本發(fā)明涉及船舶動(dòng)力系統(tǒng)領(lǐng)域，特別涉及船舶混合動(dòng)力系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

船舶是現(xiàn)階段交通工具的一種，尤其是在貨運(yùn)行業(yè)，因其可以裝載大量的貨物被廣泛運(yùn)用于海運(yùn)中。而目前全世界各個(gè)領(lǐng)域已經(jīng)進(jìn)入到一個(gè)新能源革命的時(shí)代，能源危機(jī)擺在眼前，環(huán)境建設(shè)也是一個(gè)新問(wèn)題，節(jié)能、環(huán)保是船舶動(dòng)力設(shè)計(jì)的前提。之前大量使用傳統(tǒng)的柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)船舶會(huì)對(duì)自然環(huán)境造成很大影響，因此，發(fā)展混合動(dòng)力船舶具有非常重大的意義。

中國(guó)專利CN200820155772.2公布一種用于船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)的供電系統(tǒng)，用于給船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)供電，該船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)包括一控制系統(tǒng)、分別與該控制系統(tǒng)相連的推進(jìn)系統(tǒng)、駕駛操作控制系統(tǒng)、充電系統(tǒng)以及供電系統(tǒng)，所述的供電系統(tǒng)包括與所述的控制系統(tǒng)相連的超級(jí)電容組以及電池堆。本實(shí)用新型具有充電速度快、環(huán)保、噪聲小的優(yōu)點(diǎn)，可以提高船舶內(nèi)艙舒適度，便于配置，容易布局，能夠?yàn)榇半娏ν七M(jìn)系統(tǒng)提供一個(gè)更好的供電環(huán)境。上述推進(jìn)系統(tǒng)中采用蓄電池和超級(jí)電容作為動(dòng)力源，實(shí)現(xiàn)零排放的效果，但是其續(xù)航能力很差，需要經(jīng)常在岸邊補(bǔ)充電能。

中國(guó)專利CN201110053681.4公布了混合動(dòng)力船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)及實(shí)施方法，適用于內(nèi)河中小型船舶,以動(dòng)力電池作為電力推進(jìn)系統(tǒng)主電源、以柴電機(jī)組作為輔助電源的混合動(dòng)力船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)及實(shí)施方法。船舶靠泊停航時(shí),由岸電對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行充電,儲(chǔ)存電能;正常航行時(shí),由動(dòng)力電池對(duì)電力推進(jìn)系統(tǒng)供電;航行中一旦動(dòng)力電池的儲(chǔ)能用盡或發(fā)生故障,則輔助柴電機(jī)組自動(dòng)起動(dòng)投入運(yùn)行,繼續(xù)為電力推進(jìn)系統(tǒng)供電,維持船舶航行;在應(yīng)急狀態(tài)下,動(dòng)力電池與柴電機(jī)組聯(lián)合為電力推進(jìn)系統(tǒng)供電,以保證船舶的航行安全。本發(fā)明的系統(tǒng)和實(shí)施方法可實(shí)現(xiàn)船舶廢氣、廢水零排放,同時(shí)產(chǎn)生較顯著的節(jié)能、節(jié)支效果。而且動(dòng)力電池與柴電機(jī)組的混合供電方式又保證了船舶的航行安全,提高了船舶的續(xù)航性能。但是上述推進(jìn)系統(tǒng)的中針對(duì)柴電機(jī)組的安全性能以及柴油發(fā)電組產(chǎn)生能量已溢出的情形并沒(méi)有給出解決方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于以上所述，本發(fā)明的目的在于提供船舶混合動(dòng)力系統(tǒng)，利用船舶內(nèi)部的安全管理系統(tǒng)和動(dòng)力調(diào)控系統(tǒng)來(lái)安全合理的調(diào)節(jié)船舶的動(dòng)力，使得船舶混合動(dòng)力系統(tǒng)即安全又環(huán)保。

船舶混合動(dòng)力系統(tǒng)，包括混合動(dòng)力源、推進(jìn)系統(tǒng)，且所述混合動(dòng)力源通過(guò)交流電網(wǎng)為推進(jìn)系統(tǒng)供能，所述混合動(dòng)力源包括直接產(chǎn)生電能的柴油發(fā)電機(jī)組和位于船舶內(nèi)部?jī)?chǔ)能的鋰電池系統(tǒng)，所述推進(jìn)系統(tǒng)包括變頻器、交流電機(jī)、齒輪箱、螺旋槳以及用于控制齒輪箱調(diào)控的控制模塊，其中所述變頻器的輸出端與交流電機(jī)的輸入端相連，而交流電機(jī)的輸出端與齒輪箱的輸入端相連，所述齒輪箱的輸出端則與螺旋槳相連，所述柴油發(fā)電機(jī)組和鋰電池系統(tǒng)分別與變頻器的輸入端相連。

本發(fā)明提供的船舶混合動(dòng)力系統(tǒng)可進(jìn)一步設(shè)置為該混合動(dòng)力系統(tǒng)還包括用于調(diào)控動(dòng)力的控制系統(tǒng)。

本發(fā)明提供的船舶混合動(dòng)力系統(tǒng)可進(jìn)一步設(shè)置為所述控制系統(tǒng)用于對(duì)能量的綜合控制，可將能量控制切換為四種模式，模式一為純電動(dòng)供能，即該船舶采用鋰電池系統(tǒng)進(jìn)行單獨(dú)供能；模式二為混合供能，即該船舶采用柴油發(fā)電機(jī)組和鋰電池系統(tǒng)混合供能，模式三為柴油發(fā)電機(jī)組供能，即該船舶采用柴油發(fā)電機(jī)組單獨(dú)供能，模式四為儲(chǔ)能，即該船舶采用柴油發(fā)電機(jī)組進(jìn)行供能的同時(shí)，還對(duì)鋰電池系統(tǒng)進(jìn)行充能。

本發(fā)明提供的船舶混合動(dòng)力系統(tǒng)可進(jìn)一步設(shè)置為所述控制系統(tǒng)包括用于采集船舶航速信號(hào)的速度采集模塊、用于采集交流電網(wǎng)各處的質(zhì)量參數(shù)的電網(wǎng)采集模塊，通過(guò)對(duì)速度采集模塊和電網(wǎng)采集模塊采集的信號(hào)進(jìn)行分析，利用控制系統(tǒng)將能量控制切換到所述四種模式中的一種。

本發(fā)明提供的船舶混合動(dòng)力系統(tǒng)可進(jìn)一步設(shè)置為該船舶航行所需的總量為P1，所述柴油發(fā)電機(jī)組提供的最大動(dòng)能為P2，所述鋰電池系統(tǒng)提供的最大動(dòng)能為P3，且該鋰電池系統(tǒng)總?cè)萘繛閃，實(shí)際容量為W1，其中，

正常行駛情況下，當(dāng)P1＞P2，且W1＞40%W時(shí)，控制系統(tǒng)切換為模式二混合供能；

正常行駛情況下，當(dāng)P1≤P2，且W1＞80%W時(shí)，控制系統(tǒng)切換為模式三柴油發(fā)電機(jī)組供能；

正常行駛情況下，當(dāng)P1≤P2，且W1≤80%W時(shí)，控制系統(tǒng)切換為模式四儲(chǔ)能；

非正常行駛情況下，當(dāng)P1≤P3，且W1＞40%W時(shí)，控制系統(tǒng)切換為模式一純電動(dòng)供能，

同時(shí)正常行駛和非正常行駛操作人員可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行切換。

本發(fā)明提供的船舶混合動(dòng)力系統(tǒng)可進(jìn)一步設(shè)置為所述鋰電池系統(tǒng)內(nèi)部包括鋰電池、放電系統(tǒng)、充電系統(tǒng)以及溫度控制系統(tǒng)，所述溫度控制系統(tǒng)包括放置鋰電池系統(tǒng)且隔絕外界溫度交換的放置空間，且鋰電池四周設(shè)置用于控制鋰電池放電溫度的溫控管道，所述溫控管道一端連接冷/暖液供應(yīng)裝置，另一端連接冷/暖液供應(yīng)裝置的儲(chǔ)液處，使得冷/暖液通過(guò)溫控管道與冷/暖液供應(yīng)裝置、儲(chǔ)液處構(gòu)成一個(gè)循環(huán)，并且在儲(chǔ)液處與冷/暖液供應(yīng)裝置之間還設(shè)置有加熱裝置。

本發(fā)明提供的船舶混合動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)一步設(shè)置為所述溫度控制系統(tǒng)包括分析模塊，通過(guò)分析模塊控制鋰電池在不同容量時(shí)鋰電池系統(tǒng)的溫度。

本發(fā)明的優(yōu)先和有益效果為：該系統(tǒng)可以針對(duì)混合動(dòng)力船舶進(jìn)行能量綜合控制，將船舶能量控制分為四種不同的模式，在不同的模式下采用不同的能源供電控制方法，從而保證船舶發(fā)電機(jī)處于較高的負(fù)荷率狀態(tài)并更好地使用能量，并且余留40%的鋰電池系統(tǒng)容量，確保非正常情況下船舶能夠堅(jiān)持至救援人員的到來(lái)。而溫度控制系統(tǒng)則更加優(yōu)化了電池的放電效率。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明提供的船舶混合動(dòng)力系統(tǒng)的示意圖；

圖2為本發(fā)明提供的船舶混合動(dòng)力系統(tǒng)中控制系統(tǒng)的示意圖；

圖3為本發(fā)明提供的船舶混合動(dòng)力系統(tǒng)中鋰電池系統(tǒng)的示意圖；

圖4為本發(fā)明提供的船舶混合動(dòng)力系統(tǒng)中溫度控制系統(tǒng)的示意圖。

具體實(shí)施方式

參照附圖1和圖4對(duì)本發(fā)明船舶混合動(dòng)力系統(tǒng)實(shí)施例做進(jìn)一步說(shuō)明。

船舶混合動(dòng)力系統(tǒng)，包括混合動(dòng)力源、推進(jìn)系統(tǒng)，且所述混合動(dòng)力源通過(guò)交流電網(wǎng)為推進(jìn)系統(tǒng)供能，所述混合動(dòng)力源包括直接產(chǎn)生電能的柴油發(fā)電機(jī)組和位于船舶內(nèi)部?jī)?chǔ)能的鋰電池系統(tǒng)，所述推進(jìn)系統(tǒng)包括變頻器、交流電機(jī)、齒輪箱、螺旋槳以及用于控制齒輪箱調(diào)控的控制模塊，其中所述變頻器的輸出端與交流電機(jī)的輸入端相連，而交流電機(jī)的輸出端與齒輪箱的輸入端相連，所述齒輪箱的輸出端則與螺旋槳相連，所述柴油發(fā)電機(jī)組和鋰電池系統(tǒng)分別與變頻器的輸入端相連。

該混合動(dòng)力系統(tǒng)還包括用于調(diào)控動(dòng)力的控制系統(tǒng)。而所述控制系統(tǒng)用于對(duì)能量的綜合控制，可將能量控制切換為四種模式，模式一為純電動(dòng)供能，即該船舶采用鋰電池系統(tǒng)進(jìn)行單獨(dú)供能；模式二為混合供能，即該船舶采用柴油發(fā)電機(jī)組和鋰電池系統(tǒng)混合供能，模式三為柴油發(fā)電機(jī)組供能，即該船舶采用柴油發(fā)電機(jī)組單獨(dú)供能，模式四為儲(chǔ)能，即該船舶采用柴油發(fā)電機(jī)組進(jìn)行供能的同時(shí)，還對(duì)鋰電池系統(tǒng)進(jìn)行充能。且所述控制系統(tǒng)包括用于采集船舶航速信號(hào)的速度采集模塊、用于采集交流電網(wǎng)各處的質(zhì)量參數(shù)的電網(wǎng)采集模塊，通過(guò)對(duì)速度采集模塊和電網(wǎng)采集模塊采集的信號(hào)進(jìn)行分析，利用控制系統(tǒng)將能量控制切換到所述四種模式中的一種。

該船舶航行所需的總量為P1，所述柴油發(fā)電機(jī)組提供的最大動(dòng)能為P2，所述鋰電池系統(tǒng)提供的最大動(dòng)能為P3，且該鋰電池系統(tǒng)總?cè)萘繛閃，實(shí)際容量為W1，其中，

正常行駛情況下，當(dāng)P1＞P2，且W1＞40%W時(shí)，控制系統(tǒng)切換為模式二混合供能；

正常行駛情況下，當(dāng)P1≤P2，且W1＞80%W時(shí)，控制系統(tǒng)切換為模式三柴油發(fā)電機(jī)組供能；

正常行駛情況下，當(dāng)P1≤P2，且W1≤80%W時(shí)，控制系統(tǒng)切換為模式四儲(chǔ)能；

非正常行駛情況下，當(dāng)P1≤P3，且W1＞40%W時(shí)，控制系統(tǒng)切換為模式一純電動(dòng)供能，

同時(shí)正常行駛和非正常行駛操作人員可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行切換。在實(shí)際運(yùn)用的過(guò)程中，針對(duì)上述P1、P2、P3、W1、W量的計(jì)量均需要進(jìn)行增加相應(yīng)的修正系數(shù)，通過(guò)修正系數(shù)來(lái)確保對(duì)能量的控制更加準(zhǔn)確，并且修正系數(shù)均通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)得出，針對(duì)不同外接環(huán)境、電池使用情況對(duì)應(yīng)不同的修正系數(shù)。通過(guò)將修正系數(shù)匯總至數(shù)據(jù)庫(kù)，便于今后的調(diào)整工作。

該系統(tǒng)可以針對(duì)混合動(dòng)力船舶進(jìn)行能量綜合控制，將船舶能量控制分為四種不同的模式，在不同的模式下采用不同的能源供電控制方法，從而保證船舶發(fā)電機(jī)處于較高的負(fù)荷率狀態(tài)并更好地使用能量，并且余留40%的鋰電池系統(tǒng)容量，確保非正常情況下船舶能夠堅(jiān)持至救援人員的到來(lái)。而溫度控制系統(tǒng)則更加優(yōu)化了電池的放電效率。

所述鋰電池系統(tǒng)內(nèi)部包括鋰電池、放電系統(tǒng)、充電系統(tǒng)以及溫度控制系統(tǒng)，所述溫度控制系統(tǒng)包括放置鋰電池系統(tǒng)且隔絕外界溫度交換的放置空間，且鋰電池四周設(shè)置用于控制鋰電池放電溫度的溫控管道，所述溫控管道一端連接冷/暖液供應(yīng)裝置，另一端連接冷/暖液供應(yīng)裝置的儲(chǔ)液處，使得冷/暖液通過(guò)溫控管道與冷/暖液供應(yīng)裝置、儲(chǔ)液處構(gòu)成一個(gè)循環(huán)，并且在儲(chǔ)液處與冷/暖液供應(yīng)裝置之間還設(shè)置有加熱裝置。所述溫度控制系統(tǒng)包括分析模塊，通過(guò)分析模塊控制鋰電池在不同容量時(shí)鋰電池系統(tǒng)的溫度。

利用溫度控制系統(tǒng)來(lái)控制電池放電或者充電時(shí)的溫度，確保了電池在不同容量都處于最優(yōu)的溫度進(jìn)行放電或者充電，提高放電和充電的效率，降低電池在上述過(guò)程中不必要的能損。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換,凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。