一种船舶电力系统的制作方法

文档序号:14914524发布日期:2018-07-11 00:21

本实用新型实施例涉及电子电路技术领域,尤其涉及一种船舶电力系统。



背景技术:

船舶作为一种水上运输或作业的交通工具,其按不同的使用需求而具有不同的技术性能、装备和结构形式。随着电力电子的发展,电能驱动的船舶成为当前运输与作业的主要交通工具。而船舶在运输或作业过程中根据当前所处工况的不同,而需要不同的供电量。

现有船舶的供电源主要有蒸汽机、柴油发电机、燃气机、以及核动力装置等。当前,运输类的船舶主要以柴油发电机作为供电源,而船舶上所选择柴油发电机的功率根据其电网对电量的需求量来确定,即根据最大供电量的工况计算所述发电机的功率。但在正常航行的工况下,所需电量较小,这就使得发电机组需长期运行于低负荷的状态。且在某些特殊情况下需要应急电源,若此时发电机损坏或油量不足,将会危害人员或货物的安全。

因此,现有技术中采用大功率发电机组不仅增加船舶中所使用发电机组及其辅助设备的成本,并且会造成船舶机械结构的损害。此外,对于某些特殊情况将威胁人员或货物的安全。



技术实现要素:

有鉴于此,本实用新型实施例提供了一种船舶电力系统,能够解决现有技术中船舶采用大功率发电机组致使其成本提高,致使船舶机械结构易受损害,以及危害人员和财物安全的技术问题。

本实用新型实施例提供了一种船舶电力系统,所述船舶包括不间断供电设备和电力推进器,所述船舶电力系统包括:发电机组、锂电池组、配电板、电池管理模块、以及电源转换模块;

所述配电板的输入端与所述发电机组的输出端连接、以及输出端与所述电源转换模块的输入端连接,用于分配所述发电机组输出的电能,并输入所述电源转换模块;

所述电源转换模块的第一输出端与所述电力推进器连接、以及第二输出端与所述锂电池组连接,用于对所述配电板输入的电能进行转换后输出;

所述电池管理模块的信号采集端与所述锂电池组的电能输出端连接、以及第一控制端与所述配电板的控制端连接,用于采集所述锂电池组的电能信息,并在所述锂电池组的电量低于预设值时,控制所述配电板通过所述电源转换模块向所述锂电池组分配充电信号;

所述锂电池组的第一输出端与所述不间断供电设备连接,用于为所述不间断供电设备提供电能。

可选的,所述船舶还包括应急照明设备,所述系统还包括:应急控制器;

所述锂电池组的第一控制端与所述应急控制器连接、以及第二输出端与所述应急照明设备的电能输入端连接,用于根据所述应急控制器发出的应急控制信号,向所述应急照明设备提供电能。

可选的,所述配电板包括功率管理模块;

所述功率管理模块的信号采集端与所述发电机组的功率输出端连接、输出端与所述电池管理模块的输入端连接、以及输入端与所述电池管理模块的输出端连接,用于采集所述发电机组的输出功率,以及通过所述电池管理模块采集所述锂电池组的电量信息,并根据所述船舶的当前工况模式下所述电力推进器的实际使用功率,确定所述船舶当前的全船实用总功率,并输入所述电池管理模块;

所述电池管理模块的第二控制端与所述锂电池组的第二控制端连接,用于在所述锂电池组的电量低于预设值时,控制所述配电板通过所述电源转换模块向所述锂电池组进行电量补充,并在所述船舶当前的全船实用总功率超出预设阈值时,控制所述锂电池组通过所述电源转换模块向所述电力推进器供电,以进行电网容量的补偿;

所述电源转换模块的输入端还与所述锂电池组的第三输出端连接,用于接收所述配电板和所述锂电池组输入的电能,并转换为所述电力推进器所需电能。

可选的,所述电源转换模块包括变频器和变压器。

可选的,所述发电机为柴油发电机。

可选的,所述锂电池组包括多个单个锂电池。

本实用新型实施例提供了一种船舶电力系统,应用于船舶,该船舶包括不间断供电设备和电力推进器,相应的该船舶电力系统包括发电机组、锂电池组、配电板、电池管理模块、以及电源转换模块,通过以发电机组作为主要的动力源,锂电池组作为辅助动力源,采用锂电池组为船舶不间断供电设备提供电能,并在电池管理模块检测到锂电池组电量不足时,控制配电板分配发电机组产生的电能为锂电池组充电的技术手段,解决了现有技术中,采用主动力源为船舶不间断供电设备持续供电,致使船舶运行成本增加的技术问题,相对于采用发电机组为船舶不间断供电设备进行供电,能够具有稳定、持续供电的技术效果,进一步降低了船舶的运行成本。

附图说明

图1是本实用新型实施例一提供的一种船舶电力系统的结构示意图;

图2是本实用新型实施例提供的一种船舶电力系统的结构示意图;

图3是本实用新型实施例提供的一种船舶电力系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型,而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。在不冲突的情况下,本实用新型实施例以及实施例中的特征可以相互组合。

实施例一

本实施例提供的船舶电力系统可以适用于具有不间断供电设备的船舶的应用场景。图1是本实用新型实施例一提供的一种船舶电力系统的结构示意图。如图1所示,船舶上具有不间断供电设备70和电力推进器60,本实用新型实施例提供的船舶电力系统100包括:发电机组10、锂电池组50、配电板20、电池管理模块40、以及电源转换模块30。

其中,配电板20的输入端与发电机组10的输出端连接,配电板20的输出端与电源转换模块30的输入端连接,用于分配发电机组10输出的电能,并输入电源转换模块30;电源转换模块30的第一输出端与电力推进器60连接,电源转换模块30的第二输出端与锂电池组50连接,用于对配电板20输入的电能进行转换后输出;电池管理模块40的信号采集端与锂电池组50的电能输出端连接,电池管理模块40的第一控制端与配电板20的控制端连接,用于采集锂电池组50的电能,并在所述锂电池组的电量低于预设值时,控制配电板20通过电源转换模块30向锂电池组50分配充电信号;锂电池组50的第一输出端与不间断供电设备70连接,用于为不间断供电设备70提供电能。

示例性的,采用电力推进系统进行运输和作业的船舶,其电动机能够带动船舶的电力推进器进行船舶推进。而船舶中除电力推进器外,还具有其它需供电的设备,例如与船舶航行安全相关的设备、照明设备、以及通讯系统等。由于现有电力推进系统的船舶供电源主要为发电机供电,而在机舱进水或发电机损坏时,将导致船舶运行,此时,也无法为船舶上的应急照明、以及通讯系统进行供电,由此,将会威胁穿上的人员和货物的安全,从而造成重大损失。

如图1所示,本实用新型实施例提供的船舶电力系统100,以发电机组10 为主动力源,锂电池组50为辅助动力源。通过配电板20分配发电机组10输出的电能,并采用电源转换模块30进行电信号的转换后,为船舶中相应的供电设备提供电能,以使各供电设备能够上电工作。由于船舶上的不间断供电设备70 需要持续稳定的供电,因而采用锂电池组50为船舶的不间断供电设备70提供电能,并通过电池管理模块40检测锂电池组50的电量,在锂电池组50的电量不足时,向配电板20发出对发电机组10输出的电能进行重新分配控制信号,以使配电板20控制电源转换模块30对发电机组10输出的电能进行相应的转换后,分别为锂电池组50提供充电电能,以及为电力推进器60提供运行的电能,以使电力推进器60上电工作。

本实用新型实施例提供的船舶电力系统以发电机组作为主要的动力源,锂电池组作为辅助动力源,采用锂电池组为船舶不间断供电设备提供电能,并在电池管理模块检测到锂电池组电量不足时,控制配电板分配发电机组产生的电能为锂电池组充电,从而能够为船舶的不间断供电设备提供持续、稳定的电能,进而降低船舶的运行成本。

实施例二

本实施例在上述实施例的基础上进行了优化,提供了优选的在上述实施例的基础上船舶还包括应急照明设备,该应急照明设备的供电源为锂电池组。图 2是本实用新型实施例提供的一种船舶电力系统的结构示意图。如图2所示,船舶具有电力推进器60、不间断供电设备70、以及应急照明设备80,相应的,船舶电力系统100包括:发电机组10、锂电池组50、配电板20、电池管理模块40、电源转换模块30、以及应急控制器90。其中,锂电池组50的第一控制端与应急控制器90连接,锂电池组50的第二输出端与应急照明设备80的电能输入端连接,用于根据应急控制器90发出的应急控制信号,向应急照明设备 80提供电能。

示例性的,在船舶运行过程中,由于运行环境或操作不当,可能引起船舶发生故障,此时,为船舶正常供电的电源产生故障或必须断开电源,使得正常照明西面,为保证人员及财产的安全,需要投入应急照明。如图2所示,本实用新型实施例提供的船舶电力系统,应用于具有不间断供电设备70、应急照明设备80、以及电力推进器60的船舶上。在船舶正常照明供电电源产生故障或必须切断时,此时,船舶电力系统100上的应急控制器90检测船舶上正常照明设备的运行状况,在其突然断电时,向锂电池组50发出应急控制信号,使得锂电池组50向应急照明设备80提供电能,从而保证船舶上人员及财产的安全。

可选的,图3是本实用新型实施例提供的一种船舶电力系统的结构示意图。如图3所示,该船舶电力系统100的配电板20包括功率管理模块21。其中,功率管理模块21的信号采集端与发电机组10的功率输出端连接,功率管理模块21的输出端与电池管理模块40的输入端连接,功率管理模块21输入端与电池管理模块40的输出端连接,用于采集发电机组10的输出功率,以及通过电池管理模块40采集锂电池组50的电量信息,并根据船舶的当前工况模式下电力推进器60的实际使用功率,确定船舶当前的全船实用总功率,并输入电池管理模块40;电池管理模块40的第二控制端与锂电池组50的第二控制端连接,用于在锂电池组50的电量低于预设值时,控制配电板20通过电源转换模块30 向锂电池组50进行电量补充,并在船舶当前的全船实用总功率超出预设阈值时,控制锂电池组50通过电源转换模块30向电力推进器60供电,以进行电网容量的补偿;电源转换模块30的输入端还与锂电池组50的第三输出端连接,用于接收配电板20和锂电池组50输入的电能,并转换为电力推进器60所需电能。

示例性的,随着船舶用电负载功率的增加,船舶的发电、配电和用电负载的电能管理至关重要。因而,需要对船舶的发电系统、配电系统和用电负载的电能进行有效管理,以保证船舶具有足够的可用功率。而在船舶运行过程中,其具有不同的工况,可以分为典型工况(例如自由起航、停车、倒航等),特殊工况(例如螺旋桨受阻、出水、脱落等),以及故障工况(例如发电机单相接地故障、三相短路故障等)。而对于不同运行工况,船舶对电网的需求量不同。对于采用发电机组作为主动力源的船舶,为适应船舶不同的运行工况,则需要采用较大功率的发电机组。这将使得船舶的成本增加,且较大功率的发电机组占用空间大,同时会对典型工况下运行船舶的部分机械结构造成一定的损害。

如图3所示,本实用新型实施例提供的船舶电力系统100,采用的发电机组10能够满足船舶典型工况的运行,从而在船舶运行过程中作为主要的动力源。并在配电板20中设置有功率管理模块21,以对船舶上的发电机组10输出的功率进行检测,以及通过电池管理模块40对锂电池组50的电量信息进行采集,并实时检测船舶当前运行工况模式下电力推进器60的实际使用功率,以确定船舶当前的全船实用总功率,并将该全船实用总功率输入电池管理模块40中进行判断。当电池管理模块40检测到该全船实用总功率大于预设阈值时,向锂电池组50发出放电的控制信号。以使锂电池组50开始放电,并经电源转换模块30 进行转换后,输入电力推进器60,从而补偿发电机组10不足以满足船舶当前运行工况的电网容量。其中,预设值例如可以为发电机组10所能输出的最大功率值。

可选的,电源转换模块30包括变频器和变压器。其中,变频器主要由整流、滤波、逆变、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成,其通过改变发电机组10输出电能的频率,以满足各供电设备对不同频率电源的需求,从而能够达到节能和调速的目的,另外,变频器具有保护功能,如过流、过压、过载保护等。变压器主要由初级线圈、次级线圈和铁芯(磁芯)组成,其能够进行电压变换、电流变换、阻抗变换、隔离、稳压等,其原理为利用电磁感应改变电源的电压,从而满足船舶不同供电设备对电源电压需求。

可选的,发电机组10为柴油发电机组。柴油发电机具有功率大、经济性能好等优点,其采用柴油作为燃料,该燃料具有粘度大、不易蒸发、自燃温度低等优点。因而在船舶上应用柴油发电机为主要动力源,能够降低船舶的运行成本。

可选的,锂电池组50包括多个单个锂电池。锂电池的能量比较高,具有高储存能量密度,且具有使用寿命长、额定电压高、高低温适应性强等特点,而被广泛应用。在船舶电力系统中采用锂电池组50进行电网容量的补偿,能够保证船舶不同运行工况下对电量的需求,且其的高循环性能,进一步节省的船舶的运行成本。

本实用新型实施例提供的船舶电力系统通过设置应急控制器检测船舶中正常照明设备的工作情况,并在正常照明设备突然断电时,控制锂电池组向阴极照明设备发出电信号,以使应急照明设备能够及时启动,从而保证船舶上人员和财产的安全,进而降低船舶的运行成本。

注意,上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解,本实用新型不限于这里所述的特定实施例,对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此,虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明,但是本实用新型不仅仅限于以上实施例,在不脱离本实用新型构思的情况下,还可以包括更多其他等效实施例,而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

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