[发明专利]一种适用于小型高速无人艇的多工况油电混合推进系统

摘要

一种适用于小型高速无人艇的多工况油电混合推进系统，属于船舶动力系统技术领域。该系统主要由发动机、两个离合器、动力分离与合成装置、主发电机/辅电动机、主电动机/辅发电机、两个变流器、锂离子蓄电池组、电池电源充电器、螺旋桨推进器组成。可以构成纯电动、油电轻混、油电强混三种工作模式，三种工作模式可根据实际工况进行切换。这种推进系统通过发动机、电动机的有效配合，可充分利用电动机扭矩大且低转速时功率输出高的特性和发动机大功率输出出现在高转速区的特性，使发动机、电动机始终在最高效率区工作，可以实现良好的燃油经济性和排放性能，同时提高了船舶的可靠性与机动性、增强了续航能力和自持力，具备适应多工况作业的能力。

主权项

1.一种适用于小型高速无人艇的多工况油电混合推进系统，它包括燃油舱（1）、供油泵（2）、发动机（3）、第一离合器（4）和螺旋桨推进器（13），它还包括第二离合器（5）、动力分离与合成装置（6）、主发电机/辅电动机（7）、主电动机/辅发电机（8）、第一变流器（9）、第二变流器（10）、锂离子蓄电池组（11）和电池电源充电器（12），所述燃油舱（1）通过供油泵（2）与发动机（3）连接,发动机（3）与动力分离与合成装置（6）之间安装有第一离合器（4），动力分离与合成装置（6）机械连接主发电机/辅电动机（7）；所述主发电机/辅电动机（7）通过第二变流器（10）与锂离子蓄电池组（11）电连接，锂离子蓄电池组（11）还连接外接充电的电池电源充电器（12）；所述动力分离与合成装置（6）与主电动机/辅发电机（8）之间安装有第二离合器（5），主电动机/辅发电机（8）不仅通过第一变流器（9）与锂离子蓄电池组（11）电连接，还连接螺旋桨推进器（13）；所述主发电机/辅电动机（7）和主电动机/辅发电机（8）均采用交流电动、发电两用电机；所述油电混合推进系统包括纯电动模式、油电轻混模式和油电强混模式，所述纯电动模式包含单电动机驱动工作状态和双电动机驱动工作状态；所述油电轻混模式包含发动机单独驱动并带动辅发电机发电工作状态和发动机带动主发电机发电工作状态；所述油电强混模式包含发动机、主电动机和辅电动机联合驱动工作状态和发动机、主电动机混合驱动并带动主发电机发电工作状态；所述单电动机驱动工作状态采用第一离合器（4）、第二离合器（5）断开，电流流向为锂离子蓄电池组（11）经第一变流器（9）到主电动机/辅发电机（8），动力传递路线为主电动机/辅发电机（8）到螺旋桨推进器（13）；所述双电动机驱动工作状态采用第一离合器（4）断开、第二离合器（5）闭合，电流流向为锂离子蓄电池组（11）分别经第二变流器（10）、第一变流器（9）到主发电机/辅电动机（7）和主电动机/辅发电机（8），动力传递路线为主发电机/辅电动机（7）经动力分离与合成装置（6）、第二离合器（5）与主电动机/辅发电机（8）的动力结合共同驱动螺旋桨推进器（13）；所述发动机单独驱动并带动辅发电机发电工作状态采用第一离合器（4）、第二离合器（5）闭合，电流流向为主电动机/辅发电机（8）经第一变流器（9）到锂离子蓄电池组（11）；动力传递路线为发动机（3）经第一离合器（4）、动力分离与合成装置（6）和第二离合器（5），用一部分动力驱动主电动机/辅发电机（8）发电，另一部分动力驱动螺旋桨推进器（13）；所述发动机带动主发电机发电工作状态采用第一离合器（4）闭合，第二离合器（5）断开，电流流向为主发电机/辅电动机（7）经第二变流器（10）到锂离子蓄电池组（11），动力传递路线为发动机（10）经第一离合器（4）、动力分离与合成装置（6）驱动主发电机/辅电动机（7）发电；其特征是：所述发动机、主电动机和辅电动机联合驱动工作状态采用第一离合器（4）、第二离合器（5）闭合，电流流向为锂离子蓄电池组（11）经第一变流器（9）和第二变流器（10）分别到主电动机/辅发电机（8）和主发电机/辅电动机（7）；动力传递路线为发动机（3）经第一离合器（4）与主发电机/辅电动机（7）一起经动力分离与合成装置（6）完成一次动力混合，由一次动力混合经第二离合器（5）与主电动机/辅发电机（8）完成二次动力混合，再由二次动力混合驱动螺旋桨推进器（13）；所述发动机、主电动机混合驱动并带动主发电机发电工作状态采用第一离合器（4）、第二离合器（5）闭合，电流流向分为主发电机/辅电动机（7）经第二变流器（10）到锂离子蓄电池组（11），锂离子蓄电池组（11）经第一变流器（9）到主电动机/辅发电机（8）；动力传递路线为发动机（3）经第一离合器（4）传递动力至动力分离与合成装置（6），动力分离与合成装置（6）用一部分动力驱动主发电机/辅电动机（7）发电，用另一部分动力经第二离合器（5）、主电动机/辅发电机（8）驱动螺旋桨推进器（13）。