纯电池动力船舶能量管理方法、系统及纯电池动力船舶与流程

本申请涉及船舶，具体涉及一种纯电池动力船舶能量管理方法、系统及纯电池动力船舶。

背景技术：

1、在航运业中，纯电池动力船舶作为一种创新型绿色交通工具，具有无污染、低噪音、高能效等优点，正逐渐成为研究的热点。

2、纯电池动力船舶能量管理系统作为纯电池动力船舶的核心系统之一。它通过电池的充放电控制，可以实现船舶的节能、减排和能效提升。

3、目前纯电池动力船舶能量管理系统存在以下缺点:

4、1)系统稳定性差，安全可靠性低，运营成本高；

5、2)无法实现能量的高效利用。

技术实现思路

1、本申请实施例提供一种纯电池动力船舶能量管理方法、系统及纯电池动力船舶，可以解决目前纯电池动力船舶能量管理系统存在系统稳定性差，安全可靠性低，运营成本高，无法实现能量的高效利用的技术问题。

2、本申请实施例提供一种纯电池动力船舶能量管理系统，其包括：推进控制系统、sems控制器、sems通讯设备、sems采集单元、通讯转换设备、电池系统、日用逆变设备、配电系统、推进逆变设备；

3、所述推进控制系统连接至所述sems控制器，所述sems控制器连接至所述sems通讯设备、所述sems采集单元、所述配电系统、所述日用逆变设备、所述推进逆变设备，所述配电系统连接至所述sems通讯设备、所述sems采集单元，所述通讯转换设备连接至所述sems通讯设备，所述电池系统连接至所述通讯转换设备；

4、所述电池系统包括多个独立供电单元，每个独立供电单元包括多个电芯；所述sems控制器用于获取各独立供电单元的总电压以及各电芯的单体温度，根据每一电芯的单体温度变化确定功率限制范围；所述sems控制器用于在船舶启动后，实时获取所述电池系统的电量平均消耗，结合剩余航程，计算得到完成剩余航程所需电量，根据完成剩余航程所需电量与所述电池系统的总电压进行比较，根据比较结果控制所述推进逆变设备。

5、进一步的，所述sems采集单元包括数字量输入模块和模拟量输入模块。

6、进一步的，所述纯电池动力船舶能量管理系统还包括充电系统，所述充电系统连接至所述通讯转换设备。

7、进一步的，所述纯电池动力船舶能量管理系统还包括推进电机，所述推进电机连接至所述推进逆变设备。

8、进一步的，所述纯电池动力船舶能量管理系统还包括人机界面，所述人机界面与所述sems通讯设备连接，所述人机界面用于显示控制界面和告警信息。

9、本申请实施例还提供一种纯电池动力船舶能量管理方法，用于前文所述的纯电池动力船舶能量管理系统，所述方法包括：

10、获取船舶的电池系统中的各独立供电单元的总电压以及各电芯的单体温度；

11、根据各独立供电单元的总电压判断是否执行电池系统功率限制；

12、根据每一电芯的单体温度变化确定功率限制范围；

13、在船舶启动后，实时获取所述电池系统的电量平均消耗以及剩余航程；

14、根据剩余航程计算得到完成剩余航程所需电量，根据完成剩余航程所需电量与所述电池系统的总电压进行比较，根据比较结果控制所述推进逆变设备。

15、进一步的，所述根据每一电芯的单体温度变化确定功率限制范围步骤包括：

16、获取目标电芯的单体温度参数，对所述目标电芯设置第一功率限制范围；

17、对所述目标电芯执行第一功率限制范围限制第一时长后，获取所述目标电芯的温度变化的温升最大值，根据温升最大值的大小判别目前的第一功率限制范围的幅度大小是否合适，若否则对第一功率限制范围进行调整。

18、进一步的，所述根据各独立供电单元的总电压判断是否执行电池系统功率限制步骤包括：

19、获取各独立供电单元的总电压参数，根据电池总电压正比与剩余容量值的对应关系，对各个独立供电单元的剩余容量值进行判别，决定是否执行电池系统功率限制。

20、进一步的，所述纯电池动力船舶能量管理方法还包括：

21、实时获取所述电池系统在网部分的独立供电单元的数量n1、所述电池系统的独立供电单元数量值n、当前推进功率p1、当前日用功率p2、当前航速v1以及当前航程s1；

22、当n1＜n时，触发功率控制策略；根据所述电池系统在网部分的独立供电单元对应的剩余容量值，计算得到实时在网部分的电池系统剩余电量之和w1；根据当前推进功率p1、当前日用功率p2、当前航速v1以及当前航程s1，计算剩余航程内所需电量之和w2；

23、当w1≥w2时，不执行推进功率的限制；

24、当w1＜w2时，则将实时采集到的当前航速v1与经济航速vec进行对比；

25、当v1＞vec时，则对推进逆变输出功率p1逐步进行限制直至稳定；当采集的当前航速v1值稳定后，再次计算实时在网部分的电池系统剩余电量之和w21和剩余航程内所需电量之和w22；当w21≥w22时，保持当前的功率限制策略；当w21＜w22时，对日用负荷中的次要负荷进行卸载，日用次要负荷卸载完毕后，计算实时在网部分的电池系统剩余电量之和w31和剩余航程内所需电量之和w32；当w31＜w32时，发出告警信息；当w31≥w32时，则保持当前的功率限制策略；

26、当v1≤vec时，则对日用负荷中的次要负荷进行卸载，日用次要负荷卸载完毕后，计算实时在网部分的电池系统剩余电量之和w41和剩余航程内所需电量之和w42；当w41＜w42时，发出告警信息；当w41≥w42时，则保持当前的功率限制策略。

27、本申请提供一种纯电池动力船舶，所述纯电池动力船舶包括船体和安装在所述船体上的纯电池动力船舶能量管理系统；所述船体包括驾驶室、配电室、电池舱和机舱；所述驾驶室内设置所述推进控制系统、sems控制器、sems通讯设备、sems采集单元、通讯转换设备，所述配电室内设置所述日用逆变设备、所述配电系统，所述电池舱内设置所述电池系统，所述机舱内设置所述推进逆变设备及推进电机。

28、本申请实施例提供的纯电池动力船舶能量管理方法、系统及纯电池动力船舶，通过实时采集全船的运行状态、各种能量消耗数据，根据适当的场景需求，分析处理数据并执行合理的能量调度策略，从而很大程度上提升安全可靠性、降低能耗和降低运营成本，实现相关船舶的节能、减排和能效提升。

技术特征：

1.一种纯电池动力船舶能量管理系统，其特征在于，包括：推进控制系统、sems控制器、sems通讯设备、sems采集单元、通讯转换设备、电池系统、日用逆变设备、配电系统、推进逆变设备；

2.如权利要求1所述的纯电池动力船舶能量管理系统，其特征在于，所述sems采集单元包括数字量输入模块和模拟量输入模块。

3.如权利要求1所述的纯电池动力船舶能量管理系统，其特征在于，所述纯电池动力船舶能量管理系统还包括充电系统，所述充电系统连接至所述通讯转换设备。

4.如权利要求1所述的纯电池动力船舶能量管理系统，其特征在于，所述纯电池动力船舶能量管理系统还包括推进电机，所述推进电机连接至所述推进逆变设备。

5.如权利要求1所述的纯电池动力船舶能量管理系统，其特征在于，所述纯电池动力船舶能量管理系统还包括人机界面，所述人机界面与所述sems通讯设备连接，所述人机界面用于显示控制界面和告警信息。

6.一种纯电池动力船舶能量管理方法，其特征在于，用于权利要求1至5任一项所述的纯电池动力船舶能量管理系统，所述方法包括：

7.如权利要求6所述的纯电池动力船舶能量管理方法，其特征在于，所述根据每一电芯的单体温度变化确定功率限制范围步骤包括：

8.如权利要求6所述的纯电池动力船舶能量管理方法，其特征在于，所述根据各独立供电单元的总电压判断是否执行电池系统功率限制步骤包括：

9.如权利要求6所述的纯电池动力船舶能量管理方法，其特征在于，所述方法还包括：

10.一种纯电池动力船舶，其特征在于，所述纯电池动力船舶包括船体和安装在所述船体上的如权利要求1至5任一项所述的纯电池动力船舶能量管理系统；所述船体包括驾驶室、配电室、电池舱和机舱；所述驾驶室内设置所述推进控制系统、sems控制器、sems通讯设备、sems采集单元、通讯转换设备，所述配电室内设置所述日用逆变设备、所述配电系统，所述电池舱内设置所述电池系统，所述机舱内设置所述推进逆变设备及推进电机。

技术总结
本申请公开了一种纯电池动力船舶能量管理方法、系统及纯电池动力船舶。该系统包括：推进控制系统、SEMS控制器、SEMS通讯设备、SEMS采集单元、通讯转换设备、电池系统、日用逆变设备、配电系统、推进逆变设备。本申请通过实时采集全船的运行状态、各种能量消耗数据，根据适当的场景需求，分析处理数据并执行合理的能量调度策略，从而很大程度上提升安全可靠性、降低能耗和降低运营成本，实现相关船舶的节能、减排和能效提升。

技术研发人员：朱正勇
受保护的技术使用者：江苏谊辉元新能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22