一種千噸級以上電動(dòng)船舶制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種千噸級以上電動(dòng)船舶，包括動(dòng)力總成系統(tǒng)，動(dòng)力總成系統(tǒng)包括數(shù)字控制器和儲能系統(tǒng)，儲能系統(tǒng)由超級電容和動(dòng)力鋰電池組成，儲能系統(tǒng)與配電柜相連，配電柜分別與第一驅(qū)動(dòng)器柜、第二驅(qū)動(dòng)器柜和交流電源柜相連，配電柜、第一驅(qū)動(dòng)器柜、第二驅(qū)動(dòng)器柜和交流電源柜分別與各自的數(shù)據(jù)采集控制裝置相連；數(shù)據(jù)采集控制裝置通過船載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與數(shù)字控制器相連；數(shù)據(jù)采集控制裝置根據(jù)數(shù)字控制器的指令對相應(yīng)的配電柜、第一驅(qū)動(dòng)器柜、第二驅(qū)動(dòng)器柜和交流電源柜進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)各柜體間的協(xié)調(diào)工作。本發(fā)明專利技術(shù)在動(dòng)力性能上能夠超越傳統(tǒng)燃油船。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種千噸級以上電動(dòng)船舶
本專利技術(shù)涉及一種電動(dòng)船舶，特別是涉及一種千噸級以上電動(dòng)船舶。
技術(shù)介紹
電動(dòng)船是用電力推進(jìn)的船舶，電力來自蓄電池或船用發(fā)電機(jī)。根據(jù)船舶電力推進(jìn)方式，可分為直流推進(jìn)和交流推進(jìn)兩大類。直流推進(jìn)是用直流電機(jī)推進(jìn)，直流電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)整范圍寬廣和平滑，過載起動(dòng)和制動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，逆轉(zhuǎn)運(yùn)行特性好；交流推進(jìn)是是用交流電動(dòng)機(jī)推進(jìn)，交流電動(dòng)機(jī)盡管具有輸出功率大、極限轉(zhuǎn)速高、結(jié)構(gòu)簡單、成本低、體積小、運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)，但限于當(dāng)時(shí)的技術(shù)限制，調(diào)速困難，應(yīng)用較少。現(xiàn)有的兩種推進(jìn)方式無論哪種都無法推動(dòng)千噸級以上的電動(dòng)船舶，主要原因有以下兩點(diǎn)，一：現(xiàn)有電動(dòng)船舶的動(dòng)力系統(tǒng)不具有傳統(tǒng)燃油船的瞬時(shí)爆發(fā)力；二：現(xiàn)有電動(dòng)船舶很難滿足功能需求的續(xù)航能力。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題是提供一種千噸級以上電動(dòng)船舶，在動(dòng)力性能上能夠超越傳統(tǒng)燃油船。本專利技術(shù)解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：提供一種千噸級以上電動(dòng)船舶，包括動(dòng)力總成系統(tǒng)，所述動(dòng)力總成系統(tǒng)包括數(shù)字控制器和儲能系統(tǒng)，所述儲能系統(tǒng)由超級電容和動(dòng)力鋰電池組成，所述超級電容配置的數(shù)量滿足瞬間動(dòng)力的需求，所述動(dòng)力鋰電池配置的數(shù)量滿足整個(gè)航程的續(xù)航里程需求；所述儲能系統(tǒng)與配電柜相連，所述配電柜分別與第一驅(qū)動(dòng)器柜、第二驅(qū)動(dòng)器柜和交流電源柜相連，用于將儲能系統(tǒng)的能量進(jìn)行分割和管理，并將能量分割管控后發(fā)送至下游的第一驅(qū)動(dòng)器柜、第二驅(qū)動(dòng)器柜和交流電源柜；所述配電柜、第一驅(qū)動(dòng)器柜、第二驅(qū)動(dòng)器柜和交流電源柜分別與各自的數(shù)據(jù)采集控制裝置相連；所述數(shù)據(jù)采集控制裝置通過船載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與所述數(shù)字控制器相連；所述數(shù)據(jù)采集控制裝置根據(jù)所述數(shù)字控制器的指令對相應(yīng)的配電柜、第一驅(qū)動(dòng)器柜、第二驅(qū)動(dòng)器柜和交流電源柜進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)各柜體間的協(xié)調(diào)工作。所述數(shù)字控制器與手操器相連，所述手操器包括GPS系統(tǒng)和GPRS系統(tǒng)，所述GPS系統(tǒng)用于提供船舶航行的必要參數(shù)；所述GPRS系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的傳輸。所述儲能系統(tǒng)還與電池管理系統(tǒng)相連，所述電池管理系統(tǒng)用于對所述動(dòng)力鋰電池進(jìn)行管理，并將所有獲得的參數(shù)通過船載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)發(fā)送給數(shù)字控制器。所述船載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為多通道互為冗余數(shù)據(jù)傳遞網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其數(shù)據(jù)的傳遞結(jié)構(gòu)形式為CAN總線的結(jié)構(gòu)形式，由底層FPGA邏輯控制器完成冗余和糾錯(cuò)。所述第一驅(qū)動(dòng)器柜和第二驅(qū)動(dòng)器柜內(nèi)均設(shè)有用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的變頻驅(qū)動(dòng)控制器。所述交流電源柜內(nèi)設(shè)有DC/AC轉(zhuǎn)換器和AC正弦波處置器，所述DC/AC轉(zhuǎn)換器用于將直流電源能量轉(zhuǎn)換成整船所需的交流電源；所述AC正弦波處置器用于將轉(zhuǎn)換后的交流電源傳輸給船載配電盤。所述數(shù)字控制器采用DSP+FPGA實(shí)現(xiàn)。所述超級電容的瞬放能力為1500A，所述動(dòng)力鋰電池的單體容量為500Ah。有益效果由于采用了上述的技術(shù)方案，本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點(diǎn)和積極效果：本專利技術(shù)利用超級電容的瞬間放電能力得到了與傳統(tǒng)燃油船的相當(dāng)?shù)乃矔r(shí)爆發(fā)力，利用500Ah鋰電池單體串并聯(lián)滿足功能需求的續(xù)航能力，再通過控制器系統(tǒng)裝置，經(jīng)過整合匹配的船載系統(tǒng)為大功率的動(dòng)力系統(tǒng)總成，該動(dòng)力總成系統(tǒng)，完全與傳統(tǒng)燃油船實(shí)施匹配，并有動(dòng)力性能上的超越。在本專利技術(shù)中，由于采用了全電力推進(jìn)系統(tǒng)，去除了燃油發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)和燃油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，因此，充分實(shí)現(xiàn)了零污染零排放的綠色能源替代。附圖說明圖1是本專利技術(shù)的結(jié)構(gòu)方框圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本專利技術(shù)。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本專利技術(shù)而不用于限制本專利技術(shù)的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本專利技術(shù)講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本專利技術(shù)作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。本專利技術(shù)的實(shí)施方式涉及一種千噸級以上電動(dòng)船舶，如圖1所示，包括動(dòng)力總成系統(tǒng)，所述動(dòng)力總成系統(tǒng)包括數(shù)字控制器和儲能系統(tǒng)，所述儲能系統(tǒng)由超級電容和動(dòng)力鋰電池組成，所述超級電容配置的數(shù)量滿足瞬間動(dòng)力的需求，所述動(dòng)力鋰電池配置的數(shù)量滿足整個(gè)航程的續(xù)航里程需求；所述儲能系統(tǒng)與配電柜相連，所述配電柜分別與第一驅(qū)動(dòng)器柜、第二驅(qū)動(dòng)器柜和交流電源柜相連，用于將儲能系統(tǒng)的能量進(jìn)行分割和管理，并將能量分割管控后發(fā)送至下游的第一驅(qū)動(dòng)器柜、第二驅(qū)動(dòng)器柜和交流電源柜；所述配電柜、第一驅(qū)動(dòng)器柜、第二驅(qū)動(dòng)器柜和交流電源柜分別與各自的數(shù)據(jù)采集控制裝置相連；所述數(shù)據(jù)采集控制裝置通過船載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與所述數(shù)字控制器相連；所述數(shù)據(jù)采集控制裝置根據(jù)所述數(shù)字控制器的指令對相應(yīng)的配電柜、第一驅(qū)動(dòng)器柜、第二驅(qū)動(dòng)器柜和交流電源柜進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)各柜體間的協(xié)調(diào)工作。數(shù)字控制器由DSP+FPGA雙控制器構(gòu)成，其為本專利技術(shù)的集成控制器系統(tǒng)，該控制器嵌入了所有的集成控制系統(tǒng)軟件。該數(shù)字控制器完成對所有船載系統(tǒng)柜體(柜體中所含的各個(gè)模塊系統(tǒng))的控制，控制的鏈接由船載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)完成，在網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)中，完成高速數(shù)據(jù)的傳遞、邏輯控制、各個(gè)就地控制功能的執(zhí)行和控制。所述數(shù)字控制器與手操器相連，所述手操器包括GPS系統(tǒng)和GPRS系統(tǒng)。作為船舶系統(tǒng)控制功能的重要組成部分，GPS系統(tǒng)提供了船舶航行的必要參數(shù)，GPRS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的傳輸，為Internet網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心提供動(dòng)態(tài)參數(shù)，船舶的所有重要參數(shù)通過數(shù)據(jù)的鏈接進(jìn)入專用數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的參數(shù)管理和互聯(lián)網(wǎng)+的功能。船載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為船載系統(tǒng)的多通道互為冗余數(shù)據(jù)傳遞網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，完成對所有柜體、柜體中的模組之間的相互通訊。其數(shù)據(jù)的傳遞結(jié)構(gòu)形式為CAN總線的結(jié)構(gòu)形式，由底層FPGA邏輯控制器完成冗余、糾錯(cuò)，保證系統(tǒng)在整個(gè)運(yùn)行過程中的數(shù)據(jù)連續(xù)性和高度可靠性。動(dòng)力鋰電池+超級電容的儲能系統(tǒng)，該部分提供了整船的能源供給，該部分的核心為所配置的超級電容組和動(dòng)力鋰電池構(gòu)成。其配置的原則是：超級電容必須滿足瞬間動(dòng)力的需求，如，滿足驅(qū)動(dòng)器瞬間的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)需求，制動(dòng)過程的能量回收需求；動(dòng)力鋰電池滿足整個(gè)航程的續(xù)航里程需求，即所謂的“燃油儲備容量”的類似電能容量配置。其中，所述超級電容的瞬放能力為1500A，所述動(dòng)力鋰電池的單體容量為500Ah。所述儲能系統(tǒng)還與電池管理系統(tǒng)相連，所述電池管理系統(tǒng)用于對所述動(dòng)力鋰電池進(jìn)行管理，并將所有獲得的參數(shù)通過船載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)發(fā)送給數(shù)字控制器，這些參數(shù)保證了船載控制軟件嵌入程序的控制和有效管理。同時(shí)，這些參數(shù)還將傳輸至遠(yuǎn)程Internet數(shù)據(jù)中心。在千噸級船舶的應(yīng)用控制系統(tǒng)中，由于含有大量的動(dòng)力鋰電池，總量數(shù)以千計(jì)以上的動(dòng)力鋰電池，要長期穩(wěn)定連續(xù)工作，系統(tǒng)還配置相應(yīng)數(shù)量的電池管理系統(tǒng)，該電池管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對各個(gè)電池單體的參數(shù)監(jiān)管，并將這些參數(shù)通過船載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將參數(shù)發(fā)送給船載主控制器，該控制器完成將參數(shù)通過無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)傳送給遠(yuǎn)程的Internet數(shù)據(jù)中心服務(wù)器，對所有的參數(shù)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)監(jiān)管。后臺處理后的數(shù)據(jù)經(jīng)過歸并，根據(jù)需要，發(fā)送給手機(jī)App應(yīng)用系統(tǒng)，用以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)+的控制管理功能。配電柜將超級電容+動(dòng)力鋰的能量進(jìn)行分割和管理，通過內(nèi)置的接觸器系統(tǒng)，低壓(24VC直流系統(tǒng))能源，將能量分割管控后發(fā)送至下游的柜體和功能系統(tǒng)模組。其與數(shù)據(jù)采集控制裝置相連，該數(shù)據(jù)采集控制裝置完成系統(tǒng)的就地處置功能和網(wǎng)絡(luò)鏈接功能，在就地即完成對柜體內(nèi)所有設(shè)備的控制、指示和管理，并完成與其它柜體模組之間的協(xié)調(diào)控制。第一驅(qū)動(dòng)器柜的柜體內(nèi)安置變頻驅(qū)動(dòng)控制器，該變頻驅(qū)動(dòng)控制器用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，該驅(qū)動(dòng)器柜還與數(shù)據(jù)采集控制裝本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種千噸級以上電動(dòng)船舶，包括動(dòng)力總成系統(tǒng)，其特征在于，所述動(dòng)力總成系統(tǒng)包括數(shù)字控制器和儲能系統(tǒng)，所述儲能系統(tǒng)由超級電容和動(dòng)力鋰電池組成，所述超級電容配置的數(shù)量滿足瞬間動(dòng)力的需求，所述動(dòng)力鋰電池配置的數(shù)量滿足整個(gè)航程的續(xù)航里程需求；所述儲能系統(tǒng)與配電柜相連，所述配電柜分別與第一驅(qū)動(dòng)器柜、第二驅(qū)動(dòng)器柜和交流電源柜相連，用于將儲能系統(tǒng)的能量進(jìn)行分割和管理，并將能量分割管控后發(fā)送至下游的第一驅(qū)動(dòng)器柜、第二驅(qū)動(dòng)器柜和交流電源柜；所述配電柜、第一驅(qū)動(dòng)器柜、第二驅(qū)動(dòng)器柜和交流電源柜分別與各自的數(shù)據(jù)采集控制裝置相連；所述數(shù)據(jù)采集控制裝置通過船載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與所述數(shù)字控制器相連；所述數(shù)據(jù)采集控制裝置根據(jù)所述數(shù)字控制器的指令對相應(yīng)的配電柜、第一驅(qū)動(dòng)器柜、第二驅(qū)動(dòng)器柜和交流電源柜進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)各柜體間的協(xié)調(diào)工作。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種千噸級以上電動(dòng)船舶，包括動(dòng)力總成系統(tǒng)，其特征在于，所述動(dòng)力總成系統(tǒng)包括數(shù)字控制器和儲能系統(tǒng)，所述儲能系統(tǒng)由超級電容和動(dòng)力鋰電池組成，所述超級電容配置的數(shù)量滿足瞬間動(dòng)力的需求，所述動(dòng)力鋰電池配置的數(shù)量滿足整個(gè)航程的續(xù)航里程需求；所述儲能系統(tǒng)與配電柜相連，所述配電柜分別與第一驅(qū)動(dòng)器柜、第二驅(qū)動(dòng)器柜和交流電源柜相連，用于將儲能系統(tǒng)的能量進(jìn)行分割和管理，并將能量分割管控后發(fā)送至下游的第一驅(qū)動(dòng)器柜、第二驅(qū)動(dòng)器柜和交流電源柜；所述配電柜、第一驅(qū)動(dòng)器柜、第二驅(qū)動(dòng)器柜和交流電源柜分別與各自的數(shù)據(jù)采集控制裝置相連；所述數(shù)據(jù)采集控制裝置通過船載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與所述數(shù)字控制器相連；所述數(shù)據(jù)采集控制裝置根據(jù)所述數(shù)字控制器的指令對相應(yīng)的配電柜、第一驅(qū)動(dòng)器柜、第二驅(qū)動(dòng)器柜和交流電源柜進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)各柜體間的協(xié)調(diào)工作。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的千噸級以上電動(dòng)船舶，其特征在于，所述數(shù)字控制器與手操器相連，所述手操器包括GPS系統(tǒng)和GPRS系統(tǒng)，所述GPS系統(tǒng)用于提供船舶航行的必要參數(shù)；所述GPRS系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的傳輸。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的千噸級...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陸政德，嚴(yán)曉軍，孫剛，付銀河，
申請(專利權(quán))人：廣州發(fā)展瑞華新能源電動(dòng)船有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：廣東,44