[发明专利]新能源船舶电池动力系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种该新能源船舶电池动力系统的控制方法，通过电池管理系统BMS实时监测各个电池簇的健康状态，并将健康信息传输给功率管理系统PMS，对故障频率与故障后果等级的乘积得到风险值S，按不同风险值S进行处理；当判定当前有必须更换的电池簇后，功率管理系统PMS需要调整当前电池动力系统中各个电池簇的实时分配功率，通过功率转移的方式，将故障电池簇所负担的全部功率转移到其他电池簇。

技术领域

本发明涉及船舶海工领域，具体来说涉及一种新能源船舶电池动力系统及其控制方法。

背景技术

目前新能源船舶中，基于锂电池的电力推进船舶发展最为迅猛，但由于其较高的电子化水平，其相关的控制与安全问题亟待解决。对于电池动力船舶，其核心是锂电池簇，关于电池簇的充放电控制、电池簇工作安全保障以及电池簇退并网控制一直都是业界痛点问题。

电池动力船舶的充电一般都是通过岸电来解决，在专利CN201811584675.X中公开了一种电动船舶与岸电系统之间充放电的物理机构组成，专利CN201820291251.3中提出了一种向船舶供电系统双路供电的岸电系统，但是对于充放电过程的控制与切换均未涉及；关于电池在作业过程中安全状况，专利CN202110005030.1中提出了通过检测电池状态信息并考虑电池实际衰减情况下的安全评估方法，专利CN201910333880.7采用基于粒子滤波的退化模型预测方法和BP神经网络方法评估电池的性能状态，但是对于电池在工作时的安全状态以及发生故障后的应对方式与评估方法均为阐明；故障电池在电池系统中的替换问题，在专利CN201711210997.3通过电池容量判断电池是否故障，并采用直接更换故障模块的方法解决电池故障，但是对于故障电池在更换过程中如何维护与保障整个船舶的正常工作与运转，没能给出解决方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种使用安全可靠的新能源船舶电池动力系统的控制方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种新能源船舶电池动力系统的控制方法，其中新能源船舶电池动力系统，包括统筹管理直流组网系统中所有的作业控制系统和直流组网系统，控制系统包含负责电池系统的参数测量、状态监控及安全运行的电池管理系统BMS、功率管理系统PMS以及推进管理系统PCS、以及与功率管理系统PMS连接通讯实现对电池的充电与放电的控制和保护的系统级管理单元BAMS；

直流组网系统分为左舷和右舷两个电力单元，左舷和右舷两个电力单元配置相同并通过母线断路器连接；

电力单元包含供能组件与负载组件，供能组件包括内部供能组件与外部供能组件，其中内部供能组件由多组规格相同的电池支路组成，每一组电池支路均包含与直流母线依次连接的斩波器、高压控制箱以及电池簇，每一组电池支路的高压控制箱均通过各个电力单元的高压控制汇流柜进行调配；

所述外部供能组件包含位于港口的与直流母线连接的岸电系统，连接岸电系统与直流母线之间设有整流器。

负载组件包括推进负载和日用负载，推进负载包含与直流母线依次连接的推进逆变器和推进系统，日用负载与直流母线之间设有日用逆变器；

左舷和右舷两个电力单元的两段直流母线上，分别安设有左电压表以及右电压表；

电池簇包括多个电池包，电池包包括多组电池模组，电池簇的电池模组内含有多个电芯；

电池管理系统BMS分为三级，第一级为检测单体电芯的电压与温度，控制单体电芯的均衡的电池包管理单元BMU；第二级为检测整个电池簇的总电压、总电流、绝缘性并向上级电池管理系统BMS实时汇报电池簇的信息的电池簇管理单元MBMS；第三级为收集电池簇管理单元MBMS的信息以实时对电池簇剩余容量、健康状态、功率进行预估的系统级管理单元BAMS，电池管理系统BMS 通过CAN通信方式与电池管理系统BMS和功率管理系统PMS进行通信；