本發(fā)明涉及機電一體化及自動化技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種船舶啟停用輔助動力系統(tǒng)

背景技術(shù)：

隨著社會經(jīng)濟發(fā)展和工業(yè)化進程，國際油價上漲迅速，船舶的燃油費用日益增加，因此船舶節(jié)能技術(shù)成為了航運業(yè)、造船業(yè)研究的熱點之一。目前我國的能源形式嚴(yán)峻，節(jié)能減排已經(jīng)成為了國民經(jīng)濟發(fā)展的極其重要任務(wù)。船舶本身是一種高能耗的運輸工具，因此研究和應(yīng)用節(jié)能技術(shù)，從而降低船舶能耗，不僅能為航運企業(yè)節(jié)省大量燃油費用，還能減少船舶行駛過程中造成的環(huán)境污染，獲得經(jīng)濟和環(huán)保雙重效益。

針對“十二五”期間的航運交通行業(yè)節(jié)能減排所面臨的實際情況，交通運輸部頒布了《“十二五”水運節(jié)能減排總體推進實施方案》，明確提出“把節(jié)能減排作為促進發(fā)展的重要途徑和手段”。為了實現(xiàn)以上目標(biāo)，必須加強船舶動力系統(tǒng)節(jié)能減排技術(shù)基礎(chǔ)性研究工作，提升科技創(chuàng)新能力和研發(fā)水平；突破關(guān)鍵技術(shù)，開發(fā)節(jié)能減排先進技術(shù)和設(shè)備，發(fā)揮科技創(chuàng)新在節(jié)能減排工作中的支撐和引領(lǐng)作用。

因此，根據(jù)我國目前船舶主要以中低速柴油機為主機、并且在內(nèi)河航道中轉(zhuǎn)向、避讓、過閘等反復(fù)啟停的使用特點，結(jié)合目前國外發(fā)達(dá)國家大量采用柴油-電力混合動力作為船舶動力系統(tǒng)的特點，提出一種新的船舶啟停用輔助動力 系統(tǒng)，以改善柴油低轉(zhuǎn)速大扭矩時的污染嚴(yán)重、動力特性不好的情況，是十分必要和迫切的。

并且目前常見的柴電混合動力系統(tǒng)一般是并聯(lián)式系統(tǒng)，即兩者分別提供驅(qū)動，再由變速箱并聯(lián)后變速驅(qū)動螺旋槳。存在效率低下、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高昂等缺點，并且對啟停階段的柴油機工況改善有限。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種船舶啟停用輔助動力系統(tǒng)，實現(xiàn)低成本高效率的解決柴油動力船舶啟停時的動力不足、污染嚴(yán)重的問題。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，所船舶啟停用輔助動力系統(tǒng)，包括：

如圖一所示，船舶主控系統(tǒng)1負(fù)責(zé)控制柴油機2和變速系統(tǒng)4的工作，本船舶啟停用輔助動力系統(tǒng)，引入系統(tǒng)處理器3、變頻器5、大扭矩交流電機6、超級電容儲能系統(tǒng)7。

系統(tǒng)處理器3負(fù)責(zé)監(jiān)控船舶主控系統(tǒng)1發(fā)給變速系統(tǒng)4的變速命令，負(fù)責(zé)識別當(dāng)前的船舶主機工作狀態(tài)，根據(jù)獲得的啟停信息和柴油機功率、轉(zhuǎn)速、扭矩，發(fā)送命令控制變頻器5，從而驅(qū)動串聯(lián)在驅(qū)動主軸上的大扭矩交流電機6。大扭矩交流電機6補償主軸功率和扭矩后，驅(qū)動螺旋槳7。

大扭矩交流電機6的動力需求由超級電容儲能系統(tǒng)7提供，在平穩(wěn)運行時期，大扭矩交流電機6由系統(tǒng)處理器3控制，給超級電容儲能系統(tǒng)7充電。

采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明至少具有下列優(yōu)點：

本發(fā)明實施例的所述一種船舶啟停用輔助動力系統(tǒng)，與現(xiàn)有技術(shù)相比較，有如下的優(yōu)點：

1，充分利用交流電機的大扭矩、高效率特點，有力的補償了柴油動力系統(tǒng)在啟停船舶期間所需要大功率、大扭矩輸出時的效率低下、污染 嚴(yán)重的問題。

2，利用處理器識別當(dāng)前的主機狀態(tài)，能夠很好的控制交流變頻電機處力。避免了普通柴電系統(tǒng)兩套動力裝置的匹配問題，降低了系統(tǒng)復(fù)雜程度和成本，提高了可靠性。能夠直接控制主軸輸出。

3，使用超級電容系統(tǒng)供電，滿足電機大扭矩、高功率工作的時候的大電流輸出需求，能夠提供非常高的效率。比現(xiàn)有的鉛酸蓄電池提供高得多的峰值功率，充放電效率，卻只占用很少的成本以及體積、重量等。

4，利用平穩(wěn)運行時系統(tǒng)的閑置功率，變頻交流電機在系統(tǒng)的控制下給超級電容系統(tǒng)充電，節(jié)約能源、可以反復(fù)多次使用，比現(xiàn)有的專用發(fā)電-儲能-放電流程節(jié)約成本、提高效率，壽命長。

5，對現(xiàn)有的柴油動力船舶的改動非常小，只需要增加數(shù)個設(shè)備，改造主軸即可投入使用，不需要重新設(shè)計變速系統(tǒng)，相比現(xiàn)有技術(shù)能夠更加便捷的推廣。

附圖說明

圖1為本發(fā)明船舶啟停用輔助動力系統(tǒng)原理圖；

圖2為本發(fā)明船舶啟停用輔助動力系統(tǒng)流程圖；

具體實施方式

為更進一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及流程圖，對本發(fā)明進行詳細(xì)說明如后。

本發(fā)明的原理圖如圖1所示，包括以下具體步驟：

船舶主控系統(tǒng)1負(fù)責(zé)控制柴油機2和變速系統(tǒng)4的工作，本船舶啟停用輔助動力系統(tǒng)，相比普通的柴油主機傳播系統(tǒng)引入了，系統(tǒng)處理器3、變頻器5、大扭矩交流電機6、超級電容儲能系統(tǒng)7。

系統(tǒng)處理器3負(fù)責(zé)監(jiān)控船舶主控系統(tǒng)1發(fā)給變速系統(tǒng)4的變速命令，負(fù)責(zé)識別當(dāng)前的船舶主機工作狀態(tài)，根據(jù)獲得的啟停信息和柴油機功率、轉(zhuǎn)速、扭矩，發(fā)送命令控制變頻器5。

如果識別到當(dāng)前的系統(tǒng)要求出力和功率超過了柴油主機的最優(yōu)功率轉(zhuǎn)速比、扭矩轉(zhuǎn)速比，即驅(qū)動串聯(lián)在驅(qū)動主軸上的大扭矩交流電機6。扭矩交流電機6補償主軸功率和扭矩后，驅(qū)動螺旋槳7。

大扭矩交流電機6的動力需求由超級電容儲能系統(tǒng)7提供，在平穩(wěn)運行時期，大扭矩交流電機6由系統(tǒng)處理器3控制，如果識別到系統(tǒng)長時間平穩(wěn)運行，給超級電容儲能系統(tǒng)7充電。

所述一種船舶啟停用輔助動力系統(tǒng)，其工作流程如圖二所示，包括如下步驟：

步驟100，系統(tǒng)處理器3負(fù)責(zé)監(jiān)控船舶主控系統(tǒng)1發(fā)給變速系統(tǒng)4的變速命 令。

進一步的，可以判斷當(dāng)前的工作狀態(tài)是正常行駛，還是處于停車、倒車、剛啟動的狀態(tài)。

步驟210，根據(jù)獲得的啟停信息和柴油機功率、轉(zhuǎn)速、扭矩，發(fā)送命令控制變頻器5。

步驟220，由控制變頻器5控制、超級電容儲能系統(tǒng)7供能，驅(qū)動串聯(lián)在驅(qū)動主軸上的大扭矩交流電機6。

步驟230，扭矩交流電機6補償主軸功率和扭矩后，驅(qū)動螺旋槳7。

步驟310，在平穩(wěn)運行時期，大扭矩交流電機6由系統(tǒng)處理器3控制，如果識別到系統(tǒng)長時間平穩(wěn)運行，給超級電容儲能系統(tǒng)7充電。

步驟320，如果識別船舶在平穩(wěn)運行中，且超級電容儲能系統(tǒng)7已經(jīng)蓄滿，則完全放空大扭矩交流電機6。

步驟330，此時系統(tǒng)不工作，完全不干擾船舶運行。

本發(fā)明所述一種船舶啟停用輔助動力系統(tǒng)，通過新增自動化和幾點一體化的設(shè)備，改造現(xiàn)有的柴油主機的船舶，因此與現(xiàn)有技術(shù)相比較，有如下的優(yōu)點：

1，充分利用交流電機的大扭矩、高效率特點，有力的補償了柴油動力系統(tǒng)在啟停船舶期間所需要大功率、大扭矩輸出時的效率低下、污染嚴(yán)重的問題。

2，利用處理器識別當(dāng)前的主機狀態(tài)，能夠很好的控制交流變頻電機處力。避免了普通柴電系統(tǒng)兩套動力裝置的匹配問題，降低了系統(tǒng)復(fù)雜程度和成本，提高了可靠性。能夠直接控制主軸輸出。

3，使用超級電容系統(tǒng)供電，滿足電機大扭矩、高功率工作的時候的大電流輸出需求，能夠提供非常高的效率。比現(xiàn)有的鉛酸蓄電池提供高得多的峰值功率，充放電效率，卻只占用很少的成本以及體積、重量等。

4，利用平穩(wěn)運行時系統(tǒng)的閑置功率，變頻交流電機在系統(tǒng)的控制下給超級 電容系統(tǒng)充電，節(jié)約能源、可以反復(fù)多次使用，比現(xiàn)有的專用發(fā)電-儲能-放電流程節(jié)約成本、提高效率，壽命長。

5，對現(xiàn)有的柴油動力船舶的改動非常小，只需要增加數(shù)個設(shè)備，改造主軸即可投入使用，不需要重新設(shè)計變速系統(tǒng)，相比現(xiàn)有技術(shù)能夠更加便捷的推廣。

通過具體實施方式的說明，應(yīng)當(dāng)可對本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定目的所采取的技術(shù)手段及功效得以更加深入且具體的了解，然而所附圖示僅是提供參考與說明之用，并非用來對本發(fā)明加以限制。