船用电池系统主动均衡控制研究

描述船用电池系统的特点,详细分析船用磷酸铁锂电池的Shepherd模型、双向反激直流变换器原理和基于LTC3300-1的主动均衡电路。通过实测和仿真,验证该电池模型的正确性;通过设计和仿真,验证该主动均衡电路的可行性。从系统建模的角度出发,分析纯电池动力船舶和混合动力船舶电池系统的主动均衡控制变量和控制策略,并通过Matlab/Simulink平台仿真验证理论分析的正确性。

船用质子交换膜燃料电池活化过程中的阻抗分析

燃料电池是船舶动力装置电动化的理想选择,长期静置的燃料电池在重新投入使用前必须进行活化。很少有借助阻抗定量分析燃料电池活化过程中内部行为的研究,本文通过有效的等效电路模型分析了逐步加载活化过程中电池内各部分的阻抗。发现相关结论:传荷电阻占主导;阻抗谱上高频阻抗逐渐减小,由2.37 mΩ线性减小到1.66 mΩ,对应膜内磺酸基团氢化、质子电导率增大的过程;而低频弧半径则先减小后增大,五个电流段传荷电阻减小幅度分别为37%、13%、-27%、-57%,说明前期反应能垒逐渐降低,而后期则由于电流增大及产水导致界面气体浓度减小。

磷酸铁锂电池动力技术在船舶上的应用进展

锂电池动力技术是绿色新能源船舶的重要发展方向,本文介绍磷酸铁锂电池在性能参数方面的特性,分析磷酸铁锂电池的工作原理及将磷酸铁锂电池应用于纯电池动力船舶所具有的优势。结合锂电池在船舶电力推进领域的应用与发展现状,对锂电池船舶的相关规范进行解读,分析限制锂电池船舶内河发展的因素,并提出相应的发展思路。

船用一体式可逆固体氧化物燃料电池的催化反应机理和传递过程的数值模拟分析

为研究可逆固体氧化物燃料电池(reversible solid oxide fuel cell,RSOFC)的催化反应机理和传递过程,基于多物理场传递和多步基元反应模型,采用合成气燃料,建立二维数学模型描述双向可逆工作过程,并通过实验进行验证。结果表明:电极吸附和解附反应分别集中于靠近气体通道和靠近电解质的区域;电极厚度和多孔微结构特征对气体扩散和表面成分分布影响显著。电化学反应集中在靠近电解质层的100μm内。Ni s和CO s是发电和电解的主要表面成分。与宏观气体反应模型相比,表面基元反应模型的结果与实验值更接近。

基于DSP的船用蓄电池分级恒流充电控制系统

提出了1种基于DSP的船用蓄电池分级恒流充电控制器的方案,分析了控制器硬件及软件的结构和功能,并在大功率直流电力系统平台上进行了实验验证,结果表明控制器的性能良好。

锂电池动力船舶研究进展

作为航运大国,我国船舶数量巨大且其中柴油机船舶占比较高,在“碳达峰和碳中和”战略目标牵引下,引入节能减排的纯电动船舶是大势所趋。锂电池(LIB)以能量密度高且安全性能好的优势在纯电动船舶储能系统中脱颖而出,目前锂电池船舶相关研究大多借鉴成熟的纯电动汽车技术,但两者运行需求与运行环境仍存差异,并不能一概而论,因此有必要对锂电池船舶的发展现状进行总结分析,梳理当前所面临的困难与挑战,为锂电池船舶的安全发展提供思路。基于对国内外锂电池船舶发展概况的调研,对船用锂电池性能优化和安全防护两方面的研究进展进行讨论,并对当前我国锂电池船舶发展利害因素进行梳理分析,着重分析船舶锂电池组管理系统及其面临的特有安全问题,对锂电池船舶今后的研究热点进行预测,以期能够为锂电池船舶安全研究提供有益的参考和借鉴。

基于RBFNN的船用铅酸蓄电池SOC预测方法研究

目前预测铅酸蓄电池荷电状态(SOC)的算法很多,这些算法各有特点。根据船用铅酸蓄电池的特点,本文比较分析了这些方法的预测效果,提出了利用径向基神经网络(RBFNN)算法预测船用铅酸蓄电池SOC的方法。并利用某型船用铅酸蓄电池的实验数据,对其SOC进行了预测。结果表明:利用该算法预测船用铅酸蓄电池的SOC,精度高,操作简便。

船用太阳能电池板天线效应对VHF通信频段的影响

基于CST微波工作室分析船用太阳能电池天线对船舶VHF通信频段的影响,结论表明在船用太阳能光伏系统设计时分析船用太阳能电磁电池兼容问题是必要的。

基于卡尔曼滤波法的船用磷酸铁锂电池SOC仿真估算

针对已应用于船舶的磷酸铁锂电池包,根据其充放电性能测试数据,选择一种合适的电池模型对其电池单体进行建模与仿真。对卡尔曼滤波算法进行理论分析,并采用该算法对已建立的电池模型进行单体电池荷电状态(SOC)估算,采用MATLAB/Simulink软件进行算法仿真验证。仿真结果表明,卡尔曼滤波法对SOC的估算精度较高,对初值依赖小,自适应能力强,但对电池模型精度要求较高。

船舶电池应用及生命周期研究

船舶蓄电池系统是比较复杂的一个储能系统,是经过船舶电子工程师设计建造,同时考虑船舶的具体用途和环境,最终确定船舶电池种类的选择和安装使用,不正确的选择和使用很容易出现故障,导致无法挽回的损失。蓄电池通常是作为船舶上的一种应急能源存储设备,涉及到船舶和人员安全的最后重要保障,也是日常船舶设备维护保养的重要环节。文章以各种船用电池为对象,通过对它们性能的剖析,结合实际船舶收集的数据,以及大量船舶轮机长日常管理经验,研究获得更为科学合理的船用蓄电池日常维护保养要点和使用注意事项以及生命周期。

绿色电源——燃料电池及其船用化展望

绿色环保概念电池 ,目前已成为世界各国电源部门研究关注的热点。本文着重介绍了发达国家燃料电池的种类、用途和实用情况 ,以及我国燃料电池的研究现状 ,由此提出了船用化的可观前景 ,以供参考。

游船用氢燃料电池和储能电池的优化配置

燃料电池通常与储能电池组构成一个供能系统为电动船舶供电。为了更好地实现船舶燃料电池和储能电池的容量配置,实现系统高效工作,对燃料电池+储能电池系统进行建模,考察储能电池不同荷电状态(SOC)下供能系统的输出性能,对输出数据加以分析优化,用以指导实际工程中电能系统的配置设计。以“德国汉堡航道运营某游船氢燃料电池能量系统”为目标原型,基于Matlab/Simulink建立了仿真验证程序,优化与验证储能电池的选型及配置。经计算,配置530 V/100 Ah容量锂电池组,可满足船舶正常运行负载需求,并制定相应的能量管理策略使燃料电池和储能锂电池均处于高效工作区间。优化配置后的储能电池容量比原设计减少了近70%。

船用免维护蓄电池及其充放电板设计的改进

文章阐述船用免维护铅酸蓄电池的使用目的及充放电方法,依据蓄电池的工作特性并结合其在船舶上的应用情况,指出其在充放电及维护保养方面存在的问题。在满足相关规范要求前提下,对蓄电池进行充放电和以监测蓄电池工作温度为核心作出相应改进设计,达到对设备有效保护和减少船员维护保养量的目的。

船用锂电池组管理系统研究

文章以STM32 32位ARM处理器为系统的控制核心,从硬件的角度来分析针对船用锂电池组构成的电池管理系统中的CPU模块,检测模块及均衡模块。该系统可以实现充放电过程中的过充与过放的保护,而且提出了一种较合理的均衡方案。同时对剩余电量作了较准确的估算。

船用长寿命铅酸蓄电池研究

国内船用动力铅酸蓄电池大多使用寿命较短。通过优化蓄电池设计,提高正、负极耐腐蚀能力,采取多项隔离技术防止铅绒短路,采用新型辅助系统,成功研制出长寿命新型板状船用铅酸蓄电池,在保证蓄电池容量和比能的前提下将蓄电池的寿命提高到800周次以上。

船用相变蓄电池柜设计及仿真模拟

提出一种一体化的船用蓄电池柜设计方案。针对船用蓄电池的工作特性和工作环境，选择适合船用的相变材料，将其应用于蓄电池柜内的自适应性温控，解决当前船用蓄电池布置中存在的问题。利用专业的流体力学软件建立相应的凝固／融化模型，对船用蓄电池柜的储能放热过程进行数值模拟，并对结果进行分析，为船用相变蓄电池柜的设计提供重要的理论依据。

船用PEMFC发电模块高原运行特性研究

船用燃料电池发电模块阴极侧受海拔环境影响较大,本文主要从理论上分析了阴极侧过量系数及反应压力对燃料电池性能的影响,对阴极侧主要元件空压机的性能进行了标定及仿真分析,进而优化控制参数,并通过试验对控制参数进行了验证。

船舶蓄电池智能化节能快速充电及控制

详细介绍了一种由单片机控制智能晶闸管模块(ITPM)和电力电子器件GTO实现可通信智能型充电机的硬件、软件及电路结构设计的方案，利用87XC51双单片机进行编程控制，采用充电、停充、放电、停放、充电循环控制和去极化电压，实现快速充电节能，结果表明，该充电机具有较好的充电性能，利用由单片机控制GTO通断，实现对UPS和直流负载的供电控制，该装置提高了船舶电力系统的可靠性和自动化程度，具有实用性。

船舶动力能源锂电池电量优化估计

船用锂电池是新能源船舶的重要设备,锂电池SOC是船舶可靠安全运行方面的重要依据。由于锂电池具有非线性特点以及复杂的外部工况,如何快速精确的预测锂电池SOC电量是需要研究的重要问题。提出利用锂电池电化学模型,分析锂电池内部反应过程和锂离子扩散形态,在浓溶液理论和平均理论的条件下,使用有限差分法对扩散过程进行离散,从而简化动力学模型。利用上述模型搭建了实验平台,并用卡尔曼滤波方法对电池的SOC进行实时估计,选择混合动力船舶实验室各类船舶工况数据对预测方法进行仿真验证。仿真结果表明,利用降阶电化学模型结合卡尔曼滤波方法能提高船用锂电池SOC预测精度。

船舶磷酸铁锂动力电池系统安全性研究

近年来,随着国内船排放要求的不断提高,以电池作为动力的新能源船舶得到快速发展。不同于湖泊中的微型电动游览船,目前开始应用动力电池的船型包括2000DWT左右的货船、数十TEU的集装箱船、车客渡、中大型游览船、驳船等。此类电池系统容量大,设计复杂,在应用过程中存在较大的安全隐患。目前船上应用较多的是磷酸铁锂动力电池,对照车用锂离子动力电池系统的安全性标准,结合船舶动力电池系统的总体安全性进行了研究,提出了船舶动力电池系统安全性建议。