5 Belangrijke Overwegingen bij het Ontwerpen van een Maritiem Batterijssysteem

Naarmate maritieme elektrificatie blijft groeien, worden lithiumbatterijsystemen een belangrijke stroombron voor elektrische boten, veerboten, werktuigen op water, jachten en andere maritieme vaartuigen.

Echter, het ontwerpen van een betrouwbaar maritiem batterijssysteem omvat veel meer dan eenvoudigweg een batterij met voldoende capaciteit kiezen.

De batterij moet functioneren als onderdeel van een compleet aandrijf- en energiesysteem, terwijl aan eisen op het gebied van veiligheid, thermisch beheer, opladen, communicatie en de maritieme bedrijfsomgeving wordt voldaan.

Hier zijn 5 belangrijke overwegingen bij het ontwerpen van een maritiem batterijssysteem.

---

De eerste stap is bepalen hoeveel energie en vermogen het vaartuig daadwerkelijk nodig heeft.

Batterijcapaciteit wordt meestal uitgedrukt in kWh kWh, terwijl het vereiste vermogen afhangt van de voortstuwingsmotor en andere elektrische belastingen aan boord.

De benodigde batterijcapaciteit hangt af van factoren zoals:

• Afmeting en gewicht van het vaartuig
• Motorvermogen
• Kruisingsnelheid
• Gewenste bereikafstand
• Operationeel gebruik
• Hulp-elektrische belastingen
• Benodigde reservecapaciteit
• Mogelijkheden voor opladen

Een klein elektrisch bootje kan bijvoorbeeld een relatief compact batteriesysteem vereisen, terwijl een groter commercieel vaartuig of werkvarend vaartuig mogelijk een hoogcapaciteits-, hoogspanningsbatteriesysteem nodig heeft.

Daarom dient de batterijgrootte te worden gebaseerd op de volledige stroombehoeften van het vaartuig, in plaats van eenvoudigweg de grootst beschikbare batterij te kiezen.

Belangrijk punt:

Een correct dimensioneerde maritieme batterijinstallatie moet een evenwicht vinden tussen energiecapaciteit, vermogensafgifte, bereik, gewicht en beschikbare installatieruimte.

---

Spanning is een andere cruciale factor bij het ontwerp van maritieme batterijinstallaties.

Voor elektrische aandrijfsystemen met hoger vermogen kan het verhogen van de systeemspanning helpen om de stroomsterkte bij dezelfde vermogensafgifte te verlagen.

Bijvoorbeeld:

Vermogen = Spanning × Stroomsterkte

Bij hetzelfde vermogenniveau vereist een hogerspanningssysteem een lagere stroomsterkte.

Dit kan helpen om te verminderen:

• Kabelgrootte
• Elektrische verliezen
• Warmteontwikkeling
• Stroomvereisten van de aandrijflijn

Afhankelijk van de afmetingen van het vaartuig en de aandrijfvereisten kunnen maritieme batterijinstallaties verschillende spanningsniveaus gebruiken, van laagspanningssystemen tot hoogspanningsarchitecturen.

Een goed ontworpen hoogspanningsbatterijssysteem voor maritiem gebruik kan de volgende onderdelen integreren:

• Batterijmodulen
• Hoogspanningsbatterijbeheersysteem (BMS)
• Contactoren
• Voorlaadschakeling
• Hoogspanningsverdeling
• Zekeringbeveiliging
• CAN Communicatie
• Veiligheidscontrole

De spanningsarchitectuur dient daarom samen met de motor, omvormer, oplader en andere onderdelen van het elektrische aandrijfsysteem te worden geselecteerd.

---

De batterijprestaties kunnen sterk worden beïnvloed door de temperatuur.

Maritieme vaartuigen kunnen in zeer uiteenlopende omgevingen opereren, van koude noordelijke klimaten tot hete en vochtige tropische gebieden. Hoogvermogenaandrijving kan bovendien aanzienlijke warmte genereren tijdens continu bedrijf en snel opladen.

Voor hoogvermogensmaritieme batterijssystemen vloeistofkoeling kan actieve koeling een nauwkeuriger thermisch beheer bieden dan uitsluitend passieve koeling of luchtgekoelde systemen.

Een vloeistofgekoeld batterijssysteem kan helpen een stabielere bedrijfstemperatuur over alle batterijcellen en -modules te handhaven.

Een goed ontworpen thermisch beheersysteem kan onder meer omvatten:

• Koelplaten
• Koelvloeistofcirculatie
• Pompen
• Warmteomwisselaars
• Temperatuursensoren
• Thermische regelsoftware

Het handhaven van een geschikte batterijtemperatuur kan helpen de systeemprestaties, betrouwbaarheid en levensduur te verbeteren.

Voor maritieme aandrijftoepassingen met hoog vermogen moet thermisch beheer reeds tijdens het initiële ontwerp van de batterijarchitectuur worden meegenomen, in plaats van pas later toe te voegen.

---

Veiligheid is een van de belangrijkste overwegingen bij het ontwerpen van een maritiem lithiumbatterijsysteem.

Een maritiem batterijsysteem moet de bedrijfsomstandigheden van de batterij voortdurend bewaken en het systeem beschermen tegen afwijkende situaties.

Een goed ontworpen BMS kan parameters zoals de volgende bewaken:

• Celmspanning
• Packspanning
• Stroom
• Celtemperatuur
• Laadstatus (SOC)
• State of Health (SOH)
• Isolatietoestand
• Oplaad- en ontladingsomstandigheden

Het systeem kan ook bescherming bieden tegen omstandigheden zoals:

• Overspanning
• Onderspanning
• Overstroming
• Te hoge temperatuur
• Kortsluiting
• Afwijsende celomstandigheden

Voor hoogspanningssystemen kunnen aanvullende beschermings- en elektrische veiligheidsfuncties onder meer bestaan uit contactoren, voorlaadschakelingen, zekeringen, isolatiemonitoring en noodstopfuncties.

Het batterijssysteem dient ook te worden ontworpen volgens de toepasselijke maritieme regelgeving, vaartuigvereisten en certificeringsnormen voor de doelmarkt.

---

Een maritieme batterij is slechts één onderdeel van de elektrische architectuur van het vaartuig.

Het batterijssysteem moet communiceren en correct samenwerken met:

• Elektrische motoren
• Motorbesturingen/omvormers
• Oplaadsystemen aan boord
• DC/DC-converteers
• Energiebeheersysteem
• Systeem voor besturing van vaartuigen
• Oplaadsystemen aan wal

De oplaadeisen dienen daarom te worden overwogen tijdens het ontwerp van het batterijssysteem.

Afhankelijk van het vaartuig en de toepassing kan het systeem verschillende oplaadoplossingen ondersteunen, waaronder AC-opladen of DC-snelopladen.

Bijvoorbeeld kan een hoogvermogens marien batterijssysteem een CCS2-oplaadoplossing integreren wanneer snelopladen vereist is.

CAN-communicatie kan ook het batterijbeheersysteem in staat stellen informatie uit te wisselen met het besturingssysteem van het voertuig of vaartuig, inclusief:

• SOC
• Spanning
• Stroom
• Temperatuur
• Stoormeldingen
• De status van de heffing
• Batterijlimieten

Een goed geïntegreerd batterijssysteem kan helpen garanderen dat de batterij, het aandrijfsysteem en het laadsysteem als één complete oplossing functioneren.

---

Een betrouwbaar maritiem batterijssysteem is niet zomaar een grote lithiumbatterij.

Het is een compleet systeem dat is ontworpen rond de specifieke eisen van het vaartuig.

De belangrijkste overwegingen zijn:

Voor OEM’s en fabrikanten van maritieme apparatuur is aangepast accusysteemontwerp vaak geschikter dan het gebruik van een standaardaccupakket.

---

CTS Battery levert aangepaste lithiumaccusystemen voor elektrische en hybride maritieme toepassingen.

Onze maritieme accuoplossingen kunnen worden afgestemd op de vereisten van het vaartuig, waaronder:

• Batterijspanning en -capaciteit
• Afmetingen van het accupakket
• BMS-configuratie
• CAN Communicatie
• Thermisch beheer
• Vloeibare koelsystemen
• Hoogspanningsbeveiliging
• Integratie laadsysteem
• Mechanisch behuizingsontwerp

Voor maritieme voortstuwingstoepassingen met hoger vermogen kan CTS Battery een geïntegreerde oplossing leveren, inclusief:

Lithiumbatterijssysteem + vloeibare koelsysteem + laadsysteem

Dit maakt het mogelijk om het batterijssysteem vanaf het begin te ontwerpen op basis van de voortstuwing- en laadvereisten van het vaartuig.

Voor maritieme OEM’s, bootfabrikanten en systeemintegratoren kan samenwerken met een ervaren op maat gemaakte maritieme batterijfabrikant bijdragen aan een juiste afstemming van het batterijssysteem op het vaartuig en het voortstuwingssysteem.

Op zoek naar een aangepast maritiem lithiumbatterijssysteem voor uw volgende project? Neem contact op met CTS Battery om uw vereisten te bespreken.