船舶电池系统完整方案

整理一份船舶锂电池系统完整方案，涵盖动力和辅助系统应用，包括电池选型、BMS、散热、保护、电气接口及安全标准。下面是详细方案：

一、系统概述

船舶电池系统主要用于以下几个方向：

1. 主推进动力：替代或辅助柴油/燃油发动机，实现低噪音、零排放航行。

2. 辅助动力：船舶上的照明、空调、泵浦等低压设备。

3. 应急备用电源：确保关键设备在主电源故障时持续运行。

系统特点：高功率密度、强安全性、长期可靠性、防水防震、防爆要求高。

二、电池选型

1. 电池类型

• 磷酸铁锂（LiFePO4）：安全性高、循环寿命长、热稳定性好，适合船舶动力及储能。

• 三元锂（NCM/NCA）：能量密度高，适合对体积重量要求严格的快艇或小型无人船舶，但需加强热管理和安全措施。

2. 电压与容量

• 动力系统：常用电压 48V、72V、96V、400V、512V 或 800V，根据船舶功率和电机类型选择。

• 容量设计：根据航行里程、负载功率和备用要求计算。
  示例公式：
  [
  电池容量(Ah) = \frac{总能量(kWh) \times 1000}{系统电压(V)}
  ]

• 储能系统：低压48V或低功率模块化设计，保证安全备用。

3. 电池结构设计

• 模块化PACK：便于维修和更换，每模块内置温度、压差检测。

• 分布式/集中式设计：大功率船舶可采用分布式电池包，减轻布线压力。

三、BMS与控制

1. 功能要求

• 电池电压、电流、温度采集

• SOC/SOH估算

• 单体电池平衡

• 过压、欠压、过流、短路保护

• 温度过高保护与报警

2. 高级功能

• 与船舶能源管理系统（EMS）联动

• 故障记录与远程监控

• 负载优先级管理

四、散热与安全设计

1. 散热方式

• 自然散热：适用于中小功率电池包，需充分空气流通。

• 液冷/风冷：大功率船舶动力系统必须考虑液冷或强制风冷，提高稳定性。

2. 安全保护

• 防短路、防反接、防火阻燃材料

• 防水防尘等级IP65以上

• 遵循船用防爆标准和国际安全标准（如IEC 62619、ISO 12217-1）

五、接口与通信

• CAN总线：用于BMS与船舶控制系统通信

• RS485/Modbus：用于能源管理或远程监控

• 电气接口：高压动力接口需符合船舶规范，低压辅助系统接口符合IEC或GB标准

六、安装与结构设计

• 电池箱需防震、防潮、防火

• 重心控制：大型电池应尽量靠近船体中心，保持稳定性

• 模块可拆卸设计，便于维护

七、系统保护与标准

• 国际标准：

• IEC 62619（商用/工业二次电池安全要求）

• IEC 62281（船舶锂电池运输安全）

• ISO 12217-1（船舶稳定性与安全）

• 国内标准（如适用）：

• GB/T 31485-2015（动力电池安全要求及试验方法）

• GB/T 36972-2018（电动道路车辆动力电池安全要求，可借鉴）

八、典型配置示例