国外潜艇锂离子动力电池应用情况及技术分析

2018年10月4日,日本"苍龙"级潜艇11号艇"凰龙"号在三菱重工举行了下水仪式,为全球首艘装备锂离子动力电池的潜艇,随后法、德、韩等国也相继宣布其潜艇锂离子动力电池已具备装艇条件,标志着潜艇动力电池开始进入锂电时代.本文根据国外相关报道及文献资料,对国外潜艇所用的锂离子动力电池从技术角度进行了分析,并与铅酸蓄电池进行了对比.     

国内外锂离子动力电池发展概况及启示

本文简要介绍了国内外锂离子动力电池发展情况,指出锂离子动力电池是当今动力电池行业研究的热点,是未来最有可能取代现有潜艇动力电池的理想电源。     

锂离子动力电池装艇适用性研究

通过对锂离子动力电池的技术特点分析归纳,结合其装艇适用性方面所遇到的组合特性、能量适配性以及成组电池安全性问题开展分析,利用离线仿真、半实物仿真的技术手段进行了探讨.从系统可靠性的角度考虑,对潜艇用锂离子动力电池各种组成结构进行仿真建模分析,提出了潜艇总体对锂离子动力电池模块的组合特性要求.搭建了半实物仿真测试平台,编制模型程序对锂离子单体动力电池采用与实际使用环境一致的恒功率放电模式进行缩比测试,得到了恒功率放电特性曲线,科学评判了其能量适配性.同时从潜艇安全性设计的角度考虑,提出了总体对锂离子动力电池模块的容量设计准则,并对潜艇用锂离子动力电池组安全措施设置提出了基本要求.     

潜艇动力电池技术发展综述

对潜艇动力电池进行探讨,介绍了当前潜艇用动力电池特点.根据潜艇对动力电源的要求,探讨了最具潜力的动力电池的性能特点、当前状况及在潜艇中的应用前景.     

锂离子动力电池应用于深潜救生艇的可行性分析

本文通过对锂离子电池动力电池的原理及主要特性的分析,结合深潜救生艇用动力电池的特殊使用环境和需求,论证了锂离子动力电池在深潜救生艇上的适用条件和应用可能性。结果表明锂离子电池作为深海救生艇的动力电池完全可行,并具有非常好的应用前景。     

国外船用锂离子动力电池冷却技术分析

动力电池合理的冷却可以有效提高效率并延长其使用寿命。本文综述了锂离子动力电池冷却发展的关键技术，考察了国外多家船用电池冷却技术的优势和特点，着重梳理了船用锂离子动力电池冷却技术发展的当前动向，以期为船用锂电池热管理的实际应用提供一定的参考价值。     

钠-氯化镍电池应用于潜艇动力系统的可行性分析

在总结钠-氯化镍电池主要特性的基础上,结合艇用动力电池特殊需求,从适用性、安全性和经济性三方面开展钠-氯化镍电池应用于潜艇动力系统的可行性分析与论证,分析与论证表明钠-氯化镍作为潜艇动力电池完全可行,并具有极好的应用前景。     

锂离子蓄电池在非核动力潜艇上的应用研究

简要介绍了铅酸电池在常规潜艇传统柴-电动力推进系统中的应用历史,以及在长期使用中发现的问题。指出了替换或改进该蓄电池的必要性,重点论述了锂离子电池的优点以及在潜艇上的适用条件,描述了国内外锂离子电池研制的进展以及在潜艇动力系统的应用可能性,并对比了两种蓄电池的优点与不足。结果显示:锂离子电池的电能密度比铅酸电池高2倍,而相同电能的电池重量却减轻一半。     

潜艇用闭式循环柴油机AIP装置研究综述

本文介绍了潜艇用闭式循环柴油机AIP系统的工作过程及其相关优势劣势及技术难点,并阐述了其历史发展过程,重点对其应用前景进行了展望。考虑到潜艇用动力电池目前仍存在的一系列技术缺陷,闭式循环柴油机作为一类技术成熟、成本低廉的潜艇AIP动力装置,目前仍有一定的应用前景。     

潜艇锂离子电池的发展与集成

铅酸电池作为储能电池在过去一百多年里广泛应用于舰艇上,铅酸电池的可靠性在应用中得到了充分的证实,但其能量和功率密度低、析氢等固有缺陷致使储能电池的发展受到局限。近年,锂离子电池的发展使储能电池性能得到显著提升,但其集成和应用存在着安全性的严重挑战。Thyssen Krupp船舶系统公司研制出适用于潜艇的大容量锂离子电池系统集成设计理念和解决方案,克服了安全性问题,使艇用电池性能提高,能满足更强作战力的潜艇需求。相比传统铅酸电池,锂离子电池容量提升30%,放电倍率提升2倍,另外,锂离子电池可免维护,提高了运行灵活性。本文采用实例对锂离子电池技术在潜艇上的发展与集成进行介绍,总结了艇用锂电池的必要性和应用难点。     

潜艇用铅酸蓄电池综述

本文简要介绍了潜艇用铅酸蓄电池现状。指出了潜艇用铅酸蓄电池存在的问题,针对铅酸蓄电池的发展状况,展望了潜艇用铅酸蓄电池的发展方向。     

潜艇总体安全性需要解决的问题及对策

文章叙述了潜艇总体安全性研究的有关内容：潜艇动力抗沉、潜艇结构、平台保障、核动力装置、武器系统等安全性技术研究和安全性综合信息技术研究,介绍了国外潜艇动力抗沉安全性技术的现状,并对潜艇在使用中可能遇到的情况,提出了潜艇总体安全性研究应解决的问题及对策。     

电力电子技术在我国潜艇中的应用现状及前景

介绍了现代电力电子技术在潜艇中的应用现状,分类介绍了DC/AC逆变电源、直流—直流(DC—DC)开关电源、直流电动机调速和起动电源等电力电子装置的应用情况。指出电力电子技术的发展可带来的好处,认为电力电子技术技术在潜艇中的应用具有广阔的前景。     

艇用富液式铅酸蓄电池有害气体研究

艇用富液式铅酸蓄电池在使用过程中,易析出氢气、砷化氢、硫酸蒸汽等有毒有害气体。本文详细介绍了以上气体对人和设备的危害、产生的电化学原理以及消除方法,以为相关科研生产提供改进参考。     

一种用于直流幅压供电的多相感应电动机控制策略研究

针对潜艇直流供电系统中换向器幅压直流电动机运行和维护中存在的问题,提出了一体化多相逆变器—感应电动机替代方案。该方案在利用多相结构抑制谐波的同时,能够减少装备体积,并提高可靠性。为了解决蓄电池供电时直流电压幅值变化的问题,引入了特定谐波消除PWM技术对逆变器的输出进行恒压控制。以双Y移30°感应电动机和逆变器为对象,对控制系统进行了初步设计和仿真分析。结果表明,该方案在起动、恒压、抑制脉动转矩方面拥有较好的效果,适用于对运行可靠性和稳定性有较高要求,但对动态性能要求不高的各类潜艇辅机的驱动。     

潜艇动力系统任务维修性建模

分析潜艇维修性特点,针对潜艇基于任务维修性的特点,分别采用带维修指示的系统功能层次框图进行建模和采用串并混联维修性模型建模.以潜艇动力系统中的燃油分系统为例进行平均维修时间的计算,结果表明串并混联维修性模型适用于具有各个独立单元的潜艇动力系统维修性建模.     

潜艇电力电子技术应用研究

简要介绍了电力电子技术的发展方向.随着电力电子技术的发展,电力电子技术在潜艇上的应用与普及成为必然.分布式供电、综合电力推进以及辅机交流化是潜艇的发展趋势.通过对潜艇电力配电系统、电力推进系统及电气传动技术等几个方面的现状分析,阐述了电力电子技术在潜艇电力配电系统、电力推进系统和电气传动等几个方面的应用与发展前景,指出了潜艇使用电力电子变换装置所存在的电磁干扰(EMI)问题及解决途径.     

小型船舶绿色动力电池推进系统研究设计

针对柴油机电力推进船舶存在废气和油污问题,研究设计了以动力电池为动力源的小型船舶电力推进系统。分析和比较了不同类型动力源的性能特点,提出了以动力电池为动力源的推进系统的总体方案。介绍了电池容量的计算方法,研究设计了电池管理系统、推进监控系统等核心单元的硬件结构与功能要求。     

基于光纤光栅应变传感器的潜艇结构监测系统

对潜艇结构的实时监测能有效预防事故的发生.对基于光纤光栅应变传感器的潜艇结构监测系统进行研究,对系统的设计、具体的设计方案及工程应用中的关键问题进行论述,并提出了解决方案.通过应变传感器网络测试实验,得到相应的激励信号和功率谱.