[发明专利]基于轴带电机与柴油机并车推进的船舶柴电混合动力装置

权利要求书

1.基于轴带电机与柴油机并车推进的船舶柴电混合动力装置，其特征在于，包括柴油机主机、柴油机电控系统、齿轮箱、用于控制所述齿轮箱的接排及脱排的齿轮箱控制机构、第一弹性联轴器、第二弹性联轴器、PTO/PTI可逆轴带电机、PTO/PTI模式切换控制装置和并车控制装置；

所述的柴油机主机的输出端通过所述的第一弹性联轴器与所述齿轮箱的第一输入轴连接，所述PTO/PTI可逆轴带电机的输出端通过第二弹性联轴器与所述齿轮箱的第二输入轴连接，所述齿轮箱的输出轴与船舶的螺旋桨轴连接；

所述的PTO/PTI模式切换控制装置用于控制所述PTO/PTI可逆轴带电机工作在PTO模式或PTI模式；

所述的并车控制装置分别与所述的柴油机电控系统、齿轮箱控制机构和PTO/PTI模式切换控制装置双向电连接，用于通过柴油机电控系统控制柴油机主机的转速、通过齿轮箱控制机构控制齿轮箱的接排和脱排以及通过PTO/PTI模式切换控制装置控制PTO/PTI可逆轴带电机的工作模式和转速，并接收柴油机电控系统反馈的柴油机主机转速信号和柴油机主机输出功率信号、齿轮箱控制机构反馈的接排脱排状态以及PTO/PTI模式切换控制装置反馈的PTO/PTI可逆轴带电机的转速信号、输出电流信号、输出电压信号和工作模式状态。

2.如权利要求1所述的船舶柴电混合动力装置，其特征在于，所述的并车控制装置包括接排控制单元、功率分配模式确定单元、功率计算单元、第一功率分配单元和第二功率分配单元；

接排控制单元，用于根据外部输入的并车控制指令，先命令所述的PTO/PTI模式切换控制装置控制PTO/PTI可逆轴带电机工作在PTI模式，然后基于接收的柴油机主机转速信号和PTO/PTI可逆轴带电机的转速信号，通过PTO/PTI模式切换控制装置控制PTO/PTI可逆轴带电机的转速，使PTO/PTI可逆轴带电机的转速与柴油机主机的转速达到同步，在PTO/PTI可逆轴带电机的转速与柴油机主机的转速同步后，通过齿轮箱控制机构控制齿轮箱的PTO/PTI离合器接排，使处于PTI工作模式的PTO/PTI可逆轴带电机输出的扭矩被传递到螺旋桨轴；

功率分配模式确定单元，用于根据柴油机主机的额定功率P_0额和PTO/PTI可逆轴带电机的额定功率P_1额确定所述的第一功率分配单元和第二功率分配单元中的一者进行功率分配，其中，若P_1额/P_0额≤X1，则确定由第一功率分配单元对柴油机主机和PTO/PTI可逆轴带电机的输出功率进行分配调节，若P_1额/P_0额＞X1，则确定由第二功率分配单元对柴油机主机和PTO/PTI可逆轴带电机的输出功率进行分配调节，30%≤X1≤50%；

功率计算单元，用于根据接收的PTO/PTI可逆轴带电机的输出电流信号和输出电压信号，计算PTO/PTI可逆轴带电机的输出功率P₁，并将计算结果发送给所述功率分配模式确定单元所确定的要对柴油机主机和PTO/PTI可逆轴带电机的输出功率进行分配调节的那一个功率分配单元；

第一功率分配单元，用于在齿轮箱的PTO/PTI离合器接排成功后通过柴油机电控系统和PTO/PTI模式切换控制装置分别控制柴油机主机的转速和PTO/PTI可逆轴带电机的转速，以使柴油机主机的输出功率P₀满足：∣S1∣/P_0额≤ X2，并使PTO/PTI可逆轴带电机的输出功率P₁小于预设的限定值P_限，P_限＜P_1额；S1为柴油机主机的输出功率P₀与柴油机主机的额定功率P_0额之差，X2为预设的偏差阈值，4%≤X2≤8%； 

第二功率分配单元，用于在齿轮箱的PTO/PTI离合器接排成功后通过PTO/PTI模式切换控制装置调节PTO/PTI可逆轴带电机的转速，使PTO/PTI可逆轴带电机输出功率P₁与柴油机主机输出功率P₀之比P₁/P₀满足：∣P₁/P₀－P_1额/P_0额∣≤ X3；X3为预设的偏差阈值，4%≤X3≤8%。