進(jìn)行數(shù)字處理，利用DSP數(shù)字處理器對(duì)鍵入和操控的模擬量信息進(jìn)行綜合分析，經(jīng)過(guò)數(shù)字化處理的訊息送入通訊適配器，該通訊適配器與船舶所擁有的船載控制器是能進(jìn)行數(shù)據(jù)交換功能的，并依照了該訊息對(duì)整船實(shí)施控制調(diào)節(jié)。由此可見(jiàn)，本實(shí)用新型的重要作用之一是，將傳統(tǒng)的操控器裝置通過(guò)本系統(tǒng)裝置的嵌入，完成了智能化系統(tǒng)的改造和改良。
【權(quán)利要求】
1.一種純電動(dòng)船的手操縱控制裝置，包括船舶手操器，其特征在于，所述船舶手操器中嵌入有控制器(O,所述控制器(I)的輸入端連有光電傳感器(2)和非接觸式電位器裝置(3)，所述光電傳感器(2)用于檢測(cè)所述船舶手操器的手柄位置，所述船舶手操器的手柄進(jìn)入模擬量調(diào)節(jié)區(qū)域后由所述非接觸式電位器裝置(3)將模擬量送入控制器(I);所述控制器(O的輸出端與DSP數(shù)字控制器相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的純電動(dòng)船的手操縱控制裝置，其特征在于，所述控制器(I)通過(guò)輸入按鈕接口(5)與手柄操作按鈕相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的純電動(dòng)船的手操縱控制裝置，其特征在于，所述控制器(I)還與指示燈模塊(4)相連，所述指示燈模塊(4)用于指示船舶所處的狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的純電動(dòng)船的手操縱控制裝置，其特征在于，所述光電傳感器(2)共有三個(gè)，分別用于檢測(cè)所述船舶手操器的前進(jìn)位置、中止位置和倒退位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的純電動(dòng)船的手操縱控制裝置，其特征在于，所述非接觸式電位器裝置(3)為非接觸式電位器開(kāi)關(guān)。
【文檔編號(hào)】G05B19/04GK203689045SQ201420016089
【公開(kāi)日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年1月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月10日
【發(fā)明者】陸政德 申請(qǐng)人:上海瑞華(集團(tuán))有限公司