CN111332445B - 一种单轴双电机船舶氨电混合动力系统 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种单轴双电机船舶氨电混合动力系统，包括氨燃料发动机、第一可逆电机、第二可逆电机、柴发机组、蓄电池、电容、螺旋桨、液氨存储供给装置、变电装置、船舶电网、船舶负载、第三可逆电机、整船冷却系统。氨燃料发动机与第一可逆电机通过皮带曲轴连接，与第二可逆电机经过离合器轴连接，可逆电机通过离合器与齿轮箱连接驱动变桨距螺旋桨。第一可逆电机与第二可逆电机通过两条馈能电路与船舶电网连接。本发明能够实现氨燃料发动机与电机的混合推进与柴发机组与储能单元的协调供电，同时实现储能单元与发动机冷能的多级利用，减少了船舶能耗提高了整船效率，提高了系统的适用范围。

Description

一种单轴双电机船舶氨电混合动力系统

技术领域

本发明涉及的是一种船舶动力系统领域，具体地说是船舶混合动力系统领域。

背景技术

随着国际海事组织制定的排放法规以及能效设计指数愈加严格，解决船舶高耗能、高污染问题已迫在眉睫，在倡导绿色高效、可持续发展的时代背景下，国家积极推进船舶领域加快绿色化船舶建设，实现能源多元化发展，对船舶发展提出了新要求。

电力推进作为未来船舶动力发展的趋势，具有高效、清洁、可靠等优点。但是电池容量的限制，导致制造成本高昂、充电时间长、续航力短、冗余度低，目前仍难于满足现实需要。而且，受发电方式、功率密度以及储能技术的影响，现阶段的纯电动船舶并不能达到高性能的速度、加速度和自控性，其续航能力也受其电池容量制约，船舶电网能够为电力推进提供持续的能量输出，但是传统的电网柴发机组定速发电效率低，长期处于低负荷工况，燃料浪费严重。

石油资源的减少导致难以满足传统柴油机推进的需要，另一方面柴油机推进有着高排放、高污染的缺点，虽然加装后处理装置与优化燃油喷射等措施能够改善排放问题，但是未来难以满足更加严格的排放限制要求，纯天然气发动机或双燃料发动机推进虽然能大幅度减少硫化物与氮化物的排放，但是仍旧难以解决CO₂排放问题，且天然气发动机存在低工况特性差，扭矩加载不足等缺点，动力性方面存在明显不足。

混合动力船舶兼有传统内燃机推进船舶和纯电力推进船舶的优点：相比于内燃机推进船舶，可根据灵活根据负荷调整工作模式，实现了全工况下的最优推进效率，冗余性好，动力性优；相比于纯电力推进船舶，初期投入成本低，且续航能力强。船舶的混合动力技术，解决能源问题与技术不成熟之间矛盾，实现了燃料的高效利用，为船舶从传统的机械式推进过渡到纯电力推进提供了可行性方案，新型式的氨-电混合动力船舶能够实现无碳化的优点，电机的引入同时能够改善氨燃料发动机的动态特性，实现多动力源的优势互补，储能装置的引入能够实现电网的削峰填谷，大大提高了柴发机组效率。因此，发展混合动力船舶具有非常重大的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供实现氨燃料发动机与电机、柴发机组与储能装置混合动力推进的一种单轴双电机船舶氨电混合动力系统。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种单轴双电机船舶氨电混合动力系统，其特征是：包括电容、蓄电池、柴发机组、氨燃料发动机、齿轮箱、变桨距螺旋桨、定桨距螺旋桨，电容、蓄电池、柴发机组分别连接船舶直流电网，氨燃料发动机的曲轴通过皮带与第一可逆电机连接，输出端经过第一离合器与第二可逆电机连接，第二可逆电机经过第二离合器与齿轮箱连接，齿轮箱输出轴与变桨距螺旋桨连接，第三可逆电机直接驱动定桨距螺旋桨同时通过第三变频装置、第三变压装置与船舶电网连接，第一可逆电机通过第一变压装置、第一变频装置与船舶电网连接或通过第三变电装置与电容、蓄电池连接，第二可逆电机直接与船舶电网连接或通过第二变压装置、第二变频装置与船舶电网连接，液氨罐依次经过截止阀、换热汽化装置、稳压阀与氨燃料发动机连接。

本发明还可以包括：

1、还包括整船冷却系统，整船冷却系统包括开式海水冷却系统、储能装置冷却系统，开式海水冷却系统通过第一水泵送海水与淡水循环系统换热，闭式淡水冷却系统经过第二水泵分别泵送到润滑油系统、空冷器冷却系统，同时通过第一三通换向阀送到储能装置冷却系统，从储能装置冷却系统出来的冷却水经第二三通换向阀有两种回路，第一是回路与润滑油冷却系统汇流与缸套水系统进行换热冷却，第二回路是直接汇总与海水冷却；空冷器冷却系统泵送出的冷却水流向两处，第一处直接与海水换热冷却，第二处经过第一三通换向阀对储能冷却系统进行预热，缸套水系统经由第三水泵泵送到发动机中进行冷却；

所述润滑油冷却系统为柴发机组、氨燃料发动机各润滑油分冷却系统的总和，所述空冷器冷却系统为柴发机组、氨燃料发动机各空冷器分冷却系统的总和，所述缸套水系统为柴发机组、氨燃料发动机各缸套水分系统的总和，所述发动机为柴发机组、氨燃料发动机的总和。

2、储能装置冷却系统包括电芯、左端板、右端板、极耳液冷板、下液冷板，电芯之间的正、负极极耳通过软连接排连接，左端板和右端板之间夹持全部电芯形成电池模组，左端板与其相邻的电芯之间设置左隔热垫，右端板与其相邻的电芯之间设置右隔热垫，电芯上方设置隔离框，隔离框包括上槽道、下槽道，上槽道和下槽道里填充导热模块，导热模块上铺设石墨烯均热膜，极耳液冷板设置在石墨烯均热膜上方，下液冷板设置在电芯下方，极耳液冷板包括极耳液冷板进液口一、极耳液冷板进液口二、极耳液冷板出液口一、极耳液冷板出液口二，耳液冷板进液口一、极耳液冷板进液口二、下液冷板进液口连通第一三通阀，极耳液冷板出液口一、极耳液冷板出液口二、下液冷板出液口连通第二三通阀。

3、启动模式为船舶备车工况时第一可逆电机倒拖氨燃料发动机进行启动，第一可逆电机的电力由储能装置直接提供或由船舶电网经过第一变压装置、第二变频装置提供；侧推模式为当船舶靠岸时第三可逆电机由船舶电网经过第三变压装置、第三变频装置提供电力驱动定桨距螺旋桨。

4、机械模式下，第一离合器、第二离合器结合，此时第一可逆电机及第二可逆电机不工作，氨燃料发动机经过齿轮箱驱动变桨距螺旋桨。

5、电力推进模式下包括两种模式：一是第一离合器断开第二离合器结合，第二可逆电机直接由船舶电网提供电力经由齿轮箱驱动变桨距螺旋桨，二是第二可逆电机由船舶电网经过第二变压装置、第二变频装置提供电力再经过齿轮箱驱动变桨距螺旋桨。

6、混合推进模式下包括单电机+发动机推进模式、双电机+发动机推进模式，单电机+发动机推进模式为第一离合器、第二离合器结合，第一可逆电机或第二可逆电机与氨燃料发动机经由齿轮箱联合驱动变桨距螺旋桨，该模式下第一可逆电机或第二可逆电机由船舶电网经进行供电；双电机单电机+发动机推进模式为第一离合器、第二离合器结合，第一可逆电机、第二可逆电机与氨燃料发动机经由齿轮箱联合驱动变桨距螺旋桨，该模式下第一可逆电机、第二可逆电机由船舶电网进行供电。

7、发电模式下包括单电机+发动机发电模式、双电机+发动机发电模式，单电机+发动机发电模式包括两种模式，一是为第一离合器、第二离合器结合，氨燃料发动机一部分功率带动第二可逆电机发电，另一部分功率经过齿轮箱驱动变桨距螺旋桨，此时第一可逆电机不工作；二是第一离合器、第二离合器结合，氨燃料发动机一部分功率带动第一可逆电机发电，另一部分功率经过齿轮箱驱动变桨距螺旋桨，此时第二可逆电机不工作；双电机+发动机发电模式为第一离合器、第二离合器结合，氨燃料发动机一部分功率带动第一可逆电机与第二可逆电机发电，另一部分功率经过齿轮箱驱动变桨距螺旋桨；当氨燃料发动机工作在额定转速时，第一可逆电机或第二可逆电机直接按照发电频率50HZ向船舶电网供电，当氨燃料发动机工作在变转速时，第一可逆电机或第二可逆电机通过第一变压装置、第二变压装置第一变频装置、第二变频装置向船舶电网供电。

8、船舶电网作的工作模式包括应急模式、电网削峰填谷模式：应急模式为当柴发机组出现故障时，电容、蓄电池组成的直流微网继续工作为推进系统提供电力，削峰填谷模式为柴发机组一部分电力向电容、蓄电池充电，一部分电力提供给日用负载及推进系统；或柴发机组、电容、蓄电池联合供电。

9、储能装置冷却系统包括预热模式和冷却模式，预热模式为当蓄电池在恶劣天气下出现极寒工作状态时，空冷器冷却系统通过出口的冷却水通过第一三通换向阀进入液冷板进行预热；冷却模式为当蓄电池正常工作时，从开式海水冷却系统出来的冷却水通过第一三通换向阀进入蓄电池对其冷却。

本发明的优势在于：

1.本发明提出一种单轴双电机船舶氨-电混合动力系统，设置有氨燃料发动机、可逆电机，功率覆盖范围广，可以满足船舶在各种工况下的动力需求，减少了污染物及二氧化碳的排放，具有明显技术效果如下：首先，氨燃料发动机和电机能够相互配合，优势互补，两者更好的工作在高效率区；其次，双可逆电机采用功率等级不同，高效区互补，使得氨燃料发动机多功率段发电效率得到优化；氨燃料发动机的曲轴与第一可逆电机连接，第一可逆电机可作为启动电机，不仅减少了发动机冗余配置使布置紧凑而且减少氨燃料发动机启动工况的油耗，同时有效改善氨燃料发动机低工况动态响应差，启动困难的问题；采用可逆电机直接驱动桨距螺旋桨，能够实现靠岸侧推，同时回收部分制动能量，灵活操纵。

2.船舶电网采用柴发机组配备储能装置，柴发机组通过储能装置的调峰削谷功能，可以保持在最优效率点工作，效率明显提高。所述技术效果体现如下：电池在需要高功率的时段提供电力，并在需要较少的电力时进行充电；功率型超级电容与蓄电池组合的储能装置能够满足船舶电力动态需求，既能做到持续输出，又能满足功率要求。而且储能装置在柴油发电机发生故障时提供备用电源。

3.双可逆电机与船舶电网的双回路连接具有两种馈能模式，一是氨燃料发动机定转速运行，船舶可以通过可变桨距进行变航速运行，可逆电机可以直接与船舶电网并网，二是当氨燃料发动机与可变桨距螺旋桨都采用变速运行，可逆电机经过变电装置与船舶电网并网，可以看到明显技术效果是双回路设置一方面增加了系统的冗余性、安全性，二是无变电装置的回路避免了电力损耗，有变电装置回路能够实现变速发电，节约了燃料消耗。两者进行不同模式下的选择能够实现氨燃料发动机的效率最佳优化。

4.本发明提出一种单轴双电机船舶氨-电混合动力系统，所描述整船冷却系统集成了开式海水冷却系统与闭式淡水冷却系统。闭式淡水冷却系统集成了润滑油冷却系统，空冷器冷却系统，缸套水冷却系统，储能装置冷却系统，其有效的技术效果既实现了冷能的多级利用，又将储能装置冷却系统采用三通换向阀实现冷却与预热模式的切换，实现了冷热能的多重利用，将储能装置冷却系统集成到发动机冷却系统中不必再进行单独的冷却，节省了成本，实现了能量重复利用。

5.本发明提出一种单轴双电机船舶氨-电混合动力系统，所描述储能装置冷却系统为基于电芯极耳与底部联合液冷散热的动力电池热管理系统，设置有隔离框以阻隔电芯极耳连接排与其上方极耳液冷板之间的接触，可以有效地防止外短路现象的发生，提高热管理系统的安全可靠性。隔离框主要包含前部、中部和后部三个槽道。前后槽道分别为填充槽，用绝缘耐磨耐高温导热胶填平软排连接极耳成组后的不规则模块，隔离框中间槽道为空槽，从而避免了部分传统散热方式未为电芯安全阀上方留有泄压空间的弊端。隔离框与电芯顶面间通过密封胶垫圈固定。隔离框水平尺寸配合于成组后电芯的水平尺寸，液冷板水平尺寸配合于成组后极耳模块的水平尺寸。隔离框前后填充槽内填充有高温绝缘导热胶，该设计可以大大增加极耳与液冷板的换热接触面积，可强化换热效果，同时增加系统的空间利用率。在极耳液冷板和高温导热绝缘硅胶填平面之间夹有石墨烯膜以均热，石墨烯膜导热系数可达2000W(m·K)，可以把电池极耳处的产热均匀迅速地扩散到极耳液冷板水平面上，热量再由液冷板内冷媒带走，该设计可以提高电芯间温度的一致性。在模组底部和下液冷板间，改传统导热硅胶垫为石墨烯均热膜，可以强化模组间沿水平方向的热量传递速率，起到均热作用，同时弥补电芯间的尺寸公差。电芯成组后在其左右两侧和底部设有隔热模块。该系统能保证电池单体能够合理地散热，防止单体电池温度过高，且隔热模块可在电池单体发生热失控时抑制热量扩散，避免热扩散蔓延至整个电池模组，提高电池模组的安全性和稳定性，便于长期安全地使用。

6.采用本系统提供的船舶混合动力系统，不仅适用于大型远洋船舶动力系统，同时适用于沿海及江海直达等小型船舶，适应性好，适用于各种航行特性的船型。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的整船冷却系统示意图；

图3为本发明的储能装置冷却系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1-3，参见图1，本发明一种单轴双电机船舶氨-电混合动力系统，包括超级电容1、蓄电池2、柴发机组3a、3b、3c、变电装置4a、4b、4c、变压器5a、5b、5c、变频装置6a、6b、6c、液氨罐7、截止阀8、换热汽化装置9、稳压阀10、船舶日用负载11、第一可逆电机12、氨燃料发动机13、离合器14a、14b、第二可逆电机15、齿轮箱16、变桨距螺旋桨17、第三可逆电机18、定桨距螺旋桨19、整船冷却系统20。其连接关系为：氨燃料发动机13的曲轴通过皮带与第一可逆电机12连接，输出端经过离合器14a与第二可逆电机15连接，第二可逆电机15经过离合器14b与齿轮箱16连接，齿轮箱16输出轴与变桨距螺旋桨17连接。第三可逆电机18直接驱动定桨距螺旋桨19同时通过变频装置6c、变压装置5c与船舶电网连接。液氨罐7分别经过截止阀8、换热汽化装置9、稳压阀10与氨燃料发动机连接。船舶日用负载11直接与船舶电网连接，柴发机组3a、3b、3c与船舶电网连接为电力需求供电，超级电容1、蓄电池2并联再与逆变装置4a、4b与船舶电网连接。第一可逆电机一是通过变压装置5a、变频装置6a与船舶电网连接，二是通过变电装置4c与储能装置连接；第二可逆电机15一是直接与船舶电网连接，二是通过变压装置5b、变频装置6b与船舶电网连接。柴发机组3a、3b、3c中的柴油机、氨燃料发动机13，蓄电池2与整船冷却系统20连接，虚线表示热量传递。

参加图2，整船冷却系统20包括，开式海水冷却系统21、水泵22a、22b、22c、润滑油冷却系统23、空冷器冷却系统24、储能装置冷却系统25、三通换向阀26a、26b、过滤装置27、发动机28、缸套水冷却水系统29。其连接关系为，整船冷却系统20中，开式海水冷却系统21通过水泵22a泵送海水与淡水循环系统换热，闭式淡水冷却系统经过水泵22b分别泵送到润滑油系统23、空冷器冷却系统24、储能装置冷却系统25，从储能装置冷却系统25出来的冷却水有两种回路，一是与润滑油冷却水系统23汇流与缸套水系统29进行换热冷却，二是直接汇总与海水冷却。空冷器冷却系统24泵送出的冷却水流向两处，一部分直接与海水换热冷却，另一部分经过三通换向阀26a对储能冷却系统25进行预热。缸套水冷却系统29经由水泵22c泵送到发动机28中对其冷却。其中发动机28包括柴发机组3a、3b、3c中的柴油机、氨燃料发动机13，储能装置冷却系统冷却的电池组为蓄电池2。

参见图3，储能装置冷却系统25包括：右端板30、右隔热垫31、正极耳32汇流排33、负极耳34、极耳液冷板进液口一35、极耳液冷板进液口二36、极耳液冷板37、极耳液冷板出液口一38、导热填充胶39、极耳液冷板出液口二40、隔离框41、填充槽42、紧固绑带43、安全阀44、左隔热垫45、左端板46、下液冷板进液口47、底隔热垫48、下液冷板49、下液冷板出液口50、底均热膜51和电芯52。其连接关系为：软铜排连接若干个电芯52之间的正负极耳32、34后形成模组，紧挨着的最左侧和最右侧两个电芯的是左侧隔热板45和右侧隔热板31，系统左右两边最外侧的是左端46和右端板30，紧固绑带43通过结构胶39和绑带43捆绑的形式，起到固定作用；若干个电芯52上部装有隔离框41，隔离框41通过结构胶固定于若干个电芯上部，隔离框41上、下两个槽道42填充有导热模块39，紧接着上面铺设一层石墨烯均热膜51，而后上面布置有极耳风冷管，电芯底部从上到下依次布置有均热膜51、液冷板49和隔热板48。

其中，从整船冷却系统中闭式淡水循环系统中冷却水经由三通换向阀26a进入储能冷却装置系统中蓄电池2上的极耳液冷板进液口一35、极耳液冷板进液口二36、下液冷板进液口47、再经过极耳液冷板出液口一38、极耳液冷板出液口二40、、下液冷板出液口50排出，进一步经由三通换向阀26b排出与海水换热冷却。

本实施例中，氨燃料发动机优选压燃发动机，第一可逆电机12、第二可逆电机15优选具有高效率、高功率密度、寿命长等优点永磁同步可逆电机，蓄电池2优选功率密度高、体积重量小的磷酸铁锂电池，超级电容优选功率型。

本发明的工作模式主要以下几种工作模式

启动模式为船舶备车工况时第一可逆电机12倒拖氨燃料发动机13进行启动，第一可逆电机12的电力来源即可由储能装置直接提供又可以由船舶电网经过变压装置5a、变频装置6a提供。此设置既能防止船舶电网故障导致动力不足，又能通过船舶电网实现降压启动；液氨经过液氨罐7、截止阀8、换热汽化装置9、稳压阀10喷入氨燃料发动机13。

侧推模式为当船舶靠岸时第三可逆电机18由船舶电网经过变压装置5c、变频装置6c提供电力驱动定桨距螺旋桨19，该模式下操纵灵活，适用于船舶靠岸工况，而且第三可逆电机18还可用于回收部分制动能量。

机械模式下，离合器14a、14b结合，此时第一及第二可逆电机12、15不工作，氨燃料发动机13经过齿轮箱16驱动变桨距螺旋桨17。

电力推进模式下由两种模式组成，一是离合器14a断开14b结合，第二可逆电机15直接由船舶电网提供电力经由齿轮箱16驱动变桨距螺旋桨17，此时第二可逆电机15为定转速运行在最佳工作点，船舶依靠变桨距螺旋桨实现航速调节，二是第二可逆电机15由船舶电网经过变压装置5b、变频装置6b提供电力再经过齿轮箱16驱动变桨距螺旋桨17，此时第二可逆电机15为可以实现变转速运行在最佳效率曲线，变桨距螺旋桨17固定在最佳桨距实现高效率推进。

混合推进模式下具有两种推进模式分别为单电机+发动机推进模式、双电机+发动机推进模式，单电机+发动机推进模式为离合器14a、14b结合，第一可逆电机12或第二可逆电机15与氨燃料发动机13经由齿轮箱16联合驱动变桨距螺旋桨17，该模式下第一或第二可逆电机可以由船舶电网经由两条电路进行供电；双电机单电机+发动机推进模式为离合器14a、14b结合，第一可逆电机12与第二可逆电机15与氨燃料发动机13经由齿轮箱16联合驱动变桨距螺旋桨17，该模式下第一、第二可逆电机可以由船舶电网经由两条电路进行供电。混合推进模式中第一可逆电机12与第二可逆电机15分别可以通过两条电路提供电力，既可以工作在定转速模式又可以工作在变转速模式，需要根据不同功率需求来选择不同工作模式。

发电模式下具有两种不同模式，分别是单电机+发动机发电模式、双电机+发动机发电模式，单电机+发动机发电模式又分为两种模式，一是为离合器14a、14b结合，氨燃料发动机13一部分功率带动第二可逆电机15发电，一部分功率经过齿轮箱16驱动变桨距螺旋桨17，此时第一可逆电机12不工作。二是离合器14a、14b结合，氨燃料发动机13一部分功率带动第一可逆电机12发电一部分功率经过齿轮箱16驱动变桨距螺旋桨17，此时第二可逆电机15不工作。双电机+发动机发电模式为离合器14a、14b结合，氨燃料发动机13一部分功率带动第一可逆电机13与第二可逆电机15发电，一部分功率经过齿轮箱16驱动变桨距螺旋桨17。需要说明的是，两种发电模式需要根据转速、功率需求与发电功率、发电频率进行最佳选择。而且依据第一可逆电机12与第二可逆电机15的功率与高效区范围来选择发电模式。需要说明的是，两种发电模式分别可以由两条电路向船舶电网馈能，需要根据转速、发电频率与发电功率进行最佳选择，当氨燃料发动机13工作在额定转速时，第一可逆电机12或第二可逆电机15直接按照发电频率50HZ向船舶电网供电，当氨燃料发动机13工作在变转速时，第一可逆电机12或第二可逆电机15通过变压装置5a、5b、变频装置6a、6b向船舶电网供电。而且依据第一可逆电机12与第二可逆电机15的功率与高效区范围来选择发电模式。

船舶电网作为独立的电力系统，承担整船的电力需求，同样也具有不同的工作模式，具体分为应急模式、电网削峰填谷模式。

应急模式为当柴发机组3a、3b、3c出现故障时，熔断器断开，超级电容1、蓄电池2组成的直流微网继续工作为推进系统提供电力，削峰填谷模式为当日用负载11与推进系统需要电力较少时，柴发机组3a、3b、3c一部分电力向超级电容1、蓄电池2充电，一部分电力提供给日用负载11及推进系统；当日用负载11与推进系统需要电力较多时，柴发机组3a、3b、3c、超级电容1、蓄电池2联合供电。

储能装置冷却系统具有两种工作模式，预热模式为当蓄电池2在恶劣天气下出现极寒工作状态时，空冷器冷却系统24通过出口的冷却水通过三通换向阀26a进入液冷板进行预热；冷却模式为当蓄电池2正常工作时，从开式海水冷却系统21出来的冷却水通过三通换向阀26a进入蓄电池对其冷却。

Claims (8)

1.一种单轴双电机船舶氨电混合动力系统，其特征是：包括电容、蓄电池、柴发机组、氨燃料发动机、齿轮箱、变桨距螺旋桨、定桨距螺旋桨、整船冷却系统，电容、蓄电池、柴发机组分别连接船舶直流电网，氨燃料发动机的曲轴通过皮带与第一可逆电机连接，输出端经过第一离合器与第二可逆电机连接，第二可逆电机经过第二离合器与齿轮箱连接，齿轮箱输出轴与变桨距螺旋桨连接，第三可逆电机直接驱动定桨距螺旋桨同时通过第三变频装置、第三变压装置与船舶电网连接，第一可逆电机通过第一变压装置、第一变频装置与船舶电网连接或通过第三变电装置与电容、蓄电池连接，第二可逆电机直接与船舶电网连接或通过第二变压装置、第二变频装置与船舶电网连接，液氨罐依次经过截止阀、换热汽化装置、稳压阀与氨燃料发动机连接；

整船冷却系统包括开式海水冷却系统、储能装置冷却系统，开式海水冷却系统通过第一水泵送海水与淡水循环系统换热，闭式淡水冷却系统经过第二水泵分别泵送到润滑油冷却系统、空冷器冷却系统，同时通过第一三通换向阀送到储能装置冷却系统，从储能装置冷却系统出来的冷却水经第二三通换向阀有两种回路，第一回路是与润滑油冷却系统汇流与缸套水系统进行换热冷却，第二回路是直接汇总与海水冷却；空冷器冷却系统泵送出的冷却水流向两处，第一处直接与海水换热冷却，第二处经过第一三通换向阀对储能装置冷却系统进行预热，缸套水系统经由第三水泵泵送到发动机中进行冷却；

所述润滑油冷却系统为柴发机组、氨燃料发动机各润滑油分冷却系统的总和，所述空冷器冷却系统为柴发机组、氨燃料发动机各空冷器分冷却系统的总和，所述缸套水系统为柴发机组、氨燃料发动机各缸套水分系统的总和，所述发动机为柴发机组、氨燃料发动机的总和；

储能装置冷却系统包括电芯、左端板、右端板、极耳液冷板、下液冷板，电芯之间的正、负极极耳通过软连接排连接，左端板和右端板之间夹持全部电芯形成电池模组，左端板与其相邻的电芯之间设置左隔热垫，右端板与其相邻的电芯之间设置右隔热垫，电芯上方设置隔离框，隔离框包括上槽道、下槽道，上槽道和下槽道里填充导热模块，导热模块上铺设石墨烯均热膜，极耳液冷板设置在石墨烯均热膜上方，下液冷板设置在电芯下方，极耳液冷板包括极耳液冷板进液口一、极耳液冷板进液口二、极耳液冷板出液口一、极耳液冷板出液口二，极耳液冷板进液口一、极耳液冷板进液口二、下液冷板进液口连通第一三通阀，极耳液冷板出液口一、极耳液冷板出液口二、下液冷板出液口连通第二三通阀。

2.根据权利要求1所述的一种单轴双电机船舶氨电混合动力系统，其特征是：启动模式为船舶备车工况时第一可逆电机倒拖氨燃料发动机进行启动，第一可逆电机的电力由储能装置直接提供或由船舶电网经过第一变压装置、第二变频装置提供；侧推模式为当船舶靠岸时第三可逆电机由船舶电网经过第三变压装置、第三变频装置提供电力驱动定桨距螺旋桨。

3.根据权利要求1所述的一种单轴双电机船舶氨电混合动力系统，其特征是：机械模式下，第一离合器、第二离合器结合，此时第一可逆电机及第二可逆电机不工作，氨燃料发动机经过齿轮箱驱动变桨距螺旋桨。

4.根据权利要求1所述的一种单轴双电机船舶氨电混合动力系统，其特征是：电力推进模式下包括两种模式：一是第一离合器断开第二离合器结合，第二可逆电机直接由船舶电网提供电力经由齿轮箱驱动变桨距螺旋桨，二是第二可逆电机由船舶电网经过第二变压装置、第二变频装置提供电力再经过齿轮箱驱动变桨距螺旋桨。

5.根据权利要求1所述的一种单轴双电机船舶氨电混合动力系统，其特征是：混合推进模式下包括单电机+发动机推进模式、双电机+发动机推进模式，单电机+发动机推进模式为第一离合器、第二离合器结合，第一可逆电机或第二可逆电机与氨燃料发动机经由齿轮箱联合驱动变桨距螺旋桨，该模式下第一可逆电机或第二可逆电机由船舶电网经进行供电；双电机单电机+发动机推进模式为第一离合器、第二离合器结合，第一可逆电机、第二可逆电机与氨燃料发动机经由齿轮箱联合驱动变桨距螺旋桨，该模式下第一可逆电机、第二可逆电机由船舶电网进行供电。

6.根据权利要求1所述的一种单轴双电机船舶氨电混合动力系统，其特征是：发电模式下包括单电机+发动机发电模式、双电机+发动机发电模式，单电机+发动机发电模式包括两种模式，一是为第一离合器、第二离合器结合，氨燃料发动机一部分功率带动第二可逆电机发电，另一部分功率经过齿轮箱驱动变桨距螺旋桨，此时第一可逆电机不工作；二是第一离合器、第二离合器结合，氨燃料发动机一部分功率带动第一可逆电机发电，另一部分功率经过齿轮箱驱动变桨距螺旋桨，此时第二可逆电机不工作；双电机+发动机发电模式为第一离合器、第二离合器结合，氨燃料发动机一部分功率带动第一可逆电机与第二可逆电机发电，另一部分功率经过齿轮箱驱动变桨距螺旋桨；当氨燃料发动机工作在额定转速时，第一可逆电机或第二可逆电机直接按照发电频率50HZ向船舶电网供电，当氨燃料发动机工作在变转速时，第一可逆电机或第二可逆电机通过第一变压装置、第二变压装置第一变频装置、第二变频装置向船舶电网供电。

7.根据权利要求1所述的一种单轴双电机船舶氨电混合动力系统，其特征是：船舶电网的工作模式包括应急模式、电网削峰填谷模式：应急模式为当柴发机组出现故障时，电容、蓄电池组成的直流微网继续工作为推进系统提供电力，削峰填谷模式为柴发机组一部分电力向电容、蓄电池充电，一部分电力提供给日用负载及推进系统；或柴发机组、电容、蓄电池联合供电。

8.根据权利要求1所述的一种单轴双电机船舶氨电混合动力系统，其特征是：储能装置冷却系统包括预热模式和冷却模式，预热模式为当蓄电池在恶劣天气下出现极寒工作状态时，空冷器冷却系统通过出口的冷却水通过第一三通换向阀进入下液冷板进行预热；冷却模式为当蓄电池正常工作时，从开式海水冷却系统出来的冷却水通过第一三通换向阀进入蓄电池对其冷却。

Images