一种用于电动船外机的船舶动力系统的制作方法

1.本发明属于船舶动力系统技术领域，涉及一种用于电动船外机的船舶动力系统。


背景技术：

2.现有新能源船舶动力系统主要以磷酸铁锂电池系统、推进系统、配电系统组成。推进系统主要有两种方式，一种是由推进电动机和推进器组成，其中推进电动机主要以舱内机形式存在；一种是使用船外机，船外机是指安装在船体(船舷)外侧的推进用发动机，通常悬挂于艉板的外侧，应用于磷酸铁锂电池系统的船外机称为电动船外机，集电动机、电机控制器、舵板、螺旋桨为一体。应用于电动船外机的船舶动力系统主要由一块48v磷酸铁锂电池和船外机组成，见附图3。因其集成度高、绿色环保、安静舒适，操作方便，电动船外机主要应用于帆船、钓渔船、工作船、小艇、充气船、交通艇等。
3.船舶由于其运行于水上的特殊性，在新能源船舶动力系统中，船舶的续航一直是一个痛点。如何延长新能源船舶的续航一直是行业内研究的课题。配套电池系统的结构单一且不符合市场需求，如果整船对续航要求高，且整船结构紧凑，采用配套的电池系统进行组合布置，可能会存在电池系统布置的问题，可操作性不强；配套的电池系统的放电回路单一，只有船外机的放电回路，没有辅助或其他用电的回路，系统的可靠性和冗余性不高；配套的动力系统不具备能量管理系统，自动化程度不高。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提出一种用于电动船外机的船舶动力系统，通过dc/dc转换单元解决了现有用于电动船外机的电池系统结构单一的问题。
5.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
6.一种用于电动船外机的船舶动力系统，其特征在于，包括多组动力电源电池组，所述多组动力电源电池组分别与dc/dc转换单元连接，所述dc/dc转换单元输出并进行直流并网，所述dc/dc转换单元连接至dc48v母排，所述dc48v母排为多个船外机供电。
7.进一步地，所述dc48v母排上还连接有dc/dc充电机，所述dc/dc充电机为蓄电池提供浮充。
8.进一步地，所述蓄电池连接至dc24v母排，所述dc24v母排连接有dc/ac转换单元。
9.进一步地，所述dc/ac转换单元为船上ac220v负载进行供电。
10.进一步地，所述多组动力电源电池组、dc/dc转换单元、船外机的参数通过profinet协议通信到中央处理器，中央处理器对全船参数进行能量管理。
11.进一步地，所述动力电源电池组共设置有2组，所述船外机共设置有2个。
12.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
13.本发明通过dc/dc转换单元解决了现有用于电动船外机的电池系统结构单一的问题；利用直流母排并网技术，增加辅助负载，并保证负载用电的冗余性和可靠性，提升体验效果；利用直流母排并网技术，实现船外机的冗余性和可靠性；利用能量管理系统实现全船
的安全性。
14.本发明中，通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
15.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，与说明书一起用于解释本发明的原理。
16.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为本发明一种用于电动船外机的船舶动力系统；
18.图2为本发明一种用于电动船外机的船舶动力系统；
19.图3为本发明背景技术中现有技术船舶动力系统图。
具体实施方式
20.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置的例子。
21.为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图及实施例对本发明作进一步详细描述。
22.一种用于电动船外机的船舶动力系统，包含动力电源电池组1、电池组n、dc/dc转换单元1、dc/dc转换单元n，推进负载船外机1、船外机2、船外机n，辅助负载供电dc/dc充电机、dc/ac转换单元1以及负载电路等。电池系统由电池组1和电池组n组成，保证了全船供电的冗余性和可靠性。通过dc/dc转换单元1和dc/dc转换单元n对电池系统电压进行转换，转换为船外机所需电压dc48v，并将dc/dc转换单元1和dc/dc转换单元n输出进行直流并网，保证两组电池系统使用的一致性和可靠性。船外机1、船外机2、船外机n通过dc48v母排供电，24v蓄电池通过dc/dc充电机进行浮充，并为24v负载供电，船上ac220v负载通过dc/ac转换单元1进行供电。电池组1、电池组n、dc/dc转换单元1、dc/dc转换单元n、船外机1、船外机2、船外机n等设备的参数通过profinet协议通信到中央处理器，中央处理器对全船参数进行能量管理。
23.当电池系统剩余电量不足时，能量管理系统根据电池系统soc,对船外机进行功率限制，保证顺利返航；当电池系统中电池组1或电池组n发生故障时，剩余组电池可以保证全船供电使用。当dc/dc转换单元1或dc/dc转换单元n发生故障时，剩余组电池可以保证全船供电使用，保证系统的冗余性和可靠性。
24.当船外机发生故障时，剩余的未发生故障的船外机可以保证船舶顺利返航，保证系统的冗余性和可靠性。当船外机或者dc/dc转换单元或者电池系统发生紧急故障，能量管理系统第一时间切断电池系统放电接触器，保证全船安全性。
25.实施例：
26.动力系统包括动力电源电池组1、电池组2、dc/dc转换单元1、dc/dc转换单元2，推进负载船外机1、船外机2、船外机3，辅助负载供电dc/dc充电机、dc/ac转换单元1以及负载电路等。
27.电池组采用体积小容量大的电池包进行组合，电池单体采用280ah/3.2v,对电池单体进行1p12s组成电池包，对电池包5个进行串联组成电池1，电压dc192v,电量53.7kwh。两组电池组成电压系统，电压dc192v,电量107.4kwh。通过dc/dc转换单元1和dc/dc转换单元2将电池系统电压dc192v转换成dc48v，为船外机供电，船外机和辅助负载从dc48v母排取电。电池组1、电池组2、dc/dc转换单元1、dc/dc转换单元2、船外机1、船外机2、船外机3通过profinet协议与中央处理器建立通讯。
28.第一种工况：当电池组1或dc/dc转换单元1发生故障时，电池组2可以保证全船供电并顺利返航，保证系统的冗余性和可靠性；第二种工况：当船外机1、船外机2、船外机3中一个或两个发生故障时，也可以保证船舶顺利返航，保证系统的冗余性和可靠性；第三种工况：当电池系统剩余电量不足，或者剩余电量刚好够返航，或者soc为20％时，能量管理系统根据soc，对船外机进行功率限制，并切除必要的辅助负载，保证顺利返航；第四种工况：当电池系统或者dc/dc转换单元或者船外机发生紧急故障时，能量管理系统会在第一时间将电池系统放电接触器断开，保证全船安全性。
29.该船舶动力系统利用dc/dc转换单元解决了现有用于电动船外机的电池系统结构单一的问题，保证了动力系统的续航和电池系统布置问题；利用直流母排并网，实现电压等级的统一，保证系统的通用性；利用母排，实现船外机负载的冗余性，提升系统的可靠性；利用能量管理系统，保证整个系统的安全性和可持续性。
30.以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。
31.应当理解的是，本发明并不局限于上述已经描述的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

技术特征：
1.一种用于电动船外机的船舶动力系统，其特征在于，包括多组动力电源电池组，所述多组动力电源电池组分别与dc/dc转换单元连接，所述dc/dc转换单元输出并进行直流并网，所述dc/dc转换单元连接至dc48v母排，所述dc48v母排为多个船外机供电。2.根据权利要求1所述的一种用于电动船外机的船舶动力系统，其特征在于，所述dc48v母排上还连接有dc/dc充电机，所述dc/dc充电机为蓄电池提供浮充。3.根据权利要求2所述的一种用于电动船外机的船舶动力系统，其特征在于，所述蓄电池连接至dc24v母排，所述dc24v母排连接有dc/ac转换单元。4.根据权利要求3所述的一种用于电动船外机的船舶动力系统，其特征在于，所述dc/ac转换单元为船上ac220v负载进行供电。5.根据权利要求1所述的一种用于电动船外机的船舶动力系统，其特征在于，所述多组动力电源电池组、dc/dc转换单元、船外机的参数通过profinet协议通信到中央处理器，中央处理器对全船参数进行能量管理。6.根据权利要求1所述的一种用于电动船外机的船舶动力系统，其特征在于，所述动力电源电池组共设置有2组，所述船外机共设置有2个。

技术总结
本发明涉及一种用于电动船外机的船舶动力系统，包括多组动力电源电池组，所述多组动力电源电池组分别与DC/DC转换单元连接，所述DC/DC转换单元输出并进行直流并网，所述DC/DC转换单元连接至DC48V母排，所述DC48V母排为多个船外机供电，所述DC48V母排为船上辅助负载供电，根据用电需求为DC24V和AC220V用电设备供电。该船舶动力系统通过DC/DC转换单元解决了现有用于电动船外机的电池系统结构单一、续航不足、体验感不足等的问题。体验感不足等的问题。体验感不足等的问题。


技术研发人员：雷智 王伟 盛怡 司向飞 焦振乾 姚世强 孟少邦
受保护的技术使用者：西安中车永电电气有限公司
技术研发日：2022.12.29
技术公布日：2023/4/25