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船舶 蓄电池充电

船舶蓄电池系统主要分为两大类,其充电方式和要求截然不同:

  1. 启动电池: 主要用于启动主发动机或发电机,它需要瞬间提供巨大的电流。
  2. 服务电池/ house battery: 用于为船舶上的日常设备供电,如导航灯、无线电、仪表、水泵等,它需要提供稳定的、持续的电流。

船舶蓄电池的类型

在讨论充电之前,首先要了解你使用的是哪种类型的电池,因为不同的电池需要不同的充电方式。

船舶 蓄电池充电-图1
(图片来源网络,侵删)
电池类型 特点 优点 缺点 适用场景
铅酸电池 最传统、最常见的类型,分为湿式(需维护)、AGM(免维护)和GEL(胶体)。 价格便宜,技术成熟,对充电器要求不高。 重量大,体积大,深度放电会缩短寿命,有氢气风险(湿式)。 启动电池、服务电池(尤其是AGM/GEL)
锂电池 新兴技术,如锂铁磷酸锂。 重量轻,体积小,能量密度高,可深度循环,寿命长,充电速度快。 价格昂贵,对充电器要求极高(必须有BMS保护),过充或过放有安全风险。 高端游艇、需要轻量化的船舶、作为大容量服务电池

蓄电池充电的基本原则

无论哪种电池,充电都遵循一个基本过程,通常分为三个阶段:

  1. 恒流充电: 充电开始时,以恒定的大电流为电池充电,快速恢复大部分电量。
  2. 恒压充电: 当电池电压达到一定值后,充电器转为恒定电压模式,电流会逐渐减小,这是为电池“充满”的关键阶段,可以防止过充。
  3. 浮充/涓流充电: 当电流减小到很小时,充电器进入浮充模式,提供一个较低的电压,用于补偿电池的自放电,保持电池满电状态,同时避免过充。

关键点: 不同的电池技术(如铅酸和锂电)有不同的电压参数,必须使用与之匹配的智能充电器,否则会损坏电池甚至引发危险。


船舶上常见的充电方式

主发动机/发电机充电

这是最基本、最普遍的充电方式。

  • 工作原理: 发动机运行时,通过皮带带动一个交流发电机,产生交流电,交流电通过一个整流器/调节器 转化为直流电,并对电池进行充电。
  • 优点: 简单可靠,无需额外设备。
  • 缺点:
    • 充电效率低: 只有在发动机运行时才能充电,且通常只为启动电池充电,如果想为服务电池充电,需要安装一个双级电压调节器
    • 充电不智能: 普通的交流发电机充电器比较“傻”,无法提供精确的恒压和浮充,容易导致过充或充电不足,缩短电池寿命。
  • 改进方案: 安装智能电压调节器,它可以精确控制输出电压,实现多阶段充电,并能同时为启动电池和服务电池充电,大大提升充电效率和电池寿命。

离岸充电 / 岸电充电

当船舶停靠码头并连接到岸电时使用。

船舶 蓄电池充电-图2
(图片来源网络,侵删)
  • 工作原理: 将岸上的交流电通过船上的隔离变压器电池充电器 转化为适合船舶电池的直流电。
  • 关键设备:
    • 船用电池充电器:必须是专为船舶设计的智能充电器,它能自动识别电池类型(铅酸/AGM/GEL/锂电),并执行正确的充电曲线。
    • 隔离变压器: 极其重要! 它将船上的电气系统与岸上的电网隔离,防止漏电、电击风险,并提供接地保护,是安全用电的基石。
  • 优点: 充电速度快,充电质量高(智能充电),可以在不启动发动机的情况下为电池充满。
  • 缺点: 依赖码头设施,不是所有码头都有岸电接口。

太阳能充电

一种绿色、独立的充电方式,尤其适合长时间停泊或对噪音敏感的船只。

  • 工作原理: 太阳能电池板 产生直流电,通过一个太阳能充电控制器 为服务电池充电。
  • 关键设备:
    • 太阳能电池板: 选择适合船舶环境的防水、耐腐蚀面板。
    • 太阳能控制器: 核心设备,作用是调节充电电压和电流,防止电池过充,它也分为PWM(脉宽调制)和MPPT(最大功率点跟踪)两种,MPPT效率更高,是首选
  • 优点: 完全免费,环保,安静,维护少。
  • 缺点: 受天气和日照时间影响大,充电功率有限,通常作为辅助充电手段,无法完全替代主充电方式。

风力/水力发电

原理与太阳能类似,利用风或水流带动涡轮发电机发电,然后通过控制器为电池充电,适用于特定航线或长时间停泊的船只,应用相对较少。


充电系统的最佳实践与安全须知

  1. 选择正确的充电器: 务必根据你的电池类型选择匹配的智能充电器,给锂电池用铅酸充电器是危险的。
  2. 安装保险丝和断路器: 在充电回路中必须安装适当规格的保险丝或断路器,以防止短路时起火。
  3. 确保良好通风: 特别是铅酸电池(尤其是湿式),在充电时会释放氢气,氢气是高度易燃易爆的,电池舱室必须通风良好,远离任何火源。
  4. 定期检查和维护:
    • 铅酸电池: 定期检查电解液液位(湿式),并补充蒸馏水,清洁电池桩头,防止腐蚀。
    • 锂电池: 主要检查BMS(电池管理系统)的状态指示。
    • 所有电池: 定期检查接线是否牢固、有无腐蚀。
  5. 避免深度放电: 尽量不要将电池电量用尽,深度放电会严重缩短电池寿命,对于铅酸电池,放电深度不应超过50%。
  6. 平衡充电: 如果电池组由多个电池串联而成,可以考虑使用平衡充电器,确保每个电池的电量一致,延长整体寿命。
  7. 存放: 长期不用的电池应保持在充满电的状态(约12.6V for 12V Lead-Acid),并存放在阴凉干燥处。
充电方式 优点 缺点 适用场景
发动机充电 简单可靠,无需额外设备 充电慢,不智能,可能损坏电池 主要用于启动,或加装智能调节器后用于服务电池
岸电充电 快速,智能充电,质量高 依赖码头设施,需隔离变压器 停靠码头时,为电池快速、安全地充满
太阳能充电 免费,环保,安静 受天气影响,功率有限 辅助充电,适合长时间停泊或巡航
混合充电 结合多种方式,灵活可靠 系统复杂,成本较高 长途巡航或需要高可靠性的船舶

对于大多数船东来说,一个理想的充电系统是:以发动机和智能调节器为基础,辅以岸电充电,并安装太阳能作为补充,这样可以确保在任何情况下,你的船舶电池都能得到妥善的维护和可靠的电力供应。

船舶 蓄电池充电-图3
(图片来源网络,侵删)
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