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研究生: 鄭植文
Cheng, Chin-Wen
論文名稱: 小型電力船之電源管理的設計與評估
Design and Assessment of Power Management for a Small Electrically-Propelled Ship
指導教授: 李建興
Lee, Chien-Hsing
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 系統及船舶機電工程學系
Department of Systems and Naval Mechatronic Engineering
論文出版年: 2014
畢業學年度: 102
語文別: 中文
論文頁數: 73
中文關鍵詞: 電池管理磷酸鋰鐵電池船舶電力系統船舶推進
外文關鍵詞: Battery management, LiFePO4 battery, shipboard power systems, ship propulsion
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  • 近年來,由於環保意識的抬頭,而致使安靜、低污染的全電力推進船成為船舶發展的趨勢,且此趨勢更是國內漁船與觀光船汰舊換新之方向。為了進一步探討小型雙胴體電力船之規劃與設計,吾人針對第二代愛河觀光船的船型,進行比例縮小的船模推進試驗。除了以三艘相同比例與相似船形,以及不同材質的船模進行負重與拖航阻力測試外,並將所得實驗結果與愛之船的試俥資料相互比較,用以推導兩者間於航行時的耗能倍數關係。而於小型電力船之電源管理方面,吾人則是以單晶片微控制器ATM89C51來設計該船之電池管理系統,並透過RS-232以內部整合電路的傳輸方式與電腦通訊,進而記錄該船之磷酸鋰鐵電池充放電時之實測特性。最後,再搭配LabVIEW圖控軟體完成小型電力船電源系統之即時監控與管理,並以實測數據推導小型電力船消耗功率之經驗公式,用以設計成供使用者參考之選配介面。

    In recent years, the development of low-noise and low-pollution electric ships is the trend due to the advent of increased environmental awareness. This development has become a direction for the replacement of domestic fishing vessels and tourism boats. To further study the power planning and design of a small electric catamaran, this thesis utilizes a ship model scaled down of the second generation of Lover River Electric Boat in Kaohsiung to perform a propulsion test. In addition, both weight bearing test and towing resistance test have been carried out on three small-scale ships with the same proportionately, similar shapes and different materials in this study. The results obtained from the aforementioned tests are compared with the results of record retrieval tests of the Lover River Electric Boat in order to derive the power consumption relationship between small-scale and real ships. Moreover, the design of battery management systems for a small electric catamaran is based on an ATM89C51 microcontroller through a standard RS-232 port with I2C (Inter-Integrated Circuit) to communicate with an external computer in order to record the characteristics of LiFePO4 battery under different operating conditions in charging and discharging modes. Then, real-time battery monitoring and management is achieved by utilizing the LabVIEW graphical system design software and an empirical formula of power consumption for a small electric catamaran associated with human-computer interaction is derived from the data obtained during experiments.

    摘 要 i Abstract iii 目錄 iv 圖目錄 vi 表目錄 ix 符號說明 x 第一章 緒論 1 1.1研究動機與目的 1 1.2文獻回顧 2 1.3本論文之貢獻 3 1.4本論文之架構 3 第二章 雙胴體船型之推進理論與應用 5 2.1雙胴體船型與用途 5 2.2船體航速相似率 7 2.3船舶推進馬力之評估 9 2.4船舶尺度設計之參考關係 17 第三章 磷酸鋰鐵電池管理系統之介紹 21 3.1前言 21 3.2蓄電池的主要性能指標 21 3.3磷酸鋰鐵電池的特性與應用優勢 23 3.4電池管理系統的結構與基本功能 25 3.5電池電量估算方法 27 3.6系統硬體設計 28 第四章 船模推進實驗與量測 37 4.1前言 37 4.2船舶阻力測試介紹 39 4.2推進消耗功率之理論試驗 43 4.3推進消耗功率之實測試驗 50 第五章 小型雙胴體電力船之電力估算與人機介面設計 57 5.1前言 57 5.2電池殘餘容量估算 57 5.3電池組充電與平衡電路設計 63 5.4小型雙胴體電力船選配設計之介面 65 第六章 結論與未來展望 70 6.1 結論 70 6.2未來研究方向 71 參考文獻 72

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    [30] SolarWaterWorld,產品介紹,http://www.solarwaterworld.de/

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