蘇錦宏+++熊天學(xué)

摘 要：我國的海岸線較長，因此領(lǐng)海面積非常廣闊。在海洋事業(yè)發(fā)展的整個過程中，船只是否得到有效利用具有重要的影響，如果在船用多重冗余鋰電池管理系統(tǒng)的研究方面表現(xiàn)為缺失現(xiàn)象，勢必?zé)o法較好地捍衛(wèi)國家的領(lǐng)海，同時對于相關(guān)海洋產(chǎn)業(yè)的進(jìn)展而言，也會產(chǎn)生一定的負(fù)面影響。文章針對高可靠性的船用多重冗余鋰電池管理系統(tǒng)展開討論，并提出合理化建議。

關(guān)鍵詞：可靠性；船用；冗余；鋰電池；系統(tǒng)

1 船用多重冗余鋰電池管理系統(tǒng)分析

在現(xiàn)代科技快速發(fā)展的過程中，船用多重冗余鋰電池管理系統(tǒng)已經(jīng)成為了必要的研究內(nèi)容，這對于海洋產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，幾乎產(chǎn)生決定性的影響。在本次研究中，提出的高可靠性的船用多重冗余鋰電池管理系統(tǒng)，主要是由雙機(jī)主從冗余與三線傳輸冗余兩個部分組成的。在系統(tǒng)內(nèi)部，雙機(jī)主從冗余的運作，主要是通過BMS（鋰電池的能量管理系統(tǒng)）直接進(jìn)行控制的；而BMS的主控備用工作，則是通過兩個單元模塊共同實現(xiàn)的，這樣有利于實現(xiàn)對船用多重冗余鋰電池管理系統(tǒng)較高的掌控。在系統(tǒng)的設(shè)計過程中，還采用了CAN總線進(jìn)行模式的選擇，通信工作也是通過CAN總線來完成的，這樣的操作方法，優(yōu)勢在于更好地控制系統(tǒng)中的熱備份冗余。除此之外，三線傳輸冗余，是由CAN總線、Zigbee無線，以及獨立線路三種單元模塊來共同組成的，通過這種方法和原理的運轉(zhuǎn)，可以幫助船用多重冗余鋰電池管理系統(tǒng)，達(dá)到良性循環(huán)的效果，明顯提升可靠性，基本上不會出現(xiàn)嚴(yán)重的問題。

2 可靠性分析

本次研究所提出的高可靠性船用多重冗余鋰電池管理系統(tǒng)，雖然在理論上具有較好的效果，但是在真正使用的過程中，肯定會遇到一些特殊的情況，或者是一些變化性的因素。倘若船用多重冗余鋰電池管理系統(tǒng)的使用，完全按照理論的標(biāo)準(zhǔn)來完成，并不能在最終的成績上達(dá)到最佳，還可能造成惡性循環(huán)，屆時所造成的影響將難以挽回。為此，我們有必要在理論完善以后，針對船用多重冗余鋰電池管理系統(tǒng)的可靠性展開分析。經(jīng)過大量的討論和研究，提出了假定的條件：第一，船用多重冗余鋰電池管理系統(tǒng)滿足馬爾科夫假設(shè)的內(nèi)容；第二，組成電池管理系統(tǒng)的電路單元模塊，其在壽命服從指數(shù)上，表現(xiàn)為分布狀態(tài)，并且各個單元的狀態(tài)為相互獨立的情況；第三，不考慮系統(tǒng)兩個電路單元，或者是兩個以上電路單元在同一時刻出現(xiàn)故障的現(xiàn)象；第四，假定船用多重冗余鋰電池管理系統(tǒng)在運行的過程中，忽略切換過程對系統(tǒng)可靠性的影響。上述的幾種假定條件，在實際運行中是有可能發(fā)生的，并且發(fā)生的概率也比較高。在假定條件的作用下，船用多重冗余鋰電池管理系統(tǒng)的冗余狀態(tài)轉(zhuǎn)移得到了切實的分析。

3 試驗結(jié)果

就船用多重冗余鋰電池管理系統(tǒng)本身而言，其是符合時代發(fā)展的一種產(chǎn)物，而未來的船只應(yīng)用也需要這樣的系統(tǒng)來提供相應(yīng)的幫助。從以上的研究來看，船用多重冗余鋰電池管理系統(tǒng)的理論可行性、可靠性都比較高，在假定條件的作用下表現(xiàn)也不錯?？墒窍胍尨枚嘀厝哂噤囯姵毓芾硐到y(tǒng)真正的在實際工作當(dāng)中得到應(yīng)用，還應(yīng)該針對試驗的具體結(jié)果展開分析，了解系統(tǒng)的實踐效果。針對船用多重冗余鋰電池管理系統(tǒng)的試驗結(jié)果，利用邏輯分析儀得到了試驗的波形圖，分析認(rèn)為：在正常的情況下，BCU的生命信號，主要是表現(xiàn)為5Hz的方波信號。

當(dāng)BCU設(shè)備發(fā)送相應(yīng)的信號以后，可以通過CAN總線，有效的實現(xiàn)與LECU的通信作用。相反的，當(dāng)BCU出現(xiàn)故障以后，5Hz的方波生命信號，將會表現(xiàn)為消失的情況，此時的故障BCU，不會再進(jìn)行信號的發(fā)送工作，而BCU備用設(shè)備，則會代替原有的設(shè)備來進(jìn)行信號的發(fā)送處理，從而繼續(xù)通過CAN總線，達(dá)到與LECU通信的目的。值得注意的是，在不同故障條件下，故障檢測時間約1s～2s，冗余切換時間約4s～6s，且隨著故障等級的加深，實現(xiàn)冗余所需要的檢測時間和切換時間都有不同程度的延長。這樣的試驗結(jié)果，說明能夠在故障狀況下，達(dá)到斷點恢復(fù)以及雙機(jī)主從冗余的熱備份工作效果，并且不耽誤船用多重冗余鋰電池管理系統(tǒng)的正常使用，對維護(hù)工作的開展，也帶來很多的幫助。

4 系統(tǒng)討論

船用多重冗余鋰電池管理系統(tǒng)研究難度比較高，有很多的技術(shù)難題都需要進(jìn)行大量的突破才能得到良好的結(jié)果。在本次研究中，關(guān)于船用多重冗余鋰電池管理系統(tǒng)的可靠性，提出了很多的內(nèi)容分析，最終在理論研究上、可靠性分析上、實踐效果上，都得到了不錯的成績，具體表現(xiàn)在以下幾點：第一，提出了一種由雙機(jī)主從冗余與三線傳輸冗余兩部分組成的多重冗余方案，雙機(jī)主從冗余實現(xiàn)了控制系統(tǒng)的熱備份冗余，三線傳輸冗余由CAN總線、Zigbee無線和獨立線路三種單元模塊組成，最大限度地提高了BMS的冗余，實現(xiàn)了新能源船舶的可靠、高效續(xù)航能力。第二，采用馬爾科夫過程理論分析了系統(tǒng)在關(guān)鍵節(jié)點設(shè)備及通信線路冗余下的可靠性能，揭示了所研究的多重冗余系統(tǒng)具有高可靠性的本質(zhì)特性。第三，試驗結(jié)果證實了所研究的具有高可靠性船用BMS多重冗余方案理論分析的正確性和可行性。

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