EN
À medida que a eletrificação marítima continua a crescer, os sistemas de baterias de lítio estão se tornando uma fonte de energia importante para barcos elétricos, barcas, embarcações de trabalho, iates e outras embarcações marítimas.
No entanto, projetar um sistema de bateria marítima envolve muito mais do que simplesmente escolher uma bateria com capacidade suficiente.
A bateria deve funcionar como parte de um sistema de propulsão e energia completo, cumprindo simultaneamente os requisitos de segurança, gestão térmica, carregamento, comunicação e ambiente de exploração marítima.
Aqui estão 5 considerações-chave ao conceber um sistema de baterias marítimas.
O primeiro passo é determinar quanta energia e potência a embarcação realmente necessita.
A capacidade da bateria é normalmente medida em kWh kWh, enquanto a potência necessária depende do motor de propulsão e de outras cargas elétricas a bordo.
A capacidade necessária da bateria depende de fatores como:
- Tamanho e peso da embarcação
- POTÊNCIA DO MOTOR
- Velocidade de cruzeiro
- Autonomia operacional desejada
- Condições de operação
- Cargas elétricas auxiliares
- Capacidade de reserva exigida
- Oportunidades de recarga
Por exemplo, um pequeno barco elétrico pode exigir um sistema de baterias relativamente compacto, enquanto uma embarcação comercial maior ou uma embarcação de trabalho pode exigir um sistema de baterias de alta capacidade e alta tensão.
Portanto, o dimensionamento da bateria deve basear-se nas necessidades totais de potência da embarcação, em vez de simplesmente escolher a bateria disponível de maior capacidade.
Ponto-chave:
Um sistema marítimo de baterias devidamente dimensionado precisa equilibrar capacidade energética, potência de saída, autonomia operacional, peso e espaço físico disponível para instalação.
A tensão é outro fator crítico no projeto de sistemas marítimos de baterias.
Para sistemas elétricos de propulsão de alta potência, aumentar a tensão do sistema pode ajudar a reduzir a corrente para a mesma potência de saída.
Por exemplo:
Potência = Tensão × Corrente
No mesmo nível de potência, um sistema de maior tensão exige menor corrente.
Isso pode ajudar a reduzir:
- Tamanho do cabo
- Perdas elétricas
- Geração de Calor
- Requisitos de corrente do trem de potência
Consoante o tamanho da embarcação e os requisitos de propulsão, os sistemas marítimos de baterias podem utilizar diferentes plataformas de tensão, desde sistemas de baixa tensão até arquiteturas de alta tensão.
Um sistema de bateria marítima de alta tensão bem projetado pode integrar:
- Módulos de Bateria
- BMS de alta tensão
- Contatores
- Circuito de pré-carga
- Distribuição de alta tensão
- Proteção por fusível
- Comunicação CAN
- Monitoramento de Segurança
A arquitetura de tensão deve, portanto, ser selecionada em conjunto com o motor, o inversor, o carregador e outros componentes do sistema de propulsão elétrica.
O desempenho da bateria pode ser fortemente afetado pela temperatura.
Embarcações marítimas podem operar em ambientes muito distintos, desde climas frios do norte até regiões tropicais quentes e úmidas. A propulsão de alta potência também pode gerar calor significativo durante a operação contínua e a recarga rápida.
Para sistemas de baterias marítimas de alta potência, resfriamento Líquido pode proporcionar uma gestão térmica mais controlada do que depender apenas de refrigeração passiva ou por ar.
Um sistema de bateria refrigerado a líquido pode ajudar a manter uma temperatura operacional mais estável entre as células e os módulos da bateria.
Um sistema bem projetado de gerenciamento térmico pode incluir:
- Placas de resfriamento
- Circulação do líquido de arrefecimento
- Que são confiáveis e funcionam com eficiência, ajudando os motoristas a manter o veículo em boas condições.
- Trocadores de Calor
- Sensores de temperatura
- Software de controle térmico
Manter uma temperatura adequada da bateria pode ajudar a melhorar o desempenho, a confiabilidade e a vida útil do sistema.
Para aplicações marinhas de propulsão de alta potência, o gerenciamento térmico deve ser considerado já na fase inicial do projeto da arquitetura da bateria, e não adicionado posteriormente.
A segurança é uma das considerações mais importantes ao projetar um sistema de baterias marinhas de lítio.
Um sistema de baterias marinhas precisa monitorar continuamente as condições operacionais da bateria e proteger o sistema contra situações anormais.
Um BMS projetado adequadamente pode monitorar parâmetros como:
- Voltagem da célula
- Tensão do conjunto
- Atual
- Temperatura da célula
- Estado de carga (SOC)
- Estado de Saúde (SOH)
- Estado de isolamento
- Condições de carregamento e descarregamento
O sistema também pode fornecer proteção contra condições como:
- Sobrevoltagem
- Subtensão
- Sobrecarga
- Sobretemperatura
- Curto-circuito
- Condições anormais das células
Para sistemas de alta tensão, funções adicionais de proteção e segurança elétrica podem incluir contactores, circuitos de pré-carregamento, fusíveis, monitoramento de isolamento e funções de desligamento de emergência.
O sistema de baterias também deve ser projetado de acordo com os regulamentos marítimos aplicáveis, os requisitos da embarcação e as normas de certificação para o mercado-alvo.
Uma bateria marítima é apenas uma parte da arquitetura elétrica da embarcação.
O sistema de baterias precisa se comunicar e funcionar corretamente com:
- Motores elétricos
- Controladores/inversores de motor
- Carregadores Embarcados
- Conversores DC/DC
- Sistemas de Gestão de Energia
- Sistemas de controle da embarcação
- Sistemas de carregamento em terra
Os requisitos de carregamento devem, portanto, ser considerados durante o projeto do sistema de baterias.
Dependendo da embarcação e da aplicação, o sistema pode suportar diferentes soluções de carregamento, incluindo carregamento CA ou carregamento rápido CC.
Por exemplo, um sistema de baterias marítimo de alta potência pode integrar uma Solução de carregamento CCS2 quando for necessário carregamento rápido.
A comunicação CAN também pode permitir que o sistema de gerenciamento de baterias troque informações com o sistema de controle do veículo ou da embarcação, incluindo:
- SOC
- Voltagem
- Atual
- Temperatura
- Informações sobre falhas
- Estado de cobrança
- Limites da bateria
Um sistema de baterias bem integrado pode ajudar a garantir que a bateria, o sistema de propulsão e o sistema de carregamento operem como uma solução completa.
Um sistema de baterias marítimo confiável não é simplesmente um grande conjunto de baterias de lítio.
É um sistema completo projetado especificamente para as necessidades da embarcação.
As principais considerações incluem:
| Fator de Design | Perguntas Chave |
|---|---|
| Energia e Potência | Quanta energia e potência de propulsão são necessárias? |
| Voltagem | Qual arquitetura de tensão é compatível com o sistema de propulsão? |
| Gestão Térmica | Como a bateria será refrigerada durante a operação e a recarga? |
| Segurança | Quais funções do BMS e de proteção em alta tensão são necessárias? |
| Recarga e integração | Como a bateria se comunicará com o motor e o sistema de recarga? |
Para fabricantes de equipamentos originais (OEMs) e fabricantes de equipamentos marítimos, o projeto personalizado de sistemas de baterias costuma ser mais adequado do que utilizar um pacote de baterias padrão.
A CTS Battery fornece sistemas de baterias de lítio personalizados para aplicações marítimas elétricas e híbridas.
Nossas soluções de baterias marítimas podem ser personalizadas conforme os requisitos da embarcação, incluindo:
- Tensão e capacidade da bateria
- Dimensões do pacote de baterias
- Configuração do BMS
- Comunicação CAN
- Gestão Térmica
- Sistemas de refrigeração líquida
- Proteção contra alta tensão
- Integração do Sistema de Carregamento
- Projeto de invólucro mecânico
Para aplicações marítimas de propulsão de maior potência, a CTS Battery pode fornecer uma solução integrada que inclui:
Sistema de Baterias de Lítio + Sistema de Refrigeração Líquida + Sistema de Carregamento
Isso permite que o sistema de baterias seja projetado desde o início com base nos requisitos de propulsão e carregamento da embarcação.
Para fabricantes originais de equipamentos marítimos (OEMs), construtores de barcos e integradores de sistemas, trabalhar com um fabricante personalizado de baterias marítimas pode ajudar a garantir que o sistema de baterias seja adequadamente compatível com a embarcação e o sistema de propulsão.
Procurando um sistema personalizado de baterias de lítio para embarcações para o seu próximo projeto? Entre em contato com a CTS Battery para discutir seus requisitos.