一种纯电动船舶自动化系统及其集成方法与流程

本发明属于电动船舶，涉及一种纯电动船舶自动化系统及其集成方法。

背景技术：

1、纯电池动力船舶(以下简称电动船)具有绿色环保、低噪音、低振动的优点，单艘大、中型电动船的电池能量可达数百千瓦时至数兆瓦时，相当于数十至上百辆电动汽车的电池能量值，电动船的出现对改善沿岸环境具有重大意义。但受限于电动船的航程、快捷充电、动力系统、自动化系统等成本影响，电动船的大范围推广应用受到一定影响。

2、电动船的电气化、智能化程度高，各设备间主要通过网络通信进行数据交互，为船舶能量管理系统与整船网络监控系统(或称机舱监测报警系统)的一体化集成提供了可能。

3、现有整船能量管理系统与网络监控系统为两套独立的系统，机舱内设置独立的网络监控系统主机，用于采集、接收各设备、管路系统的相关数据。然而独立的网络监控系统系统占用机舱空间，会增加整船中自动化系统成本；且设备数量及接线较多，增加了整船故障率、提高了设备维护强度。此外，现有网络监控系统界面能够对电动船各电芯温度、电芯电压进行分页显示，但高电池能量的电动船，其电芯数量成千数万，网络监控系统内电芯温度、电芯电压的人机界面繁多、层次复杂，会导致数据翻阅、查找困难。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种纯电动船舶自动化系统及其集成方法，使整船系统拓扑结构更简洁，从而减少自动化系统的实现成本。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

3、一方面，本发明提供了一种纯电动船舶自动化系统的集成方法，将电池管理系统内的电芯温度、电芯电压数据传输并集成到能量管理系统内，将网络监控系统与能量管理系统进行一体化集成，取消网络监控系统主机及其串口服务器，所述网络监控系统的集控台触摸屏、机舱触摸屏分别与能量管理系统连接；所述能量管理系统还分别与电池管理系统、推进控制系统连接。

4、进一步，所述电池管理系统将电池组中的电芯数据分别存放在具有固定编号的保持性寄存器中，以方便所述能量管理系统对电池管理系统的数据进行整体写入、读取。

5、进一步，所述电池组由多个电池簇并联形成，每个所述电池簇由多个电池包串联形成，每个所述电池包由多个电池模组并联形成，每个所述电池模组由多个电芯串联和/或并联形成。

6、进一步，作业人员通过所述集控台触摸屏、机舱触摸屏查询不同电池包的电芯数据，且所述集控台触摸屏、机舱触摸屏分别设置有与各电池包相对应的电芯数据请求值界面。

7、进一步，所述能量管理系统根据各触摸屏发送的电芯数据请求值的大小判断是否有触摸屏查询电芯数据；如是，则进一步判断哪个触摸屏正在查询电芯数据。

8、进一步，上述判断过程执行如下循环：

9、步骤1、若各触摸屏发送的电芯数据请求值x＜1000，则没有触摸屏查询电芯数据；若各触摸屏发送的电芯数据请求值1000＜x＜2000，则机舱触摸屏查询电芯数据，若各触摸屏发送的电芯数据请求值x＞2000，则集控台触摸屏查询电芯数据；

10、步骤2、当判断机舱触摸屏查询电芯数据或者集控台触摸屏查询电芯数据，所述能量管理系统计算相应电池包编号，并对相应触摸屏发送的电芯数据请求值进行取余计算；

11、步骤3、根据所述取余计算结果进一步计算电池管理系统内电芯数据的寄存器地址，根据所述寄存器地址查询电池管理系统内对应电池包的电芯数据，再返回步骤1。

12、另一方面，本发明还提供了一种纯电动船舶自动化系统，应用如上部分或全部所述的集成方法集成形成，所述纯电动船舶自动化系统包括集成能量管理系统与网络监控系统于一体的整船系统，所述网络监控系统的集控台触摸屏、机舱触摸屏分别与能量管理系统连接；所述能量管理系统分别与电池管理系统、推进控制系统连接，所述电池管理系统还连接有电池管理系统触摸屏，所述推进控制系统还连接有推进控制系统触摸屏。

13、进一步，所述电池管理系统至少包括第一电池管理系统和第二电池管理系统，所述能量管理系统与第一电池管理系统、第二电池管理系统的通信采用异步方式。

14、进一步，所述能量管理系统采用modbus tcp通信方式与第一电池管理系统通信指定时间后再启动与第二电池管理系统的通信。

15、进一步，所述能量管理系统通过寄存器编号实现对电池管理系统内电芯数据的分时、分包请求；所述能量管理系统与电池管理系统内电芯数据的分包传输，采用modbus tcp或modbus rtu的通信方式。

16、与现有技术相比，本发明提供的技术方案包括以下有益效果：

17、本发明在应用层优化了整船能量管理系统与电池管理系统的网络通信协议，在取消网络监控系统独立主机的情况下，实现网络监控系统对电池管理系统大数据的监测显示。利用能量管理系统充当网络监控系统的主机，将网络监控系统与现有能量管理系统进行一体化集成，使网络监控系统的硬件、接线大大减少，增强了网络监控系统的可靠性，同时降低了电动船的成本，有利于电动船的推广及应用。

18、此外，整船能量管理系统与电池管理系统的通信采用分时异步启动方式，启动与两个或两个以上电池管理系统的通信，从而减少网路数据阻塞，提高数据传输效率。网络监控系统的触摸屏中电芯信息查询界面使用输入模式的符号i/o域和多个可见条目的文本列表实现单界面下对所有电芯信息的查询，大大简化了触摸屏界面结构，节省触摸屏内存资源，提高数据查询、显示效率。

技术特征：

1.一种纯电动船舶自动化系统的集成方法，其特征在于，将电池管理系统内的电芯温度、电芯电压数据传输并集成到能量管理系统内，将网络监控系统与能量管理系统进行一体化集成，取消网络监控系统主机及其串口服务器，所述网络监控系统的集控台触摸屏、机舱触摸屏分别与能量管理系统连接；所述能量管理系统还分别与电池管理系统、推进控制系统连接。

2.根据权利要求1所述纯电动船舶自动化系统的集成方法，其特征在于，所述电池管理系统将电池组中的电芯数据分别存放在具有固定编号的保持性寄存器中，以方便所述能量管理系统对电池管理系统的数据进行整体写入、读取。

3.根据权利要求2所述纯电动船舶自动化系统的集成方法，其特征在于，所述电池组由多个电池簇并联形成，每个所述电池簇由多个电池包串联形成，每个所述电池包由多个电池模组并联形成，每个所述电池模组由多个电芯串联和/或并联形成。

4.根据权利要求3所述纯电动船舶自动化系统的集成方法，其特征在于，作业人员通过所述集控台触摸屏、机舱触摸屏查询不同电池包的电芯数据，且所述集控台触摸屏、机舱触摸屏分别设置有与各电池包相对应的电芯数据请求值界面。

5.根据权利要求4所述纯电动船舶自动化系统的集成方法，其特征在于，所述能量管理系统根据各触摸屏发送的电芯数据请求值的大小判断是否有触摸屏查询电芯数据；如是，则进一步判断哪个触摸屏正在查询电芯数据。

6.根据权利要求5所述纯电动船舶自动化系统的集成方法，其特征在于，判断过程执行如下循环：

7.一种纯电动船舶自动化系统，其特征在于，应用权利要求1～6任一项所述的集成方法集成形成，所述纯电动船舶自动化系统包括集成能量管理系统与网络监控系统于一体的整船系统，所述网络监控系统的集控台触摸屏、机舱触摸屏分别与能量管理系统连接；所述能量管理系统分别与电池管理系统、推进控制系统连接，所述电池管理系统还连接有电池管理系统触摸屏，所述推进控制系统还连接有推进控制系统触摸屏。

8.根据权利要求7所述的纯电动船舶自动化集成系统，其特征在于，所述电池管理系统至少包括第一电池管理系统和第二电池管理系统，所述能量管理系统与第一电池管理系统、第二电池管理系统的通信采用异步方式。

9.根据权利要求8所述的纯电动船舶自动化集成系统，其特征在于，所述能量管理系统采用modbus tcp通信方式与第一电池管理系统通信指定时间后再启动与第二电池管理系统的通信。

10.根据权利要求7所述的纯电动船舶自动化集成系统，其特征在于，所述能量管理系统通过寄存器编号实现对电池管理系统内电芯数据的分时、分包请求；所述能量管理系统与电池管理系统内电芯数据的分包传输，采用modbus tcp或modbus rtu的通信方式。

技术总结本发明属于电动船舶技术领域，涉及一种纯电动船舶自动化系统及其集成方法。该系统在应用层优化了整船能量管理系统与电池管理系统的网络通信协议，在取消网络监控系统独立主机的情况下，实现网络监控系统对电池管理系统大数据的监测显示。利用能量管理系统充当网络监控系统的主机，将网络监控系统与现有能量管理系统进行一体化集成，使网络监控系统的硬件、接线大大减少，增强了网络监控系统的可靠性，同时降低了电动船的成本，有利于电动船的推广及应用。技术研发人员：司向飞,姚世强,王翠云,雷智,李琰,焦振乾受保护的技术使用者：西安中车永电电气有限公司技术研发日：技术公布日：2024/4/17