CN209896764U

CN209896764U - 电动船主电源蓄电池分组独立供电与充电系统

Info

Publication number: CN209896764U
Application number: CN201920962561.8U
Authority: CN
Inventors: 丁笑寒; 赵莉; 周洋
Original assignee: Jiangsu Zhongzhi Ocean Engineering Equipment Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Zhongzhi Ocean Engineering Equipment Co Ltd
Priority date: 2019-06-25
Filing date: 2019-06-25
Publication date: 2020-01-03
Anticipated expiration: 2029-06-25

Abstract

本实用新型公开了一种电动船主电源蓄电池分组独立供电与充电系统，主电源蓄电池分为n组，蓄电池组分别为1G～nG，各组蓄电池输出端分别经熔断器进行短路保护后分别接各自的分段母排，各分段母排互为备用；各组蓄电池分别配置一台充电器，设置n台主开关1Q～nQ，各分段母排分别与一台主开关的进线端连接，主开关1Q～nQ的出线端均连接至直流母排；本实用新型以电动船主电源蓄电池分组独立供电来取代现有的多个蓄电池组依靠DC/DC变换器进行并联供电的方法，解决多个电池组直接并联形成环流的技术问题；用蓄电池分组同时独立充电的方式解决现有技术充电功率过大的问题，以及对多个蓄电池组依次充电造成充池时间过长的技术问题。

Description

电动船主电源蓄电池分组独立供电与充电系统

技术领域

本实用新型涉及一种电动船主电源蓄电池分组独立供电与充电系统，属于船舶主电源装置技术领域。

背景技术

主电源由蓄电池组供电的电力推进船，称为电动船。以往电动船基本上是以主电源电压较低，容量较小、续航力要求不高的内河小型观光游艇等船舶为主，其蓄电池容量和目前国产电动汽车的蓄电池容量相仿，一般在200Ah左右，其额定输出电能量约在80kWh以下，无需将蓄电池分组并联扩大容量，也不存在充电操作困难等问题。近年来，电动船的应用范围有所扩大，电力推进功率与续航力在相应加大，主电源从传统的铅酸蓄电池发展到采用新能源磷酸铁锂电池，电动船主电源的蓄电池容量已达2500Ah以上，其额定输出电能量达到1500kWh以上，还有进一步提高的趋势。

蓄电池厂通常是用数百个磷酸铁锂单体蓄电池串、并联，组合成电池模块(蓄电池厂有不同电压与容量的电池模块产品)，再根据需方对蓄电池组的电压和容量要求，将多个蓄电池模块串、并联组合成蓄电池组(也称柜或包)。

因材料、工艺等方面的众多原因，磷酸铁锂单体蓄电池的电压、内阻等参数的一致性难以高度一致，将单体蓄电池组合成蓄电池模块后，一致性又会进一步降低，再将多个电池模块串、并联成蓄电池组，各组之间的一致性更差。如果在一个电池模块中串、并联的单体蓄电池数量过多，可能会因电压差而形成环流，造成电池容量加速衰减，电池寿命显著缩短。所以，蓄电池厂都要按照船舶建造规范(CCS2016《钢质内河船舶建造规范》及2019年修改通报，下同)关于“磷酸铁锂电池应配备电池管理系统(BMS)”的规定及“BMS应能对电池的充放电、单体电池间的均衡进行控制”的要求，采用BMS对各蓄电池模块进行管理，同时对每个蓄电池组中串、并联的蓄电池模块数量有所限制，一般每组电池的额定容量限在750Ah左右，其额定输出电能量限在500kWh左右。

当电动船的功率较大、续航力较长时，其主电源的蓄电池组额定输出电量较大。例如，某船电力负载平均功率P＝176kW，短暂最大功率P_m＝355kW，续航力7小时。参照申请号为201811051638.2的专利文献《电动船混合主电源容量计算方法》公开的方法进行计算，该船主电源的蓄电池容量应为2952Ah(取3000Ah)，电池组标称电压与直流汇流排额定电压相等为652.8V，电池组输出电能量约为1958kWh。经验证该计算结果合理，施工订货时，电池供货厂商提供的基于现有技术方案的参考意见如下：①需将蓄电池分成若干组供货，各蓄电池组的标称电压可选在652.8V—688V之间，容量宜在750Ah以下，各蓄电池组输出端应通过DC/DC变换器进行并联；②如果不将蓄电池分成若干组，即使充电率为0.5C，因容量过大，充电装置需要定制，并且接插件无法提供。如果将各电池组直接并联，则因电池组的不一致性而造成失败。各蓄电池箱之间存在的不一致性，已成为将蓄电池组容量做大的障碍，有关论著和蓄电池厂对蓄电池一致性的重视和研究，是很有必要的。目前，国内外在电动船主电源所需蓄电池容量较大时，都是将蓄电池分成若干箱，分别经过DC/DC变换器调节电压后再接到直流主汇流排上进行并联。但是，将各蓄电池箱输出端通过DC/DC变换器进行并联存在以下弊端：

1.DC/DC变换器价格较高，品牌高端的DC/DC变换器价格，在电动船主电源控制系统的造价中所占比例约为70％以上；

2.DC/DC变换器内部的逆变、变频、整流等环节产生的谐波，需增加谐波治理的成本；

3.即使采用DC/DC变换器来对各箱蓄电池的输出电压进行调节，仍不同程度地存在各箱蓄电池输出不一致的问题，无法将各箱蓄电池之间的环流在任何工况下都降为0；

4.DC/DC变换器在工作中存在一定的损耗，影响节能效果；

5.采用DC/DC变换器对各箱蓄电池的输出电压进行调节的同时，也增加了故障环节，元器件损坏后不易修理；

6.DC/DC变换器在运行中温度较高，散热措施需增加成本。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种电动船主电源蓄电池分组独立供电与充电系统，以电动船主电源蓄电池分组独立供电来取代现有的多个蓄电池组依靠DC/DC变换器进行并联供电的方法，解决多个电池组直接并联形成环流的技术问题；用蓄电池分组同时独立充电的方式解决现有技术充电功率过大的问题，以及对多个蓄电池组依次充电造成充池时间过长的技术问题。

本实用新型的目的通过以下技术方案予以实现：

一种电动船主电源蓄电池分组独立供电与充电系统，主电源蓄电池分为n组，n≧2，蓄电池组分别为1G～nG，各组蓄电池输出端分别经熔断器进行短路保护后分别接各自的分段母排，各分段母排互为备用；各组蓄电池分别配置一台充电器，充电器分别为1U～nU，各充电器直流侧与相应的蓄电池组连接，各充电器交流侧分别配置充电软电缆，电缆的一端与相应的充电器交流侧连接，电缆另一端装设插头，分别通过充电电源供电箱内的插座插接3AC、50Hz、380V岸电电源；设置n台主开关1Q～nQ，各分段母排分别与一台主开关的进线端连接，主开关1Q～nQ的出线端均连接至直流母排；设有分别控制电力推进1、电力推进2的变频器11U、变频器12U，以及向船上其它交流负载供电的变频器器13U，变频器11U、变频器12U、变频器13U进线侧分别经熔断器5FU、熔断器6FU、熔断器7FU与直流母排相连，变频器11U、变频器12U、变频器13U出线侧分别经断路器5Q、断路器6Q、断路器7Q向电力推进1、电力推进2、船上其它交流负载供电；蓄电池组1G～nG分别配有电池管理系统BMS1～BMSn，每台BMS与各自所属的蓄电池组、充电器以及变频器11U、12U、13U之间通信连接；

蓄电池组的主开关1Q～nQ的控制电源来自本船应急DC24V电源，熔断器FU1、熔断器FU2的进线端分别接应急DC24V电源正、负极，中间继电器1KA线圈a端与熔断器FU1的出线端相连，中间继电器1KA线圈b端串联遥控紧急切断按钮2JS、就地紧急切断按钮1JS后接熔断器FU2的出线端，中间继电器1KA的动断触头接通声光报警回路；

蓄电池组的主开关iQ的控制电路包括就地合闸按钮i1S、遥控合闸按钮i2S、就地分闸按钮i3S、遥控分闸按钮i4S、中间继电器iK、BMSi输出动断触点BMSi1、BMSi输出的动合触点BMSi3、BMSi4、BMSi5、主开关欠压脱扣线圈iYU、主开关合闸继电器iQ，还包括BMSm输出的动合触点BMSm2,i取1～n,m＝i-1,当i-1＝0时，取m＝n；

所述遥控合闸按钮i2S、BMSi输出动合触点BMSi2、就地合闸按钮i1S、中间继电器iK的动合触点、主开关合闸继电器iQ的动合触点并联成并联电路1，并联电路1的a端与熔断器FU1的出线端相连，所述中间继电器iK的线圈a端与并联电路1的b端相连，中间继电器iK的线圈b端与主开关合闸继电器iQ的动断触点串联后接于中间继电器1KA的线圈b端,所述主开关合闸继电器iQ线圈a端与并联电路1的b端相连，主开关合闸继电器iQ线圈b端与所有其它各蓄电池组的主开关合闸继电器的动断触点串联后接中间继电器1KA的线圈b端,所述中间继电器1KA的另一对动合触点的两端接于主开关合闸继电器iQ线圈b端和中间继电器1KA的线圈b端之间，所述就地分闸按钮i3S、遥控分闸按钮i4S、BMSi输出动断触点BMSi1、主开关欠压脱扣线圈iYU串联，串联电路一端与并联电路1的a端相连，串联电路另一端与中间继电器1KA的线圈b端相连；所述BMSi输出动合触点BMSi3接入本蓄电池组电量低预报警电路，BMSi输出动合触点BMSi4接入本蓄电池组异常状态报警电路，BMSi输出动合触点BMSi5接入本蓄电池组停止运行报警电路。

本实用新型的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现：

前述电动船主电源蓄电池分组独立供电与充电系统，蓄电池的总容量分成多组，各组蓄电池的容量可以相等，也可以不相等，容量最小的一组蓄电池输出电能量P_G与全船短暂最大负载功率P_m的关系为：P_G≥1.35P_m，容量最小的一组蓄电池平均放电率≯0.35C。

前述电动船主电源蓄电池分组独立供电与充电系统，当蓄电池组荷电状态SOC低至30％时BMS发出预报警信号，进行预报警；当放电电压低至标称电压的90％时发出报警信号，进行报警；当蓄电池组荷电状态SOC低至20％，或放电电压低至标称电压的88％时，切断该组蓄电池主开关停止向直流母排供电，同时BMS自动接通一组备用蓄电池主开关向直流母排供电。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1.当电动船主电源的蓄电池容量超出蓄电池厂将电池模块组合成组的限度时，可将蓄电池分成若干组，无论蓄电池分成多少组，本实用新型均可对各组蓄电池采用分组投切的方法向直流主汇流排供电，无需采用DC/DC变换器对各组蓄电池输出电压进行调节后再进行并联，因主电源只保持一组蓄电池独立接到直流主汇流排上，各组蓄电池之间不存在环流；

2.船舶建造规范要求“对于船舶安全其全船动力设备不依靠电力供电时，应设置2组蓄电池作船舶主电源”，本实用新型将蓄电池分成2组以上互为备用，任意一组蓄电池都可首先向直流主汇流排供电，其它各组蓄电池均可作为后备电源，任意一组蓄电池失效对其它各组蓄电池均无影响，满足了船舶建造规范的技术要求；

3.船舶建造规范要求：“船舶上应设置足够容量的对蓄电池组充电的设备”，“充电功率为蓄电池标称电压值与最大充电电流值的乘积”，本实用新型对每组蓄电池各配置一台充电设备，各组蓄电池可同时独立充电，克服了因充电功率过大而造成充电电缆与接插件的选用与操作困难，同时克服了依次充电造成充电时间过长的问题。例如，某电动船蓄电池容量为2800Ah，标称电压652V，如果不分组，按0.5C充电率，充电器功率达到1000kW，充电电缆截面需要480mm²，充电接插件额定电流需要1500A，操作难度很大；若将其分成4组，每组700Ah、按0.5C充电率，充电器功率为250kW，充电电缆截面可选120mm²，充电接插件额定电流可选420A，充电装置既便于选用又易于操作，由于是各台充电器分别对各组蓄电池独立充电，由各充电器和各组的BMS控制充放电，即使各组蓄电池剩余电量、电压等参数不同，对充电也无任何影响。

4.船舶建造规范规定：“作为推进用蓄电池，在规定的供电时间内，酸性铅板型或碱性镍板型蓄电池的放电终止电压应至少为其标称电压的88％”，目前电动船采用的磷酸铁锂蓄电池，单体电池标称电压为3.2V，充满电的最高电压为3.65V(约为标称电压的114％左右)，放电截止电压为2.5V(约为标称电压的78％左右)，蓄电池厂提出的最高充电电压不能超过蓄电池标称电压的115％；经过对多种品牌的磷酸铁锂蓄电池放电特性进行实测，按0.35C和2.5C放电率恒流放电的数据显示，从充满电放电至标称电压的89％(约2.85V)这段时间内，电压能保持在标称电压附近变化很小，放电至标称电压的88％(约2.82V)以后，电压开始快速下降，如图1所示。由此可知，在磷酸铁锂蓄电池的实际应用过程中，也只能在电压低到标称电压的88％时，就必须停止放电，如果等到放电截止电压2.5V时才停止放电，对主电源的稳定性和电池寿命都会有严重的不利影响。船舶建造规范规定：“蓄电池充放电装置应与电池管理系统(BMS)组合使用”，“BMS应能对电池的充放电、单体电池间的均衡进行控制”，本实用新型根据实测数据研究分析，确定在BMS中增加设定：①蓄电池组荷电状态(SOC)低至30％时预报警，②放电电压低至90％(2.88V)时报警，③SOC低至20％或放电电压低至88％(2.82V)时切断该组蓄电池主开关停止向直流主汇流排供电，同时BMS自动接通一组备用蓄电池主开关向直流主汇流排供电，满足了船舶建造规范的技术要求；

5.船舶建造规范要求“遥控和自动控制系统的机、电设备，仍应设有机旁控制,以便在遥控和自动控制系统失灵时能进行控制”，本实用新型对各蓄电池组的投切操作，在自动控制或遥控操作外，均可机旁就地手动控制，满足了船舶建造规范的技术要求；

6.船舶建造规范要求“主机控制系统的电源应由2路独立专用的馈电线供电，其中1路应从主配电板供电，另1路可由应急配电板或重要用途的分电箱供电。2路电源可用装在控制台内或其附近的手动或自动转换的开关进行转换。控制系统的动力源失效时，应发出听觉和视觉报警”，本实用新型的控制电源DC24V来自本船应急充放电板直流母排，该母排电源有2路，1路来自本船应急蓄电池，另1路来自本船应急蓄电池充电机端，失电时接通声光报警，满足了船舶建造规范的技术要求；

7.船舶建造规范要求“超过50kWh的电池系统应当配备独立的紧急关断功能，以便隔离电池。并满足下列要求：(1)紧急关断功能应在驾驶室完成并同时发出视觉和听觉报警信号。(2)紧急关断功能应由硬件电路执行，并且与控制、显示和报警功能隔离。”本实用新型在驾驶室由硬件电路执行紧急关断各电池组主开关，将电池隔离并接通声光报警，满足了船舶建造规范的技术要求。

附图说明

图1是磷酸铁锂蓄电池放电特性曲线图；

图2是电动船主电源蓄电池分组独立供电与充电系统实施例主电路图；

图3是电动船主电源蓄电池分组独立供电与充电系统实施例控制电路图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

如图2所示，电动船主电源蓄电池分组独立供电与充电系统，主电源蓄电池分为n组，n≧2，蓄电池组分别为1G～nG，各组蓄电池输出端分别经熔断器进行短路保护后分别接各自的分段母排，各分段母排互为备用；各组蓄电池分别配置一台充电器，充电器分别为1U～nU，各充电器直流侧与相应的蓄电池组连接，各充电器交流侧分别配置充电软电缆，电缆的一端与相应的充电器交流侧连接，电缆另一端装设插头，分别通过充电电源供电箱内的插座插接3AC、50Hz、380V岸电电源；设置n台主开关1Q～nQ，各分段母排分别与一台主开关的进线端连接，主开关1Q～nQ的出线端均连接至直流母排；设有分别控制电力推进1、电力推进2的变频器11U、变频器12U，以及向船上其它交流负载供电的变频器器13U，变频器11U、变频器12U、变频器13U进线侧分别经熔断器5FU、熔断器6FU、熔断器7FU与直流母排相连，变频器11U、变频器12U、变频器13U出线侧分别经断路器5Q、断路器6Q、断路器7Q向电力推进1、电力推进2、船上其它交流负载供电；蓄电池组1G～nG分别配有电池管理系统BMS1～BMSn，每台BMS与各自所属的蓄电池组、充电器以及变频器11U、12U、13U之间通信连接。电池管理系统(battery management system，BMS)系指控制或管理电池系统电气或热性能的电子装置。本实用新型使用的BMS可按照通行的做法，采用PLC等控制器根据技术要求进行控制。

如图3所示蓄电池组主开关1Q、2Q、3Q、4Q、…nQ的控制电源来自本船直流应急电源DC24V，由熔断器FU1、FU2进行保护，控制电源失效时，中间继电器1KA释放，动断触头1KA复位，接通声光报警回路。

船舶建造规范规定“BMS应当具有显示电池荷电状态(SOC)、电池的能量流动监测(充电和放电过程)的功能。作为船舶推进用的动力电池的SOC在达到船舶正常操作所需要的最小电量时应当发出视觉和听觉报警信号。该报警信号的报警装置应与其他报警装置独立”。如图3所示，BMS11、BMS12、BMS13、BMS14、BMS15为蓄电池组1G的BMS1输出开关量，BMS21、BMS22、BMS23、BMS24、BMS25为蓄电池组2G的BMS2输出开关量，BMS31、BMS32、BMS33、BMS34、BMS35为蓄电池组3G的BMS3输出开关量，BMS41、BMS42、BMS43、BMS44、BMS45为蓄电池组4G的BMS4输出开关量，BMSn1、BMSn2、BMSn3、BMSn4、BMSn5为蓄电池组nG的BMSn输出开关量，均为独立的报警与控制无源开关量。

监测与自动报警：船舶建造规范规定“BMS应能对单体电压、电池串联回路电流、单体温度、环境温度、电气绝缘电阻进行就地和远程监测。当偏离正常值时应能发出视觉和听觉报警”，各蓄电池组的BMS检测到的有关参数，均在就地和驾驶室等处的显示屏上显示；当BMS检测到所监控的蓄电池组剩余电量低于30％时，相应的BMS输出动合开关量(BMS13、BMS23、BMS33、BMS43、…BMSn3)接通蓄电池预报警声光回路；当BMS检测到所监控的蓄电池组有关参数偏离正常值，包括在BMS中设置的放电电压低至90％(2.88V)时，相应的BMS输出动合开关量(BMS14、BMS24、BMS34、BMS44、…BMSn4)接通蓄电池异常状态报警声光回路。

自动控制：船舶建造规范规定BMS监测到“单体电压过高、单体温度过高时，电池系统应停止运行”。本实用新型在BMS中设置当SOC低至20％或放电电压低至88％(2.81V)时：①相应的BMS输出动断开关量切断所监控的蓄电池组主开关欠压脱扣回路，当BMS11、BMS21、BMS31、BMS41、…BMSn1中任一个动断时，相应的1YU、2YU、3YU、4YU、…nYU欠压脱扣，相应的蓄电池组主开关分闸，停止向直流主汇流排供电；②相应的BMS输出动合开关量(BMS15、BMS25、BMS35、BMS45、…BMSn5)接通停止运行报警回路；③相应的BMS输出动合开关量接通后备蓄电池组主开关合闸回路，当BMS12、BMS22、BMS32、BMS42、…BMSn2中任一个动合时，相应的备用蓄电池组主开关1Q、2Q、3Q、4Q、nQ合闸，向直流主汇流排供电。

手动合闸：图3中遥控蓄电池组主开关接通的合闸按钮12S、22S、32S、42S、n2S和相应的就地合闸按钮11S、21S、31S、41S、n1S并联，按下其中任一合闸按钮，相应的蓄电池组主开关接通向直流主汇流排供电。

手动分闸：图3中遥控蓄电池组主开关断开的遥控分闸按钮14S、24S、34S、44S、n4S和相应的就地分闸按钮13S、23S、33S、43S、n3S串联，按下其中任一分闸按钮，相应的蓄电池组主开关欠压脱扣停止向直流主汇流排供电。

蓄电池组主开关投切控制原理为(以图3中第一组为例)：

按下合闸按钮11S或12S，或BMSn2自动接通，中间继电器1K吸合并自保，1K的动合触头将1Q与2Q、3Q、4Q、nQ互锁回路中的动断触头全部短接，主开关1Q合闸并自保，接通电池组1G向直流主汇流排供电，1Q的动断触头切断1K线圈电源，1K复位其动合触头断开，2Q、3Q、4Q、nQ恢复与1Q互锁。

当发现BMS1报警1G已不能继续供电时，按下合闸按钮21S或22S。如果未手动合闸，在蓄电池组1G电压降至标称电压的88％时，BMS12自动接通，中间继电器2K吸合并自保，2K的动合触头将2Q与1Q、3Q、4Q、nQ互锁回路中的动断触头全部短接，主开关2Q合闸并自保，接通电池组2G向直流主汇流排供电，2Q的动断触头切断2K线圈电源，2K复位其动合触头断开，1Q、3Q、4Q、nQ恢复与2Q互锁。

当发现BMS2报警，2G已不能继续供电时，按下合闸按钮31S或32S。如果未手动合闸，在2G电压降至标称电压的88％时，BMS22自动接通，中间继电器3K吸合并自保，3K的动合触头将3Q与1Q、2Q、4Q、nQ互锁回路中的动断触头全部短接，主开关3Q合闸并自保，接通电池组3G向直流主汇流排供电，3Q的动断触头切断3K线圈电源，3K复位其动合触头断开，1Q、2Q、4Q、nQ恢复与3Q互锁。

当发现BMS3报警，3G已不能继续供电时，按下合闸按钮41S或42S。如果未手动合闸，在3G电压降至标称电压的88％时，BMS32自动接通，中间继电器4K吸合并自保，4K的动合触头将4Q与1Q、2Q、3Q、nQ互锁回路中的动断触头全部短接，主开关4Q合闸并自保，接通电池组4G向直流主汇流排供电，4Q的动断触头切断4K线圈电源，4K复位其动合触头断开，1Q、2Q、3Q、nQ恢复与4Q互锁。

当发现BMS4报警，4G已不能继续供电时，按下合闸按钮n1S或n2S，如果未手动合闸，在4G电压降至标称电压的88％时，BMS42自动接通，中间继电器nK吸合并自保，nK的动合触头将nQ与1Q、2Q、3Q、4Q互锁回路中的动断触头全部短接，主开关nQ合闸并自保，接通电池组nG向直流主汇流排供电，nQ的动断触头切断nK线圈电源，nK复位其动合触头断开，1Q、2Q、3Q、4Q恢复与nQ互锁。

分别按下就地停止按钮13S、23S、33S、43S、…n3S或遥控停止按钮14S、24S、34S、44S、…n4S，或BMS检测到某一蓄电池组应停止运行，相应的BMS动断开关量BMS11、BMS21、BMS31、BMS41、…BMSn1切断相应的主开关欠压脱扣线圈1TU、2YU、3YU、4YU、…nYU电源，相应的主开关1Q、2Q、3Q、4Q、…nQ分闸，相应的电池组1G、2G、3G、4G、…nG停止运行。

如果按下就地紧急切断按钮1JS或遥控紧急切断按钮2JS，各蓄电池组主开关均被紧急切断。

本实用新型电动船主电源蓄电池分组的技术要求与容量计算如下：

各组蓄电池标称电压应与直流主汇流排额定电压相同，例如图2中都是DC652V。电动船主电源所需蓄电池的总容量确定后，可根据蓄电池厂能够提供的每组蓄电池输出的电能量、充电插接件允许的最大电流、蓄电池组安装的可行性等因素，将所需蓄电池的总容量分成若干组，各组蓄电池的容量可不相等，但容量最小的一组电池输出电能量P_G与全船短暂最大负载功率P_m的关系为：P_G≥1.35P_m，否则应装设超级电容器，确保主电源的稳定性；此外，容量最小的一组电池平均放电率宜≯0.35C，以延长电池使用寿命。

本实用新型具有如下技术效果：

⑴能满足CCS船舶建造规范对主电源采用蓄电池的相关要求。

⑵切换方便。对电动船主电源蓄电池组进行投切的方法，十分方便，当发现正在供电的蓄电池组剩余电量或输出电压已低到设定值时，就立即手动或自动投入备用蓄电池组供电，将不能继续运行的蓄电池组退出。

⑶投切快速。CCS船舶建造规范规定：“在主电源失效的情况下，应急发电机组应能自动起动、自动投入电网供电。应急发电机组的自动起动和自动投入电网供电的全过程应不超过30s”，当“要求船舶电站具有紧急供电性能时”，“备用发电机组的紧急起动和投入电网供电的全过程应不超过15s”，本实用新型对主电源中后备蓄电池组投入电网供电的时间小于1s。

⑷安全可靠。主电源蓄电池分为若干组，不一定要按顺序投切，任一组都可以首先合闸向直流主汇流排供电，另外各组蓄电池均为备用，各组电池独立向直流主汇流排供电，任何一组电池失效时，都不会影响备用蓄电池组投入运行；投切蓄电池组的控制电路仅需要少量的硬件电器，即可手动完成电池组的投切，同时可由BMS实现电池组的自动投切。

⑸无污染源。投切电池组的控制电路中无任何器件和控制方式会产生谐波。

⑹容易维修。投切蓄电池组的控制电路一般不会发生故障，万一发生故障，很容易修复。

⑺成本极低。因不需要用DC/DC变换器来调节各组电压的一致性，成本大幅降低，自动报警与自动控制都无需增加器件，而利用BMS加以实现，成本费用约为采用DC/DC变换器的百分之一。

⑻用途广泛。为满足电动船所需电力和续航力要求，主电源电池组容量可按需配置，再分成若干电池组，本实用新型不受蓄电池组数量的限制，有利于将电动船蓄电池的容量做大。

⑼便于充电。如果蓄电池容量较大，充电电缆的截面相应较大，难以操作，岸电电源接插件是标准器件，其额定电流无法满足蓄电池容量过大的要求，本实用新型不受蓄电池组数量的限制，故可按接插件的额定电流将蓄电池分成若干组，同一时间对各组蓄电池独立充电，比依次充电时间短，更有利于各蓄电池组的BMS和充电装置配合控制充放电过程。

除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围内。

Claims

1.一种电动船主电源蓄电池分组独立供电与充电系统，其特征在于，主电源蓄电池分为n组，n≧2，蓄电池组分别为1G～nG，各组蓄电池输出端分别经熔断器进行短路保护后分别接各自的分段母排，各分段母排互为备用；各组蓄电池分别配置一台充电器，充电器分别为1U～nU，各充电器直流侧与相应的蓄电池组连接，各充电器交流侧分别配置充电软电缆，电缆的一端与相应的充电器交流侧连接，电缆另一端装设插头，分别通过充电电源供电箱内的插座插接3AC、50Hz、380V岸电电源；设置n台主开关1Q～nQ，各分段母排分别与一台主开关的进线端连接，主开关1Q～nQ的出线端均连接至直流母排；设有分别控制电力推进1、电力推进2的变频器11U、变频器12U，以及向船上其它交流负载供电的变频器器13U，变频器11U、变频器12U、变频器13U进线侧分别经熔断器5FU、熔断器6FU、熔断器7FU与直流母排相连，变频器11U、变频器12U、变频器13U出线侧分别经断路器5Q、断路器6Q、断路器7Q向电力推进1、电力推进2、船上其它交流负载供电；蓄电池组1G～nG分别配有电池管理系统BMS1～BMSn，每台BMS与各自所属的蓄电池组、充电器以及变频器11U、12U、13U之间通信连接；

蓄电池组的主开关iQ的控制电路包括就地合闸按钮i1S、遥控合闸按钮i2S、就地分闸按钮i3S、遥控分闸按钮i4S、中间继电器iK、BMSi输出动断触点BMSi1、BMSi输出的动合触点BMSi3、BMSi4、BMSi5、主开关欠压脱扣线圈iYU、主开关合闸继电器iQ，BMSm输出的动合触点BMSm2,i取1～n,m＝i-1,当i-1＝0时，取m＝n；所述遥控合闸按钮i2S、BMSi输出动合触点BMSi2、就地合闸按钮i1S、中间继电器iK的动合触点、主开关合闸继电器iQ的动合触点并联成并联电路1，并联电路1的a端与熔断器FU1的出线端相连，所述中间继电器iK的线圈a端与并联电路1的b端相连，中间继电器iK的线圈b端与主开关合闸继电器iQ的动断触点串联后接于中间继电器1KA的线圈b端,所述主开关合闸继电器iQ线圈a端与并联电路1的b端相连，主开关合闸继电器iQ线圈b端与所有其它各蓄电池组的主开关合闸继电器的动断触点串联后接中间继电器1KA的线圈b端,所述中间继电器1KA的另一对动合触点的两端接于主开关合闸继电器iQ线圈b端和中间继电器1KA的线圈b端之间，所述就地分闸按钮i3S、遥控分闸按钮i4S、BMSi输出动断触点BMSi1、主开关欠压脱扣线圈iYU串联，串联电路一端与并联电路1的a端相连，串联电路另一端与中间继电器1KA的线圈b端相连；所述BMSi输出动合触点BMSi3接入本蓄电池组电量低预报警电路，BMSi输出动合触点BMSi4接入本蓄电池组异常状态报警电路，BMSi输出动合触点BMSi5接入本蓄电池组停止运行报警电路。

2.如权利要求1所述的电动船主电源蓄电池分组独立供电与充电系统，其特征在于，所述蓄电池的总容量分成多组，各组蓄电池的容量可以相等，也可以不相等，容量最小的一组蓄电池输出电能量P_G与全船短暂最大负载功率P_m的关系为：P_G≥1.35P_m，容量最小的一组蓄电池平均放电率≯0.35C。

3.如权利要求1所述的电动船主电源蓄电池分组独立供电与充电系统，其特征在于，当蓄电池组荷电状态SOC低至30％时BMS发出预报警信号，进行预报警；当放电电压低至标称电压的90％时发出报警信号，进行报警；当蓄电池组荷电状态SOC低至20％，或放电电压低至标称电压的88％时，切断该组蓄电池主开关停止向直流母排供电，同时BMS自动接通一组备用蓄电池主开关向直流母排供电。