Mike Morgan 就如何改善游艇上的电源管理并为那些喜欢居家舒适的人保留宝贵的安培提出了建议
我承认，我不是船舶电工，对船舶电子设备的了解也只是初步的，但我已经管理船舶的发电和消耗三个季节，并制定出了一种似乎行之有效的方法。希望在管理自己的游艇能源需求时，以下一些建议对您有所帮助。
每艘船都有自己独特的发电和需求平衡，所以我的系统可能并不适合您，但它可以帮助您更有效地管理宝贵的安培数。
我和妻子黛比每年有九个月的时间在地中海航行，大部分时间都是停泊在岸边。我们避开码头，也很少使用发电机，以保护地球和节约预算。
我不会在这里讨论航行时的电力需求，因为这与我们的巡航情况无关。显然，如果您要横渡大西洋，那么您需要考虑导航设备、灯光和自动驾驶仪的电力需求。
我们于 2021 年购买了我们引以为豪的 Spirit，这是一辆全新的 Bavaria C57，并进行了多次升级，试图实现锚泊自给自足的目标。我们选择了重量小于单个 150Ah 铅酸电池的锂电池提供的 800 安培小时 (Ah) 小时。
由于锂电池的容量大约是铅酸电池的两倍，因此相当于 16 个 100Ah 铅酸电池，总重量略超过三分之一吨。考虑到 Spirit 的宽大船宽，我们能够容纳四块 420W 太阳能电池板，最大功率可达 1,680W。
充电状态
可用的电量完全取决于电池。船用电池通常以安培小时 (Ah) 为单位，即使用一小时所消耗的安培总数。因此，理论上，120Ah 电池一小时可提供 120A 电流，或 1A 电流 120 小时。但当然，这有点过于简单了。
如果您有铅酸电池，除非您想定期更换它们，否则切勿将其完全放电。铅酸电池的放电量不得低于 50%，因此它们实际提供的实际 Ah 值是理论 Ah 值的一半。在上述示例中，在 1 安培电流下使用 60 小时是电池充电前的极限。通常，电池的充电状态由电压或分流电池监视器来监控。
了解电池的充电状态对于管理您的电力需求至关重要。
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我将我们巴伐利亚标准的 240Ah 家用铅酸电池换成了 800Ah 锂电池。锂电池的优点是重量轻。而且，与铅酸电池不同，锂电池的电量可以降低很多。缺点是锂电池容易爆炸。
为了避免这种情况，它们需要与电池管理系统配对，最好交给知道如何安装的专业人员来安装。
Oceanvolt 锂电池搭载在 Feeling 32 上
充电源
标准的“现成”中型生产船舶可能配备 60A 电池充电器，该充电器由船舶发电机（如果有）使用，或者在插入岸电时使用。发动机还将配备交流发电机，该交流发电机通常会产生 35 至 60A 的电量，具体取决于发动机的大小。
假设充电源为 60A，电池在一小时内将获得 60A 的电量。因此，简单来说，如果你和我一样拥有 800Ah 的锂电池，并且电量为 50%，则将其充满需要 6.6 小时（400 安培除以充电源 60 安培等于 6.6 小时）。
不幸的是，事情并没有那么简单。例如，充电状态有多种——大量充电、吸收充电和涓流充电（也称为维护充电或浮动充电）——以及具有不同额定值的不同类型电池，但为了便于解释，我在这里尽可能地简化了。
如果您没有岸电（例如在停泊时）或者没有发电机，那么您的另一种选择就是让您的发动机在轻负荷下运行六个小时，这对发动机不利，也不会为您附近试图放松和享受宁静日落的许多朋友带来好处。
Mike 的定制电气控制面板
电池充电器
增加电池充电器的尺寸将加快发电机和岸电的充电过程。我选择为 240V 电器安装 120A 充电器和 3kW 逆变器。总是可以选择增强发动机交流发电机以给耗电大户供电，但同样，这意味着船用发动机需要长时间运行。
我安装的 9kW Paguro 9000 发电机产生的电力远远超过我们所需的电力。发电机为 240V“环形主电源”和电池充电器供电。但是，电池充电会受到充电器额定功率的限制，在我的情况下是 120A。AmazonBasics 电池充电器优惠
勇气号船尾拱门上的四块太阳能电池板最大发电量为 1,600 瓦
可再生能源
船舶的可再生能源包括风能、水力发电或太阳能。我选择在定制的船尾拱上安装太阳能。我安装了四块 400W 面板，理论上最大输出功率为 12V 时 1,600W，换算成安培数为 133A。
和锂电池一样，太阳能电池板的电压和电量也需要管理，因此每块电池板都配备了 MPPT（最大功率点跟踪）控制器，以确保电池在阳光照射时获得正确的电量。下一个难题是根据船只的耗电量，让这一切达到完美平衡。
船尾拱门是定制的，用于支撑太阳能电池板
背景噪音
我首先创建了一个电子表格来计算我众多车载电器的各种额定功率。然而，这并不简单，因为你必须计算每台电器的功率需求，估计你将运行它多长时间，以及何时运行它。
然后，您需要将其随时间变化的情况进行映射，以计算理论电力需求以及需要产生多少电力。单是估算太阳能电池板的电力输出就成了一件令人头疼的事：计算假定的“晴天”日照时数、太阳的角度、太阳能电池板效率以及下一次日食的时间！所以，像所有脑容量有限的人一样，我放弃了。
我决定采取更务实的方法。我做的第一件事是测量我的船的“背景噪音”；即停泊时不运行任何主要电器时消耗的电量。
结果是大约 200A，非常高；但我确实有三台冰箱、一个深度冷冻室和比 Blackpool Illuminations 更多的内部照明。
当太阳升到合适的角度时，电池充电所需的时间会因船的停泊方向而有很大差异。如果船尾朝阳，电池几个小时就能充满。但如果船头朝阳，则需要更长时间。
平均而言，到中午或下午早些时候，我们的发电量就能达到 100％，留下四五个小时的剩余发电量来运行更关键的系统。
空调是电池电量的“杀手”
功耗
我们船上有很多耗电设备，例如水壶、咖啡机、吹风机、微波炉等等，但是在电源管理方面我忽略了这些，因为它们是随机使用的并且从来不会长时间开启。
但是，我们确实有几台电器对我们的电力管理至关重要，包括洗衣机、制水机、制冰机和热水器。所有这些电器的需求量都很大，并且可以长时间运行。我还有空调，可以用逆变器运行，但我更喜欢使用风扇和打开舱口，以便在我们停泊时保持温度可以忍受。空调会消耗电池电量，最好在连接岸电或发电机运行时使用。
对于这些设备，我只需使用轮班表，分配特定的一天来运行制水、洗衣、制冰或热水。我们每周洗一次衣服，不使用烘干功能，而是依靠大自然的室外烘干机，这往往会降低田园诗般的停泊地的气氛。
制水机每小时产水 60 升，我通常开机大约四个小时，这样我们就可以连续使用几天。其他时间我还可以制冰和加热水。
船上的客人每次从游泳平台上游泳时都坚持要洗澡，因此大多数日子里都需要运行制水机。在这种情况下，我不可避免地会在消耗与发电的斗争中失败，不得不求助于运行发电机。
我们选择了一台 Schenker Smart 制水机，该制水机每小时产水量为 60 升，电压为 12V，额定电流为 20A，借助 Spirit 的四块太阳能电池板组合，该制水机可以全天免费生产淡水。
我总是会推迟充电，直到早上电池电量显示为 30% 或更低。此时，我会运行发电机三到四个小时，足以让电池电量恢复到 70% 到 80% 左右，然后让太阳能电池板接管。
当我启动发电机时，我会充分利用发电机产生的剩余电力，尽可能多地启动设备：我制水、开空调和加热水。千万不要浪费这些宝贵的安培！我发现，当我们自己在家时，我平均每八到十天启动一次发电机，而当我们有客人时，我平均每四到五天启动一次发电机。
电池可轻松分布在游艇周围
如何改善游艇的电源管理
在增加服务电池组的容量之前，您需要通过将所有设备的电流强度乘以充电周期（通常为 24 小时）的运行时间来计算总功率需求。
计算安培小时数，然后将结果加倍（以保证电量不低于 50%）。然后再加 20%，以确保您始终有足够的电量。
如果您已经有单独的发动机启动电池和服务电池，但想要添加更多服务电池，则它们应与第一个电池具有相同的年龄、类型和容量（Ah 等级）。最好用多个较小的电池创建服务组，然后将它们连接在一起以达到所需的总电压和容量。
如果您计划安装大型电池组（500Ah 或更大），通常最好使用 6V 电池，因为它们可以创建大型深循环电池组，同时仍然能够轻松移动它们或将它们均匀分布在更大的区域上。
通过连接多个较小的电池来创建改进的服务库
保持掌控
决定电池类型后，请确保有足够的充电功率，以便在充电周期之间完全充电。粗略地讲，您需要能够以至少 10% 的额定容量对电池组进行批量充电（即 200Ah 电池需要 20A）。
但是，如果您想在码头上用一晚时间完全充电，那么 20% 是一个更好的目标。现代 AGM（吸收性玻璃纤维垫）型电池通常比湿式铅酸电池能承受更大的电量，尽管凝胶电池需要更特殊的处理方式才能不被损坏。
充电器（包括主电源和交流发电机调节器）应为多级类型，具有批量、吸收和浮动阶段。这允许电池快速充电，直到达到约 90% 的电量，然后充电电压下降以更缓慢地达到充电的最后部分，保持温度（以及内部电阻）较低，并消除气化。
智能电池监视器可让您查看充电状态和剩余容量
温度明显影响电池释放和吸收电荷的能力。电池越冷，充满电所需的功率就越大。因此，务必为充电器或调节器安装温度传感器，以自动补偿这些差异。
大多数电源设备都会产生涓流充电，用于保持发动机电池充满电。但是，如果您计划安装强大的（5A+）风力或水力发电机，或大型太阳能电池阵列，则需要安装某种电压调节器以防止过度充电。这可以是多种多样的，从用于小型太阳能电池板的小型固态开关到通过加热绕线电阻器来消散风力发电机的多余电荷的大型放电电阻器。
监控电池
确保电池保持最佳状态的最简单方法是每天在船上使用现代“智能”电池监视器观察电池的充电状态。这将实时显示进出电流、充电状态 (SOC) 和剩余可用容量。当电压降至危险的低水平或充电量过高时，电池通常还会发出警报以提醒您。
可以使用电压表大致了解 SOC，但这并不是特别准确，并且在最近充电或负载较大时可能会显示错误的情况。最好安装带有分流器的监视器，它可以测量一段时间内的电流，并且可以更精确地计算剩余的可用充电容量。
像 Remoran Wave 3 这样的水力发电机可以在航行中快速为游艇的电池充电
优化太阳能发电
盐水、长期暴露在紫外线和高温下可能会损害太阳能电池板的效率。良好的定期维护将提高太阳能电池板的性能。
请在清晨清洁太阳能电池板，此时太阳能电池板最凉爽，因为在太阳能电池板温暖或暴露于直射阳光下时清洁它们可能会导致内部热应力。
使用蒸馏水或去离子水以避免在太阳能电池板表面形成矿物污渍或沉积物，并避免使用可能划伤光伏电池的刺激性化学品或研磨性溶剂。让太阳能电池板风干或使用软布，确保没有水残留。定期检查是否有裂缝、断裂或连接松动。
水力发电机
近年来，水力发电的效率大大提高。这是一个非常简单的概念：游艇在水中的运动会带动安装在船尾的水力发电机上的交流发电机发电，从而为船上的电池充电。以 7-8 节的速度航行时，每天实现 300Ah 的电量是现实的期望。
Oceanvolt 的高功率 ServoProp 25 电动风帆驱动装置
主道具再生
您还可以使用主螺旋桨在航行时“再生”电力，方法是使用并联混合推进系统，其中电动机安装在发动机旁边。德文郡的 Lynch Motors 多年来一直为 Vendée Globe 船只提供其系统，纯粹作为再生装置，现在为巡航游艇生产 Red Snapper 电动机。
再生系统的唯一问题是螺旋桨有效驱动船只在水中航行所需的螺距可能并不总是与最佳再生螺距相同。制造商已经以不同的方式解决了这个问题。
Oceanvolt 已开发出用于风帆驱动的 ServoProp，可根据速度和功能以电子方式调整桨距。最新版本的 ServoProp 可实现 360° 的叶片移动，并面向前方，从而提高效率：在 6 节时速下，它可产生令人惊叹的 1kW 功率。
Bruntons 还提供了另一种解决方案，即设计精巧的 Autoprop，它可以根据船速自动调高船身高度。其 Ecostar 版螺旋桨在连接电动机时，在 5 节时可产生 200W 功率，在 10 节时可产生高达 1kW 功率。
