[发明专利]一种基于氨-氢驱动的复合型船舶混合动力系统

权利要求书

1.一种基于氨-氢驱动的复合型船舶混合动力系统，其特征是：包括液氨供给装置、氨燃料动力装置、氢燃料动力装置、船舶主母线、变速箱、蓄电池储能装置、余热利用装置，所述液氨供给装置包括液氨罐；所述氨燃料动力装置包括电加热器、氨燃料发动机、可逆电机，液氨罐通过第一单向阀连接电加热器，电加热器通过电加热器开关连接船舶主母线，电加热器连接氨燃料发动机，氨燃料发动机通过第一离合器连接可逆电机，可逆电机通过第二离合器连接变速箱，可逆电机通过第一断路器连接船舶主母线；所述氢燃料动力装置包括氢气罐、压缩空气、质子交换膜燃料电池，氢气罐通过第一进气阀连接质子交换膜燃料电池，压缩空气通过第二进气阀连接质子交换膜燃料电池，质子交换膜燃料电池、第一逆变器、第二断路器依次相连并连接船舶主母线；船舶主母线通过主电动机开关连接主电动机，主电动机通过主离合器连接变速箱，变速箱连接船舶螺旋桨；

所述蓄电池储能装置包括蓄电池，蓄电池连接第二逆变器，第二逆变器通过蓄电池出口开关连接船舶主母线；

所述余热利用装置包括水箱、换热器、分离器、动力涡轮、回热器、冷凝器，液氨罐通过第二单向阀连接水箱，换热器的两个入口分别连接氨燃料发动机和水箱，换热器的出口连接分离器，分离器通过第三进气阀连接动力涡轮，分离器通过闸阀连接冷凝器，动力涡轮、发电机、第三断路器依次相连并连接船舶主母线，动力涡轮、回热器、冷凝器依次相连，冷凝器通过低压泵连接回热器，回热器连接水箱；

船舶减速模式下，蓄电池出口开关闭合，蓄电池经过第二逆变装置将直流电转化为交流电给船舶主母线充电，断路器断开，第一进气阀、第二进气阀关闭，氢燃料动力装置停止工作，第一断路器闭合，第二离合器断开，可逆电机切换至发电机工况，发出电力供给船舶主母线，蓄电池出口开关断开，船舶由氨燃料发动机带动可逆电机发电供给船舶主母线，由船舶主母线供电给主电动机，驱动船舶螺旋桨。

2.根据权利要求1所述的一种基于氨-氢驱动的复合型船舶混合动力系统，其特征是：船舶启动模式下，第一单向阀打开，第二单向阀关闭，蓄电池出口开关闭合，蓄电池经过第二逆变器将直流电转化为交流电给船舶主母线充电，主电动机开关断开，主电动机不启动，电加热器开关闭合，船舶主母线对电加热器供电，电加热器启动，对液氨进行加热，液氨气化后进入氨燃料发动机燃烧，第一离合器、第二离合器结合，第一断路器断开，可逆电机切换至电动机工况，输出动力经过变速箱驱动船舶螺旋桨转动。

3.根据权利要求1所述的一种基于氨-氢驱动的复合型船舶混合动力系统，其特征是：船舶加速模式下，第一进气阀、第二进气阀打开，氢气罐接入电堆阳极，压缩空气接入电堆阴极，质子交换膜燃料电池工作，输出电力经过第二逆变器将直流电转为交流电，给船舶主母线充电，蓄电池出口开关断开，质子交换膜燃料电池向电加热器供电，主电动机开关闭合，主离合器结合，船舶主母线与氨燃料发动机一起驱动主变速箱工作。

4.根据权利要求1所述的一种基于氨-氢驱动的复合型船舶混合动力系统，其特征是：余热利用模式下，第二单向阀打开，部分液氨通过液氨罐第二出口进入水箱混合成氨水溶液，第二出口流出的液氨体积达到设定值时，第二单向阀关闭，氨燃料发动机的出口尾气在换热器里对氨水溶液进行加热，氨水溶液在分离器中分离为饱和氨蒸汽与稀氨溶液，第三进气阀打开，饱和氨蒸汽进入动力涡轮膨胀做功，推动发电机工作，第三断路器、蓄电池出口开关闭合，余热利用装置输出的电力通过船舶主母线分配并储存至蓄电池，闸阀打开，做完功的氨蒸汽通过回热器进入冷凝器，稀氨溶液通过闸阀进入冷凝器与氨蒸汽一起冷凝，低压泵将冷凝后的氨水溶液经过回热器回到水箱进行下一次热工循环。