CN113525145A - 一种箱式电动船舶电池充电控制系统和充电控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了箱式电动船舶电池充电控制系统，包括管控系统和充电系统，充电系统用于为船舶燃料电池充电并采集充电信息上传至管控系统，管控系统接收、处理并存储充电信息。充电系统包括控制一体柜、变压器、分控柜和电池箱，控制一体柜与管控系统通信连接，变压器与控制一体柜通信连接，分控柜设置有至少一个且与供船舶燃料电池插入的电池箱对应设置，分控柜内设置有控制电池箱内供电端口通断的充电开关，当充电开关闭合时，船舶燃料电池进入充电状态，在充电过程中，分控柜采集对应电池箱的充电信息。还公开了基于此系统的充电方法，实现了管控系统和充电系统的弱耦合，提高了电动船舶充电的监管效率。
Description
技术领域
本发明涉及船舶电池充电技术领域，特别涉及一种箱式电动船舶电池充电控制系统和充电控制方法。
背景技术
船舶大多采用柴油机作为动力源，造成了诸多的大气污染、水域污染和噪声污染。电动船舶舍弃了传动船舶污染大和噪声大的柴油机和发电机组，选用电池作为船舶的动力源，在满足船舶功率的同时，具有能耗低、排放少和噪音小的特点，成为今年来船舶发展的重要方向。船舶电池具有大容量的特性，因为如何为船舶电池进行充电成为有待解决的问题。现有技术中由于电动船舶靠港后，电能补给只能通过直流岸电桩进行，会出现以下问题：充电时间长，充电全程船舶需一直停在港内无法进行相关作业，一定程度上造成资源浪费；靠港充电需一直占用泊位，后续来船无法靠岸，影响码头作业；码头泊位数量有限充电桩建设受限于泊位数量无法进行大范围的能源补给，对能源利用也造成了一定的浪费；由于现场运维人员缺少直观的运行监控信息、充电监测状态信息，不便于为快速运维提供数据支撑。如何构建高效的船舶电池充电系统，成为有待解决的问题。
发明内容
为克服上述缺点，本发明的目的在于提供一种箱式电动船舶电池充电控制系统。
为了达到以上目的，本发明采用的技术方案是：一种箱式电动船舶电池充电控制系统，设置在集装箱内，其特征在于：包括管控系统和至少一个充电系统，所述充电系统用于为船舶燃料电池充电并采集充电信息上传至管控系统，所述充电系统包括控制一体柜、变压器、分控柜和电池箱，所述控制一体柜与管控系统通信连接，所述变压器的输出入端连接外部电网，输出端与所述控制一体柜通信连接，所述分控柜设置有至少一个且与供船舶燃料电池插入的电池箱对应设置，每个所述分控柜均与控制一体柜通信连接且与对应设置的电池箱连接，所述分控柜内设置有控制电池箱内供电端口通断的充电开关，当充电开关闭合时，所述船舶燃料电池进入充电状态，在充电过程中，所述分控柜采集对应电池箱的充电信息，并将所述充电信息经由控制一体柜上传至管控系统，所述管控系统接收、处理并存储所述充电信息。
本发明的有益效果在于：由充电系统为船舶燃料电池充电并采集充电信息上传至管控系统，通过管控系统和充电系统中控制一体柜的连接，实现了管控系统和充电系统的弱耦合，有利于设备制造商进行设计工作，出现故障时有利于原因分析和责任界定，提高了电动船舶充电的监管效率。同时，该系统灵活开放，根据现场需要，既可灵活增减充电系统的数量，以满足大量船舶燃料电池充电需求，船舶燃料电池插入电池箱内的箱式充电模式，也可所实现船舶燃料电池的即换即走，减少船舶资源浪费，减低泊位占用时间，提高码头利用率。
进一步来说，所述充电信息包括每个所述电池箱的遥信数据、遥测数据和计量数据，所述管控系统在电池箱充电过程中间隔预定的时间接收所述遥信数据、遥测数据和计量数据。管控系统通过电池箱的遥信数据、遥测数据和计量数据实时监控电池箱的运行和用电状态。
进一步来说，所述遥信数据包括所述电池箱中的船舶燃料电池连接状态、开关状态和告警状态；所述遥测数据包括电池箱的电流、电压、负荷和频率数据；所述计量数据包括电池箱内电表上累计的电量值。
进一步来说，所述管控系统和控制一体柜通过以太网建立通信连接，并在所述以太网内进行信息交互。便于连接，确保可靠通信。
进一步来说，所述管控系统和控制一体柜均通过光纤接入以太网，有效避免无线公网信号对客户使用的影响，在现场环境复杂、不易维护的条件下，能够有效提高通信的可靠性，降低运维维护工作量。
进一步来说，所述控制一体柜与变压器、控制一体柜与分控柜均进行串口通讯。串口通信使用的数据线少，可节约通信成本。
本发明的在另一方面还公开了一种箱式电动船舶电池充电控制方法。
为了达到以上目的，本发明采用的技术方案是：一种箱式电动船舶电池充电控制方法，基于上述充电系统，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1、在电池箱内插入船舶燃料电池；
步骤2、控制一体柜控制分控柜内充电开关闭合，对船舶燃料电池进行充电；
步骤3、分控柜采集对应电池箱的充电信息，并将所述充电信息经由控制一体柜上传至管控系统；
步骤4、在充电过程中，所述管控系统接收、处理并存储所述充电信息；
步骤5、当所述船舶燃料电池充电完毕后，所述一体柜控制控制分控柜内充电开关断开，所述分控柜通过控制一体柜上传充电结束信息至管控系统，所述管控系统接收到电结束信息后停止接收充电信息。
该方法中，由控制一体柜控制充电的通断并采集充电信息上传至管控系统，管控系统仅对充电信息进行接收、处理并存储，而不对充电过程进行控制，通过管控系统和充电系统中控制一体柜的连接，实现了管控系统和充电系统的弱耦合，有利于设备制造商进行设计工作，出现故障时有利于原因分析和责任界定，提高了电动船舶充电的监管效率。同时，该系统灵活开放，根据现场需要，既可灵活增减充电系统的数量，以满足大量船舶燃料电池充电需求，船舶燃料电池插入电池箱内的箱式充电模式，也可所实现船舶燃料电池的即换即走，减少船舶资源浪费，减低泊位占用时间，提高码头利用率。
进一步来说，所述管控系统包括显示充电信息的界面，管控系统能在界面上展示接收的充电信息和管控系统统计分析后的分析结果。
进一步来说，所述充电信息包括每个所述电池箱的遥信数据、遥测数据和计量数据，所述管控系统在电池箱充电过程中间隔预定的时间接收所述遥信数据、遥测数据和计量数据；其中所述遥信数据包括所述电池箱中的船舶燃料电池连接状态、开关状态和告警状态；所述遥测数据包括电池箱的电流、电压、负荷和频率数据；所述计量数据包括电池箱内电表上累计的电量值。管控系统可根据遥信数据、遥测数据和计量数据监控电池箱的运行和用电状态。
附图说明
图1为本发明实施例1的结构示意图；
图2为本发明实施例2的流程图。
图中：
100、集装箱；200、管控系统；300、充电系统；1、控制一体柜；2、变压器；3、分控柜；4、电池箱。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
实施例1
参见附图1所示，一种箱式电动船舶电池充电控制系统，设置在集装箱100内，包括管控系统200和至少一个充电系统300，充电系统300用于为船舶燃料电池充电并采集充电时的充电信息，将充电信息上传至管控系统200。
充电系统300包括控制一体柜1、变压器2、分控柜3和电池箱4，控制一体柜1与管控系统200通信连接。管控系统200和控制一体柜1可以通过以太网建立通信连接，并在以太网内进行信息交互。以太网便于连接，确保可靠通信。管控系统200和控制一体柜1均通过光纤接入以太网，有效避免无线公网信号对客户使用的影响，在现场环境复杂、不易维护的条件下，能够有效提高通信的可靠性，降低运维维护工作量。
变压器2的输出入端连接外部电网，输出端与控制一体柜1通信连接，变压器2和控制一体进行串口通讯，两者上均设置有串口通讯接口。变压器2将交流电转换为能直接供给船舶燃料电池的直流电并将直流电提供至分控柜3上，由分控柜3直接为电池箱4提供充电电压。分控柜3设置有至少一个且与供船舶燃料电池插入的电池箱4对应设置，分控柜3为电池箱4提供充电电压并采集充电过程中的充电信息。每个分控柜3均与控制一体柜1串口通讯，且与对应设置的电池箱4连接，分控付。分控柜3内设置有控制电池箱4内供电端口通断的充电开关，当充电开关闭合时，船舶燃料电池进入充电状态。在充电过程中，分控柜3采集对应电池箱4的充电信息，并将充电信息经由控制一体柜1上传至管控系统200，管控系统200接收、处理并存储充电信息。
由充电系统300为船舶燃料电池充电并采集充电信息上传至管控系统200，通过管控系统200和充电系统300中控制一体柜1的连接，实现了管控系统200和充电系统300的弱耦合，有利于设备制造商进行设计工作，出现故障时有利于原因分析和责任界定，提高了电动船舶充电的监管效率。同时，该系统灵活开放，根据现场需要，既可灵活增减充电系统300的数量，以满足大量船舶燃料电池充电需求，船舶燃料电池插入电池箱4内的箱式充电模式，也可所实现船舶燃料电池的即换即走，减少船舶资源浪费，减低泊位占用时间，提高码头利用率。
充电信息包括每个电池箱4的遥信数据、遥测数据和计量数据，管控系统200在电池箱4充电过程中间隔预定的时间接收遥信数据、遥测数据和计量数据。管控系统200通过电池箱4的遥信数据、遥测数据和计量数据实时监控电池箱4的运行和用电状态。遥信数据包括电池箱4中的船舶燃料电池连接状态、开关状态和告警状态；遥测数据包括电池箱4的电流、电压、负荷和频率数据；计量数据包括电池箱4内电表上累计的电量值。
实施例2
参见附图2所示，一种箱式电动船舶电池充电控制方法，包括如下步骤：
步骤1、在电池箱4内插入船舶燃料电池。
步骤2、控制一体柜1控制分控柜3内充电开关闭合，对船舶燃料电池进行充电。
步骤3、分控柜3采集对应电池箱4的充电信息，并将充电信息经由控制一体柜1上传至管控系统200。
步骤4、在充电过程中，管控系统200接收、处理并存储充电信息；
步骤5、当船舶燃料电池充电完毕后，一体柜控制分控柜3内充电开关打开，分控柜3通过控制一体柜1上传充电结束信息至管控系统200，管控系统200接收到电结束信息后停止接收充电信息。
由控制一体柜1控制充电的通断并采集充电信息上传至管控系统200，管控系统200仅对充电信息进行接收、处理并存储，而不对充电过程进行控制，通过管控系统200和充电系统300中控制一体柜1的连接，实现了管控系统200和充电系统300的弱耦合，有利于设备制造商进行设计工作，出现故障时有利于原因分析和责任界定，提高了电动船舶充电的监管效率。同时，该系统灵活开放，根据现场需要，既可灵活增减充电系统300的数量，以满足大量船舶燃料电池充电需求，船舶燃料电池插入电池箱4内的箱式充电模式，也可所实现船舶燃料电池的即换即走，减少船舶资源浪费，减低泊位占用时间，提高码头利用率。
管控系统200包括显示充电信息的界面，管控系统200能在界面上展示接收的充电信息和管控系统200统计分析后的分析结果。管控系统200和控制一体柜1位于同一个以太网中，且两者通过光纤接入此以太网中，减少信号干扰。
充电信息包括每个电池箱4的遥信数据、遥测数据和计量数据，管控系统200在电池箱4充电过程中间隔预定的时间接收遥信数据、遥测数据和计量数据；其中遥信数据包括电池箱4中的船舶燃料电池连接状态、开关状态和告警状态；遥测数据包括电池箱4的电流、电压、负荷和频率数据；计量数据包括电池箱4内电表上累计的电量值。管控系统200可根据遥信数据、遥测数据和计量数据监控电池箱4的运行和用电状态。
以上实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种箱式电动船舶电池充电控制系统，设置在集装箱内，其特征在于：包括管控系统和至少一个充电系统，所述充电系统用于为船舶燃料电池充电并采集充电信息上传至管控系统，所述充电系统包括控制一体柜、变压器、分控柜和电池箱，所述控制一体柜与管控系统通信连接，所述变压器的输出入端连接外部电网，输出端与所述控制一体柜通信连接，所述分控柜设置有至少一个且与供船舶燃料电池插入的电池箱对应设置，每个所述分控柜均与控制一体柜通信连接且与对应设置的电池箱连接，所述分控柜内设置有控制电池箱内供电端口通断的充电开关，当充电开关闭合时，所述船舶燃料电池进入充电状态，在充电过程中，所述分控柜采集对应电池箱的充电信息，并将所述充电信息经由控制一体柜上传至管控系统，所述管控系统接收、处理并存储所述充电信息。
2.根据权利要求1所述的一种箱式电动船舶电池充电控制系统，其特征在于：所述充电信息包括每个所述电池箱的遥信数据、遥测数据和计量数据，所述管控系统在电池箱充电过程中间隔预定的时间接收所述遥信数据、遥测数据和计量数据。
3.根据权利要求2所述的一种箱式电动船舶电池充电控制系统，其特征在于：所述遥信数据包括所述电池箱中的船舶燃料电池连接状态、开关状态和告警状态；所述遥测数据包括电池箱的电流、电压、负荷和频率数据；所述计量数据包括电池箱内电表上累计的电量值。
4.根据权利要求1所述的一种箱式电动船舶电池充电控制系统，其特征在于：所述管控系统和控制一体柜通过以太网建立通信连接，并在所述以太网内进行信息交互。
5.根据权利要求4所述的一种箱式电动船舶电池充电控制系统，其特征在于：所述管控系统和控制一体柜均通过光纤接入以太网。
6.根据权利要求1所述的一种箱式电动船舶电池充电控制系统，其特征在于：所述控制一体柜与变压器、控制一体柜与分控柜均进行串口通讯。
7.一种箱式电动船舶电池充电控制方法，基于权利要求1-6任一所述的充电控制系统，其特征在于：包括如下步骤：在电池箱内插入船舶燃料电池；控制一体柜控制分控柜内充电开关闭合，对船舶燃料电池进行充电；分控柜采集对应电池箱的充电信息，并将所述充电信息经由控制一体柜上传至管控系统；在充电过程中，所述管控系统接收、处理并存储所述充电信息。
8.根据权利要求7所述的箱式电动船舶充电控制方法，其特征在于：还包括如下步骤：当所述船舶燃料电池充电完毕后，所述一体柜控制分控柜内充电开关断开，所述分控柜通过控制一体柜上传充电结束信息至管控系统，所述管控系统接收到电结束信息后停止接收充电信息。
9.根据权利要求7所述的箱式电动船舶充电控制方法，其特征在于：所述充电信息包括每个所述电池箱的遥信数据、遥测数据和计量数据，所述管控系统在电池箱充电过程中间隔预定的时间接收所述遥信数据、遥测数据和计量数据；其中所述遥信数据包括所述电池箱中的船舶燃料电池连接状态、开关状态和告警状态；所述遥测数据包括电池箱的电流、电压、负荷和频率数据；所述计量数据包括电池箱内电表上累计的电量值。
10.根据权利要求7所述的箱式电动船舶充电控制方法，其特征在于：所述管控系统包括显示充电信息的界面。
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- 2021-08-11 CN CN202110920454.0A patent/CN113525145A/zh active Pending
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