风光能、岸电充电的蓄电池电动船及控制方法技术

一种风光能、岸电充电的蓄电池电动船及控制方法，包括双体船船体，电力推进装置分别与蓄电池和充电机连接，充电机与蓄电池连接，充电机上设有岸电接入装置；风力发电机和太阳能电池板通过控制台与充电机连接；电力推进装置中采用ＰＷＭ技术控制相解耦型直流变频无级调速控制器驱动的交流方波永磁无刷直流电动机；双体船船体上还设置有太阳能电池板；蓄电池采用可快速充电的磷酸铁锂动力蓄电池；放置蓄电池的电池舱内安装有多处温度控制装置。本发明专利技术极大的增强了船舶的续航能力，避免出现无电状态，能量利用效率高，安全可靠，利于实用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电动船即控制方法，特别是一种适于实用的一种风光能、岸电充 电的蓄电池电动船及控制方法。
技术介绍
现有的传统柴油机船舶占据统治地位，柴油机低效(30%以下)污染，存在烟尘臭 味噪声工业油水，对水体和水生物以及环境造成严重的污染和损害，且不利于船员健康， 采用电力驱动的蓄电池电动船舶是未来的发展方向，高效(高于60%)零排放；中国专利 2008100483196，公开了一种“风光电复合能源充电蓄电池全电动船”，可以完全杜绝柴油机 的污染，而且充分利用了风、光和电力复合能源充电蓄电池进行驱动，维护简单，操作方便。 但是该技术方案还存在以下的不足一、能量效率不高现有的蓄电池效率较低、且充放电效率不高，例如蓄电池一般能量效率为55%-75%，铅 酸蓄电池的效率最高，仅为75%-80%，而一般工频充电机的效率低于70% ；现有的一般交、直流电动机效率不够高，低于永磁电动机的效率，且一般电动船舶控制 驱动装置没有回收制动能量、实现能量反馈、进行回收再利用。例如运行于封闭水域的蓄电 池电动船舶大多数采用铅酸蓄电池且不能回收动能，杭州西湖和南京秦淮河的蓄电池电动 船舶都是如此，都只能工作于短途封闭水域；在一般内河河道上的风速多为1一3 m/s，据测试，某市一年中1一3 m/s风速的时间达 到300天，3 m/s风速以上的时间达到150天，而现有的风力发电机启动风速为3m/s，风力 利用效率不高，因为现有的风力发电机需要的启动和工作风速高、且一般采用为同步发电 机，所以一般陆上已经使用的传统风力发电机的效率较低，从而造成风力发电机的性价比 不高。二、太阳能电池板的受光面积太小。利用效率太低随着技术进步，现有太阳能电池板的价格大幅下降，但是由于太阳能低效而对受光面 积要求较大、以及受双体船船体表面积的影响，使得船舶可安装太阳能电池板的受光面积 太小，且控制策略性能不佳，利用效率较低。三、蓄电池存在安全隐患一般蓄电池低能，而传统锂电池虽然高能但存在重大安全隐患。传统贵金属和稀有金 属的锂离子蓄电池、如钴酸锂、锰酸锂离子蓄电池对电压敏感而容易起火燃烧，同时由于缺 少高度节能而有效的电池舱室的温度管理系统，采用传统锂离子电池和镍氢蓄电池的电动 汽车都有因电池单体高温燃烧和爆炸的案例。现有采用传统锂离子电池的为确保安全，需 要为每块电池设置温度传感器。因而使蓄电池管理系统十分复杂而增加造价，使处于起步 阶段的蓄电池电动船舶雪上加霜。以至于难以选择蓄电池，并造成用户紧张观望。四、传统蓄电池电动船舶方案大多数都采用铅酸蓄电池和传统有刷低效直流电动 机，而上述专利过于原则化、概念化，采用何种充电机、风力发电机、操纵控制装置、蓄电池热管理系统、如何控制都不确定，缺乏实用性，缺乏综合配套集成的风光电蓄电池电动船舶 的实际可行的方案。五、目前风光能不稳定、低效，蓄电池低能，导致蓄电池电动船续航力低、船舶指标 不高而过多依靠码头岸电，难以满足实际市场需求。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种风光能、岸电充电的蓄电池电动船，可以 充分的利用风、光和电力能源，提高船舶的续航能力，提高整体设备的性价比，增加安全性， 达到实际使用的目标。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是一种风光能、岸电充电的蓄电 池电动船，包括双体船船体，电力推进装置通过组合式集控台分别与蓄电池和充电机连接， 充电机上设有岸电接入装置；双体船船体上还设置有风力发电机和太阳能电池板，风力发电机和太阳能电池板通过 风光能发电控制装置与组合式集控台相连，并通过组合式集控台与蓄电池连接；电力推进装置中采用可以再生制动方式回收制动动能的PWM技术控制的相解耦式直 流变频无级调速控制器驱动的方波永磁无刷直流电动机； 蓄电池采用可快速充电的磷酸铁锂动力蓄电池；放置蓄电池的电池舱内安装有多个温度控制装置，温度控制装置通过电缆与组合式集 控台内部的蓄电池舱室温度集中控制显示装置连接。所述的风力发电机为多台碳纤维风叶磁悬浮垂直轴风力机与可协助风力机调速 调频的无刷双馈风力发电机组成的风力发电机组，以变速恒频方式工作。所述的太阳能电池板为薄膜式的太阳能板，采用固定式和活动式两种安装方式的 组合，活动式与双体船船体两侧活动连接，可收放。所述的组合式集控台内设有进行多种能源发电充电配电控制和推进用电控制船 舶驾驶操纵控制、以及对蓄电池舱室进行集中温度和热控制的单片机和/或PLC，风光能发 电控制装置内设有进行风光能发电实施跟踪最大功率控制的单片机，风光能发电控制装 置安装在组合式集控台内。所述的风光能发电控制装置对于太阳能采用MPPT最大功率点跟踪的智能控制方 法，对于风力发电机采用最大输出功率跟踪风速控制方法。所述的充电机采用集中隔离类高频开关电源型充电设备，可利用岸电对蓄电池进 行快速充电、并且可利用充电机让蓄电池向岸电电网放电。所述的电池舱位于双体船船体底部，并靠近电力推进装置。所述的温度控制装置由温度传感器、小型动力散热器和通风管道组成，以点阵 方式分布于蓄电池舱室的各处，其中至少有一个温度控制装置设在电池舱与安装电力推 进装置的舱室之间，用于提升电池舱的温度，通过温度控制装置将电池舱的温度控制在 40-70 0C，工作温度可手动设置自动控制调节。所述的组合式集控台内还设SOC蓄电池荷电状态测量装置、无级调速操纵装置和 有档调速操纵装置。无级调速操纵装置和有档调速操纵装置可分别直接操纵电力推进装置 进行电动机无级调速和有档调速运行，实现船舶推进。一种控制上述的风光能、岸电充电的蓄电池电动船的方法，包括以下步骤将蓄电 池内的存电换算成里程或工作时间，加上预估的风力发电机和太阳能电池板的辅助充电值 换算成的里程值或工作时间，然后根据路径计算公式，求出靠岸充电的时间和地点，通过以 上步骤避免出现无电状态。本专利技术提供的一种风光能、岸电充电的蓄电池电动船，通过采用方波永磁无刷直 流电动机、磷酸铁锂动力蓄电池、磁悬浮垂直轴风力发电机、可收放的太阳能电池板和温度 控制装置的组合，与现有技术相比具有突出的实质性特点，同时本专利技术也具有显著的进步， 具体的有益效果如下1)本专利技术从开源节流的两方面提高船舶性能，主要是提高续航力，以减少对于港口码 头即岸电的依赖，尽可能广开能源利用清洁能源、并尽可能节能降耗，实现零排放和零碳 化。2)在开源方面全天候地利用风能和光能；采用安全高效高能可快速充电的磷酸 铁锂动力蓄电池以扩大利用风光电能的可能即可多储存电能；采用快速充电技术、可快速充电蓄电池和充电设备的组合以充分利用岸电、且使充电 过程简单化；采用磁悬浮垂直轴风力发电机可充分利用微风，提高整体风能利用率和风力发电设备 的性价比，例如一般风力发电机启动风速为3m/s，切入风速为3. 5m/s、而本专利技术采用的磁 悬浮垂直轴风力发电机启动风速为lm/s，切入风速为2. 5m/s,因此可大大增加风力发电的 时间。据某市风力统计资料显示全年1米/秒 3米/秒的时间为300天，3飞米/秒的 时间为150天，无风或者台风为60天。因此，利用低速风的发电时间可提高一倍，总体效率 可提高35-75%。采用碳纤维风叶的磁悬浮垂直轴风力机具有自重轻、机械摩擦力小的特点， 因此可利用微风而大大提高工作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风光能、岸电充电的蓄电池电动船，包括双体船船体（１），其特征在于：电力推进装置（４）通过组合式集控台（２）分别与蓄电池（３）和充电机（５）连接，充电机（５）上设有岸电接入装置；双体船船体（１）上还设置有风力发电机（６）和太阳能电池板（７），风力发电机（６）和太阳能电池板（７）通过风光能发电控制装置（１１）与组合式集控台（２）相连，并通过组合式集控台（２）与蓄电池（３）连接；电力推进装置（４）中采用可采用再生制动方式回收制动动能的ＰＷＭ技术控制的相解耦式直流变频无级调速控制器驱动的方波永磁无刷直流电动机；蓄电池（３）采用可快速充电的磷酸铁锂动力蓄电池；放置蓄电池（３）的电池舱内安装有多个温度控制装置（１３），温度控制装置（１３）通过电缆与组合式集控台（２）内部的蓄电池舱室温度集中控制显示装置（１２）连接。

【技术特征摘要】
一种风光能、岸电充电的蓄电池电动船，包括双体船船体(1)，其特征在于电力推进装置(4)通过组合式集控台(2)分别与蓄电池(3)和充电机(5)连接，充电机(5)上设有岸电接入装置；双体船船体(1)上还设置有风力发电机(6)和太阳能电池板(7)，风力发电机(6)和太阳能电池板(7)通过风光能发电控制装置(11)与组合式集控台(2)相连，并通过组合式集控台(2)与蓄电池(3)连接；电力推进装置(4)中采用可采用再生制动方式回收制动动能的PWM技术控制的相解耦式直流变频无级调速控制器驱动的方波永磁无刷直流电动机；蓄电池(3)采用可快速充电的磷酸铁锂动力蓄电池；放置蓄电池(3)的电池舱内安装有多个温度控制装置(13)，温度控制装置(13)通过电缆与组合式集控台(2)内部的蓄电池舱室温度集中控制显示装置(12)连接。2.根据权利要求1所述的一种风光能、岸电充电的蓄电池电动船，其特征在于所述的 风力发电机(6)为多台碳纤维风叶磁悬浮垂直轴风力机与可协助风力机调速调频的无刷双 馈风力发电机组成的风力发电机组，以变速恒频方式工作。3.根据权利要求1所述的一种风光能、岸电充电的蓄电池电动船，其特征在于所述的 太阳能电池板(7)为薄膜式的太阳能板，采用固定式和活动式两种安装方式的组合，活动式 与双体船船体(1)两侧活动连接，可收放。4.根据权利要求1所述的一种风光能、岸电充电的蓄电池电动船，其特征在于所述 的组合式集控台(2 )内设有进行多种能源发电充电配电控制和推进用电控制船舶驾驶操纵 控制、以及对蓄电池舱室进行集中温度和热控制的单片机和/或PLC，风光能发电控制装置 (11)内设有进行风光能发电实施跟踪最大功率控制的单片机，风光能发电控制装置(11) 安装在组合式集控台(2)内。5.根据权利要求4所述的一种风光能、...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞志森，王文忠，张大中，庞明，姜廷军，张青发，
申请(专利权)人：庞志森，王文忠，张大中，庞明，姜廷军，张青发，宜昌发中船务有限公司，
类型：发明
国别省市：42[中国|湖北]