一种船舶EMS管理系统上下电控制系统及其管理方法与流程

本发明具体涉及一种船舶ems管理系统上下电控制系统及其管理方法。

背景技术：

1、当前船舶动力电池系统，一般依靠电池管理系统（bms 独立架构）完成电池监测与保护。bms 能够采集电池各级参数，估算 soc、可用功率，依靠自检实现异常报警，并开展热管理与均衡调控。但该模式仅局限于电池单体层面管控，缺少与船舶能源管理系统 ems 协同联动，无法从整船能源维度实现充放电一体化调度。

技术实现思路

1、发明目的：提供一种船舶ems管理系统上下电控制系统及其管理方法，解决了现有技术存在的上述问题。

2、技术方案：一种船舶ems管理系统上下电控制系统及其管理方法，包括上电模块，所述上电模块的输入端连接外部发电机组，上电模块的输出端连接隔离变换器的输入端，所述隔离变换器的输出端同时连接ems自检模块的供电端、bms模块的供电端和遥控切换模块的供电输入端，所述遥控切换模块的信号输出端连接ems自检模块的信号输入端，所述ems自检模块的信号输出端连接bms模块的信号输入端，所述bms模块的信号输出端连接电池组。

3、优选的，所述bms模块包括预充单元，所述预充单元的信号输入端连接ems自检模块的信号输出端，所述预充单元的信号输出端连接电压检测单元的信号输入端，所述电压检测单元的信号输出端连接逆变单元的信号输入单，所述逆变单元的信号输出单元连接电池组。

4、优选的，所述隔离变换器包括低压隔离单元，所述低压隔离单元的输入端连接上电模块的输出端，所述低压隔离单元的输出端连接隔离变压单元的输入端，所述隔离变压单元的输出端连接高压隔离单元的输入端，所述高压隔离单元的输出端同时连接ems自检模块的供电端、bms模块的供电端和遥控切换模块的供电输入端。

5、优选的，所述低压隔离单元包括场效应管g7、场效应管g8、场效应管g9、场效应管g10、场效应管g11、场效应管g12、电感器l1、电感器l2、电感器l3、电容c2和电容c3，所述场效应管g7的发射极同时连接场效应管g8的集电极、电感器l3的一端和隔离变压单元的输入端，所述场效应管g7的集电极同时连接场效应管g9的集电极、场效应管g11的集电极和电容c3的一端，所述场效应管g9的发射极同时连接场效应管g10的集电极、电感器l2的一端和上电模块的输出端，所述场效应管g11的发射极同时连接所述场效应管g12的集电极、电感器l1的一端和隔离变压单元的输入，所述场效应管g8的发射极同时连接场效应管g10的发射极、场效应管g12的发射极、电容c2的负极和电容c3的另一端，所述电容c2的正极同时连接电感器l1的另一端、电感器l2的另一端和电感器l3的另一端。

6、优选的，所述高压隔离包括电容c1、场效应管管g1、场效应管管g2、场效应管管g3、场效应管管g4、场效应管管g5和场效应管管g6，所述电容c1的一端同时连接电池组的输入端、场效应管g1的集电极、场效应管g3的集电极和场效应管g5的集电极，所述电容c1的另一端同时连接隔离变压单元的输入端、场效应管g2的发射极、场效应管g4的发射极和场效应管g6的发射极，所述场效应管g1的发射极同时连接场效应管g2的集电极和隔离变压单元的输入端，所述场效应管g3的发射极同时连接场效应管g4的集电极和隔离变压单元的输入端，所述场效应管g5的发射极同时连接场效应管g6的集电极和隔离变压单元的输处端。

7、优选的，所述隔离变压单元采用tihq1910-600型号的隔离变压器。

8、优选的，所述逆变单元包括场效应管q1、场效应管q2、场效应管q3、场效应管q4、场效应管q5、场效应管q6、电阻r1、电阻r2、电阻r3和电容c4，所述电容c4的正极同时连接隔离变换器的输出端、场效应管q5的集电极、场效应管q3的集电极和场效应管q1的集电极，所述电容c4的负极同时连接场效应管q6的发射极、场效应管q4的发射极和场效应管q2的发射极，所述场效应管q5的发射极同时连接场效应管q6的集电极和电阻r1的一端，所述电阻r1的另一端连接电阻r2的一端，所述场效应管q3的发射极同时连接电阻r2的另一端、场效应管q4的集电极和电阻r3的一端，所述场效应管q1的发射极同时连接电阻r3的另一端和场效应管q2的集电极。

9、一种船舶ems管理系统的管理方法，通过上述所述的一种船舶ems管理系统上下电控制系统实现，包括以下步骤：

10、s1、在上电模块通电后，通过隔离变换器将输入电压转换成额定电压后对ems自检模块、bms模块和遥控切换模块供电，此时通过遥控切换模块将船舶切换至纯电模式，当模式切换成功后，利用ems自检模块检测绝缘状态，反之则终止上电；

11、s2、当ems自检模块检测到绝缘状态为绝缘时，则向bms模块发送信号，通过bms模块中的预充单元控制电池组预充电，并在电池组预充电完成后，利用电压检测单元来检测直流母线的电压；

12、s3、当直流母线的电压为正常电压时，逆变单元启动，对电池组进行正常充电。

13、优选的，隔离变换器将输入电压转换成额定电压的过程如下：

14、s1.1、通过隔离变换器中的低压隔离单元接入电压，利用低压隔离单元将接入的低电压输送至隔离变压单元中；

15、s1.2、通过隔离变压单元将接入的低电压转换为高电压后，输送给高压隔离单元，通过高压隔离单元将高电压输送给ems自检模块、bms模块和遥控切换模块，对电池组进行充电操作。

16、有益效果：本发明涉及一种船舶ems管理系统上下电控制系统及其管理方法，通过隔离变换器将输入的低电压转换成适配的高电压，给ems自检模块、bms模块和遥控切换模块进行稳定供电，并在ems自检模块和bms模块的相互配合下，对电池组充放电统筹控制，并在bms模块中的逆变单元采用空间矢量脉宽调制，实现矢量切换，适配电池组在不同充电阶段的运行需求。

1.一种船舶ems管理系统上下电控制系统，其特征在于，包括上电模块，所述上电模块的输入端连接外部发电机组，上电模块的输出端连接隔离变换器的输入端，所述隔离变换器的输出端同时连接ems自检模块的供电端、bms模块的供电端和遥控切换模块的供电输入端，所述遥控切换模块的信号输出端连接ems自检模块的信号输入端，所述ems自检模块的信号输出端连接bms模块的信号输入端，所述bms模块的信号输出端连接电池组。

2.根据权利要求1所述的一种船舶ems管理系统上下电控制系统，其特征在于，所述bms模块包括预充单元，所述预充单元的信号输入端连接ems自检模块的信号输出端，所述预充单元的信号输出端连接电压检测单元的信号输入端，所述电压检测单元的信号输出端连接逆变单元的信号输入单，所述逆变单元的信号输出单元连接电池组和船舶的其他设备。

3.根据权利要求2所述的一种船舶ems管理系统上下电控制系统，其特征在于，所述隔离变换器包括低压隔离单元，所述低压隔离单元的输入端连接上电模块的输出端，所述低压隔离单元的输出端连接隔离变压单元的输入端，所述隔离变压单元的输出端连接高压隔离单元的输入端，所述高压隔离单元的输出端同时连接ems自检模块的供电端、bms模块的供电端和遥控切换模块的供电输入端。

4.根据权利要求3所述的一种船舶ems管理系统上下电控制系统，其特征在于，所述低压隔离单元包括场效应管g7、场效应管g8、场效应管g9、场效应管g10、场效应管g11、场效应管g12、电感器l1、电感器l2、电感器l3、电容c2和电容c3，所述场效应管g7的发射极同时连接场效应管g8的集电极、电感器l3的一端和隔离变压单元的输入端，所述场效应管g7的集电极同时连接场效应管g9的集电极、场效应管g11的集电极和电容c3的一端，所述场效应管g9的发射极同时连接场效应管g10的集电极、电感器l2的一端和上电模块的输出端，所述场效应管g11的发射极同时连接所述场效应管g12的集电极、电感器l1的一端和隔离变压单元的输入，所述场效应管g8的发射极同时连接场效应管g10的发射极、场效应管g12的发射极、电容c2的负极和电容c3的另一端，所述电容c2的正极同时连接电感器l1的另一端、电感器l2的另一端和电感器l3的另一端。

5.根据权利要求3所述的一种船舶ems管理系统上下电控制系统，其特征在于，所述高压隔离包括电容c1、场效应管管g1、场效应管管g2、场效应管管g3、场效应管管g4、场效应管管g5和场效应管管g6，所述电容c1的一端同时连接电池组的输入端、场效应管g1的集电极、场效应管g3的集电极和场效应管g5的集电极，所述电容c1的另一端同时连接隔离变压单元的输入端、场效应管g2的发射极、场效应管g4的发射极和场效应管g6的发射极，所述场效应管g1的发射极同时连接场效应管g2的集电极和隔离变压单元的输入端，所述场效应管g3的发射极同时连接场效应管g4的集电极和隔离变压单元的输入端，所述场效应管g5的发射极同时连接场效应管g6的集电极和隔离变压单元的输处端。

6.根据权利要求3所述的一种船舶ems管理系统上下电控制系统，其特征在于，所述隔离变压单元采用tihq1910-600型号的隔离变压器。

7.根据权利要求2所述的一种船舶ems管理系统上下电控制系统，其特征在于，所述逆变单元包括场效应管q1、场效应管q2、场效应管q3、场效应管q4、场效应管q5、场效应管q6、电阻r1、电阻r2、电阻r3和电容c4，所述电容c4的正极同时连接隔离变换器的输出端、场效应管q5的集电极、场效应管q3的集电极和场效应管q1的集电极，所述电容c4的负极同时连接场效应管q6的发射极、场效应管q4的发射极和场效应管q2的发射极，所述场效应管q5的发射极同时连接场效应管q6的集电极和电阻r1的一端，所述电阻r1的另一端连接电阻r2的一端，所述场效应管q3的发射极同时连接电阻r2的另一端、场效应管q4的集电极和电阻r3的一端，所述场效应管q1的发射极同时连接电阻r3的另一端和场效应管q2的集电极。

8.一种船舶ems管理系统的管理方法，通过权利要求1-7任一所述的一种船舶ems管理系统上下电控制系统实现，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的一种船舶ems管理系统的管理方法，其特征在于，隔离变换器将输入电压转换成额定电压的过程如下：