滚装船载运的锂电池汽车仿真模拟研究

为应对船舶运输中锂电池汽车火灾带来的严重后果,构建滚装船甲板上的锂电池汽车火灾仿真模型。首先,利用锂电池汽车全尺寸火灾试验数据,验证单辆和双辆锂电池汽车火灾仿真模型准确性。随后,应用经验证的仿真模型对滚装船甲板上的锂电池汽车火灾模拟仿真,分析不同车辆间距下火灾热释放速率、温度和辐射热等变化特征。结果表明:在锂电池汽车火灾初期,火焰会先蔓延至并排停放的车辆,特别是受到喷射火影响的一侧车辆,然后再扩展至前后两侧的车辆,且前方车辆遭受的火灾损毁程度明显大于后方车辆。同时,喷射火会加剧锂电池汽车火灾的蔓延和发展,有喷射火区域的温度显著高于无喷射火区域,而受到喷射火影响的邻近车辆则最先被引燃。通过数值仿真手段可有效模拟船舶载运锂电池汽车火灾发展及蔓延过程。

基于船舶直流母线的储能模块并联均流控制

为提升锂电池组在船舶直流电网中并联运行的稳定性,根据多电源模块的并联均流工作原理,针对具有不同输出特性的储能模块,建立“储能模块-DC/DC变换器-直流母线”并联Simulink模型,并提出基于电压电流双闭环控制的改进均流控制策略。设置开环控制、电压单闭环控制和电压电流双闭环控制等3组仿真模型,进行均流与未均流控制对比,验证该策略的有效性。试验结果表明,该策略能有效改善船舶直流母线的电压稳定性,减少电流不均衡现象,同时提升船舶电力系统的性能和安全性。

纯电池动力船舶电气设计关键技术分析

针对纯电池动力船舶的关键电气安全影响因素进行分析,采取相应的技术措施以确保船舶安全。基于中国船级社关于该类船舶规范的最新研究成果,结合当前内河该类船舶的典型设计,对纯电池动力船舶的电气设计难点和要点进行剖析,重点分析和介绍该类船舶的锂电池船用和直流综合电力系统设计的电气关键安全技术要求。从目前内河纯电池动力船舶的营运情况看,提出的关键技术安全措施基本能实现锂电池安全船用的预期目标。

储能型舰船消磁主电源系统研究综述

舰船的固定磁场主要通过消磁主电源输出的脉冲电流实现退磁,其消磁效果将直接影响舰船的磁隐身水平。通过梳理不同类型储能型消磁主电源系统的组成结构,综述其工作原理和优缺点,展望了大型舰船储能型消磁主电源系统的技术发展趋势,提出了锂电池储能式和高速电机储能式消磁主电源系统的拓扑结构,总结了多消磁主电源的解耦补偿和消磁电流同步控制技术等关键技术问题,可为大型舰船储能型消磁主电源系统的设计提供参考。

新能源船舶复合储能技术发展现状与展望

针对航运业的污染物排放问题,明确复合储能技术的研究现状及趋势,本文从储能技术特点与实船应用方面开展分析,阐述复合储能在拓扑架构、能量管理与容量优化配置3个层面的优缺点。认为改进型半主动式拓扑架构能均衡复合储能多性能指标,能量管理策略将向着多目标优化控制与多策略协同工作的方向发展,容量优化配置以多目标联合优化为重要发展趋势。

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。

4000 kWh锂电池货船碰撞安全性分析

船舶碰撞事故一般会引起船体结构损坏、人员伤亡、环境污染等问题。对于锂电池船舶来说,其电源为锂离子电池,碰撞事故可能会导致电池柜损坏,使得锂电池变形产生热失控,造成严重后果。为了降低船舶碰撞的风险,使用Abaqus软件对4000 kWh内河锂电池货船进行碰撞数值模拟,根据碰撞结果使用Comsol软件对电池柜进行数值仿真,最后对船舶结构或布置方案进行改进。这对于降低由锂电池货船碰撞引起电池热失控事故的可能性具有积极意义。

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。

基于非线性卡尔曼滤波方法的船载储能系统荷电状态估计

全电力船舶的储能系统已成为影响船舶安全稳定航行的关键因素,但目前对于新能源船舶储能系统的荷电状态估计问题鲜有研究。搭建船载锂电池储能系统数学模型,并基于非线性卡尔曼滤波方法,对新能源船舶锂电池储能系统进行荷电状态估计。仿真结果表明,所提出的方法不仅可以准确估计船载锂电池储能系统的剩余能量,而且估计精度较高,有利于延长电池的安全使用寿命,保障新能源船舶满足航行需求,为绿色船舶的智能航行提供了理论参考。

滚装客船载运锂电池汽车海事监管对策研究

通过介绍锂电池汽车的基本概念与发展现状,分析滚装客船载运锂电池汽车的法律要求与实践,指出滚装客船载运锂电池汽车存在的问题,提出保障滚装客船载运锂电池汽车安全的海事监管对策。

国外船用锂离子动力电池冷却技术分析

动力电池合理的冷却可以有效提高效率并延长其使用寿命。本文综述了锂离子动力电池冷却发展的关键技术,考察了国外多家船用电池冷却技术的优势和特点,着重梳理了船用锂离子动力电池冷却技术发展的当前动向,以期为船用锂电池热管理的实际应用提供一定的参考价值。

某常规动力船改造成混合动力船的电池舱布置设计

本文以某常规动力远洋运输船改造成混合动力船为例,较为详细地介绍了影响电池性能的各种因素及电池舱布置要求,结合ABS船级社关于锂电池使用相关规范,对该船改造成混合动力船的电池舱布置提出一种布置设计方案。

储能单元在船舶电力推进系统中的应用

为解决频繁的负载变化给船舶电力推进系统带来的电站和电网波动问题,采用能量存储技术,将储能单元(锂电池和超级电容器)引入到船舶电力推进系统中。建立系统功率传输模型,并创新性地把粒子群算法与非线性规划算法相结合对目标函数进行寻优。利用MATLAB软件进行建模和实例仿真,结果表明,引入储能单元可以明显地改善船舶电力推进系统的性能,增强电站和电网的稳定性。

电动船三元锂电池舱与磷酸铁锂电池舱灭火对比试验研究

为研究三元锂电池电动船的消防安全,搭建了一个船舶锂电池舱火灾试验平台,通过模拟舱室火灾场景,开展了一系列大尺寸灭火试验,从灭火现象、冷却效果及复燃间隔时间等方面对比分析了4种船用固定式灭火系统对三元锂电池和磷酸铁锂电池初期火灾的抑制效果。试验表明,压力水雾灭火系统对两种电池火体现出较好的抑制和冷却效果,5、10 L/(min·m2)两种喷水强度下均未发生复燃;二氧化碳、七氟丙烷及热气溶胶灭火系统均能瞬时扑灭这2种电池火,但抑制时间有限,存在复燃的可能,其中热气溶胶冷却效果最差、电池复燃间隔时间最短,其次是二氧化碳、七氟丙烷。总体而言,三元锂电池火比磷酸铁锂电池火更难扑灭,复燃率更高,复燃间隔时间更短。根据比较结果提出灭火对策建议。

基于CAN总线的船用动力锂电池控制系统设计

舰船电力推进技术的发展对船舶储能、船舶智能化及电气化提出了新的挑战,以锂电池为代表的清洁新能源应用将带动绿色船舶和智慧船舶技术革新。船用动力电池系统作为电动船舶动力系统的核心,其控制与监测技术影响船舶操控与运维的安全性。针对现代化船舶舱室多、管线复杂的现实情况,引入CAN总线技术开发船用动力电池控制系统,并基于此设计船用动力电池系统从岸电充电、电能储存到电能输出各阶段的模块化控制策略,最后以电池管理系统为核心进行系统集成,完成对船用动力电池系统的综合管理。实际应用表明,该方法有效对船用动力电池系统的运行和维护进行有效的管理。

动力锂电池与电力推进船舶发展分析

文章通过对主要类型锂离子电池技术指标和特性进行梳理,研究了锂离子电池的热管理技术、安全性、火灾消防技术等应用重点环节的技术要点,分析了锂电池在船舶动力系统中的作用及全电池动力系统和混合动力系统的技术特点,为应用锂电池的新能源船舶研发提供参考。最后介绍了目前国内外应用储能电池动力船舶的多个典型案例,简要阐述了各个案例中的船舶核心参数和主要特点,总结了当前电池动力船舶的主要应用船型、锂电池类型、应用市场及政策、规范现状,认为锂电池动力船舶的发展前景光明,但在相关政策和船舶规范研究方面尚需进一步完善。

2000t内河纯电池船电池系统设计

以某2000t内河运煤船为研究对象,以该船航速和航程为设计目标,通过对电池和电容的计算与选型及电池管理系统的功能确定,完成该船电池系统的设计。航行试验结果表明,所设计的电池系统能够实现预定的航程和航速目标,满足安全要求。

基于SOC估算的船用锂电池组健康管理

精确估计船用锂电池的荷电状态,并根据船舶运行工况对锂电池组进行健康管理是保障船舶安全、经济运营的关键。通过最小单体负载电压Vmin-无迹卡尔曼滤波(UKF)法对船用锂电池组的荷电状态(SOC)进行估计,仿真验证Vmin-UKF法在估算电池组SOC时有较高的精度;同时,结合船舶运行工况研发锂电池组健康管理策略,对船用锂电池组的SOC、单体电压、电流和光伏发电功率等参数进行综合分析,将电池状态分为健康、亚健康和不健康3种状态。实船运行结果表明,该电池组健康管理能保障锂电池组工作在安全范围内,有效促进船舶安全运行。

时变温度环境下锂离子电池自适应SOC估计方法

目的针对低温环境下锂离子电池特性显著变化问题,为大规模锂离子电池组在极地科考船混合动力系统上的应用提供理论依据,方法对10 Ah高功率三元镍钴锰酸锂电池低温特性展开实验研究,结合实验数据,利用基于遗忘因子的递推最小二乘算法(FFRLS)分别与两种改进的卡尔曼滤波算法(AEKF、UKF)组成的串联观测器在线估计电池荷电状态(SOC)。结果在25～-30℃时变温度环境的改进DST工况下,FFRLS-AEKF算法的SOC估计精度略高于FFRLS-UKF算法,其最大估计误差为3.04%,均方根误差为0.69%。结论相比EKF与RLS-EKF算法,更好的模型参数与噪声信息的自适应性使FFRLS-AEKF算方法有更高的SOC估计精度与收敛性。

电池集装箱电源灭火系统的探讨

介绍了船用电池集装箱电源的几种灭火系统,并结合实船,对现阶段常用的七氟丙烷灭火系统的几种型式在电池集装箱电源上的应用进行分析比较,为设计者提供参考。