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1、RTG 混合動力節能改造電池組系統 RTG 節能改造方案節能改造方案 RTG 混合動力節能改造電池組系統 一、項目總體結構（一）項目總體需求 一、項目總體結構（一）項目總體需求 根據用戶對碼頭集吊車電源系統的具體要求，即原 400KW 柴油發電機組供電方式，改為混合供電方式（柴油機+動力電池），減少大功率柴油機長時間工作造成的污染，從而減少碳的排放，動力電池要求能連續運行 2 小時：碼頭集吊車工作示意圖碼頭集吊車工作示意圖 1、電池組額定電壓：DC640V 2、電池組最高電壓：DC680V 3、電池組最低電壓：DC570V 4、電池組最大電流：600A（6S）5、電池組正常放電電流：180A 2、6、電池組正常充電電流：120A 7、最大充電電流：340A（5S）8、電池組總內阻不大于 0.1 歐姆。9、400KW 柴油機發電機組改為 80KW 柴油機發電機組 10、電池組滿足連續工作 2 小時，即以 4 分鐘吊一個標準集裝箱，滿足吊30 個標準集裝箱 RTG 混合動力節能改造電池組系統 （二）集吊系統介紹 集吊系統介紹 工作循環工況：起始位置 A（輪胎吊空吊具在上停止位置）空吊小車行走至海側位置 B空吊具下降到位置 C 后吊具閉鎖 吊箱起升到上停止位置 B帶箱小車行走至陸側位置 A帶箱下降到位置 D 開鎖空吊具起升到上停止位置 A。1、小車從 A 點運行到 B 點的時間20 秒；PT3、=45KW 2、空吊具從 B 點下降到 C 點的時間30 秒；PH=160KW（回饋）3、吊具對箱及閉鎖時間30 秒；4、吊箱從 C 點起升到 B 點的時間30 秒；PH=160KW 5、小車從 B 點運行到 A 點的時間20 秒；6、吊箱從 A 點下降到 D 點的時間30 秒；PH=160KW（回饋）7、吊箱對位及開鎖時間30 秒；8、空吊具從 D 點起升到 A 點的時間30 秒；PH=160KW 假設每小時作業 15 循環,則平均一個循環按 4 分鐘(T0)計算 一個工作循環內消耗的總能量：1.89kWh RTG 混合動力節能改造電池組系統 一個工作循環內回饋電能：1.21 kWh 二、鋰4、電池動力系統設計方案 二、鋰電池動力系統設計方案 1、動力系統基本框圖 1、動力系統基本框圖 RTG 混合動力節能改造電池組系統 2、動力電池組：2、動力電池組：鋰電池 3.2V/100 AH（寬 143*厚 44*高 325）電池組 2 并 198 串,共 396 只電池 標稱容量標稱容量/Nominal capacity 100Ah 最小容量最小容量/Minimum capacity 100Ah 0.2C rate discharge capacity 交流內阻交流內阻/Internal resistance 0.6m 標稱電壓標稱電壓/Nominal voltage 3.2V 電芯重量電5、芯重量/Cell weight 3200g50g 恒流恒流/Constant current 20A 標準放電方法標準放電方法 Standard discharge（0.2C）截止電壓截止電壓/Cut-off-charge voltage 2.0V 恒流恒流/Constant current 20A 標準充電方式標準充電方式 Standard charge 充 電 電 壓充 電 電 壓/Charge voltage 3.60V 恒流恒流/Constant current 100A 快速充電方式快速充電方式 Fast charge 充 電 電 壓充 電 電 壓/Charge voltage 3.6、60V 最大持續放電電流最大持續放電電流 Max continues discharge current 300A RTG 混合動力節能改造電池組系統 脈沖放電電流脈沖放電電流 Pulse discharge current at 10 Sec 500A 循環壽命循環壽命 Cycle life 2000 times 80%DOD 3、電池管理系統功能及技術指標 3、電池管理系統功能及技術指標 電池管理系統由 1 個主控盒、1 個高壓控制盒、22 個 LECU 采用盒組成（1）、實現電池運行狀態的實時監控：電池組總電壓、總電流、SOC、運行狀態、電池組溫度、電池完全管理；（2）、荷電量（SOC）7、估算；（3）、電池安全：防止電池過充、過放；對電池運行狀態實時監控，及時發出禁用請求等提示信息。（4）、實現電池故障診斷和安全保護：包含電池故障診斷；（5）、具有自檢和自診斷功能：能診斷和處理各類 BMS 故障；（6）、管理電池，延長電池使用壽命，維持電池 SOC 在合理的區間內，根據用戶使用工況，執行恰當的管理策略。（7）、具有直流輸出絕緣監測功能，保證系統電氣安全可靠。（8）、具有數據顯示、記錄、處理等功能。（9）、電池組由 1 個主控制器、1 個高壓控制盒、22 個子控制器組成，每個子控制器(LECU)采集 9 個單體電池電壓、2 個溫度，實現對電池的被動式均衡。（10）、電池組的主控制8、器由 DSP 控制構成，測量電池總電壓，測量充電電壓，測量放電電壓，測量總電流，控制充電接觸器，控制放電接觸器，控制放電預充電接觸器等。電池管理系統技術指標：電池管理系統技術指標：?容量 100AH+100AH?SOC 工作范圍 0.2100%?額定電壓：633.6 V 198 串?工作電壓范圍 594 V 673.2 V；（單體鋰電池電壓工作范圍 3.0-3.4V）RTG 混合動力節能改造電池組系統?額定充電電流 120A?額定放電電流：200A?最大允許充電電流 300A?最大允許放電電流 600A?電池組工作環境溫度 -20+55?控制器工作環境溫度 -20+65?SOC 估算精度 小于9、 5?單體電池串數 198 串 22 個電池模塊（22 個 2 并 9 串模塊）每個電池模塊重 62 Kg 尺寸：寬 890*高 185*深 537 mm(暫定)?單體電壓測量范圍 04.5V；測量精度 5mV?總電壓測量范圍 DC 0V DC750V:測量精度 1V;?總電流測量范圍 0.6600A；測量精度 0.6A?絕緣電阻范圍 1M500M，測試精度：0.5M?溫度測量 每個 LECU 采集 2 路；?溫度范圍 -20150，測試精度：2（080內）?均衡電流 被動式，0.1 A；電池管理系統安裝于動力電池組內，負責對動力電池組進行電壓、溫度、電流、容量等信息的采集，實時狀態監測和故障10、 分析，同時通過 CAN 總線與中控室監控調 度系統及集裝箱監控系統進行聯機，實現 對電池進行優化的充、放電管理控制。電池管理系統框圖：（見圖）電池管理系統框圖：（見圖）RTG 混合動力節能改造電池組系統 4、顯示屏：4、顯示屏：（1）主界面 （2）單體電壓 RTG 混合動力節能改造電池組系統 （3）上位機界面 5、結構（初稿）：5、結構（初稿）：RTG 混合動力節能改造電池組系統 RTG 混合動力節能改造電池組系統 RTG 混合動力節能改造電池組系統 主控盒 高壓盒 采樣盒 三鋰電池動力系統主要功能（一）主要功能：主控盒 高壓盒 采樣盒 三鋰電池動力系統主要功能（一）主要功能：（1）電池組供11、電：3.2V*198 個*200AH（2并）=126720 VAH=127 KWH 電池組容量 127 KWH 60KW 供電 2.1 個小時 （2）電池組充電；80KW對電池組充電(640V/120A)，充電時間 2小時；（二）、動力系統主要設備（二）、動力系統主要設備 本系統電池組，采用 2 個 3.2V/100AH 電池并聯后串聯而成，電池組配有一套電池管理系統。電池組能單獨運行、停止、維護，并能夠對電池的可靠運行提供必要的安全保護。電池及其管理系統內部通過 CAN 總線進行通信，并將其所有數據信息通過串口，送到工控機進行監視。主要設備清單 主要設備清單 序號 物品名稱 數量 外形尺寸（12、寬/高/深）重量 序號 物品名稱 數量 外形尺寸（寬/高/深）重量 1 電池模塊 22 寬 890*高 185*深 537 mm 65kg/個 2 電池架 1 寬 2728*高 1908*深 546 mm 180 kg 2 電池管理系統 1 450/178/800mm 15kg 4 LECU 采用盒 22 120/100/20mm 1 kg RTG 混合動力節能改造電池組系統 5 高壓控制盒 1 150/100/20mm 1 kg 6 7.5 吋顯示屏 1 200/133/20mm 1 kg 7 電池均衡器 1 寬 890*高 185*深 537 mm 20 kg （三）、動力系統特點：（三）、動力系統特點：1、動力系統采用充電、放電回路，確保電池組能充、放電同時進行；2、動力系統采用充電、放電回路，可根據需要進行電池組、充電回路（柴油機發電、市電供電）的擴展；3、充電系統可根據電池組剩余容量自動控制充電量（確保能量的回收）；4、系統具有能量回收功能，當升降電機下降時，產生能量向電池組充電；5、系統具有軟件保護和硬件雙重保護功能（干觸點輸出）；6、系統配計算機后可以實現遠程監視功能；