CN115195984B - 一种针对大容量电动船的动力系统 - Google Patents

一种针对大容量电动船的动力系统 Download PDF

Info

Publication number
CN115195984B
CN115195984B CN202210758630.XA CN202210758630A CN115195984B CN 115195984 B CN115195984 B CN 115195984B CN 202210758630 A CN202210758630 A CN 202210758630A CN 115195984 B CN115195984 B CN 115195984B
Authority
CN
China
Prior art keywords
direct current
switch
battery
power
current bus
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202210758630.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN115195984A (zh
Inventor
张泽宇
葛启桢
陈静
尹文龙
夏叶亮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuhan Institute of Marine Electric Propulsion China Shipbuilding Industry Corp No 712 Institute CSIC
Original Assignee
Wuhan Institute of Marine Electric Propulsion China Shipbuilding Industry Corp No 712 Institute CSIC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuhan Institute of Marine Electric Propulsion China Shipbuilding Industry Corp No 712 Institute CSIC filed Critical Wuhan Institute of Marine Electric Propulsion China Shipbuilding Industry Corp No 712 Institute CSIC
Priority to CN202210758630.XA priority Critical patent/CN115195984B/zh
Publication of CN115195984A publication Critical patent/CN115195984A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115195984B publication Critical patent/CN115195984B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
    • B63H21/12—Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being motor-driven
    • B63H21/17—Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being motor-driven by electric motor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4207—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4271—Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

本申请公开了一种针对大容量电动船的动力系统，该动力系统包括直流母线、多簇第一电池组、至少一组第二电池组以及直流变换装置和电力二极管；直流变换装置串联于第二电池组和直流母线之间，被配置为当电机处于电动工况时，对第二电池组的输出电压进行第一电压变换以输出至直流母线，以及当电机处于制动工况时，将直流母线上的电压进行第二电压变换以存储至第二电池组；电力二极管的正极电连接于第一电池组，负极电连接于直流母线，电力二极管被导通时，第一电池组并联接入直流母线以向直流母线供电。通过本申请中的技术方案，克服大容量电动船电池组成本过高、体积过大的不足，有效的解决大容量电动船动力系统中电池系统的并联问题。

Description

一种针对大容量电动船的动力系统
技术领域
本申请涉及电动船的技术领域，具体而言，涉及一种针对大容量电动船的动力系统。
背景技术
各大湖泊、内河固定航区、固定航程航次航行的船舶都提出了新能源船舶的需求，部分水库、湖泊(新疆天池、密云水库等)和部分内河区域(广州珠江段)等已经不允许新造采用柴油机作为能源的船舶，新能源船舶的发展是大势所趋，新能源船舶可有效的降低船舶排放，有效的提高船舶的舒适度。
而由于船舶动力需求较大，为保证船舶的正常的运营，新能源船舶所需电池容量都较大，如2018年武汉300客位全电动客船电池容量达到2300kWh，2018年宜昌交运“两坝一峡”游船电池容量达到7500kWh，电池组的容量极大。
如果电池组直接并联可能由于电池组的电压不一致以及电池组之间的内阻区别，在电池组内部会产生环流，并且，随着供电过程中电池组电压的不一致越来越大，会导致环流越来越大，进而导致发热甚至产生热失控现象。
发明内容
本申请的目的在于：克服现有技术中大容量电动船电池组成本过高、体积过大等不足，对大容量电动船的动力系统进行设计，有效的解决大容量电动船动力系统中电池系统的并联问题。
本申请的技术方案是：提供了一种针对大容量电动船的动力系统，该动力系统用于向电动船的电机进行供电，动力系统包括直流母线、多簇第一电池组以及至少一组第二电池组，多簇第一电池组和一组第二电池组分别与直流母线并联，动力系统还包括：直流变换装置和电力二极管；直流变换装置串联于第二电池组和直流母线之间，直流变换装置被配置为当电机处于电动工况时，对第二电池组的输出电压进行第一电压变换以输出至直流母线，直流变换装置还被配置为当电机处于制动工况时，将直流母线上的电压进行第二电压变换以存储至第二电池组；电力二极管的正极电连接于第一电池组，电力二极管的负极电连接于直流母线，电力二极管被导通时，第一电池组并联接入直流母线以向直流母线供电。
上述任一项技术方案中，进一步地，第一电池组和第二电池组结构相同，第一电池组包括：电池，第一熔断器和保护开关；电池、第一熔断器、保护开关依次串联，保护开关还电连接于电力二极管的正极。
上述任一项技术方案中，进一步地，动力系统还用于向电动船的供电变压器进行供电，供电变压器用于提供电动船的生活供电，动力系统还包括：多个第一开关、至少一个第二开关以及一个第三开关；多个第一开关设置于电力二极管与直流母线之间；至少一个第二开关设置于直流变换装置与直流母线之间；第三开关设置于直流母线与供电变压器之间。
上述任一项技术方案中，进一步地，动力系统还包括电池管理系统，电池管理系统用于监测第一电池组的运行状态，动力系统还包括：次级直流母线；第一开关和第三开关为选通开关，其中，第一开关的输入端电连接于电力二极管的负极，第一开关的第一选通端电连接于直流母线，第一开关的第二选通端电连接于次级直流母线，第一开关被配置为当电池管理系统判定第一电池组运行状态异常时，由第一导通状态切换为第二导通状态，第一导通状态为第一开关的输入端与第一选通端吸合，第二导通状态为第一开关的输入端与第二选通端吸合；第三开关的输入端电连接于供电变压器，第三开关的第三选通端电连接于直流母线，第三开关的第四选通端电连接于次级直流母线，第三开关被配置为当第一开关由第一导通状态切换为第二导通状态时，由第三导通状态切换为第四导通状态，第三导通状态为第三开关的输入端与第三选通端吸合，第四导通状态为第三开关的输入端与第四选通端吸合。
上述任一项技术方案中，进一步地，动力系统还包括：推进逆变器；推进逆变器的一端电连接于电机，推进逆变器的另一端串联有第二熔断器和第四开关，第四开关电连接于直流母线。
上述任一项技术方案中，进一步地，动力系统还包括：逆变电源；逆变电源的一端电连接于供电变压器的初级端，逆变电源的另一端电连接于第三开关，其中，供电变压器的次级端输出的电压用于提供电动船的生活供电。
上述任一项技术方案中，进一步地，动力系统还包括：第三熔断器；第三熔断器串联于第三开关和逆变电源之间。
上述任一项技术方案中，进一步地，动力系统还包括：滤波器；滤波器串联于供电变压器和逆变电源之间。
本申请的有益效果是：
本申请中的技术方案，通过在第一、第二电池组与直流母线之间分别串联直流变换装置和电力二极管，并对直流变换装置的工作状态进行配置，可以有效的实现大容量电动船中多个电池组之间的并联，解决了大容量电动船电池组成本过高、体积过大的问题，有利于新能源船舶动力系统的发展。
在本申请的一个优选实现方式中，为了提高第一电池组的利用率，还在该系统中设置了次级直流母线，由电池管理系统与相应的开关相互配合，对不满足电机21供电要求的第一电池组的供电电路进行配置，使其能够提供电动船的生活供电，进而再一次降低电动船电池组的更换成本，提高电动船整体的经济效益。
附图说明
本申请的上述和/或附加方面的优点在结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本申请的一个实施例的针对大容量电动船的动力系统的示意框图；
图2是根据本申请的一个实施例的直流变换装置的示意图；
图3是根据本申请的一个实施例的控制方法的示意图；
图4是根据本申请的另一个实施例的针对大容量电动船的动力系统的示意框图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本申请的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本申请进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互结合。
在下面的描述中，阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是，本申请还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本申请的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
实施例一：
本领域技术人员能够理解的是，由于单组电池的容量为60～100kWh左右，而常规情况下电动船的电池容量通常需要达到为400～5000kWh，因此，需要在电动船上将多簇单组电池进行并联设置，以满足电动船的动力需求。
但是，由于电动船在航行过程中其电机21存在电动工况和制动工况两种状态，如果仅将多簇单组电池进行简单的并联设置，当电机21处于电动工况时，可由并联的队组电池通过直流母线15向其供电，满足航行需求。当电机处于制动工况时，电机21将产生电能，该电能将通过直流母线15反馈至并联设置的多簇单组电池，而电机21产生的电能，并不能直接被单组电池吸收，需要配置直流变换装置14对电机21产生的电能进行转换。如果每一组单组电池均配置一个对应的直流变换装置14，则将导致电动船的整体造价提升，不利于电动船的普及，但如果不设置相应的直流变换装置14，电机21产生的电能将对与直流母线15连接的单组电池造成损害，降低电池的使用寿命，甚至威胁电池的安全使用，对电动船造成安全隐患。
如图1所示，本实施例提供了一种针对大容量电动船的动力系统，动力系统用于向电动船的电机21进行供电，动力系统包括直流母线15、多簇第一电池组11以及至少一组第二电池组12，多簇第一电池组11和一组第二电池组12分别与直流母线15并联，其中，该动力系统中的电池可以为磷酸铁锂电池、钛酸锂电池、三元锂电，电池需搭载电池管理系统对电池的电压、电流、温度等参数进行监测，以判断电池充放电过程中是否存在异常，如电池老化。
需要说明的是，本实施例对电池管理系统的实现方式并不限定。
该动力系统还包括：直流变换装置14，直流变换装置14串联于第二电池组12和直流母线15之间，直流变换装置14被配置为当电机21处于电动工况时，对第二电池组12的输出电压进行第一电压变换以输出至直流母线15，直流变换装置14还被配置为当电机21处于制动工况时，将直流母线15上的电压进行第二电压变换以存储至第二电池组12，对电机21制动工况下产生的电能进行吸收，能够避免这部分电能导致直流母线15的电压泵升。
本实施例中，为了避免电机21制动工况下产生的电能对第一电池组11造成损害，并降低电动船整体造价，该动力系统还包括：电力二极管13，电力二极管13的正极电连接于第一电池组11，电力二极管13的负极电连接于直流母线15，电力二极管13被导通时，第一电池组11并联接入直流母线15以向直流母线15供电，其中，电力二极管13应满足第一电池组11的最大充放电电流能力。
通过在直流母线15与第一电池组11之间设置电力二极管13，利用电力二极管13的单向导通能力，避免电机21制动工况下产生的电能回流至第一电池组11，而又不影响电动船航行过程中第一电池组11向电机21的供电，并且，降低了电动船整体造价，有助于电动船的推广。
并且，由于多个第一电池组11的自身充放电特性不同，导致电池性能衰减不一致，通过在第一电池组11与直流母线15之间串联电力二极管13，一方面，由于电力二极管13的反向截流能力，当多簇第一电池组11之间的电动势产生差异时，不会导致放电时，电动势高的第一电池组11向电动势低的第一电池组11放电；另一方面，由于电力二极管13的均流效应，对于放电时电动势高的第一电池组11，会保证电池组较好的性能，有助于延长第一电池组11的使用寿命。
本实施例中，由于直流母线15需要保持供电电压的恒定，所以设定多簇并联的第一电池组11的电压相同，以保证直流母线15的电压基本恒定，以减少直流母线15的电压波动。
需要说明的是，可以选定其中一组第一电池组11作为第二电池组12，也可以单独设置一组第二电池组12，由于第二电池组12与直流母线15之间设置了直流变换装置14，第二电池组12与第一电池组11的电压可以相同，也可以不同。
但串联电力二极管13后，同样由于电力二极管13的反向截流能力，第一电池组11无法吸收后端驱动设备的反向回馈能量，此时，需要通过第二电池组12和直流变换装置14的配合，当出现电机21回馈能量时，通过直流变换装置14将回馈能量传递给第二电池组12。
具体的，如图2所示，直流变换装置14为常规的整流电路即可，其具有输入直流电压、输出直流电压，可进行直流变换，当电池组供电时，直流变换装置14能够运行在稳压模式，以保持直流母线15电压稳定，功率可双向流动。
需要说明的是，在动力系统开始运行时，应保证首先对第二电池组12放电的使用，然后再使用第一电池组11。
在上述实施例的基础上，由于第一电池组11和第二电池组12在供电过程中，其电压不断动态变化，因此，本实施例中还涉及一种动力系统控制方法，对第一电池组11和第二电池组12的并联进行协调控制，以保证直流母线15供电电压的稳定性。如图3所示，该控制方法具体包括：
当接收到航行信息时，将第二电池组12中的保护开关合闸，通过直流变换装置14将第二电池组12配置为放电状态，其中，设定正常工作状态下直流母线15的母线电压U为第二电池组12额定电压U2的1.2倍，即：U2＝U/1.2。
当判定第二电池组12的当前电池容量下降至预设容量阈值时，如第二电池组12额定电池容量的90％，将第一电池组11中的保护开关合闸，以使第一电池组11处于放电状态，其中，设定第一电池组11额定电压U1与直流母线15的母线电压U之间的关系为：U1＝U-0.7V。
通过直流变换装置14，根据第一电池组11放电过程中的实际电压Un，调节第二电池组12的工作电压Ui。
需要说明的是，本实施例对调节第二电池组12的工作电压Ui的过程并不限定，如可以采用下垂特性跟随的方法。
本实施例又示出一种第一电池组11的实现方式，第一电池组11包括：电池，第一熔断器101和保护开关102；电池、第一熔断器101、保护开关102依次串联，保护开关102还电连接于电力二极管13的正极。
本实施例中，该保护开关102可以为真空接触器、也可为直流开关、也可为电力电子开关，第一熔断器101需为满足选择性保护的直流熔断器。
需要说明的是，本实施例中的第一电池组11和第二电池组12结构相同，保护开关102和第一熔断器101满足该第一、第二电池组12充放电电压及电流的要求。
进一步的，动力系统还用于向电动船的供电变压器25进行供电，供电变压器用于提供电动船的生活供电，动力系统还包括：多个第一开关16、至少一个第二开关17以及一个第三开关28；多个第一开关16设置于电力二极管13与直流母线15之间；至少一个第二开关17设置于直流变换装置14与直流母线15之间；第三开关28设置于直流母线15与供电变压器25之间。
具体的，设置上述开关主要用于切断前端或后端设备与直流母线15之间的联系，方便人员进行检修。
实施例二：
随着电动船使用年限的增加，多簇第一电池组11将不可避免的出现性能衰减，这部分性能衰减的第一电池组11虽然仍未达到使用年限，但其充放电性能已经不能满足对电机21的供电要求，如果对这部分第一电池组11进行更换，将不可避免的造成资源的浪费，进而影响电动船的成本以及经济效益。
为了提高第一电池组11的利用率，提高电动船的经济效益产出，如图4所示，本实施例还示出了另一种针对大容量电动船的动力系统，在上述实施例的基础上，该动力系统还包括：次级直流母线18；当电池管理系统监测到多簇第一电池组11中存在运行状态不满足电机21供电要求时，将这部分第一电池组11并联入次级直流母线18，再将供电变压器25接入该次级直流母线18，由次级直流母线18提供电动船的生活供电。
因此，将第一开关16和第三开关28设置为选通开关，第一开关16的输入端电连接于电力二极管13的负极，第一开关16的第一选通端电连接于直流母线15，第一开关16的第二选通端电连接于次级直流母线18，第一开关16被配置为当电池管理系统判定第一电池组11运行状态异常时，由第一导通状态切换为第二导通状态，第一导通状态为第一开关16的输入端与第一选通端吸合，第二导通状态为第一开关16的输入端与第二选通端吸合；
需要说明的是，本实施例中的第一电池组11运行状态异常为第一电池组11充放电性能不能满足对电机21的供电要求，但仍能够正常使用的状态。
具体的，当电池管理系统判定第一电池组11的充放电性能不能满足对电机21的供电要求时，认定该第一电池组11运行状态为异常，此时，控制第一开关16动作，由第一导通状态切换为第二导通状态，使得对应的第一电池组11与次级直流母线18电连接，向次级直流母线18进行供电。
本实施例中，第三开关28的输入端电连接于供电变压器25，第三开关28的第三选通端电连接于直流母线15，第三开关28的第四选通端电连接于次级直流母线18，第三开关28被配置为当第一开关16由第一导通状态切换为第二导通状态时，由第三导通状态切换为第四导通状态，第三导通状态为第三开关28的输入端与第三选通端吸合，第四导通状态为第三开关28的输入端与第四选通端吸合。
具体的，当第一开关16由第一导通状态切换为第二导通状态时，第三开关28同样由第三导通状态切换为第四导通状态，将供电变压器25与次级直流母线18进行电连接，由异常状态的第一开关16对供电变压器25进行供电，提高多簇第一电池组11整体的利用率。
进一步的，为了保证供电变压器25的稳定运行，该动力系统还包括：逆变电源26；利用逆变电源26的电压变换特性，对直流母线15或者次级直流母线18上的电压进行逆变，输出至供电变压器25的初级端。
具体的，该逆变电源26的一端电连接于供电变压器25的初级端，逆变电源26的另一端电连接于第三开关28，其中，供电变压器25的次级端输出的电压用于提供电动船的生活供电。
进一步的，为了保证电路安全，该动力系统还包括：第三熔断器27；第三熔断器27串联于第三开关28和逆变电源26之间，当直流母线15或者次级直流母线18中的电压发生泵升、有大电流流过或者其他异常时，第三熔断器27熔断，以对该动力系统进行保护。
优选的，该动力系统还包括：滤波器29；滤波器29串联于供电变压器25和逆变电源26之间，以便进一步利用滤波器29的滤波能力，提高供电变压器25次级端输出电压的稳定，保证电动船的生活供电质量，避免发生用电事故。
以上结合附图详细说明了本申请的技术方案，本申请提出了一种针对大容量电动船的动力系统，该动力系统包括直流母线、多簇第一电池组以及至少一组第二电池组，多簇第一电池组和一组第二电池组分别与直流母线并联，动力系统还包括：直流变换装置和电力二极管；直流变换装置串联于第二电池组和直流母线之间，直流变换装置被配置为当电机处于电动工况时，对第二电池组的输出电压进行第一电压变换以输出至直流母线，直流变换装置还被配置为当电机处于制动工况时，将直流母线上的电压进行第二电压变换以存储至第二电池组；电力二极管的正极电连接于第一电池组，电力二极管的负极电连接于直流母线，电力二极管被导通时，第一电池组并联接入直流母线以向直流母线供电。通过本申请中的技术方案，克服现有技术中大容量电动船电池组成本过高、体积过大等不足，对大容量电动船的动力系统进行设计，有效的解决大容量电动船动力系统中电池系统的并联问题。
本申请中的步骤可根据实际需求进行顺序调整、合并和删减。
本申请装置中的单元可根据实际需求进行合并、划分和删减。
尽管参考附图详地公开了本申请，但应理解的是，这些描述仅仅是示例性的，并非用来限制本申请的应用。本申请的保护范围由附加权利要求限定，并可包括在不脱离本申请保护范围和精神的情况下针对发明所作的各种变型、改型及等效方案。

Claims (6)

1.一种针对大容量电动船的动力系统，其特征在于，所述动力系统用于向电动船的电机(21)进行供电，所述动力系统包括直流母线(15)、多簇第一电池组(11)以及至少一组第二电池组(12)，多簇所述第一电池组(11)和所述一组第二电池组(12)分别与所述直流母线(15)并联，所述动力系统还包括：直流变换装置(14)和电力二极管(13)；
所述直流变换装置(14)串联于所述第二电池组(12)和所述直流母线(15)之间，所述直流变换装置(14)被配置为当所述电机(21)处于电动工况时，对所述第二电池组(12)的输出电压进行第一电压变换以输出至所述直流母线(15)，所述直流变换装置(14)还被配置为当所述电机(21)处于制动工况时，将所述直流母线(15)上的电压进行第二电压变换以存储至所述第二电池组(12)；
所述电力二极管(13)的正极电连接于所述第一电池组(11)，所述电力二极管(13)的负极电连接于所述直流母线(15)，所述电力二极管(13)被导通时，所述第一电池组(11)并联接入所述直流母线(15)以向所述直流母线(15)供电，
所述动力系统还用于向所述电动船的供电变压器(25)进行供电，所述供电变压器用于提供所述电动船的生活供电，
所述动力系统还包括：多个第一开关(16)、至少一个第二开关(17)以及一个第三开关(28)；
多个所述第一开关(16)设置于所述电力二极管(13)与所述直流母线(15)之间；
至少一个所述第二开关(17)设置于所述直流变换装置(14)与所述直流母线(15)之间；
所述第三开关(28)设置于所述直流母线(15)与所述供电变压器(25)之间，
所述动力系统还包括电池管理系统，所述电池管理系统用于监测所述第一电池组(11)的运行状态，所述动力系统还包括：次级直流母线(18)；
所述第一开关(16)和所述第三开关(28)为选通开关，其中，
所述第一开关(16)的输入端电连接于所述电力二极管(13)的负极，所述第一开关(16)的第一选通端电连接于所述直流母线(15)，所述第一开关(16)的第二选通端电连接于所述次级直流母线(18)，所述第一开关(16)被配置为当所述电池管理系统判定所述第一电池组(11)中存在运行状态不满足电机供电要求时，将这部分第一电池组(11)并联入所述次级直流母线(18)，再将供电变压器接入该次级直流母线(18)，由次级直流母线(18)提供电动船的生活供电，所述第一开关(16)由第一导通状态切换为第二导通状态，所述第一导通状态为所述第一开关(16)的输入端与所述第一选通端吸合，所述第二导通状态为所述第一开关(16)的输入端与所述第二选通端吸合；
所述第三开关(28)的输入端电连接于所述供电变压器(25)，所述第三开关(28)的第三选通端电连接于所述直流母线(15)，所述第三开关(28)的第四选通端电连接于所述次级直流母线(18)，所述第三开关(28)被配置为当所述第一开关(16)由所述第一导通状态切换为所述第二导通状态时，由第三导通状态切换为第四导通状态，所述第三导通状态为所述第三开关(28)的输入端与所述第三选通端吸合，所述第四导通状态为所述第三开关(28)的输入端与所述第四选通端吸合。
2.如权利要求1所述的针对大容量电动船的动力系统，其特征在于，所述第一电池组(11)和所述第二电池组(12)结构相同，所述第一电池组(11)包括：电池，第一熔断器(101)和保护开关(102)；
所述电池、所述第一熔断器(101)、所述保护开关(102)依次串联，所述保护开关(102)还电连接于所述电力二极管(13)的正极。
3.如权利要求1所述的针对大容量电动船的动力系统，其特征在于，所述动力系统还包括：推进逆变器(22)；
所述推进逆变器(22)的一端电连接于所述电机(21)，所述推进逆变器(22)的另一端串联有第二熔断器(23)和第四开关(24)，所述第四开关(24)电连接于所述直流母线(15)。
4.如权利要求1所述的针对大容量电动船的动力系统，其特征在于，所述动力系统还包括：逆变电源(26)；
所述逆变电源(26)的一端电连接于所述供电变压器(25)的初级端，所述逆变电源(26)的另一端电连接于所述第三开关(28)，其中，所述供电变压器(25)的次级端输出的电压用于提供所述电动船的生活供电。
5.如权利要求4所述的针对大容量电动船的动力系统，其特征在于，所述动力系统还包括：第三熔断器(27)；
所述第三熔断器(27)串联于所述第三开关(28)和所述逆变电源(26)之间。
6.如权利要求5所述的针对大容量电动船的动力系统，其特征在于，所述动力系统还包括：滤波器(29)；
所述滤波器(29)串联于所述供电变压器(25)和所述逆变电源(26)之间。
CN202210758630.XA 2022-06-29 2022-06-29 一种针对大容量电动船的动力系统 Active CN115195984B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210758630.XA CN115195984B (zh) 2022-06-29 2022-06-29 一种针对大容量电动船的动力系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210758630.XA CN115195984B (zh) 2022-06-29 2022-06-29 一种针对大容量电动船的动力系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115195984A CN115195984A (zh) 2022-10-18
CN115195984B true CN115195984B (zh) 2024-05-24

Family

ID=83578029

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210758630.XA Active CN115195984B (zh) 2022-06-29 2022-06-29 一种针对大容量电动船的动力系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115195984B (zh)

Citations (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101399452A (zh) * 2008-04-30 2009-04-01 刘云海 由锂动力电池与超级电容组成的混合电池组
EP2077226A2 (en) * 2008-01-07 2009-07-08 Converteam Technology Ltd Marine power distribution and propulsion systems
RU2008112982A (ru) * 2008-04-04 2009-10-10 Закрытое акционерное общество "ИРИС" (RU) Электроэнергетическая система подводной лодки с бесперебойным электропитанием ответственных потребителей напряжениями 27 в постоянного тока и 220 в переменного тока
CN203225572U (zh) * 2013-05-16 2013-10-02 中国船舶重工集团公司第七一二研究所 一种游船用电力推进供电电源系统
CN104890848A (zh) * 2015-05-20 2015-09-09 中国科学院电工研究所 一种全电力推进舰船用电力能源动力系统
CN105620706A (zh) * 2016-02-19 2016-06-01 武汉理工大学 具有谐波抑制和回馈制动功能的船舶电力推进系统及控制方法
CN206050040U (zh) * 2016-09-09 2017-03-29 上海海事大学 基于改进z源逆变器的新能源船舶电路推进装置
EP3182547A1 (en) * 2015-12-14 2017-06-21 Siemens Aktiengesellschaft Charging control system
CN206340985U (zh) * 2017-01-09 2017-07-18 武汉船用电力推进装置研究所（中国船舶重工集团公司第七一二研究所） 一种新型混合动力游船供电系统
CN207683754U (zh) * 2017-08-23 2018-08-03 广州发展瑞华新能源电动船有限公司 一种纯电动船的动力集成系统
CN109334937A (zh) * 2018-11-13 2019-02-15 中国船舶重工集团公司第七0四研究所 船舶电池电力推进系统及其控制方法
CN209321219U (zh) * 2018-11-13 2019-08-30 中国船舶重工集团公司第七0四研究所 船舶电池电力推进系统
CN110224482A (zh) * 2019-06-25 2019-09-10 江苏中智海洋工程装备有限公司 电动船主电源蓄电池分组独立供电与充电系统
CN211167358U (zh) * 2019-10-15 2020-08-04 中国船舶重工集团公司第七一一研究所 一种船舶用直流电力推进系统
CN111591424A (zh) * 2020-05-29 2020-08-28 西安中车永电电气有限公司 一种纯电动公务艇动力系统
CN111864703A (zh) * 2019-04-30 2020-10-30 株洲中车时代电气股份有限公司 用于实现船舶电力推进系统直流组网的装置及方法
CN113071646A (zh) * 2021-03-16 2021-07-06 武汉船用电力推进装置研究所（中国船舶重工集团公司第七一二研究所） 一种船舶电力推进装置遥控系统及其控制方法
CN113162455A (zh) * 2021-03-11 2021-07-23 武汉船用电力推进装置研究所（中国船舶重工集团公司第七一二研究所） 一种电源变换装置及其短路保护方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2708177T3 (es) * 2015-01-15 2019-04-09 Siemens Ag Distribución de potencia en una embarcación
WO2018185249A1 (en) * 2017-04-07 2018-10-11 Siemens Aktiengesellschaft Distribution of electric energy on a vessel

Patent Citations (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2077226A2 (en) * 2008-01-07 2009-07-08 Converteam Technology Ltd Marine power distribution and propulsion systems
RU2008112982A (ru) * 2008-04-04 2009-10-10 Закрытое акционерное общество "ИРИС" (RU) Электроэнергетическая система подводной лодки с бесперебойным электропитанием ответственных потребителей напряжениями 27 в постоянного тока и 220 в переменного тока
CN101399452A (zh) * 2008-04-30 2009-04-01 刘云海 由锂动力电池与超级电容组成的混合电池组
CN203225572U (zh) * 2013-05-16 2013-10-02 中国船舶重工集团公司第七一二研究所 一种游船用电力推进供电电源系统
CN104890848A (zh) * 2015-05-20 2015-09-09 中国科学院电工研究所 一种全电力推进舰船用电力能源动力系统
EP3182547A1 (en) * 2015-12-14 2017-06-21 Siemens Aktiengesellschaft Charging control system
CN105620706A (zh) * 2016-02-19 2016-06-01 武汉理工大学 具有谐波抑制和回馈制动功能的船舶电力推进系统及控制方法
CN206050040U (zh) * 2016-09-09 2017-03-29 上海海事大学 基于改进z源逆变器的新能源船舶电路推进装置
CN206340985U (zh) * 2017-01-09 2017-07-18 武汉船用电力推进装置研究所（中国船舶重工集团公司第七一二研究所） 一种新型混合动力游船供电系统
CN207683754U (zh) * 2017-08-23 2018-08-03 广州发展瑞华新能源电动船有限公司 一种纯电动船的动力集成系统
CN109334937A (zh) * 2018-11-13 2019-02-15 中国船舶重工集团公司第七0四研究所 船舶电池电力推进系统及其控制方法
CN209321219U (zh) * 2018-11-13 2019-08-30 中国船舶重工集团公司第七0四研究所 船舶电池电力推进系统
CN111864703A (zh) * 2019-04-30 2020-10-30 株洲中车时代电气股份有限公司 用于实现船舶电力推进系统直流组网的装置及方法
CN110224482A (zh) * 2019-06-25 2019-09-10 江苏中智海洋工程装备有限公司 电动船主电源蓄电池分组独立供电与充电系统
CN211167358U (zh) * 2019-10-15 2020-08-04 中国船舶重工集团公司第七一一研究所 一种船舶用直流电力推进系统
CN111591424A (zh) * 2020-05-29 2020-08-28 西安中车永电电气有限公司 一种纯电动公务艇动力系统
CN113162455A (zh) * 2021-03-11 2021-07-23 武汉船用电力推进装置研究所（中国船舶重工集团公司第七一二研究所） 一种电源变换装置及其短路保护方法
CN113071646A (zh) * 2021-03-16 2021-07-06 武汉船用电力推进装置研究所（中国船舶重工集团公司第七一二研究所） 一种船舶电力推进装置遥控系统及其控制方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
交直流混合微电网的规划设计;王红阳;;现代制造技术与装备;20160215(第02期);第172-173页 *
混合动力船舶锂电池保护板的设计与实现;刘凯;张泽宇;蒋炜;;船电技术;20160515(第05期);第47-49页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN115195984A (zh) 2022-10-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6076944B2 (ja) 高効率操作ハイブリッド型電池パック
US8154242B2 (en) Method of fully charging an electrical energy storage device using a lower voltage fuel cell system
CN114977381A (zh) 一种多电池簇并联的储能系统控制电路及其控制方法
CN108736531B (zh) 动力电池组、复合电源、控制方法以及车辆
JP2017011883A (ja) 燃料電池自動車
CN113428334B (zh) 一种船用燃料电池顶推船-驳船混合动力系统及其控制方法
CN113644718A (zh) 一种纯电游船驱动系统电气架构及控制方法
CN212400926U (zh) 多动力源工程机械能量管理系统
CN211001772U (zh) 一种船用纯电池推进系统
CN115195984B (zh) 一种针对大容量电动船的动力系统
CN115864594A (zh) 基于油电双驱动船舶的锂电池充放电控制方法
KR102659530B1 (ko) 차량 주행 시스템 및 차량
CN113060019B (zh) 动力电池包及其控制方法
CN212890208U (zh) 基于超级电容的车载式备用启动电源系统
CN210183057U (zh) 特种装备柔性供电系统
KR20040017629A (ko) 하이브리드 전기 자동차의 배터리 관리장치 및 방법
CN212183150U (zh) 一种用于带抽头电池的机载充电控制器
CN113043861A (zh) 一种混合动力系统及其工作方法
CN113306400A (zh) 一种电动叉车混合能量控制系统及控制方法
Yang et al. Hierarchical Energy Management Method Based on Virtual Impedance for Fuel Cell Shipboard Microgrid
CN210183226U (zh) Dc-dc变换器及氢燃料电池
CN117913961B (zh) 储能电路系统及其工作模式切换方法
CN213879372U (zh) 变桨系统
CN216269859U (zh) 一种船用铝空电池混合动力系统
CN215835162U (zh) 一种电芯级优化电池插箱及储能系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant