EN
Koska merikäyttöön tarkoitettu sähköistäminen jatkuu kasvamassa, litiumakkujärjestelmät muodostuvat yhä tärkeämmäksi energialähteeksi sähköveneille, laivuille, työveneille, yhteysveneille ja muihin merikäyttöön tarkoitettuihin aluksiin.
Kuitenkin luotettavan merikäyttöön tarkoitetun akkujärjestelmän suunnittelu vaatii paljon enemmän kuin pelkän riittävän kapasiteetin akun valinnan.
Akun on toimittava osana kokonaispropulsio- ja energiakokonaisuutta ja täytettävä vaatimukset turvallisuudelta, lämmönhallinnalta, lataukselta, viestinnältä ja merikäyttöön liittyviltä toimintaolosuhteilta.
Tässä on 5 tärkeää huomiota merikäyttöön tarkoitetun akkujärjestelmän suunnittelussa.
Ensimmäinen askel on määrittää, kuinka paljon energiaa ja tehoa alus todellisuudessa tarvitsee.
Akun kapasiteetti mitataan yleensä kWh kWh:nä, kun taas vaadittu teho riippuu propulsiomoottorista ja muista aluksella olevista sähkökuormista.
Vaadittu akunkapasiteetti riippuu seuraavista tekijöistä:
- Aluksen koko ja paino
- Moottoriteho
- Kävelynopeus
- Haluttu toimintaetäisyys
- Käyttöolosuhteet
- Apusähkökuormat
- Vaadittu varakapasiteetti
- Latausmahdollisuudet
Esimerkiksi pieni sähkövene saattaa vaatia suhteellisen kompaktin akkujärjestelmän, kun taas suurempi kaupallinen alus tai työvene saattaa vaatia korkeakapasiteettista ja korkeajännitteistä akkujärjestelmää.
Siksi akun koko pitää määrittää aluksen kokonaissähkötehon perusteella, eikä pelkästään valitsemalla saatavilla oleva suurin akku.
Tärkein seikka:
Oikein mitoitettu meriakku järjestelmä tarvitsee tasapainon energiakapasiteetin, teho-ulosannon, toimintamatkan, painon ja asennustilan välillä.
Jännite on toinen ratkaiseva tekijä meriakku järjestelmän suunnittelussa.
Korkeatehoisemmissa sähköisissä propulsiojärjestelmissä järjestelmän jännitteen nostaminen voi vähentää virtaa samalla teholla.
Esimerkiksi:
Teho = Jännite × Virta
Samalla teholla korkeajännitteinen järjestelmä vaatii pienempää virtaa.
Tämä voi auttaa vähentämään:
- Kaapelin koko
- Sähköhäviöt
- Lämpötilan tuotto
- Voiman siirron virran vaatimukset
Aluksen koosta ja propulsiovaatimuksista riippuen meriakku järjestelmät voivat käyttää eri jännitetasoja, alkaen alajännitejärjestelmistä korkeajännitearkkitehtuureihin.
Hyvin suunniteltu korkeajännitteinen merikäyttöön tarkoitettu akkujärjestelmä voi sisältää:
- Akkumoduulit
- Korkeajännitteisen akkujen hallintajärjestelmän (BMS)
- Kontakteja
- Esilatauspiirin
- Korkeajännitejakelun
- Sulakkeella suojattu
- CAN-viestintä
- Turvallisuuden valvonta
Jännitearkkitehtuurin tulisi siksi valita yhdessä moottorin, invertterin, laturin ja muiden sähköisen propulsiojärjestelmän komponenttien kanssa.
Akun suorituskykyä voidaan vaikuttaa voimakkaasti lämpötilalla.
Meri-alukset voivat toimia eri ympäristöissä – kylmässä pohjoisessa ilmastossa aina kuumiin ja kosteisiin trooppisiin alueisiin. Suuritehoinen propulsio voi myös tuottaa huomattavaa lämpöä jatkuvan käytön ja nopean latauksen aikana.
Suuritehoisille merikäyttöön tarkoitetuille akkujärjestelmille nestejäähdytys nestejäähdytetty jäähdytys tarjoaa tarkemman lämpöhallinnan kuin pelkkä passiivinen tai ilmajäähdytys.
Nestejäähdytetty akkujärjestelmä voi auttaa pitämään akkukennon ja -moduulin käyttölämpötilan vakaimpana.
Hyvin suunniteltu lämmönhallintajärjestelmä voi sisältää:
- Jäähdytyslevyt
- Jäähdytysnesteen kierto
- Pumppuja
- Lämpövaihtimet
- Lämpötilasensorit
- Lämmönhallintaa ohjaava ohjelmisto
Sopivan akun lämpötilan ylläpitäminen voi parantaa järjestelmän suorituskykyä, luotettavuutta ja käyttöikää.
Korkean tehon merenkulkuasennuksissa lämmönhallintaa on otettava huomioon jo alun perin akkujärjestelmän arkkitehtuurisuunnittelussa eikä sitä tulisi lisätä myöhemmin.
Turvallisuus on yksi tärkeimmistä näkökohdista merenkulkuun tarkoitetun litiumakkujärjestelmän suunnittelussa.
Merikäyttöön tarkoitettu akkujärjestelmä täytyy jatkuvasti seurata akun toimintaehtoja ja suojata järjestelmää poikkeavilta tilanteilta.
Hyvin suunniteltu BMS voi seurata parametrejä kuten:
- Kennojännite
- Pakkausjännite
- Nykyinen
- Kennojen lämpötila
- Laskun tila (SOC)
- Terveydentila (SOH)
- Eristystilanne
- Lataus- ja purkuehdot
Järjestelmä voi myös tarjota suojaa seuraavilta tilanteilta:
- Ylipinnat
- Alijännite
- Ylivirtaus
- Ylikuumeneminen
- Oikosulku
- Epänormaalit soluehdot
Korkeajännitejärjestelmissä lisäsuojaukset ja sähöturvallisuustoiminnot voivat sisältää kontaktoreita, esilatauspiirejä, sulakkeita, eristysvalvontaa ja hätäpysäytystoimintoja.
Akkujärjestelmän tulee myös olla suunniteltu sovellettavien merenkulkuasetusten, aluksen vaatimusten ja kohdemarkkinoiden hyväksyntästandardeihin nähden.
Meriakkua käytetään vain osana aluksen sähköarkkitehtuuria.
Akkujärjestelmän on pystyttävä viestimään ja toimimaan moitteettomasti seuraavien kanssa:
- Sähkömoottorit
- Moottorinohjaimet/invertterit
- Kannella olevat latauslaitteet
- DC/DC-muuntajat
- Energiahuollon järjestelmät
- Aluksen ohjausjärjestelmät
- Rannikkolatausjärjestelmät
Latausvaatimukset on siksi otettava huomioon akkujärjestelmän suunnittelussa.
Aluksen ja sovelluksen mukaan järjestelmä voi tukea erilaisia latausratkaisuja, kuten vaihtovirtalatausta tai nopeaa tasavirtalatausta.
Esimerkiksi korkean tehon merenkäyntiakkuun voi integroida CCS2-latausratkaisun kun tarvitaan nopeaa latausta.
CAN-viestintä mahdollistaa myös akkujen hallintajärjestelmän vaihtaa tietoja ajoneuvon tai aluksen ohjausjärjestelmän kanssa, mukaan lukien:
- SOC
- Jännite
- Nykyinen
- Lämpötila
- Vian tiedot
- Lataustila
- Akun rajoitukset
Hyvin integroitu akkujärjestelmä voi auttaa varmistamaan, että akku, propulsiojärjestelmä ja latausjärjestelmä toimivat yhtenä kokonaisratkaisuna.
Luotettava merenkulun akkujärjestelmä ei ole pelkästään suuri litiumakkupakkaus.
Se on kokonaisuudessaan suunniteltu järjestelmä, joka on suunnattu aluksen erityisvaatimuksia vastaavaksi.
Tärkeimmät huomioon otettavat seikat ovat:
| Suunnittelutekijä | Keskeiset kysymykset |
|---|---|
| Energia ja voima | Kuinka paljon energiaa ja propulsiovoimaa tarvitaan? |
| Jännite | Mikä jännitearkkitehtuuri sopii propulsiojärjestelmälle? |
| Lämpöhuollon hallinta | Miten akku jäähdytetään käytön ja latauksen aikana? |
| Turvallisuus | Mitkä BMS- ja korkeajännite-suojatoiminnot vaaditaan? |
| Lataus ja integraatio | Miten akku viestii moottorin ja latausjärjestelmän kanssa? |
OEM-valmistajille ja merikaluston valmistajille mukautettu akkujärjestelmän suunnittelu on usein sopivampi vaihtoehto kuin standardin akkupaketin käyttö.
CTS Battery tarjoaa mukautettuja litiumakkujärjestelmiä sähkö- ja hybridimerikäyttöihin.
Meidän meriakkuratkaisumme voidaan mukauttaa aluksen vaatimuksien mukaan, mukaan lukien:
- Akun jännite ja kapasiteetti
- Akkukenkän mitat
- BMS:n määrittäminen
- CAN-viestintä
- Lämpöhuollon hallinta
- Nestemäinen jäähdytysjärjestelmä
- Korkeajännite suojaus
- Latausjärjestelmän integrointi
- Mekaaninen kotelointisuunnittelu
Korkeatehoisempiin merenkulun voimanlähteisiin CTS Battery voi tarjoaa integroidun ratkaisun, johon kuuluu:
Litiumakkujärjestelmä + Nestemäinen jäähdytysjärjestelmä + Latausjärjestelmä
Tämä mahdollistaa akkujärjestelmän suunnittelun alusta alkaen veneen voimanlähteen ja lataustarpeiden mukaan.
Merikonevalmistajille, veneiden valmistajille ja järjestelmäintegraattoreille on hyödyllistä työskennellä kokemuksellisen erityisesti merenkulkuun tarkoitetun akkujen valmistajan kanssa, jotta akkujärjestelmä voidaan varmistaa oikein sovitettavaksi veneeseen ja voimanlähteeseen.
Etsitkö räätälöityä merikäyttöön tarkoitettua litiumakku-järjestelmää seuraavaan projektiisi? Ota yhteyttä CTS Batteryyn keskustellaksesi vaatimuksistasi.