船舶电池系统供配电装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种船舶电池系统供配电装置，包括一个主控制器和与电池组相同个数的供配电模块，船舶直流电网与若干个电池组之间通过船舶电池系统供配电装置连接；主控制器接收来自能量管理系统的控制信号，转化电池系统运行模式，任意电池组接入或脱离船舶直流电网前，主控制器控制模块控制器启动调整功能，将设定电池系统输出电压值Vf和船舶直流电网电压值保持一致，然后模块控制器控制充电直流接触器和放电直流接触器合或分闸，将电池组并入或脱离船舶直流电网；本实用新型专利技术保证电池组可靠和平滑并入船舶直流电网；在电池组各种故障情况下，采用不同的控制策略，满足船舶系统运行的需求，有效保证船舶电池系统的安全性、可靠性和稳定性。

【技术实现步骤摘要】
船舶电池系统供配电装置
本技术涉及一种船舶船舶电池系统供配电技术，特别涉及一种船舶电池系统供配电装置。
技术介绍
随着国家对环境保护的重视，以及电池技术和船舶直流组网技术的不断完善，推动了新能源船舶市场的大力发展。正常使用情况下，船舶电池动力系统表现优良，具有较好的操纵性、维护方便、经济性好、污染物排放少等优点。目前，典型的船舶电池组方案1由10个电池包串联组成，单电池包由20个电池单体串联组成，电池组电压640伏，电池组功率约为150kWh；典型的船舶电池组方案2由20个电池包串联组成，单电池包由10个电池单体组成串联组成，电池组电压640伏，电池组功率约为150kWh。典型船电池系统由2～50组电池组，共300～7500kWh电量在一些情况下：情况一、出现电池单体故障，旁路该电池单体，该电池组总电压低于其他电池组；情况二、因为电池一致性问题，导致各电池组的电压不一致；情况三、出现电池包故障，旁路该电池包，该电池组总电压低于其他电池组；情况四、某一电池组电荷状态SOC与其他电池组电荷状态SOC有一定的差值，导致该电池组电压低于其他电池组；情况五、当电池组内电池发生过流、温度高、压差过大和温差过大等情况时，只能直接断开充电直流接触器和放电直流接触器；上述情况一至四将直接导致电池组电压低于其他电池组时无法接入船舶直流电网，如果强性接入可能对电池和电池组保护元器件造损伤，还有极端情况将可能造成船舶直流电网失电。情况五的发生将导致船舶失去一组电池组。
技术实现思路
本技术是针对现有船舶电池组并入船舶直流电网运行时存在的问题，提出了一种船舶电池系统供配电装置，通过供配电装置平衡直流网与电池之间的电压平衡。本技术的技术方案为：一种船舶电池系统供配电装置，包括一个主控制器和与电池组相同个数的供配电模块，船舶直流电网与若干个电池组之间通过船舶电池系统供配电装置连接；主控制器接收船舶直流电网的能量管理系统的电池系统控制信号，主控制器输出控制模式信号到各个供配电模块，主控制器将电池系统运行状态和各电池组信息发送给能量管理系统，能量管理系统用来调度船舶直流电网；每个供配电模块包括双向直流变换器、模块控制器、充电直流接触器、放电直流接触器、负极直流接触器、两个二极管、两个快速熔断器、两路电压采集传感器和一路电流采集传感器；船舶直流电网与每个电池组之间通过双向直流变换器连接，船舶直流电网正极与双向直流变换器正极之间串连正极快速熔断器、放电直流接触器和充电直流接触器，放电直流接触器和充电直流接触器两端均并联单向二极管，船舶直流电网负极与双向直流变换器负极之间串连负极快速熔断器、负极直流接触器；供配电模块的模块控制器接收两个电压传感器采集的船舶直流电网端电压和电池组端电压信号，接收流入供配电模块的电流传感器的信号，供配电模块中的模块控制器控制充电直流接触器、放电直流接触器和负极直流接触器的分合闸来控制船舶直流电网与各个电池组之间的供电状态。所述船舶电池系统供配电装置，主控制器采用冗余的电源供电，主控制器与船舶直流电网的能量管理系统之间有通讯和硬线接口，主控制器与能量管理系统之间采用Profinet通讯，主控制器和各个供配电模块之间有通讯和硬线接口，供配电模块中的模块控制器和双向直流变换器、电池包的信号采集元进行通讯，通讯协议为CAN通讯协议。所述主控制器接收来自能量管理系统的控制信号，主控制器输出控制调整信号到每个供配电模块的模块控制器，模块控制器控制充电直流接触器或放电直流接触器合或分闸，将电池组并入或脱离船舶直流电网。本技术的有益效果在于：本技术船舶电池系统供配电装置，通过技术装置保证电池组可靠和平滑进入船舶直流电网；在电池单体故障和电池组一致差的情况下，通过本技术装置有效均衡各个电池组之间的放电电流，可以有效保证船舶电池系统的安全性、可靠性和稳定性。附图说明图1为本技术船舶电池系统供配电装置示意图。图2为本技术船舶电池系统供配电装置中供配电模块结构示意图。图3为本技术船舶电池系统供配电装置供配电模块电压-功率下垂曲线图。具体实施方式如图1所示船舶电池系统供配电装置示意图，船舶电池系统供配电装置包括一个主控制器和与电池组相同个数的供配电模块。船舶直流电网与若干个电池组之间通过船舶电池系统供配电装置连接。(1)主控制器的具体实施：主控制器采用具有高速处理能力的控制器，主控制器采用冗余的电源供电，主控制器与船舶直流电网的能量管理系统之间有通讯和硬线接口，主控制器和各个供配电模块之间有通讯和硬线接口。主控制器与能量管理系统之间采用Profinet通讯,通讯数据包含：a)控制信号(能量管理系统至主控制器)：电池系统启动、电池系统停止、急停、通讯心跳信号、故障复位、运行模式、直流电网电压；b)状态信号(主控制器至能量管理系统)：遥控模式、通讯心跳信号、充电允许电流值(模拟量)、放电允许电流值(模拟量)、充电允许、放电允许、准备就绪、电池组运行、通用报警、通用故障、电池系统电量低报警。c)电池组信息(主控制器至能量管理系统)：电池组[N]电压，电池组[N]电流，电池组[N]SOC值，电池组[N]SOH值，电池组[N]平均电压，电池组[N]最高电压，电池组[N]最低电压，电池组[N]单体平均温度，电池组[N]单体最高温度，电池组[N]单体最低温度。[N]对应电池组数。主控制器接收来自能量管理系统的控制信号，用来启停电池系统和转化电池系统运行模式。主控制器将电池系统运行状态和各电池组信息发送给能量管理系统，能量管理系统用来调度船舶直流电网。(2)供配电模块的具体实施：如图2所示供配电模块结构示意图，每个供配电模块包括双向直流变换器、模块控制器、电容、充电直流接触器、放电直流接触器、负极直流接触器、两个二极管、两个快速熔断器、两路电压采集传感器和一路电流采集传感器。船舶直流电网与每个电池组之间通过双向直流变换器连接，船舶直流电网正极与双向直流变换器正极之间串连快速熔断器、放电直流接触器、充电直流接触器，放电直流接触器和充电直流接触器两端均并联单向二极管，保证双向直流调节；船舶直流电网负极与双向直流变换器负极之间串连快速熔断器、负极直流接触器；供配电模块的模块控制器接收两个电压传感器采集的船舶直流电网端电压和电池组端电压信号，接收流入供配电模块的电流传感器的信号，电压和电流传感器采用霍尔传感器。供配电模块中的模块控制器控制充电直流接触器、放电直流接触器和负极直流接触器的分合闸来控制船舶直流电网与电池组之间的供电状态。供配电模块中的模块控制器和双向直流变换器、电池包的信号采集元进行通讯，通讯协议为CAN通讯协议。供配电模块中的模块控制器和双向直流变换器主要通讯数据：控制字、状态字、报警字，故障字，运行模式，输入直流电压，输入直流电流，输出直流电压，输出直流电流，模块温度。供配电模块中的模块控制器和电池包的信号采集元本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种船舶电池系统供配电装置，其特征在于，包括一个主控制器和与电池组相同个数的供配电模块，船舶直流电网与若干个电池组之间通过船舶电池系统供配电装置连接；/n主控制器接收船舶直流电网的能量管理系统的电池系统控制信号，主控制器输出控制模式信号到各个供配电模块，主控制器将电池系统运行状态和各电池组信息发送给能量管理系统，能量管理系统用来调度船舶直流电网；/n每个供配电模块包括双向直流变换器、模块控制器、充电直流接触器、放电直流接触器、负极直流接触器、两个二极管、两个快速熔断器、两路电压采集传感器和一路电流采集传感器；船舶直流电网与每个电池组之间通过双向直流变换器连接，船舶直流电网正极与双向直流变换器正极之间串连正极快速熔断器、放电直流接触器和充电直流接触器，放电直流接触器和充电直流接触器两端均并联单向二极管，船舶直流电网负极与双向直流变换器负极之间串连负极快速熔断器、负极直流接触器；供配电模块的模块控制器接收两个电压传感器采集的船舶直流电网端电压和电池组端电压信号，接收流入供配电模块的电流传感器的信号，供配电模块中的模块控制器控制充电直流接触器、放电直流接触器和负极直流接触器的分合闸来控制船舶直流电网与各个电池组之间的供电状态。/n...

【技术特征摘要】
1.一种船舶电池系统供配电装置，其特征在于，包括一个主控制器和与电池组相同个数的供配电模块，船舶直流电网与若干个电池组之间通过船舶电池系统供配电装置连接；
主控制器接收船舶直流电网的能量管理系统的电池系统控制信号，主控制器输出控制模式信号到各个供配电模块，主控制器将电池系统运行状态和各电池组信息发送给能量管理系统，能量管理系统用来调度船舶直流电网；
每个供配电模块包括双向直流变换器、模块控制器、充电直流接触器、放电直流接触器、负极直流接触器、两个二极管、两个快速熔断器、两路电压采集传感器和一路电流采集传感器；船舶直流电网与每个电池组之间通过双向直流变换器连接，船舶直流电网正极与双向直流变换器正极之间串连正极快速熔断器、放电直流接触器和充电直流接触器，放电直流接触器和充电直流接触器两端均并联单向二极管，船舶直流电网负极与双向直流变换器负极之间串连负极快速熔断器、负极直流接触器；供配电模块的模块控制器接收两个电压传感器采...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡斌，王平，田野，吴国栋，曾志林，黎珊珊，赵丹，徐振洋，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七零四研究所，
类型：新型
国别省市：上海;31