[发明专利]柴电混合动力船舶推进系统及其能量管理方法

权利要求书

1.一种柴电混合动力船舶推进系统的能量管理方法，用于确定柴电混合动力船舶推进系统的运行模式，所述柴电混合动力船舶推进系统包括柴油主机(3)、发电电动机(9)、储能装置(11)和推进器(7)，所述储能装置(11)包括超级电容(23)和蓄电池(25)；

所述柴电混合动力船舶推进系统包括如下四种运行模式：

模式A：经由储能装置(11)提供能量，发电电动机(9)运行于电动机模式以驱动推进器(7)运行；

模式B：柴油主机(3)给推进器(7)提供能量，发电电动机(9)运行于发电机模式并对储能装置(11)进行充电；

模式C：柴油主机(3)给推进器(7)提供能量，发电电动机(9)不工作；

模式D：柴油主机(3)与储能装置(11)一起给推进装置提供能量，发电电动机(9)运行于电动机模式；

其特征在于，该能量管理方法包括如下步骤：

1)获取需求功率P和储能装置状态{SC,BA}；

所述需求功率P由外部输入；

所述储能装置状态{SC,BA}根据超级电容(23)的荷电状态SOC_SC和蓄电池(25)的荷电状态SOC_BA按如下方式确定，

a.当超级电容(23)的荷电状态SOC_SC≤a时，定义SC＝1，反之定义SC＝0；

b.当蓄电池(25)的荷电状态SOC_BA≤b时，定义BA＝1，反之定义BA＝0；

其中a为设定的超级电容(23)的充放电阈值，b为设定的蓄电池(25)的充放电阈值；

2)根据储能装置状态{SC,BA}选择运行模式：

a.当P≤PL时，储能装置状态{1,1}，{0,1}对应模式B，{1,0}，{0,0}对应模式A；

b.当PL＜P≤Pe时，储能装置状态{1,1}，{0,1}对应模式B，{1,0}，{0,0}对应模式C；

c.当功率需求P＞Pe时，无论何种储能装置状态，均对应于模式D；

其中，PL为设定的功率下限，其值根据发电电动机(9)的额定功率确定，Pe为柴油主机(3)的额定功率。

2.根据权利要求1所述的柴电混合动力船舶推进系统的能量管理方法，其特征在于：所述超级电容(23)的充放电阈值a＝0.2，所述蓄电池(25)的充放电阈值b＝0.4。

3.根据权利要求1或2所述的柴电混合动力船舶推进系统的能量管理方法，其特征在于：所述能量管理方法还设置有手动控制模式，可根据需要人为定义船舶运行模式。

4.一种为实现权利要求1所述方法而设计的柴电混合动力船舶推进系统，包括柴油主机(3)、推进器(7)、发电电动机(9)、齿轮箱(5)和储能装置(11)，所述柴油主机(3)、发电电动机(9)各自连接在齿轮箱(5)的一个输入端口上，所述推进器(7)连接在齿轮箱(5)的输出端口上，所述储能装置(11)电连接在发电电动机(9)上，其特征在于：

所述发电电动机(9)与储能装置(11)之间设置有充电逆变一体机(10)；

所述储能装置(11)包括超级电容(23)、蓄电池(25)和功率分配单元(21)，所述功率分配单元(21)的输入端与充电逆变一体机(10)电连接，所述超级电容(23)、蓄电池(25)分别并联在功率分配单元(21)的两个输出端上；

它还包括能量管理模块(2)，所述能量管理模块(2)的主机控制信号输出端与柴油主机(3)的控制信号输入端相连，所述能量管理模块(2)的电机控制信号输出端与设置在发电电动机(9)与齿轮箱之间的离合器的控制信号输入端相连，所述能量管理模块(2)的充放电管理信号输入输出端与充电逆变一体机(10)的充电/逆变控制信号输入端、储能装置(11)功率分配控制信号输入端及储能装置状态反馈信号输出端相连。