USV charging based on WPT system

Abstract

With the increasing demand of water and underwater exploration, more and more electric unmanned surface vehicles (USV) are put into use in recent years. However, because of the present battery technology limits, these devices require to be recharged frequently that is a challenging problem taking into account the complex water environment where these equipments are acting. To improve safety and convenience of USV charging a wireless power transfer (WPT) system is proposed in this dissertation. In this case, the boat can be controlled to go to the charging facilities. During charging by the implemented WPT system, the state of charging can be remotely monitored by host computer. The moving control is based on embedded system. The relative position between transmitting coil and receiving coil is supposed to be sensed by magnetic sensor, since the relative position has great impact on transmission efficiency. The remote monitoring software was implemented in the host computer and was developed in LABVIEW. A graphical user interface was developed to control the boat moving and collect the data from the WPT and the boat sensors. The effectiveness of the proposed system was tested for instance in the laboratory environment and in-field tests are also planned in the near future.

Com a crescente procura da exploração em ambientes aquáticos e subaquáticos , os veículos elétricos de superfície não tripulados ("electric unmanned surface vehicle" -USV) têm sido cada vez mais utilizados nestes últimos anos. No entanto, devido aos limites atuais relacionados com a tecnologia utilizada nas baterias, os dispositivos precisam de ser recarregados com frequência para poderem operar num ambiente aquático complexo. Para melhorar a segurança e a conveniência do carregamento da bateria de um USV, um sistema para recarregamento da bateria de um barco não tripulado através de transferência de energia sem fios("wireless power transfer" - WPT) é proposto nesta dissertação. Neste caso de estudo, o barco tem a capacidade de ser controlado para chegar a um ponto de recarregamento da bateria, que se encontra fixado por uma doca mecânica. Enquanto o sistema WPT érecarregado, os dados associados ao processo de recarregamento da bateria podem ser monitorizados por um computador host. O controlo da movimentação do barco é baseado num sistema embebido. A posição relativa entre a bobina transmissora e a bobina receptora deve ser detectada pelo sensor magnético, uma vez que a posição relativa tem um grande impacto na eficiência da transmissão. Em termos do computador host, foi utilizado o software LABVIEW para programar a interface que permite controlar o movimento do barco e recolher os dados. Finalmente, a eficácia do sistema proposto foi experimentada e testada num ambiente de laboratório.