一种船舶混合动力系统的制作方法

1.本实用新型涉及船舶动力技术领域，尤其涉及一种船舶混合动力系统。


背景技术：

2.混合动力船是具有发动机系统和储能系统的双动力源船舶，请参照图1，传统的电力系统包括发动机、锂电池组、能量管理系统bms、直流配电板、推进电机、日用变压器、交流日用配电板及日用负载等。其中，船舶的锂电池组与设于船端的岸电充电插座电连接，通过将码头的直流充电桩或充电枪装置插入岸电充电插座即可直接对各锂电池组进行充电。但是现有的混合动力船充电具有如下缺点：
3.锂电池组采用码头充电桩直接充电，目前主要为一对一、点对点的充电方式，即每组锂电池均需要根据其容量配备对应的至少一套及以上数量的码头充电桩和充电枪，才能满足船舶锂电池组的正常充电需求。对于锂电池组数量较多、容量较大的船舶，其所需建设并配套的码头充电桩和充电枪装置的数量也就相应更多，意味着码头充电桩的建设工程量和配套成本也就更大。


技术实现要素：

4.为了克服上述现有技术的缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供了一种船舶混合动力系统，提高船舶混合动力系统的供电能力。
5.为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：提供了一种船舶混合动力系统，包括依次电连接的直流配电板、第一直流熔断器、dc/dc功率模块、直流电抗器、第一断路器和锂电池组，所述锂电池组通过岸电插座与码头充电桩电连接，还包括第二断路器和第二直流熔断器；
6.所述岸电插座包括两个以上输出端，所述直流配电板包括两个以上直流母排，所述岸电插座的输出端、第二断路器、第二直流熔断器和直流母排的一端依次电连接，所述直流母排的另一端分别与第一直流熔断器和负载电连接。
7.进一步的，还包括日用变压器、第一正弦波滤波器、第一dc/ac功率模块、第三直流熔断器以及与岸电电源电连接的日用配电板；
8.所述日用配电板包括两个以上相互联锁的输入出端，所述日用配电板的输入端、日用变压器、第一正弦波滤波器、第一dc/ac功率模块、第三直流熔断器和直流母排的一端依次电连接。
9.进一步的，还包括第三断路器、第二dc/ac功率模块和第四直流熔断器；
10.所述负载包括与螺旋桨传动连接的推进电机，所述推进电机、第三断路器、第二dc/ac功率模块、第四直流熔断器和直流母排的另一端依次电连接。
11.进一步的，所述直流配电板还包括第五直流熔断器和第四断路器，所述直流母排的数量为两个，一个所述直流母排通过第四断路器与第五直流熔断器的一端电连接，所述第五直流熔断器的另一端与另一个所述直流母排电连接。
12.进一步的，还包括依次电连接的柴油发电机组、第五断路器、第二正弦波滤波器和第六直流熔断器，所述第六直流熔断器还与所述直流母排的一端电连接。
13.本实用新型的有益效果在于：提供了一种船舶混合动力系统，岸电插座通过第二断路器和第二直流熔断器连接至直流配电板，通过直流配电板均衡分配电量至各锂电池组进行充电。直流配电板的直流母排适用性广，可有效兼顾车用充电桩和大功率船用充电桩，从而实现多对多或一对多充电，既符合船用大功率充电桩的发展趋势，也可有效降低未来码头充电桩的建设工程量及其配套成本。此外，岸电插座与直流配电板之间设有第二断路器和第二直流熔断器，锂电池组与直流配电板之间设有第一断路器和第一直流熔断器，与传统的充电桩直接对锂电池组充电方式相比，本实用新型加强了对充电线路及锂电池组的过载保护和短路保护功能，兼具安全性和可靠性。
附图说明
14.图1所示为背景技术中记载的现有技术的连接框图；
15.图2所示为本实用新型一种船舶混合动力系统的连接框图；
16.标号说明：
17.1、岸电插座；2、直流配电板；3、日用配电板；4、锂电池组；5、柴油发电机组；6、第一断路器；7、第二断路器；8、第三断路器；9、第四断路器；10、第五断路器；11、第一直流熔断器；12、第二直流熔断器；13、第三直流熔断器；14、第四直流熔断器；15、第五直流熔断器；16、第六直流熔断器；17、第一dc/ac功率模块；18、第二dc/ac功率模块；19、ac/dc功率模块；20、dc/dc功率模块；21、第一正弦波滤波器；22、第二正弦波滤波器；23、400v日用变压器；24、直流电抗器；25、变频柜；26、直流母排；27、推进电机；28、码头充电桩；29、岸电电源。
具体实施方式
18.为详细说明本实用新型的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
19.请参照图2所示，本实用新型提供了一种船舶混合动力系统，包括依次电连接的直流配电板、第一直流熔断器、dc/dc功率模块、直流电抗器、第一断路器和锂电池组，所述锂电池组通过岸电插座与码头充电桩电连接，还包括第二断路器和第二直流熔断器；
20.所述岸电插座包括两个以上输出端，所述直流配电板包括两个以上直流母排，所述岸电插座的输出端、第二断路器、第二直流熔断器和直流母排的一端依次电连接，所述直流母排的另一端分别与第一直流熔断器和负载电连接。
21.从上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：提供了一种船舶混合动力系统，岸电插座通过第二断路器和第二直流熔断器连接至直流配电板，通过直流配电板均衡分配电量至各锂电池组进行充电。直流配电板的直流母排适用性广，可有效兼顾车用充电桩和大功率船用充电桩，从而实现多对多或一对多充电，既符合船用大功率充电桩的发展趋势，也可有效降低未来码头充电桩的建设工程量及其配套成本。此外，岸电插座与直流配电板之间设有第二断路器和第二直流熔断器，锂电池组与直流配电板之间设有第一断路器和第一直流熔断器，与传统的充电桩直接对锂电池组充电方式相比，本实用新型加强了对充电线路及锂电池组的过载保护和短路保护功能，兼具安全性和可靠性。
22.进一步的，还包括日用变压器、第一正弦波滤波器、第一dc/ac功率模块、第三直流熔断器以及与岸电电源电连接的日用配电板；
23.所述日用配电板包括两个以上相互联锁的输入端，所述日用配电板的输入端、日用变压器、第一正弦波滤波器、第一dc/ac功率模块、第三直流熔断器和直流母排的一端依次电连接。
24.从上述描述可知，通过直流母排、第三直流熔断器、第一dc/ac功率模块、第一正弦波滤波器连接至交流日用配电板，从而同步维持船上的生活、空调通风、照明和消防等日用负载的正常供电需求，保障充电工作的正常进行。不依赖码头再额外提供交流岸电供电到船上。
25.进一步的，还包括第三断路器、第二dc/ac功率模块和第四直流熔断器；
26.所述负载包括与螺旋桨传动连接的推进电机，所述推进电机、第三断路器、第二dc/ac功率模块、第四直流熔断器和直流母排的另一端依次电连接。
27.从上述描述可知，加强了对充电线路及锂电池组的过载保护和短路保护功能，具有更佳的安全性和可靠性。
28.进一步的，所述直流配电板还包括第五直流熔断器和第四断路器，所述直流母排的数量为两个，一个所述直流母排通过第四断路器与第五直流熔断器的一端电连接，所述第五直流熔断器的另一端与另一个所述直流母排电连接。
29.从上述描述可知，正常工况下第四断路器可处于合闸状态，码头充电桩通过直流配电板的两个直流母排对各锂电池组进行充电。
30.进一步的，还包括依次电连接的柴油发电机组、第五断路器、第二正弦波滤波器和第六直流熔断器，所述第六直流熔断器还与所述直流母排的一端电连接。
31.从上述描述可知，柴油发电机组通过第五断路器、第二正弦波滤波器和第六直流熔断器与直流母排的一端电连接，柴油发电机组可作为充电电源，通过直流母排将电源分配至锂电池组，在保障船舶正常运行的情况下，将柴油发电机富余功率用于向锂电池组充电，进一步削峰填谷，提升能效。
32.请参照图2所示，本实用新型的实施例一为：提供了一种船舶混合动力系统，包括一个岸电插座1、直流配电板2、日用配电板3和两个储能装置，储能装置包括锂电池组4、柴油发电机组5、第一断路器6、第二断路器7、第三断路器8、第四断路器9、第五断路器10、第一直流熔断器11、第二直流熔断器12、第三直流熔断器13、第四直流熔断器14、第五直流熔断器15、第六直流熔断器16、第一dc/ac功率模块17、第二dc/ac功率模块18、ac/dc功率模块19、dc/dc功率模块20、第一正弦波滤波器21、第二正弦波滤波器22、400v日用变压器23、直流电抗器24和负载。
33.本实施例中，储能装置设置在变频柜25外，所述直流配电板包括两个直流母排26，具体的，一个直流母排通过第四断路器与第五直流熔断器的一端电连接，第五直流熔断器的另一端与另一个直流母排电连接。直流配电板通过两个直流母排分别与两个储能装置电连接。储能装置内置有能量管理系统ems，直流配电板内置有功率管理系统pms，能够对输入电流和输出电流进行均衡分配。正常工况下直流配电板的两个直流母排之间的第四断路器处于合闸状态。两个直流母排与储能装置的连接方式相同，以其中一个直流母排为例，直流母排的另一端分别与锂电池组和负载电连接，具体的，直流母排的另一端、第一直流熔断
器、dc/dc功率模块、直流电抗器、第一断路器和锂电池组依次电连接。负载包括与螺旋桨传动连接的推进电机27，推进电机、第三断路器、第二dc/ac功率模块、第四直流熔断器和直流母排的另一端依次电连接。
34.本实施例中，所述柴油发电机组通过第五断路器、第二正弦波滤波器、ac/dc功率模块和直流母排的一端依次电连接。柴油发电机组输出的400v交流电压通过ac/dc功率模块变压整流输出至直流母排的直流电压为750v。对于混合动力船舶而言，外部码头充电桩和船上内部设置的柴油发电机组均可作为充电电源为锂电池组充电。当码头充电桩28、充电枪或充电线路设施发生故障导致充电失效时，可选择启动船上的柴油发电机组接入电网对锂电池组进行充电。具体的，船舶运行过程中锂电池组电量soc低于预设定值时，优选的锂电池组电量soc的预设定值为15％，可启动船上的柴油发电机组，在保障船舶正常运行的情况下，柴油发电机组工作产生的富余功率用于向锂电池组充电，进一步削峰填谷，提升能效。本实用新型与传统靠充电桩直接对锂电池组进行充电相比，本实用新型采取的直流母排充电方式具有更佳的灵活性。
35.本实施例中，所述日用配电板为400v交流配电板，所述日用配电板的输入端分别与岸电电源29和两个直流母排电连接，岸电电源29和两个直流母排的输入之间相互联锁，具体的，日用配电板的两个输入出端、400v日用变压器、第一正弦波滤波器、第一dc/ac功率模块、第三直流熔断器和直流母排的一端依次电连接。在码头充电桩通过直流配电板的直流母排对各锂电池组进行充电时，直流母排也可以通过第三直流熔断器、第一dc/ac功率模块、第一正弦波滤波器和400v日用变压器连接至日用配电板，通过日用配电板为船上的生活、空调通风、照明和消防等日用负载供电，从而同步维持船上的生活、空调通风、照明、消防等日用负载的正常供电需求，保障充电工作的正常进行。不依赖码头再额外提供交流岸电供电到船上。
36.工作原理：
37.岸电插座通过第二断路器和第二直流熔断器连接至直流配电板的直流母排，储能装置内置有能量管理系统ems，直流配电板内置功率管理系统pms，通过第一直流熔断器、dc/dc功率模块、直流电抗器和第一断路器连接至锂电池组，使得能量管理系统ems和功率管理系统pms能够均衡协调并分配电量至各锂电池组，从而能够实现将一个码头充电桩输入的电流均衡分配至两个锂电池组中，实现一对多充电或多对多充电。
38.综上所述，本实用新型提供一种船舶混合动力系统，岸电插座通过第二断路器和第二直流熔断器连接至直流配电板，通过直流配电板均衡分配电量至各锂电池组进行充电。直流配电板的直流母排适用性广，可有效兼顾车用充电桩和大功率船用充电桩，从而实现多对多或一对多充电，既符合船用大功率充电桩的发展趋势，也可有效降低未来码头充电桩的建设工程量及其配套成本。此外，岸电插座与直流配电板之间设有第二断路器和第二直流熔断器，锂电池组与直流配电板之间设有第一断路器和第一直流熔断器，与传统的充电桩直接对锂电池组充电方式相比，本实用新型加强了对充电线路及锂电池组的过载保护和短路保护功能，兼具安全性和可靠性。
39.以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

技术特征：
1.一种船舶混合动力系统，包括依次电连接的直流配电板、第一直流熔断器、dc/dc功率模块、直流电抗器、第一断路器和锂电池组，所述锂电池组通过岸电插座与码头充电桩电连接，其特征在于，还包括第二断路器和第二直流熔断器；所述岸电插座包括两个以上输出端，所述直流配电板包括两个以上直流母排，所述岸电插座的输出端、第二断路器、第二直流熔断器和直流母排的一端依次电连接，所述直流母排的另一端分别与第一直流熔断器和负载电连接。2.根据权利要求1所述一种船舶混合动力系统，其特征在于，还包括日用变压器、第一正弦波滤波器、第一dc/ac功率模块、第三直流熔断器以及与岸电电源电连接的日用配电板；所述日用配电板包括两个以上输入端，所述日用配电板的输入端、日用变压器、第一正弦波滤波器、第一dc/ac功率模块、第三直流熔断器和直流母排的一端依次电连接。3.根据权利要求1所述一种船舶混合动力系统，其特征在于，还包括第三断路器、第二dc/ac功率模块和第四直流熔断器；所述负载包括与螺旋桨传动连接的推进电机，所述推进电机、第三断路器、第二dc/ac功率模块、第四直流熔断器和直流母排的另一端依次电连接。4.根据权利要求1所述一种船舶混合动力系统，其特征在于，所述直流配电板还包括第五直流熔断器和第四断路器，所述直流母排的数量为两个，一个所述直流母排通过第四断路器与第五直流熔断器的一端电连接，所述第五直流熔断器的另一端与另一个所述直流母排电连接。5.根据权利要求1所述一种船舶混合动力系统，其特征在于，还包括依次电连接的柴油发电机组、第五断路器、第二正弦波滤波器、ac/dc功率模块和第六直流熔断器，所述第六直流熔断器还与所述直流母排的一端电连接。

技术总结
本实用新型涉及船舶动力技术领域，尤其涉及一种船舶混合动力系统，包括依次直流配电板、第一直流熔断器、DC/DC功率模块、第一DC/DC功率模块直流电抗器、第一断路器和锂电池组，所述锂电池组通过岸电插座与码头充电桩电连接，还包括第二断路器和第二直流熔断器；所述岸电插座包括两个以上输出端，所述直流配电板包括两个以上直流母排，所述岸电插座的输出端、第二断路器、第二直流熔断器和直流母排的一端依次电连接，所述直流母排的另一端分别与第一直流熔断器和负载电连接。本实用新型加强了对充电线路及锂电池组的过载保护和短路保护功能，兼具安全性和可靠性。兼具安全性和可靠性。兼具安全性和可靠性。


技术研发人员：肖祖维 朱文斌
受保护的技术使用者：福建省福船海洋工程技术研究院有限公司
技术研发日：2023.01.18
技术公布日：2023/7/4