CN104734282B - 一种用于纯电动船的分时充电控制装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于纯电动船的分时充电控制装置及方法，装置包括主控制器、多台充电机和充电机功率采集器，所述主控制器通过控制网络与多台充电机相连；所述多台充电机通过功率线与岸电箱房相连；所述充电机功率采集器通过功率线采集充电机的瞬时功率并通过控制网络传递给所述主控制器；所述岸电箱房还设置有岸电总功率获取器，所述岸电总功率获取器通过控制网络与主控制器相连。方法包括主控制器将读取并获得各个充电机对应的电池的各自容量，依照剩余容量进行升序排列，剩余容量最小的排在首位，满负荷功率充电负荷对其加入，该支路的充电输出首先被启动充电。本发明可以使得充电过程加快。

Description

一种用于纯电动船的分时充电控制装置及方法

技术领域

本发明涉及电动船充电技术领域，特别是涉及一种用于纯电动船的分时充电控制装置及方法。

背景技术

纯电动货船的航行特征是，载重量大、续航里程长，航速低(约为10Km/h)，为满足这一特征，所配置的动力锂电池的能量基本在几百安时或成千上万安时。基本的运行模式是，由超级电容承担瞬间功率并提供较大的功率，由动力锂电池足够配置的能量提供所需的的续航里程。

当500吨级集装箱船或散货船，以及更高等级的船舶续航里程需要在48小时以上时，其所需的电池容量一般在5000安时以上或几万安时不等。当面对如此之大的电池容量，采用地面充电桩实施充电，所面临的问题是：所需大功率充电桩的电流过于大，无法满足大功率电池的充电，再者，如此大功率的充电桩，其所需的瞬间功率也太大而难于实现配置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于纯电动船的分时充电控制装置及方法，使得充电过程加快。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种用于纯电动船的分时充电控制装置，包括主控制器、多台充电机和充电机功率采集器，所述主控制器通过控制网络与多台充电机相连；所述多台充电机通过功率线与岸电箱房相连；所述充电机功率采集器通过功率线采集充电机的瞬时功率并通过控制网络传递给所述主控制器；所述岸电箱房还设置有岸电总功率获取器，所述岸电总功率获取器通过控制网络与主控制器相连。

所述用于纯电动船的分时充电控制装置还包括岸电设备采集功率器，所述岸电设备采集功率器通过功率线采集除充电机外的其他岸电设备的功率，并通过控制网络传递给所述主控制器。

所述主控制器由DSP芯片和FPGA芯片共同组成。

所述控制网络由弱电控制网络线构成。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：还提供一种用于纯电动船的分时充电控制方法，使用上述分时充电控制装置，具体包括以下步骤：

(1)主控制器被激活，启动控制网络，对挂在控制网络上的外部设备参数进行读取；

(2)主控制器由网络读取岸上其它用电设备的负荷值参数，得到岸电充电机综合总容量；

(3)各个充电机将被激活，进入准备充电的状态；

(4)主控制器将读取并获得各个充电机对应的电池的各自容量，依照剩余容量进行升序排列，剩余容量最小的排在首位，满负荷功率充电负荷对其加入，该支路的充电输出首先被启动充电；

(5)在主控制器的控制下，由于充电过程进行着，相关的电池支路的容量上升，调节的输出电流下降，此时充电机的总功率将下降，当持续下降到一定的程度，随之，尚未输出电量的支路被逐一的开启，最后将所有支路的电池全部充满。

所述步骤(4)中当主控制器给剩余容量最小的电池进行充电后还尚有多余容量时，相继的剩余容量第二少的电池对应的充电机支路也被启动充电。

有益效果

由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明将电池的容量实现分组，在限定的地面功率范围以内，完成分时充电控制，这样使得充电过程加快，分路实现充电，每一路的充电机由控制器实施分散控制，其充电控制的调节电源能量由该控制器实施调节。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本发明的实施方式涉及一种用于纯电动船的分时充电控制装置，如图1所示，包括主控制器1、多台充电机4和充电机功率采集器9，所述主控制器1通过控制网络2与多台充电机4相连；所述多台充电机4通过功率线3与岸电箱房相连；所述充电机功率采集器9通过功率线3采集充电机4的瞬时功率并通过控制网络2传递给所述主控制器1；所述岸电箱房还设置有岸电总功率获取器6，所述岸电总功率获取器6通过控制网络2与主控制器1相连。该分时充电控制装置还包括岸电设备采集功率器7，所述岸电设备采集功率器7通过功率线3采集除充电机外的其他岸电设备的功率，并通过控制网络2传递给所述主控制器1。

其中，主控制器为本装置的核心部分，通过主控制器给出的网络，采集到各个充电机的瞬时功率，并完成对总配电箱(房)总功率参数的读取；并将岸电充电机的总负荷限定在额定范围以内。

控制网络由弱电控制网络线构成，将所采集的参数通过网络传输至主控制器内。

功率线将由岸电箱房给出的功率能量传递给岸电的充电机，以提供充电机的能量。

充电机接受岸电箱房通过功率线给出的能量，对各自的电池组实施充电。

岸电总功率获取器可对配电箱房的允许总限定功率数值进行读取。

岸电设备采集功率器用于读取岸上其它设备(即除充电机外的所有其他设备)占用的负荷。

充电机功率采集器用于读取岸上充电机的设备总容量和动态负荷(即瞬时功率)。

当主控制器功能被启动后，系统的运作流程将是这样的。

1)、主控制器被激活，启动控制网络，对挂在网络上的外部设备参数进行读取。首先将读取配电箱房中的单元数据，即本岸电总功率的数值，系统的调节过程将以此参数作为核心调节限定数值。

2)、由网络读取岸上其它用电设备的负荷值参数。

岸电充电机综合总容量＝岸电的总允许功率值-岸电其余用电器的动态电量

为了获取岸电充电机综合总容量，首先必须读取岸电的总允许功率值，然后测得(读取)岸电其余用部份的动态电量，经过运算后获取岸电充电机综合总容量。上述参数值作为充电机的总功率目标限定值。本装置还将依照其余部份的动态用电量而自动对充电机的总功率实施调节。

3)、各个充电机将被激活(尚未做充电输出)。

4)、主控制器将读取并获得1～20组电池的各自容量，依照剩余容量的多少，升序排列，容量最小的将排在首位，满负荷功率充电负荷对其加入，该支路的充电输出首先被启动充电。当系统控制器1经过运算发现尚有多余容量时，相继的第二支路也被启动充电。由此可见，本装置的主控制器将始终在工作，始终将岸电的负荷功率控制在限定值以下，以确保岸电的安全。

以此类推，直到占用的总负荷不能再增加为止。

此时，充电机的总负荷输出达到最大值，但是，被限定再总容量的限定值之下。

5)、在主控制器的控制下，由于充电过程进行着，相关的电池支路的容量上升，调节的输出电流下降，此时充电机的总功率将下降。当持续下降到一定的程度，随之，尚未输出电量的支路被逐一的开启，最后将20个支路的电池全部充满。

整个调节过程将依照各个支路的充电控制算法实施充电(如以各自的电特性曲线进行调节，该技术为现有技术，因此不再赘述)。必须注意的是，随着各个支路充电电量的自动调节，其充电机的总负荷也是将做相类似的变化，随着充满支路数的增加，后续的其它充电支路将不断地被启动充电。

由于主控制器实时对岸上其它设备的用电量也在做采集，因此，岸电的总功率将保持在限定水准之下，严格保证岸电的总负荷不会超过限定值。当岸电的负荷有足够富裕的时候，岸电的充电机数量可以因此而增多，由于充电机增多，充电时间可以进一步的减少。从中不难发现，快速充电的实现是可以由电网的限定功率值决定的。当电网的功率足够大，其充电时间就足够的小，即能达到快速充电的目的，效果将非常的明显。

以一个1万安时的船舶配置电量为例，举例如下：

船舶供电的电压等级600V DC，电池总容量10000Ah，将其分成20路，每路为500Ah，充电机功率等级为400A/600VDC(该船为800吨级，航行49小时，航行距离大于400Km)。

1)、当采用常规方式充电，其充电时间为：25小时。

2)、当采用本分时充电控制器和分路安置电池后，其充电时间为1.25小时。

不难发现，本发明将电池的容量实现分组，在限定的地面功率范围以内，完成分时充电控制，这样使得充电过程加快，分路实现充电，每一路的充电机由控制器实施分散控制，其充电控制的调节电源能量由该控制器实施调节。

Claims (5)

1.一种用于纯电动船的分时充电控制方法，使用分时充电控制装置，所述分时充电控制装置包括主控制器、多台充电机和充电机功率采集器，其特征在于，所述主控制器通过控制网络与多台充电机相连；所述多台充电机通过功率线与岸电箱房相连；所述充电机功率采集器通过功率线采集充电机的瞬时功率并通过控制网络传递给所述主控制器；所述岸电箱房还设置有岸电总功率获取器，所述岸电总功率获取器通过控制网络与主控制器相连，具体包括以下步骤：

(1)主控制器被激活，启动控制网络，对挂在控制网络上的外部设备参数进行读取；

(2)主控制器由网络读取岸上其它用电设备的负荷值参数，得到岸电充电机综合总容量；

(3)各个充电机将被激活，进入准备充电的状态；

(4)主控制器将读取并获得各个充电机对应的电池的各自容量，依照剩余容量进行升序排列，剩余容量最小的排在首位，满负荷功率充电负荷对其加入，该支路的充电输出首先被启动充电；

(5)在主控制器的控制下，由于充电过程进行着，相关的电池支路的容量上升，调节的输出电流下降，此时充电机的总功率将下降，当持续下降到一定的程度，随之，尚未输出电量的支路被逐一的开启，最后将所有支路的电池全部充满。

2.根据权利要求1所述的用于纯电动船的分时充电控制方法，其特征在于，所述分时充电控制装置还包括岸电设备采集功率器，所述岸电设备采集功率器通过功率线采集除充电机外的其他岸电设备的功率，并通过控制网络传递给所述主控制器。

3.根据权利要求1所述的用于纯电动船的分时充电控制方法，其特征在于，所述主控制器由DSP芯片和FPGA芯片共同组成。

4.根据权利要求1所述的用于纯电动船的分时充电控制方法，其特征在于，所述控制网络由弱电控制网络线构成。

5.根据权利要求1所述的用于纯电动船的分时充电控制方法，其特征在于，所述步骤(4)中当主控制器给剩余容量最小的电池进行充电后还尚有多余容量时，相继的剩余容量第二少的电池对应的充电机支路也被启动充电。