景区锂电池船舶远程运维系统研发与应用

近年来,随着锂电池船舶在旅游景区的应用越来越广泛,锂电池船舶的维护问题变得越来越突出。目前,国内水上旅游船东雇佣的轮机员或电工缺乏锂电池系统和电力推进系统的专业知识,在锂电池船舶运行期间无法满足维护要求。由于专业知识缺乏和操作不规范,系统运行故障、设备损坏等问题日益增多。为解决这些问题,本文设计了一种船舶远程运维架构,包括项目管理、数据可视化和故障诊断等功能。其次,详细阐述了远程运维平台的硬件和软件设计方法,并基于云平台开发了远程运维系统。最后,以某旅游景区的锂电池船舶为案例,验证了所提架构的可行性和有效性,为锂电池船舶的远程运维提供了一种可行的方法。

船舶应用锂电池及热安全性研究

发展新能源船舶势在必行,在碳达峰碳中和战略目标的大背景下,船舶应用锂电池成为潮流。本文旨在梳理船舶应用锂电池船舶概况,聚焦提升船舶应用锂电池的热安全性,揭示在海船特殊环境下开展锂电池热安全性研究的重要意义,并提出利用实验结合模拟仿真改善锂电池本身方面热安全性的创新方法和具体措施,提升船舶应用锂电池的安全水平,以期能够为国内锂电池动力船舶的迭代发展和技术进步提供参考和借鉴。

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。

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。

船舶锂电池LLZO/聚合物基固态电解质的构筑

为提高固态锂电池能量存储系统的安全性和体积能量密度,采用高温固相烧结法和溶液浇注法,以石榴石型氧化物固态电解质(典型分子式为Li_(7)La_(3)Zr_(2)O_(12),LLZO)为无机填料,将聚偏氟乙烯-六氟丙烯(polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene,PVDF-HFP)与聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate,PMMA)共混制备复合固态电解质PVDF-HFP/PMMA-LLZO。结果表明:固态电解质PVDF-HFP/PMMA-LLZO降低了聚合物体系的结晶度和抑制锂枝晶的形成,LLZO提供支撑基质有利于提高电解质的机械性能和离子电导率,当LLZO占整体复合固态电解质质量的30%时,PVDF-HFP/PMMA-LLZO中的离子电导率为9.58μS/cm。加入LLZO有利于提高复合聚合物PVDF-HFP/PMMA的锂离子电导率,提高热稳定性和机械性能。采用PVDF-HFP/PMMA-LLZO与LiFePO_(4)/Li制备固态锂电池,室温下,放电倍率为0.1 C时首次放电比容量为138.96 mAh/g,循环50次后放电比容量保持率为86%,放电倍率为0.2 C时放电比容量为152.7 mAh/g。LLZO/聚合物复合固态电解质的构筑可为船舶固态锂电池的应用提供借鉴与参考。

4000kWh货船锂电池安全性分析

锂电池动力船舶与传统化石能源驱动的船舶相比动力系统工作原理有很大不同,存在的风险也不相同。本文分析船舶碰撞原理,确定4000kWh纯电动货船的碰撞工况,采用Abaqus对电动货船进行建模和碰撞数值仿真。使用Comsol对锂离子电池的单个电芯进行热失控仿真计算,将结果与实际的实验数据进行对比,确定热失控仿真计算的可行性。之后对电池模组进行热失控仿真,分析整个电池模组热失控后带来的影响,从而制定出锂电池货船控制热失控的措施。

基于DKHF的船舶锂电池荷电状态估算

针对扩展卡尔曼滤波(EKF)在船舶锂电池荷电状态(SOC)估计线性化过程中产生的误差问题,结合无迹卡尔曼滤波(UKF)在非线性转换中能良好地近似系统概率分布的优点,基于电池系统的等效电路模型(ECM),提出双卡尔曼混合滤波器(DKHF)。建立船舶锂电池的ECM,并采用混合功率脉冲特性(HPPC)测试方法进行模型参数辨识,分析EKF算法估计误差较大、UKF算法计算较为复杂的问题,在此基础上提出DKHF。仿真结果表明,与EKF算法相比,DKHF能在恒流放电工况、短时大电流充放电工况和变电流工况下快速收敛于真实SOC值,同时提高估算精度,收敛后3种工况下的SOC值最大估计误差分别为1.5%、6.8%和1.6%,满足船舶运行中对电池SOC估算的要求。

锂电池动力船舶电池热失控释放气体电池舱内扩散输运数值模拟

为准确评估锂电池动力船舶电池热失控事故可能产生的爆炸风险,基于欧拉多相流模型耦合标准k-ε湍流模型,建立不同通风条件下电池舱内爆炸性气体云团扩散输运数值模型。以国内某沿海航行锂电池动力船舶为研究对象,开展不同空调送风量下多种规模电池热失控后气体输运过程分析,以释放气体中主要成分H_2燃烧爆炸范围为边界获得可燃爆炸气体云团分布发展情况。计算结果表明,气体释放后在电池舱内迅速扩散并向舱顶聚集,热失控电池数量越大,爆炸性气体云团范围越大且气体浓度越高;通风可以有效降低爆炸性气体云团范围,但仅通过改变风量来降低爆炸性气体云团范围并非有效措施;CFD数值模拟可以辅助评估气体释放事件带来的舱室爆炸风险。