纯电动船舶配电系统、方法及动力系统与流程

1.本技术涉及纯电池动力船舶技术领域，特别地，涉及纯电动船舶配电系统、方法及动力系统。


背景技术：

2.纯电动船舶作为一种新型水道运输工具，主要采用电池作为动力，具有环境污染小、安静和乘坐舒适度高等优点，尤其适合作为航线固定且航程短的船舶进行使用，比如渡船、观光船和内河货船等。
3.目前，纯电动船舶主要包括船体、至少两个电池组和配电系统，其中，配电系统包括至少两个直流汇流排，每个直流汇流排和电池组之间一一对应设置，直流汇流排之间通过母联开关相连接，直流汇流排处于并列运行状态时，母联开关处于闭合状态，处于解列运行状态时，母联开关处于断开状态，当其中一个直流汇流排出现短路故障时，若直流汇流排处于并列运行状态，母联开关未能及时断开或无法断开，则会造成其他直流汇流排出现短路故障，若直流汇流排处于解列运行状态，母联开关存在短路故障时，也会造成其他直流汇流排出现短路故障。
4.综上所述，由于存在母联开关，当其中一个直流汇流排出现短路故障时，可能会造成其他无故障的直流汇流排出现短路故障。
5.申请内容
6.本技术的实施例提供了纯电动船舶配电系统、方法及动力系统，取消了两段直流汇流排之间的母联开关，直流汇流排之间独立运行，在其中一个直流汇流排出现短路故障时，保证了其他无故障的直流汇流排正常供电。此外，每段直流汇流排根据锂电池数量又分为几段由断路器连接的汇流排，正常状态下断路器均断开，当锂电池组故障导致某段汇流排失电，则由相邻汇流排即直流母线通过断路器闭合供电，再次保证了电气系统的供电连续性。
7.本技术的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本技术的实践而习得。
8.根据本技术实施例的第一方面，提供了纯电动船舶配电系统，包括：
9.直流汇流排，接收电池组的电能，所述直流汇流排之间物理隔离，每段直流汇流排包括多个子直流汇流排，相邻子直流汇流排之间通子直流断路器相连接，子直流汇流排的数量和锂电池的数量相匹配；
10.交流汇流排，给船舶推进和日用负载供电；
11.直流交流转换模块，将直流汇流排的直流电转换成交流电，输送给交流汇流排。
12.在本技术的一些实施例中，基于前述方案，所述交流汇流排包括：
13.推进电机汇流排，给推进电机供电；
14.日用负载汇流排，给船舶的日用负载供电。
15.在本技术的一些实施例中，基于前述方案，所述直流交流转换模块包括：
16.电机变频器，将直流汇流排的直流电转换成交流电，输送给推进电机汇流排；
17.逆变器，将直流汇流排的直流电转换成交流电，输送给日用负载汇流排。
18.在本技术的一些实施例中，基于前述方案，所述逆变器和日用负载汇流排之间设有转换变压器。
19.在本技术的一些实施例中，基于前述方案，所述日用负载汇流排包括：
20.低压380v汇流排，接收逆变器输出的交流电，输出低压380v交流电；
21.降压变压器，接收低压380v汇流排输出的低压380v交流电，输出低压220v交流电；
22.低压220v汇流排，接收降压变压器输出的低压220v交流电。
23.在本技术的一些实施例中，基于前述方案，还包括：
24.第一分配电箱，接收低压380v汇流排输出的低压380v交流电；
25.第二分配电箱，接收低压220v汇流排输出的低压220v交流电。
26.在本技术的一些实施例中，基于前述方案，还包括：
27.第二充放电板，所述第二充放电板和低压380v汇流排电连接；
28.驾控台，包括第一低压直流分配电箱和第一低压交流分配电箱，所述第一低压直流分配电箱和第二充放电板电连接，所述第一低压交流分配电箱和低压220v汇流排电连接；
29.集控台，包括第二低压直流分配电箱和第二低压交流分配电箱，所述第二低压直流分配电箱和第二充放电板电连接，所述第二低压交流分配电箱和低压220v汇流排电连接；
30.尾部分配电箱，所述尾部分配电箱和第二充放电板电连接；
31.第二低压直流蓄电池，所述第二低压直流蓄电池和所述第二充放电板电连接。
32.在本技术的一些实施例中，基于前述方案，还包括：
33.第一充放电板，所述第一充放电板和所述低压380v汇流排电连接；
34.尾部应急分配电箱，所述尾部应急分配电箱和所述第一充放电板电连接；
35.第一低压直流蓄电池，所述第一低压直流蓄电池和所述第一充放电板电连接。
36.在本技术的一些实施例中，基于前述方案，所述交流汇流排包括：
37.至少两个子交流汇流排，相邻子交流汇流排之间设有子交流断路器。
38.在本技术的一些实施例中，直流汇流排之间物理隔离，在其中一个直流汇流排出现短路故障时，其他直流汇流排不受到影响，能够正常运行，有效保证了船舶供电的稳定性。
39.根据本技术实施例的第二方面，提供了纯电动船舶配电方法，包括：
40.采用直流汇流排接收电池组的电能，所述直流汇流排之间物理隔离，每段直流汇流排包括多个子直流汇流排，相邻子直流汇流排之间通子直流断路器相连接，子直流汇流排的数量和锂电池的数量相匹配；
41.采用交流汇流排给船舶供电；
42.采用直流交流转换模块，将直流汇流排的直流电转换成交流电，输送给交流汇流排。
43.根据本技术实施例的第三方面，提供了纯电动船舶动力系统，包括：
44.上述实施例的纯电动船舶配电系统和电池组，所述电池组给直流汇流排供电。
45.上述第二方面和第三方面各个实施例的有益效果，可以参考上述第一方面及第一方面各个实施例的有益效果，这里不再赘述。
46.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本技术。
附图说明
47.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本技术的实施例，并与说明书一起用于解释本技术的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
48.图1示出了本技术实施例中纯电动船舶配电系统的第一示意图；
49.图2示出了本技术实施例中纯电动船舶配电系统的第二示意图。
具体实施方式
50.现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本技术将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。
51.此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本技术的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本技术的技术方案而没有特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知方法、装置、实现或者操作以避免模糊本技术的各方面。
52.附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
53.附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。
54.需要说明的是：在本文中提及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
55.需要注意的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的对象在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例能够以除了在图示或描述的那些以外的顺序实施。
56.图1示出了本技术实施例中纯电动船舶配电系统的第一示意图，图2示出了本技术实施例中纯电动船舶配电系统的第二示意图，参见图1和图2，提供了一种纯电动船舶配电系统，该纯电动船舶配电系统至少包括直流汇流排、交流汇流排和直流交流转换模块，详细介绍如下：
57.直流汇流排，接收电池组的电能，所述直流汇流排之间物理隔离，每段直流汇流排包括多个子直流汇流排，相邻子直流汇流排之间通子直流断路器相连接，子直流汇流排的数量和锂电池的数量相匹配。
58.在本技术中，直流汇流排的电压可以根据实际情况进行设置，比如设置为800～900v，直流汇流排的数量可以根据实际情况进行设置，比如设置为1#dc汇流排和2#dc汇流排两个直流汇流排，不同的直流汇流排可以接收相同电池组的电能，也可以接收不同电池组的电能，比如1#dc汇流排接收gb1、gb2、gb3、gb4、gb5、gb11的电能，2#dc汇流排接收gb12、gb6、gb7、gb8、gb9、gb10的电能，所述直流汇流排之间物理隔离可以通过两个直流汇流排之间不连接实现，子直流汇流排的数量可以和锂电池的数量相同，也可以每两个锂电池设置一个子直流汇流排。
59.交流汇流排，给船舶推进和日用负载供电。
60.在本技术中，交流汇流排可以用于船舶的交流设备的供电，具体地，所述交流汇流排包括：
61.推进电机汇流排，给推进电机供电，推进电机可以包括主推进电机和侧推电机，主推进电机可以包括1#推进电机和2#推进电机；
62.日用负载汇流排，给船舶的日用负载供电，船舶的日用负载可以包括厨房设备、首部用电设备、首部照明设备、尾部照明设备和各种负载。
63.直流交流转换模块，将直流汇流排的直流电转换成交流电，输送给交流汇流排。
64.具体地，所述直流交流转换模块包括：
65.电机变频器，将直流汇流排的直流电转换成交流电，输送给推进电机汇流排；
66.逆变器，将直流汇流排的直流电转换成交流电，输送给日用负载汇流排。
67.在本技术中，所述逆变器和日用负载汇流排之间设有转换变压器，转换变压器把逆变器输出电压转换成日用负载汇流排所需的电压比如380v。
68.在本技术中，所述日用负载汇流排包括：
69.低压380v汇流排，接收逆变器输出的交流电，输出低压380v交流电；
70.降压变压器，接收低压380v汇流排输出的低压380v交流电，输出低压220v交流电；
71.低压220v汇流排，接收降压变压器输出的低压220v交流电。
72.具体地，低压380v交流电的电压可以为380v，低压220v交流电的电压可以为220v。
73.在本技术中，还包括：
74.第一分配电箱，接收低压380v汇流排输出的低压380v交流电；
75.第二分配电箱，接收低压220v汇流排输出的低压220v交流电。
76.具体地，第一分配电箱用于低压380v交流电的电能分配，第二分配电箱用于低压220v交流电的电能分配。
77.在本技术中，还包括：
78.第二充放电板，所述第二充放电板和低压380v汇流排电连接；
79.驾控台，包括第一低压直流分配电箱和第一低压交流分配电箱，所述第一低压直流分配电箱和第二充放电板电连接，所述第一低压交流分配电箱和低压220v汇流排电连接；
80.集控台，包括第二低压直流分配电箱和第二低压交流分配电箱，所述第二低压直
流分配电箱和第二充放电板电连接，所述第二低压交流分配电箱和低压220v汇流排电连接；
81.尾部分配电箱，所述尾部分配电箱和第二充放电板电连接；
82.第二低压直流蓄电池，所述第二低压直流蓄电池和所述第二充放电板电连接。
83.在低压380v汇流排供电正常时，第二充放电板给第二低压直流蓄电池充电，同时给第一低压直流分配电箱、第二低压直流分配电箱和尾部分配电箱供电，在低压380v汇流排出现故障，无法正常供电时，第二低压直流蓄电池通过第二充放电板给第一低压直流分配电箱、第二低压直流分配电箱和尾部分配电箱供电，在低压380v汇流排供电恢复后，第二充放电板重新给第二低压直流蓄电池充电。
84.在本技术中，还包括：
85.第一充放电板，所述第一充放电板和所述低压380v汇流排电连接；
86.尾部应急分配电箱，所述尾部应急分配电箱和所述第一充放电板电连接；
87.第一低压直流蓄电池，所述第一低压直流蓄电池和所述第一充放电板电连接。
88.在低压380v汇流排供电正常时，第一充放电板给第一低压直流蓄电池充电，同时给尾部应急分配电箱供电，在低压380v汇流排出现故障，无法正常供电时，第一低压直流蓄电池通过第一充放电板给尾部应急分配电箱供电，在低压380v汇流排供电恢复后，第一充放电板重新给第一低压直流蓄电池充电。
89.在本技术中，所述交流汇流排包括：
90.至少两个子交流汇流排，相邻子交流汇流排之间设有子交流断路器。
91.为了更好地理解本实施例，提供一个具体示例如下：
92.纯电动船舶配电系统包括直流汇流排、交流汇流排和直流交流转换模块，直流汇流排的电压为800～900v,直流汇排排包括1#dc汇流排和2#dc汇流排，1#dc汇流排和2#dc汇流排之间通过不连接的方式进行物理隔离，1#dc汇流排接收gb1、gb2、gb3、gb4、gb5、gb11的电能，2#dc汇流排接收gb12、gb6、gb7、gb8、gb9、gb10的电能，对于电池gbi来说，分别插接在对应的电池插座箱bczi上，电池插座箱和直流汇流排之间通过对应的断路器kbi电连接，其中，i＝1,2，
……
，12。
93.1#dc汇流排分成dc busa、dc busb和dc busc三个子直流汇流排，dc busa和dc busb之间设有断路器kb
13
，dc busb和dc busc之间设有断路器kb
14
，2#dc汇流排分成dc buse、dc busf和dc busg三个子直流汇流排，dc buse和dc busf之间设有断路器kb
15
，dc busf和dc busg之间设有断路器kb
16
,交流汇流排包括推进电机汇流排和日用负载汇流排，推进电机汇流排包括ac busa、ac busb和ac busc，推进电机汇流排的电压为380v，推进电机汇流排用于给推进电机供电，推进电机可以包括主推进电机和侧推电机，主推进电机可以包括1#推进电机和2#推进电机。
94.直流交流转换模块包括电机变频器和逆变器，电机变频器包括fc1、fc2和fc3，电机变频器将直流汇流排的直流电转换成交流电，输送给推进电机汇流排，逆变器将直流汇流排的直流电转换成交流电，输送给日用负载汇流排，逆变器包括1t和2t，逆变器为隔离逆变器。
95.所述日用负载汇流排包括低压380v汇流排、降压变压器和低压220v汇流排，低压380v汇流排为1#ac汇流排，包括ac busd和ac buse，ac busd和ac buse之间设有接触器，低
压380v汇流排接收逆变器输出的交流电，输出低压380v交流电，低压380v交流电的电压为380v，降压变压器，降压变压器包括3t和4t,接收低压380v汇流排输出的低压380v交流电，输出低压220v交流电，低压220v汇流排为2#ac汇流排，低压220v汇流排接收降压变压器输出的低压220v交流电，低压220v交流电的电压为220v。
96.1#ac汇流排用于厨房设备p1、第一首部用电设备p2和各种ac负载供电，并且通过第二充放电板chp2给尾部分配电箱te1和te2、第一低压直流分配电箱lp1、第二低压直流分配电箱lp2供电，给第二低压直流蓄电池充电，第二低压直流蓄电池的电压为24v，2#ac汇流排用于空调p3、第二首部用电设备p3、首部照明设备l1、尾部照明设备l2和各种ac负载供电，并且通过第一充放电板chp1给尾部应急分配电箱el供电，尾部应急分配电箱el的电压为直流220v，给第一低压直流蓄电池充电，第一低压直流蓄电池的电压为220v。
97.首部照明设备l1为首部照明分配电箱，首部单独设置分配电箱，可以节省尾部机舱到首部的电缆数量。
98.综上所述，直流汇流排之间物理隔离，在其中一个直流汇流排出现短路故障时，其他直流汇流排不受到影响，能够正常运行，有效保证了船舶供电的稳定性。另外，每段直流汇流排根据锂电池数量又分为几段由断路器连接的汇流排，正常状态下断路器均断开，当锂电池组故障导致某段直流母线即汇流排失电，则由相邻直流母线即汇流排通过断路器闭合供电，再次保证了电气系统的供电连续性。
99.根据本技术实施例的第二方面，提供了纯电动船舶配电方法，包括：
100.采用直流汇流排接收电池组的电能，所述直流汇流排之间物理隔离，每段直流汇流排包括多个子直流汇流排，相邻子直流汇流排之间通子直流断路器相连接，子直流汇流排的数量和锂电池的数量相匹配；
101.采用交流汇流排给船舶供电；
102.采用直流交流转换模块，将直流汇流排的直流电转换成交流电，输送给交流汇流排。
103.根据本技术实施例的第三方面，提供了纯电动船舶动力系统，包括：
104.上述实施例的纯电动船舶配电系统和电池组，所述电池组给直流汇流排供电，所述电池组包括gbi，其中，i＝1,2，
……
，12。
105.电池组可以为磷酸铁锂电池构成的集装箱式电池，方便进行换电操作，每个锂电池存储电能为1992kwh，参见图1和图2，推进电机和日用负载所需电能小于12个锂电池提供的电能，即锂电池的供电具有冗余度，使得某一个锂电池出现故障时，其他锂电池能够正常供电，推进电机和日用负载能够正常工作。
106.应该注意的是上述实施例对本技术进行说明而不是对本技术进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的部件或步骤。位于部件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的部件。本技术可以借助于包括有若干不同部件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。
107.以上所述仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。

技术特征：
1.纯电动船舶配电系统，其特征在于，包括：直流汇流排，接收电池组的电能，所述直流汇流排之间物理隔离；交流汇流排，给船舶推进和日用负载供电；直流交流转换模块，将直流汇流排的直流电转换成交流电，输送给交流汇流排。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述交流汇流排包括：推进电机汇流排，给推进电机供电；日用负载汇流排，给船舶的日用负载供电。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述直流交流转换模块包括：电机变频器，将直流汇流排的直流电转换成交流电，输送给推进电机汇流排；逆变器，将直流汇流排的直流电转换成交流电，输送给日用负载汇流排。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述逆变器和日用负载汇流排之间设有转换变压器。5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述日用负载汇流排包括：低压380v汇流排，接收逆变器输出的交流电，输出低压380v交流电；降压变压器，接收低压380v汇流排输出的低压380v交流电，输出低压220v交流电；低压220v汇流排，接收降压变压器输出的低压220v交流电。6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，还包括：第一分配电箱，接收低压380v汇流排输出的低压380v交流电；第二分配电箱，接收低压220v汇流排输出的低压220v交流电。7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，还包括：第二充放电板，所述第二充放电板和低压380v汇流排电连接；驾控台，包括第一低压直流分配电箱和第一低压交流分配电箱，所述第一低压直流分配电箱和第二充放电板电连接，所述第一低压交流分配电箱和低压220v汇流排电连接；集控台，包括第二低压直流分配电箱和第二低压交流分配电箱，所述第二低压直流分配电箱和第二充放电板电连接，所述第二低压交流分配电箱和低压220v汇流排电连接；尾部分配电箱，所述尾部分配电箱和第二充放电板电连接；第二低压直流蓄电池，所述第二低压直流蓄电池和所述第二充放电板电连接。8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，还包括：第一充放电板，所述第一充放电板和所述低压380v汇流排电连接；尾部应急分配电箱，所述尾部应急分配电箱和所述第一充放电板电连接；第一低压直流蓄电池，所述第一低压直流蓄电池和所述第一充放电板电连接。9.纯电动船舶配电方法，其特征在于，包括：采用直流汇流排接收电池组的电能，所述直流汇流排之间物理隔离，每段直流汇流排包括多个子直流汇流排，相邻子直流汇流排之间通子直流断路器相连接，子直流汇流排的数量和锂电池的数量相匹配；采用交流汇流排给船舶供电；采用直流交流转换模块，将直流汇流排的直流电转换成交流电，输送给交流汇流排。10.纯电动船舶动力系统，包括：根据权利要求1-8所述的纯电动船舶配电系统和电池组，所述电池组给直流汇流排供电。

技术总结
本申请公开了纯电动船舶配电系统、方法及动力系统，所述纯电动船舶配电系统包括：直流汇流排，接收电池组的电能，所述直流汇流排之间物理隔离，每段直流汇流排包括多个子直流汇流排，相邻子直流汇流排之间通子直流断路器相连接，子直流汇流排的数量和锂电池的数量相匹配；交流汇流排，给船舶推进和日用负载供电；直流交流转换模块，将直流汇流排的直流电转换成交流电，输送给交流汇流排。本申请有效保证了船舶供电的稳定性。船舶供电的稳定性。船舶供电的稳定性。


技术研发人员：张翠 曹国强 叶茂 周春锋 文铭
受保护的技术使用者：武昌船舶重工集团有限公司
技术研发日：2023.05.17
技术公布日：2023/8/14