5 viktige hensyn ved utforming av et marint batterisystem

Ettersom elektrifisering av sjøfart fortsetter å vokse, blir litiumbatterisystemer en viktig kraftkilde for elektriske båter, ferger, arbeidsbåter, jakter og andre sjøfartøy.

Imidlertid innebär utforming av et pålitelig marinbatterisystem mye mer enn bare å velge et batteri med tilstrekkelig kapasitet.

Batteriet må fungere som en del av et komplett fremdrifts- og energisystem, samtidig som det oppfyller krav til sikkerhet, termisk styring, lading, kommunikasjon og den marine driftsmiljøet.

Her er 5 viktige overveielser ved utforming av et marinbatterisystem.

---

Det første trinnet er å fastslå hvor mye energi og effekt fartøyet faktisk trenger.

Batterikapasitet måles vanligvis i kWh kWh, mens den nødvendige effekten avhenger av framdriftsmotoren og andre elektriske laster om bord.

Den nødvendige batterikapasiteten avhenger av faktorer som:

• Fartøyets størrelse og vekt
• Motoreffekt
• Kreisingsfart
• Ønsket rekkevidde
• Operasjonstilstand
• Hjelpelast for elektrisitet
• Nødvendig reservemengde
• Muligheter for opplading

For eksempel kan en liten elektrisk båt kreve et relativt kompakt batterisystem, mens et større kommersielt fartøy eller arbeidsbåt kan kreve et batterisystem med høy kapasitet og høy spenning.

Derfor bør batteristørrelsen baseres på skipets totale effektbehov, og ikke bare ved å velge det største tilgjengelige batteriet.

Hovedpunkt:

Et riktig dimensjonert marint batterisystem må balansere energikapasitet, effektoppgang, driftsrekkevidde, vekt og tilgjengelig monteringsplass.

---

Spenningsnivå er en annen kritisk faktor i utforming av marint batterisystem.

For elektriske fremdriftssystemer med høyere effekt kan økning av systemspenningen redusere strømmen for samme effektoppgang.

For eksempel:

Effekt = Spenning × Strøm

På samme effektnivå krever et høyere spenningsnivå lavere strøm.

Dette kan hjelpe til å redusere:

• Kabelstørrelse
• Elektriske tap
• Varmegenerering
• Krevd strøm for drivlinjen

Avhengig av skipets størrelse og fremdriftskrav kan marint batterisystem bruke ulike spenningsplattformer, fra lavspenningsystemer til høy-spenningsarkitekturer.

Et riktig designet høyvolt-batterisystem for sjøfart kan integrere:

• Batterimoduler
• Høyvolt-BMS
• Kontaktorer
• Forladekrets
• Høyvolt-fordeling
• Sikringsbeskyttelse
• CAN kommunikasjon
• Sikkerhetsovervåking

Spenningsarkitekturen bør derfor velges sammen med motoren, omformeren, laderen og andre komponenter i det elektriske framdriftssystemet.

---

Batteriytelsen kan påvirkes sterkt av temperatur.

Skip kan operere i svært ulike miljøer – fra kalde nordlige klimaer til varme og fuktige tropiske regioner. Høyeffekt-rammedrift kan også generere betydelig varme under kontinuerlig drift og hurtig opplading.

For høyeffekt-batterisystemer til sjøfart, væske kjøling kan gi mer kontrollert termisk styring enn å kun stole på passiv avkjøling eller luftkjøling.

Et væskekjølt batterisystem kan hjelpe til å opprettholde en mer stabil driftstemperatur over battericeller og -moduler.

Et godt utformet termisk styringssystem kan inkludere:

• Kjøleplater
• Kjølevæskesirkulasjon
• Pumpar
• Varmetvekslere
• Temperatursensorer
• Termisk kontrollprogramvare

Å opprettholde en passende batteritemperatur kan hjelpe til å forbedre systemets ytelse, pålitelighet og levetid.

For høyeffektmarine framdriftsanvendelser bør termisk styring vurderes allerede under den innledende batteriarkitekturdesignfasen, ikke legges til senere.

---

Sikkerhet er ett av de viktigste aspektene ved utforming av et marint litiumbatterisystem.

Et marint batterisystem må kontinuerlig overvåke batteriets driftsforhold og beskytte systemet mot unormale situasjoner.

Et riktig utformet BMS kan overvåke parametere som:

• Cellespenning
• Batterispenningsnivå
• Aktuell
• Celletemperatur
• Lademålet (SOC)
• Tilstand (SOH)
• Isolasjonsstatus
• Lade- og utladingsforhold

Systemet kan også gi beskyttelse mot forhold som:

• Overspenning
• Underspenning
• Overstrøm
• For høy temperatur
• Kortslutning
• Unormale celleforhold

For høyspenningsystemer kan ekstra beskyttelse og elektrisk sikkerhetsfunksjoner inkludere kontaktorer, forladekretser, sikringer, isolasjonsövervakning og nødstansfunksjoner.

Batterisystemet skal også utformes i henhold til gjeldende sjøfartsregelverk, fartøykrav og sertifiseringsstandarder for målmarkedet.

---

Et marint batteri er bare én del av fartøyets elektriske arkitektur.

Batterisystemet må kommunisere og fungere riktig med:

• Elektriske motorer
• Motorstyrere/invertere
• Ombordladere
• DC/DC-konvertere
• Energimanagementsystemer
• Fartøykontrollsystemer
• Kaioppladningssystemer

Oppadningskravene bør derfor vurderes under utforming av batterisystemet.

Avhengig av fartøyet og bruksområdet kan systemet støtte ulike oppadningsløsninger, inkludert AC-oppladning eller DC-hurtigoppladning.

For eksempel kan et høyeffektivt marint batterisystem integrere en CCS2-oppladningsløsning når hurtigoppladning kreves.

CAN-kommunikasjon kan også tillate batteristyringssystemet å utveksle informasjon med kjøretøyets eller fartøyets kontrollsystem, inkludert:

• SOC
• Spenning
• Aktuell
• Temperatur
• Feilinformasjon
• Ladestatus
• Batterigrenser

Et godt integrert batterisystem kan hjelpe til med å sikre at batteriet, fremdriftssystemet og ladesystemet fungerer som én helhetlig løsning.

---

Et pålitelig marin batterisystem er ikke bare et stort litiumbatteripakke.

Det er et helhetlig system som er designet for å oppfylle fartøyets spesifikke krav.

Nøkkeloverveielser inkluderer:

For OEM-er og produsenter av marint utstyr, tilpasset batterisystemdesign er ofte mer egnet enn bruk av et standardbatteripakke.

---

CTS Battery tilbyr tilpassede litiumbatterisystemer for elektriske og hybrid-marinanvendelser.

Våre marinebatteriløsninger kan tilpasses etter kravene til fartøyet, inkludert:

• Batterispennings- og kapasitetsverdier
• Batteripakkenes dimensjoner
• BMS-konfigurasjon
• CAN kommunikasjon
• Varmeforvaltning
• Væskekjølesystemer
• Høy-spenningsbeskyttelse
• Integrasjon av ladesystem
• Mekanisk kabinettutforming

For marin fremdrift med høyere effekt kan CTS Battery levere en integrert løsning som inkluderer:

Litiumbatterisystem + Væskekjølesystem + Ladesystem

Dette gjør det mulig å utforme batterisystemet i tråd med skipets fremdrifts- og ladekrav fra begynnelsen av.

For marine OEM-er, båtprodusenter og systemintegratorer kan samarbeid med en erfaren tilpasset marin batteriprodusent bidra til at batterisystemet passer riktig til skipet og fremdriftssystemet.

Leter du etter et tilpasset marin litiumbatterisystem for ditt neste prosjekt? Ta kontakt med CTS Battery for å diskutere dine krav.