本实用新型涉及一种船舶推进系统，具体地说是一种轮渡船的全电推进系统。
背景技术：
电力推进技术具有节能减排，系统效率高，机动性强，设备布置灵活等优点，电力推进系统可根据电站实际负荷率调整在网柴油发电机组数量，从而提高柴油机负荷率达到减排的目的。结合锂电池组的混合电力推进系统可让船只在低功率消耗模式下，使用电池供电模式，关停柴油发电机，达到减排的目的。
CN201120148323.7号中国专利文献公开了一种包括柴油发电机组、动力电池、配电系统、控制装置及其控制方法。上述专利中，电池供电工况工作时间有限，如果船只要经常处于高速航行状态，柴油发电机组仍需长时间运行，不能根本消除船舶的尾气排放。同时船舱需要大量布置各种动力源设备的空间。
纯电动船的电站系统由于使用变频器进行若干电池组并联运行，其响应速度远远快于传统交流系统，因为多台发电机之间的并车和解列需要消耗一定时间。锂电池具有快速释放能量的特性，加减载速率远远快于传统柴油机，配备锂电池的电力推进驱动船只的操纵性和机动性远远强于采用传统推进装置的船只。其安静而没有振动和噪音的特点非常适合轮渡这类船舶，极大地[a1] 。
技术实现要素：
本实用新型为进一步提高轮渡船的舒适性和推进系统响应性能，旨在提供一种轮渡船的锂电池全电推进系统，以达到零污染排放的目的，同时满足系统安全性，可靠性，冗余性。
本实用新型采用的技术方案包括配电系统，电站能量管理系统，电池管理单元和推进控制单元，所述配电系统包括直流配电板，所述直流配电板通过负荷开关分别连接直流/直流变频器、配电变频器和推进变频器，并且配电系统设有监控其负荷的能量管理单元，其中：直流/直流变频器控制电池组，所述电池组设有负责监控其状态的电池管理单元；配电变频器为下游负载提供交流电源；推进变频器通过推进电机驱动推进器，并由推进控制单元负责调速；而所述电池管理单元、能量管理单元和推进控制单元分别接通驾驶操作系统。
其中，所述配电系统和/或电站能量管理系统和/或电池管理单元和/或推进控制单元均共用同一直流配电板来完成连接；所述直流配电板上在若干组系统之间设有可将所述直流配电板分割成为若干独立对应配电板的母联开关。
其中，还包括岸电充电接口，所述岸电充电接口设有充电负荷开关，充电负荷开关与配电变频器和配电变压器连接，岸电通过配电变频器整流成直流电供应直流配电板，进而向锂电池组充电。
其中，所述能量管理系统包括可编程控制器，并且通过现场总线通讯接口监控整个电站的负荷，控制电池充、放电速率；隔离故障设备。可编程控制器包括CPU，内存卡，现场总线通讯接口模块，信号采集模块和信号输出模块。现场总线通讯标准使用工业自动化领域通用的Modbus/TCP协议。这套系统与直流配电板集成一体。
其中，所述电池管理单元包括可编程控制器，并通过现场总线通讯接口监控对应的电池组的状态并传输给能量管理单元。可编程控制器包括CPU，内存卡，现场总线通讯接口模块，信号采集模块和信号输出模块。现场总线通讯标准使用工业自动化领域通用的Modbus/TCP协议。这套系统与电池组集成一体。
其中，所述推进控制单元包括可编程控制器，并通过现场总线通讯接口构成对推进电机进行调速，对推进系统进行监测报警。可编程控制器包括CPU，内存卡，现场总线通讯接口模块，信号采集模块和信号输出模块。现场总线通讯标准使用工业自动化领域通用的Modbus/TCP协议。这套系统单独成柜靠近推进变频器布置。并设置有本地控制盘。
进一步地，上述配电系统和/或电站能量管理系统和/或电池管理单元和/或驾驶操作系统和/或推进控制单元为双套冗余，即使单个系统故障，该故障不会蔓延到其他设备，[a2] 。
和现有技术相比，本实用新型以电池替代内燃机，摒弃了传统船舶需要的内燃机及其配套系统包括燃油供给系统，润滑系统等，且省去了轴系、变速齿轮箱和螺距润滑系统，使整个推进系统更加紧凑简单；推进电机可调速运行可以使用定距浆取代传统变距浆，由于电机可靠近船艉灵活布置；操作方便，安全可靠；提高了能量转换效率，客观上降低了能耗。
电站能量管理系统能自动调节电池输出能量满足推进功率需求，把电力推进快速反应的优势充分放大，这样帮助操船者能在复杂航道灵活地航行，降低了船员工作强度和压力；电池管理单元监控对应的电池组的状态，并可以准确预报电池的寿命限期，提示船员跟换老旧的电池芯；推进控制单元可以结合可用功率对推进电机进行调速；此外，若干本实用新型组成的系统可通过直流配电板母联开关分成若干部分独立工作，规避了传统系统电站故障造成全船失电的风险，[a3] 。
附图说明
图1为本实用新型一个实施例的结构示意图；
参见附图，配电系统1、能量管理系统2、电池管理单元3，推进控制单元4，驾驶操作系统5，直流配电板10，直流/直流变频器11，配电变频器12，推进变频器13，负荷开关一111、负荷开关二121、负荷开关三131，锂电池组31，推进电机41，推进器42，配电变压器122，岸电充电接口123。
具体实施方式
现结合附图对本实用新型作进一步地说明。
参见图1，图1展示的是本实用新型的一个实施例，为一种适合航行于内河、湖泊和近海的中短途轮渡船的动力系统。轮渡船来往平凡，对舒适度要求高；并且处于经济效益考虑最好拥有较大的载重量，因此本实施例采用全电推进的方案，包括左、右两套独立的本实施例，其中：
单套推进电池组包括配电系统1、能量管理系统2、电池管理单元3和推进控制单元4，配电系统1包括直流配电板10，直流配电板10通过负荷开关一111、负荷开关二121、负荷开关三131分别连接直流/直流变频器110、配电变频器12和推进变频器13，并且配电系统1设有监控其负荷的能量管理单元。直流/直流变频器控制电池组31，电池组31设有负责监控其状态的电池管理单元3；配电变频器12为下游负载提供交流电源；推进变频器13通过推进电机41驱动推进器42，并由推进控制单元4负责调速；而所述电池管理单元2、能量管理单元3和推进控制单4元分别接通驾驶操作系统5。
其中，负荷开关一111在遥控模式下受能量管理单元2控制闭合或打开。当负荷开关一111闭合时，能量控制单元2控制直流/直流变频器11来控制锂电池组31进行充电或者放电。
电站能量管理系统2负责监控整个电站的负荷。当轮渡船在航行时，控制电池放电速率；当轮渡船在码头停泊时，控制电池充电速率。当发现某个设备有故障时，可及时隔离该设备，然后调整锂电池组31输出功率。
电池管理单元3负责监控对应的电池组的状态，包括充电率、充电速度、温度、健康度等信息，并把这些信息传输给能量管理单元2和船员做出决策，并可准确预报电池组31的寿命限期，提示船员更换老旧的电池芯。
推进控制单元4负责根据驾驶室车钟命令结合可用功率对推进电机41进行调速，并对推进系统进行监测报警。
驾驶操作系统5主要由各种控制按钮、车钟、显示器等组成。驾驶操作系统5有桥楼、机舱和就地控制。不同操作地可以进行切换，并有优先等级。一个操作地故障，不影响其他操作地的控制。驾驶操纵系统5可监视配电系统1和推进系统状态以及报警信息。
电站能量管理系统2、电池管理单元3和推进控制单元4均主要由可编程控制器和现场总线通讯接口构成，其中编程内容并不是本实施例实施主要的依靠内容。
通常情况下，左、右两套系统会同时供电。但单套系统故障时，可由另一套继续工作，而不影响电网连续供电。能量控制单元2对锂电池组31、直流/直流变频器11、直流配电板10和自身进行状态监测和故障诊断，这些信息通过现场总线通讯传输到驾驶室，机舱和本地显示。
作为优选，直流配电板10当中有一个母联开关14，在不同工作模式下，此母联开关14可实现自动闭合或打开。本实施例中，母联开关14把直流配电板10分成左、右两块，每块直流配电板100上均连接一个配电变频器12和一个推进变频器13。母联开关14在遥控模式下受能量管理单元2的控制闭合或打开。
作为优选，还包括岸电充电接口123，岸电充电接口123设有充电负荷开关，充电负荷开关与配电变频器12和配电变压器122连接，岸电通过配电变频器122把交流电整流成直流电供应直流配电板100，进而向锂电池组31充电。同时岸电通过配电变压器122向下游配电板供电，提供其他生活负载的供电，因此也省去了一般船舶所通行的辅机。
进一步地，所述充电负荷开关、负荷开关一111、负荷开关二121、负荷开关三131在本地模式下可由船员手动控制。
本实施例中全船有两个推进器42（根据需要也可以有多个推进器42），每个推进变频器13通过负荷开关三131与直流配电板100连接。如果单个推进器42故障，负荷开关打开隔离故障。
本实施例中的推进控制主要有两种控制模式，即转速控制和功率控制，分别适合于不同工况。推进控制单元对推进变频器，推进电机和自身进行状态监测和故障诊断，这些信息通过现场总线通讯传输到驾驶室，机舱和本地显示。
全船主要有三种工作模式：
1）正常航行模式：
该模式下两套系统内的锂电池组31都处于放电状态，提供全船所需动力，两个推进电机最高输出100%的功率。
2）停泊模式：
当船只停靠在码头上下客时，岸电充电接口123接电，两套系统此时都处于充电储能状态；并且此时全船生活负载的供电也由岸电提供。
3）安全返港模式：
当船只在航行过程中发生任意系统故障时，直流母联开关140打开并达到隔离故障的目的，另一侧的系统可继续工作，以保证船只能正常返回码头。
此外，配电系统1、电站能量管理系统2、电池管理单元3、驾驶操作系统5和推进控制单元4为双套冗余，即使单个系统故障也不会蔓延到其他设备，可以提高系统可靠性和安全性。
上面结合附图及实施例描述了本实用新型的实施方式，实施例给出的结构并不构成对本实用新型的限制，本领域内熟练的技术人员可依据需要做出调整，在所附权利要求的范围内做出各种变形或修改均在保护范围内。