CN112339963B - 一种直流组网船舶电力推进系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直流组网船舶电力推进系统，包括：直流母线，其用于连接系统内的各装置，以进行能量传输；储能装置，其与直流母线连接，用于存储或向系统提供所需电能；动力装置，其位于直流母线和推进器之间，用于根据不同船舶工况，利用从直流母线上获取到的电能和/或系统当前燃油能力，并结合动力分流原理，通过控制内部各类动力源的启停状态，使得每类动力源分别与推进器之间形成相应的耦合或解耦关系，并向推进器输出由不同动力源组合提供的与当前船舶工况相符的系统推进功率对应的机械能；推进器，其与动力装置连接，用于在机械能控制下运转。本发明具有高可靠性，完全满足船舶对电力推进系统的要求，降低油耗，提高船舶运行的效率。

Description

一种直流组网船舶电力推进系统和方法

技术领域

本发明涉及船舶电力推进领域，尤其是涉及一种基于动力分流状态下的直流组网船舶电力推进系统和方法。

背景技术

相比于船舶传统的交流组网技术，船舶直流组网技术具有无需并车、系统运行前匹配电压频率和/或相位等技术优点，柴油发电机可以根据实际负荷调整转速，以达到提高柴油机燃油率、保证柴油发电机组始终保持在最具经济性的转速，提高系统的工作效率，同时，可以减小整个船舶电力推进系统的体积和重量。所以，很多船舶自动化企业都将直流组网技术视为未来船舶电力推进系统领域的发展方向。

目前的，船舶电力推进系统多采用串联式系统方案，动力源使用柴油机作为主要的能源，动力源机械连接发电机为船舶提供电力供应，船舶推进系统通过电力组网实现动力的机械能输出。另外，还有一些方案，采用储能单元作为电力推进系统的动力源补充。但现有直流组网船舶推进系统技术中，所有串联方式的电力推进系统在柴油机向推进器进行推进动力供给时，始终存在机械能-电能-机械能的能量损失，在长时间运行的情况下无法达到常规内燃动力的燃油经济性。

此外，有些技术方案会采用并联模式方案，实现发动机单独式的电力输出，但这种技术方案也只是相当于额外增加了一套单独的内燃机机械动力输出，并没有实现动力分配下的模式。

发明内容

本发明需要提供一种基于动力分流状态下的直流组网船舶电力推进系统，不是基于串联式方案、也不完全是并联式方案，而是基于直流组网的组合式的动力供给方案。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种直流组网船舶电力推进系统包括：直流母线，其用于连接所述系统内的各装置，以进行能量传输；储能装置，其与所述直流母线连接，用于存储或向所述系统提供所需电能；动力装置，其位于所述直流母线和推进器之间，用于根据不同船舶工况，利用从所述直流母线上获取到的电能和/或系统当前燃油能力，并结合动力分流原理，通过控制所述动力装置内各类动力源的启停状态，使得每类动力源分别与所述推进器之间形成相应的耦合或解耦关系，并向所述推进器输出由不同动力源组合提供的与当前船舶工况相符的系统推进功率对应的机械能；所述推进器，其与所述动力装置连接，用于在所述机械能控制下运转。

优选地，所动力装置包括：能量管理单元，其输入端与所述直流母线连接，输出端分别与第一动力源、第二动力源和第三动力源连接，用于获取当前船舶工况，基于此，控制各动力源调整各自的运行状态；所述第一动力源，其输入端与所述能量管理单元连接，输出端与动力分流单元的第一输入端连接，用于在所述能量管理单元的控制下启动或停止，并在启动时利用当前燃油能力，按照设置好的运行参数运转；所述第二动力源，其输入端与所述能量管理单元连接，输出端与所述动力分流单元的输出端连接，用于在所述能量管理单元的控制下启动或停止，并在启动时利用从所述直流母线获得的电能，按照设置好的运行参数运转；所述第三动力源，其输入端与所述能量管理单元连接，输出端与所述动力分流单元的第二输入端连接，用于在所述能量管理单元的控制下启动或停止，并在启动时利用从所述直流母线获得的电能，按照设置好的运行参数运转；所述动力分流单元，其输出端与所述推进器连接，用于根据各动力源的启停状态，利用行星齿轮杠杆原理，进一步控制各动力源分别与所述推进器的耦合或解耦关系，使得所述推进器获得不同动力源组合形式下的机械能，以适应当前船舶工况。

优选地，所述动力装置，进一步包括：所述能量管理单元，其用于在当前船舶工况为纯电动航行时，控制所述第一动力源停止运转，并控制所述第二动力源和所述第三动力源启动，以及为当前启动的动力源配置符合当前系统输出功率的运行参数；所述第一动力源，其用于在当前船舶工况为纯电动航行时停止运转；所述第二动力源，其用于在当前船舶工况为纯电动航行时启动，并利用从所述直流母线获得的电能，按照相应的运行参数运转，以输出系统当前所需全部输出功率；所述第三动力源，其用于在当前船舶工况为纯电动航行时无功启动并运转；所述动力分流单元，其用于在各动力源的启停状态下，带动内部各齿轮运转，控制所述第一动力源与所述推进器形成解耦状态，并控制所述第二动力源和所述第三动力源分别与所述推进器形成耦合状态，以使得所述推进器获得来自于所述第二动力源和所述第三动力源组合的机械能。

优选地，所述动力装置，进一步包括：所述能量管理单元，其用于在当前船舶工况为纯燃油航行时，控制所述第一动力源和所述第二动力源启动，并控制所述第三动力源停止运转，以及为当前启动的动力源配置符合当前系统输出功率的运行参数；所述第一动力源，其用于在当前船舶工况为纯燃油航行时启动，利用当前燃油能力，按照相应的运行参数运转，以输出系统当前所需全部输出功率；所述第二动力源，其用于在当前船舶工况为纯燃油航行时无功启动并运转；所述第三动力源，其用于在当前船舶工况为纯燃油航行时停止运转；所述动力分流单元，其用于在各动力源的启停状态下，带动内部各齿轮运转，控制所述第一动力源和所述第二动力源分别与所述推进器形成耦合状态，并控制所述第三动力源与所述推进器形成解耦状态，以使得所述推进器获得来自于所述第一动力源和所述第二动力源组合的机械能。

优选地，所述动力装置，进一步包括：所述能量管理单元，其用于在当前船舶工况为满功率航行时，控制第一/第二/第三动力源启动，并为每个动力源配置符合当前系统输出功率的运行参数；所述第一动力源，其用于在当前船舶工况为满功率航行时启动，并利用当前燃油能力，按照相应的运行参数运转，以最大输出功率运转；所述第二/第三动力源，其用于在当前船舶工况为满功率航行时启动，并利用从所述直流母线获得的电能，按照相应的运行参数运转；所述动力分流单元，其用于在各动力源的启停状态下，带动内部各齿轮运转，控制每个动力源分别与所述推进器形成耦合状态，以使得所述推进器获得来自于所有动力源组合的机械能。

优选地，所述动力装置，进一步包括：所述能量管理单元，其用于在接收并识别到来自所述储能装置的低电量提示时，若剩余燃油能力满足发电模式条件，则将当前航行模式调整为航行发电模式，进一步将从所述第一动力源获取到的剩余燃油能量所产生的机械能，经所述动力分流单元、所述第三动力源后转换成电能，通过所述直流母线传输至所述储能装置，并为所述储能装置充电。

优选地，所述动力装置，进一步包括：所述能量管理单元，其用于在当前船舶工况为停泊发电时，控制所述第一动力源和所述第三动力源启动，并控制所述第二动力源停止运转，进一步为当前启动的动力源配置符合当前充电功率对应的运行参数，以及接收充电电能并在整流处理后通过所述直流母线传递到所述储能装置为其充电；所述第一动力源，其用于在当前船舶工况为停泊发电时启动，利用当前燃油能力，按照相应的运行参数运转，以输出系统当前所需全部充电功率；所述第二动力源，其用于在当前船舶工况为停泊发电时停止运转；所述第三动力源，其用于在当前船舶工况为停泊发电时接收来自所述第一动力源的机械能，并将该机械能转换为相应的所述充电电能；所述动力分流单元，其用于在各动力源的启停状态下，带动内部各齿轮运转，控制所述第二动力源与所述推进器形成解耦状态，并将所述第一动力源输出的机械能传递给所述第三动力源。

优选地，所述系统还包括：充电装置，其与所述直流母线连接，用于在当前航行工况为停泊模式时，从外部电源处获取电能并向所述储能装置充电，以及向日用电装置提供电力能量；所述日用电装置，其与所述直流母线连接，用于通过所述直流母线获取所述储能装置或所述充电装置所提供的电能，为船舶非动力日用负荷提供电力能量。

优选地，进一步，所述充电装置，其还用于获取来自所述储能装置或所述动力装置的系统富裕能量，并将所述系统富裕能量向外部传输。

另一方面，本发明还提供了一种直流组网船舶电力推进方法，所述方法利用上述所述的系统，实现直流组网中基于动力分流原理的混合动力源输出，所述方法包括：动力装置通过直流母线获取储能装置提供的系统所需电能；所述动力装置根据不同船舶工况，利用从所述直流母线上获取到的电能和/或系统当前燃油能力，并结合动力分流原理，通过控制所述动力装置内各类动力源的启停状态，使得每类动力源分别与所述推进器之间形成相应的耦合或解耦关系，并向所述推进器输出由不同动力源组合提供的与当前船舶工况相符的系统推进功率对应的机械能；所述推进器在所述机械能控制下运转。

与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：

本发明提出了一种基于动力分流下的直流组网船舶电力推进系统及方法。该系统及方法根据不同的船舶航行工况，进行动力分流处理，以利用系统自身燃油能力和/或电力能力直接向推进器输出当前工况所需的机械能。本发明提出的推进系统主电路拓扑结构经过验证，具有很高的可靠性，完全满足船舶对电力推进系统的要求，提高了船舶电力推进系统的性能和运行效率，简单易行，动力装置能单独控制，在不同的航行工况下内燃机动力可怠速运行，提高了系统效率，降低油耗，节省成本。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本申请实施例的直流组网船舶电力推进系统的整体结构示意图。

图2是本申请实施例的直流组网船舶电力推进系统的具体结构示意图的第一个示例。

图3是本发明实施例的直流组网船舶电力推进系统中的动力分流单元在不同船舶工况下的内部各齿轮转速状态示意图。

图4是本申请实施例的直流组网船舶电力推进系统的具体结构示意图的第二个示例。

图5是本申请实施例的直流组网船舶电力推进方法的步骤图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

相比于船舶传统的交流组网技术，动力分流组网技术具有机械能、电能之间的动力耦合与解耦的特点，能量管理通过直流母线统一管理。由于能源可以无缝耦合与解耦，故可以实现不同能源动力源的无缝切换，具有无需并车、无需匹配系统电网的匹配电压、频率、相位等特点。船舶能源管理方法通过实际负荷消耗提供相应的能量，从而提高推进系统的工作效率。

目前的，船舶电力推进系统多采用串联式系统方案，动力源使用柴油机作为主要的能源，动力源机械连接发电机为船舶提供电力供应，船舶推进系统通过电力组网实现动力的机械能输出。另外，还有一些方案，采用储能单元作为电力推进系统的动力源补偿和增益。但现有直流组网船舶推进系统技术中，所有串联方式的电力推进系统在柴油机向推进器进行推进动力供给时，始终存在机械能-电能-机械能的能量损失，在长时间续航运行的情况下无法达到常规内燃动力的燃油经济性。

此外，有些技术方案会采用并联模式方案，实现发动机单独式的电力输出，但这种技术方案也只是相当于额外增加了一套单独的内燃机机械动力输出，并没有实现动力分配下的模式。

为了克服上述现有技术中的不足，本实施例提出了一种直流组网船舶电力推进系统和方法。该系统和方法包括与直流母线连接的动力装置和储能装置，其中，动力装置包括动力分流单元、分别与动力分流单元连接的第一动力源(例如：内燃机)、第二动力源(例如：电动机)和第三动力源(例如：发电机)，三类不同能源动力源分别通过动力分流单元与船舶推进器连接。其中，根据不同的船舶工况，控制这三类动力源的启停及运行状态，并在动力分流单元的动力分配作用下，构成每类动力源分别与推进器的耦合或解耦关系，为船舶推进器提供由不同类型动力源组合形式下的符合当前航行工况所需输出功率的机械能，从而控制推进器运转。本发明提出的系统主电路拓扑结构经过验证，具有很高的可靠性，完全满足船舶对电力推进系统的要求，降低油耗，提高船舶运行的效率。

实施例一

图1是本申请实施例的直流组网船舶电力推进系统的整体结构示意图。图2是本申请实施例的直流组网船舶电力推进系统的具体结构示意图的第一个示例。如图1和图2所示，本发明实施例中的推进系统至少包括：直流母线100、储能装置200、动力装置300和(船舶)推进器600。其中，储能装置200与直流母线100连接，并且动力装置300也与直流母线100连接。具体地，直流母线100主要为动力装置300和储能装置200提供电力能源交换的传输介质，用于连接所述系统内的各装置(例如：储能装置200、动力装置300、下述日用电装置400和下述充电装置500)，并进行各装置间的能量(电力能量)传输。储能装置200用于通过直流母线100存储系统所需电能、以及通过直流母线100向系统内的其他装置(例如：动力装置300、下述日用电装置400和下述充电装置500)提供系统所需电能。推进器600与动力装置300连接，用于在获取到动力装置300提供的与当前船舶(航行)工况所需的系统输出功率(系统推进功率)匹配的机械能的控制下运转。

进一步，动力装置300通过直流母线100与储能装置200、下述日用电装置400、下述充电装置500进行电能交换。动力装置300位于上述直流母线100和推进器600之间，用于根据不同船舶工况，利用从直流母线100上获取到的电能和/或系统当前燃油能力(系统剩余燃油能力)，并结合动力分流原理，通过控制动力装置300内各类动力源的启停状态，使得每类动力源分别与推进器600之间形成相应的耦合或解耦关系，并向推进器600输出由不同动力源组合提供的与当前船舶工况相符的系统输出功率对应的机械能。

如图1和图2所示，本发明实施例中所述的动力装置300包括：能量控制单元310、动力分流单元320、第一动力源301、第二动力源302和第三动力源303。其中，能量管理单元310主要用于管理动力装置300的能量，其输入端与直流母线100连接，输出端分别与第一动力源301、第二动力源302和第三动力源303连接。能量管理单元310主要用于确定当前船舶工况，根据当前船舶工况，来控制各动力源调整各自的运行状态，以及为每个启动的动力源配置符合当前船舶工况所需系统输出功率的运行参数。具体地，能量控制单元310通过直流母线100向第二动力源302、第三动力源303提供电能，并分别控制这两类动力源的运行参数(包括转速、转矩等影响输出功率的参数)。同时，能量控制单元310通过预先设定的通讯协议控制第一动力源301的运行参数(包括转速、转矩等影响输出功率的参数)。

更具体地说，本发明实施例中所述的能量控制单元310采用分别控制第二动力源302和第三动力源303的具有变频变幅功能的DCAC、DCDC逆变整理器、以及控制第一动力源301的微处理器(例如：MCU，该微处理器可向第一动力源301发送启动、停止、功率大小等数字信号指令)。能量控制单元310一方面可将从直流母线100获取到的直流侧电能经变频、变幅、逆变等处理后变成满足各动力源电气参数需求的电力能量，并将其传输至相应的动力源以提供所需交流电，还可将从动力源获取的电能进行四象限整流、变频变幅处理后转换为满足直流母线100电气参数需求的直流电，通过直流母线100传输至所需其他装置。另外，上述能量控制单元310还可用于监控第一动力源301的实时输出功率及剩余燃油量(剩余燃油能力)、监控第二动力源302和第三动力源303的实时输出功率、实时运行转矩和实时运行转速等信息。

进一步，第一动力源301、第二动力源302和第三动力源303的机械动力端(输出端)分别与动力分流单元320连接。动力分流单元320的输出端与推进器600连接。动力分流单元320用于在不同船舶工况下，根据各动力源的启停状态及运行状态，利用行星齿轮杠杆原理，通过各动力源电机分别控制与各动力源对应连接的相应齿轮的转矩及转速，来控制第一动力源301、第二动力源302和第三动力源303分别与推进器600之间的耦合或解耦关系，使得推进器600获得来自不同动力源组合形式下所输出的机械能，以适应当前船舶工况，从而为整个推进系统提供航行所需的机械动能。这样，整个推进系统能够达到最佳利用燃油经济性和存储电能最大利用率的情况，符合不同航行工况下所需输出功率及机械能。

在本发明实施例中，上述动力分流单元320优选为行星齿轮的装置，即行星齿轮装置，该装置由行星齿轮或由多个行星齿轮及离合器组合而成的纯机械动力分流单元。其中，动力分流单元320有三个接线端部分，包括：行星架C(第一输入端)、太阳轮端SG(第二输入端)、和齿圈端RG(输出端)。第一动力源301与行星齿轮的行星架C连接，第二动力源302与行星齿轮的齿圈RG连接，第三动力源303与行星齿轮的太阳轮SG连接。进一步，第一动力源301优选为内燃机；第二动力源302优选为可以中低速运转的电动机；所述第三动力源优选为可以高速运转的电动机。

进一步，第一动力源301用于在能量管理单元310的控制下启动或停止，并在启动时利用自身剩余燃油量(燃油能力)，按照符合当前船舶工况的(能量管理单元310配置的)运行参数运转。第二动力源302用于在能量管理单元310的控制下启动或停止，并在启动时利用从直流母线100获得的电能，按照符合当前船舶工况的(能量管理单元310配置的)运行参数运转。第三动力源303用于在能量管理单元310的控制下启动或停止，并在启动时利用从直流母线100获得的电能，按照符合当前船舶工况的(能量管理单元310配置的)运行参数运转。

图3是本发明实施例的直流组网船舶电力推进系统中的动力分流单元在不同船舶工况下的内部各齿轮转速状态示意图。下面参考图1、图2和图3对动力装置300在同船舶工况下相对应的工作过程和动力源组合结构进行详细说明。

第一个实施例，针对抛锚或停泊不发电状态的船舶工况。

能量管理单元310用于在当前船舶工况为抛锚或停泊不发电状态时，控制第一动力源301、第二动力源302和第三动力源303全部停转(不启动)。另外，在当前工况下，下述日用电装置400通过直流母线100向储能装置200获取电能，或者通过充电装置500获取系统外部能源(电能)。

参考图3，图3(a)展示了动力分流单元320在抛锚或停泊不发电状态下的内部各齿轮转速状态，使得在太阳轮、行星架和齿圈转速都为零的情况下，动力分流单元320间接控制每个动力源与推进器600之间形成为解耦关系。

第二个实施例，针对纯电动航行的船舶工况。

能量管理单元310用于在当前船舶工况为纯电动航行时，控制第一动力源301停止运转，并分别控制第二动力源302和第三动力源303启动，以及为当前启动的第二动力源302和第三动力源303分别配置符合当前纯电动航行工况所需系统输出功率的相对应的运行参数(包括转速和转矩等数据)。而后，第一动力源301用于在当前船舶工况为纯电动航行时停止运转。第二动力源302用于在当前船舶工况为纯电动航行时启动，并利用从直流母线100获得的电能，按照当前能量管理单元310为该动力源分配的(与系统当前所需全部输出功率所对应的运行参数)运行参数运转，以输出系统当前所需全部输出功率。第三动力源303用于在当前船舶工况为纯电动航行时无功启动，并无功率运转。动力分流单元320用于在当前各动力源的启停状态下，利用行星齿轮杠杆原理，带动内部各齿轮以相应的转速运转，控制第一动力源301与推进器600形成为解耦状态，并控制第二动力源302和第三动力源303分别与推进器600形成为耦合状态，从而使得推进器600获得来自于第二动力源302和第三动力源303组合而成的纯电动能源动力源结构所提供的机械能。

参考图3，图3(b)展示了动力分流单元320在纯电动航行工况下的内部各齿轮转速状态，使得在太阳轮反转、行星架转速为零以及齿圈正转的情况下，动力分流单元320间接控制第一动力源301与推进器600之间为解耦关系，第二动力源302与推进器600之间为耦合关系，第三动力源303与推进器600之间为耦合关系。

在这种工况下，本发明实施例所述的系统，能够解耦第一动力源301，即此动力源不启动，耦合第二动力源302和第三动力源303，其中，第二动力源302作为主要输出动力做功旋转，第三动力源303不做功旋转，此时系统输出的是以纯电动模式航行所需的输出功率。

第三个实施例，针对纯燃油航行的船舶工况。

能量管理单元310用于在当前船舶工况为纯燃油航行时，分别控制第一动力源301和第二动力源302启动，并控制第三动力源303停止运转，以及为当前启动的第一动力源301和第二动力源302分别配置符合当前纯电动航行工况所需系统输出功率的相应的运行参数(包括转速和转矩等数据)。而后，第一动力源301用于在当前船舶工况为纯燃油航行时启动，利用自身剩余燃油能力，按照当前能量管理单元310为该动力源分配的运行参数(与系统当前所需全部输出功率所对应的运行参数)运转，输出系统当前所需全部输出功率。第二动力源302用于在当前船舶工况为纯燃油航行时无功启动并无功率运转。第三动力源303用于在当前船舶工况为纯燃油航行时停止运转。动力分流单元320用于在各动力源的启停状态下，利用行星齿轮杠杆原理，带动内部各齿轮以相应的转速运转，控制第一动力源301和第二动力源302分别与推进器600之间形成为耦合状态，并控制第三动力源303与推进器600之间形成为解耦状态，从而使得推进器600获得来自于第一动力源301和第二动力源302组合而成的纯燃油动力源结构所提供的机械能。

参考图3，图3(c)展示了动力分流单元320在纯燃油航行工况下的内部各齿轮转速状态，使得在太阳轮转速为零、齿圈转速高于行星架转速的情况下，动力分流单元320间接控制第三动力源303与推进器600之间为解耦关系，第二动力源302与推进器600之间为耦合关系，第一动力源301与推进器600之间为耦合关系，其中，行星架转速反映的是第一动力源301的转速，齿圈反映的是第二动力源302的转速(也就是说，第一动力源301和第二动力源302组合输出的机械能对应的转速)。

在这种工况下，本发明实施例所述的系统，能够解耦第三动力源303，耦合第一动力源301和第二动力源302，其中，第二动力源302不做功运转，第一动力源301为主要输出动力源，此时系统输出的是以纯燃油模式航行所需的输出功率。

这样，在船舶纯燃油长时间稳速航行工况下，利用动力分流原理，第一动力源301输出当前全部系统所需输出功率、第二动力源302无功率运转，二者直接参与机械连接驱动推进器600运转，无需启动第三动力源303，燃油能量在到达推进器600时没有传统推进系统的机械能-电能-机械能的能量转换过程，燃油效率可达最高点，实现最大燃油能耗比，达到燃动力的燃油经济性，从而提高了系统的运行效率。

第四个实施例，针对满功率航行的船舶工况。

能量管理单元310用于在当前船舶工况为满功率航行时，分别控制第一动力源301、第二动力源302和第三动力源303启动，并分别为每个当前启动的第一动力源301、第二动力源302和第三动力源303配置符合当前满功率航行工况所需系统输出功率的相应的运行参数(包括转速和转矩等数据)。而后，第一动力源301用于在当前船舶工况为满功率航行时启动，利用自身剩余燃油能力，按照当前能量管理单元310为该动力源分配的运行参数(可输出额定功率所对应的运行参数)，以最大输出功率运转。第二动力源302用于在当前船舶工况为满功率航行时启动，并利用从直流母线100获得的电能，按照当前能量管理单元310为该动力源分配的运行参数运转。第三动力源303用于在当前船舶工况为满功率航行时启动，并利用从直流母线100获得的电能，按照当前能量管理单元310为该动力源分配的运行参数运转。动力分流单元320用于在各动力源的启停状态下，利用行星齿轮杠杆原理，带动内部各齿轮以相应的转速运转，控制第一动力源301、第二动力源302和第三动力源303均分别与推进器600之间形成为耦合状态，从而使得推进器600获得来自于所有动力源组合而成的混合能源动力源结构所提供的机械能，进而使得推进器600输出系统可输出的最大航行功率。

参考图3，图3(d)展示了动力分流单元320在满功率航行工况下的内部各齿轮转速状态，使得在行星架转速高于太阳轮转速、并且齿圈转速高于行星架转速的情况下，动力分流单元320间接控制第一动力源301与推进器600之间为耦合关系，第二动力源302与推进器600之间为耦合关系，第三动力源303与推进器600之间为耦合关系，其中，行星架转速反映的是第一动力源301的转速，太阳轮反映的是第三动力源303的转速，齿圈反映的是第二动力源302的转速(也就是说，是第一动力源301、第二动力源302和第三动力源303组合输出的机械能对应的转速)。

这样，在船舶满功率航行工况下，通过从储能装置200获得的电力能量以及系统自身剩余燃油能力，将所有动力源通过动力分流单元320内的行星齿轮共同发挥推进作用，输出这三种动力源共同运转下的推进功率对应的机械能，内燃机无需刻意提高功率，当前动力装置即可满足推进器600的功率需求。

进一步的，基于上述第二个实施例、第三个实施例以及第四个实施例，在船舶实际航行过程中，如果动力装置300此时接收到来自储能装置200发送的低电量提示，那么需要根据动力装置300此时的剩余燃油能力、当前航行过程实际输出的系统推进功率、以及当前航行过程最低所需的系统推进功率等因素后，判断出是否能够为从当前的航行模式(如纯电动航行、纯燃油航行和满功率航行)转换为航行发电模式，从而利用剩余燃油能量为储能装置200在航行状态下充电。具体地，能量管理单元310用于在接收并识别到来自储能装置200的低电量提示信息时，若剩余燃油能力满足发电模式条件，则将当前航行模式调整为航行发电模式，并向储能装置200发送表征功率富裕的信号，进一步将从第一动力源301获取到的剩余燃油能量所产生的机械能，经动力分流单元320、第三动力源303后转换成电能，通过直流母线100传输至储能装置200，为储能装置200充电。

其中，上述发电模式条件为，纯燃油航行模式对应的系统推进功率足以满足剩余航程，并且当前剩余燃油能力在支持船舶航行完剩余航程下还有一定的剩余量，则判定当前动力装置300具备发电条件。这样，在当前储能装置200发生低电量提示时，还可在自身具备发电条件时，为储能装置200充电或供下述日用电装置400消耗，从而在保障了当前系统运行效率的情况下，达到燃动力的燃油经济性。

更具体地说，能量管理单元310用于在当前船舶工况为航行发电工况时，分别控制第一动力源301、第二动力源302和第三动力源303启动，并分别为每个当前启动的第一动力源301、第二动力源302和第三动力源303配置符合当前航行发电工况所需系统输出功率的相应的运行参数(包括转速和转矩等数据)，以及接收充电电能并在四象限整流处理后通过直流母线100传递到储能装置200中，为储能装置200充电。而后，第一动力源301用于在当前船舶工况为航行发电工况时启动，利用自身剩余燃油能力，按照当前能量管理单元310为该动力源分配的运行参数(可输出额定功率所对应的运行参数)以最大输出功率运转。第二动力源302用于在当前船舶工况为航行发电工况时无功启动并无功率运转。第三动力源303用于在当前船舶工况为航行发电工况时启动，在当前能量管理单元310的控制下，将接收到的来自第一动力源301的机械能，并将该机械能转换为相应的充电电能。动力分流单元320用于在各动力源的启停状态下，利用行星齿轮杠杆原理，带动内部各齿轮以相应的转速运转，分别控制第一动力源301和第二动力源302分别与推进器600之间形成耦合状态，从而使得推进器600获得来自于第一动力源301(此时第一动力源301作为主要动力来源机构)和第二动力源302组合而成的纯燃油动力源结构所提供的机械能，以及将第一动力源301输出的机械能传递至第三动力源303。参考图3，图3(d)展示了动力分流单元320在航行发电工况下的内部各齿轮转速状态。

第五个实施例，针对停泊发电状态的船舶工况。

能量管理单元310用于在当前船舶工况为停泊发电时，控制第一动力源301和第三动力源303启动，并控制第二动力源302停止运转，进一步为当前启动的第一动力源301和第三动力源303分别配置符合当前停泊发电工况下所需充电功率对应的电机运行参数(包括转速和转矩等数据)，以及接收充电电能并在四象限整流处理后通过直流母线100传递到储能装置200中，为储能装置200充电。而后，第一动力源301用于在当前船舶工况为停泊发电时启动，利用自身剩余燃油能力，按照当前能量管理单元310为该动力源分配的运行参数(与系统当前所需全部充电功率所对应的运行参数)运转，输出系统当前所需全部充电功率。第二动力源302用于在当前船舶工况为停泊发电时停止运转。第三动力源302用于在当前船舶工况为停泊发电时接收来自第一动力源301的机械能，并将该机械能转换为相应的充电电能。动力分流单元320用于在各动力源的启停状态下，带动内部各齿轮运转，控制第二动力源302与推进器600之间形成解耦状态，并将第一动力源301输出的机械能传递给第三动力源303。

参考图3，图3(e)展示了动力分流单元320在满功率航行工况下的内部各齿轮转速状态，使得在齿圈转速为零、并且太阳轮转速高于行星架转速的情况下，动力分流单元320间接控制第二动力源302与推进器600之间为解耦关系，其中，行星架转速反映的是第一动力源301的转速，太阳轮反映的是第三动力源303的转速。

另外，上述能量管理单元310还能够用于根据系统实际工况来确定当前系统输出功率。在本发明实施例中，能量管理单元310能够用于实时监控包括第一动力源301的当前燃油能力和实时输出功率、第二动力源302和第三动力源303的实时运行参数(包括实时输出功率、电机实时转速和电机实时转矩等信息)、船舶航行信息(剩余航程、当前船舶工况、航行剩余航程所需的系统推进功率等信息)、预设的船舶工况优先级排序、以及系统其它装置需求信息(如：储能装置200的剩余电能、储能装置200的低电量提示、储能装置200的电量充足提示、日用电装置400的功率消耗请求等信息)在内的各种信息，并根据这些信息进行决策，从而确定适合船舶完成剩余航程航行的工况，及相应的与已确定好的当前船舶工况匹配的系统推进功率。

此外，上述能量管理单元310还用于根据实时获取到的第一动力源301当前燃油剩余量，利用预设的剩余燃油低警告阈值，检测当前系统的剩余燃油能力。具体地，若当前燃油剩余量高于剩余燃油低警告阈值，则表明当前燃油剩余量富裕，生成相应的功率富裕信号；当前燃油剩余量低于或达到剩余燃油低警告阈值，则表明当前燃油剩余量不足，生成相应的功率不足信号。本发明对剩余燃油低警告阈值不作具体限定，本领域技术人员可根据实际需求进行设定。

进一步，上述能量管理单元310还用于在接收到来自日用电装置400发送的功率消耗请求信号后，根据当前剩余燃油能力和储能装置200剩余电量状态，确定当前日用电装置400的能量供给装置。具体地，能量管理单元310用于在接收到功率消耗请求信号后，在储能装置剩余电量充足(接收到储能装置电量充足提示信号)时，确定当前日用电装置400的能量供给装置为储能装置200，并将确定结果反馈给日用电装置400。另外，能量管理单元310用于在接收到功率消耗请求信号后，在储能装置剩余电量不足(接收到储能装置低电量提示信号)时，将当前船舶工况调整为发电模式(停泊发电或航行发电)，确定当前日用电装置400的能量供给装置为动力装置300，并将确定结果反馈给日用电装置400。

需要说明的是，在本发明实施例中，上述确定船舶工况的决策过程可以通过操作员进行决策，根据决策结果手动输入已确定好的当前船舶工况，以强定义信号的方式实现不同工况间的切换，间接控制动力分流单元以一种动力耦合、解耦的模式下工作；还可以通过可编程逻辑器的编程或神经网络处理器的机器学习等方式，自动完成上述决策，从而实现不同工况间的自动切换，大大提高了系统的适应性，本发明对上述决策过程所采用的方式不作具体限定。

例如，能量控制单元310用于在识别出当前船舶工况为纯电动航行时，通过分别控制第一动力源301不启动、对第二动力源302进行功率控制、控制第三动力源303无功运转，并在接收到来自储能装置200内的储能功率控制单元201发送的剩余存储电量后，进行决策处理，自动保持纯电动工况，而后，若在接收到来自储能装置200的低电量提示信号后停止纯电动模式，自动切换正常(纯燃油)航行模式。

通过上述技术方案，本发明实施例提出了一种基于前端能量管理及后端动力分流的动力装置的直流组网船舶电力推进系统，该系统适用于不同的船舶工况，通过被动控制下的动力分流单元，以及主动控制下的能量控制单元，实现最优功率段下实际功率需求全覆盖。

实施例二

再次参考图1和图2，本发明实施例中的储能装置200包括储能功率控制单元201和电力储存单元202。其中，储能功率控制单元201优选为变频变幅DCDC模块，主要用于完成满足直流母线100与电力存储单元202之间电气参数需求的转换。另外，还能够将电力存储单元202与系统其他装置(如动力装置200、充电装置400)之间的数据及信号的传递。电力储存单元202优选为蓄电池组，主要用于存储系统所需的电力能量，并在系统需要的情况下释放相应的电力能量。具体地，电力储存单元202用于实时通过储能功率控制单元201向动力装置300发送剩余电量信息，并在当前存储的剩余电量低于或达到预设的最低电量阈值时，确定当前为低电量状态，同时生成低电量提示信号，并通过储能功率控制单元201和直流母线100发送至动力装置300内的能量控制单元310，以在能量控制单元310确定具备发电条件时，将动力装置300的剩余燃油能量转换为电能后通过直流母线100及储能功率控制单元201传输至电力储存单元202，从而为储能装置200充电。否则，电力储存单元202当前为电量充足状态，同时生成电量充足提示信号，并通过储能功率控制单元201和直流母线100发送至动力装置300内的能量控制单元310，以通过能量控制单元310决策是否切换纯电动航行、航行发电、满功率航行等工况。

上述电力储存单元202还用于在当前处于低电量状态时，若接收到通过储能功率控制单元201转发的来自能量控制单元310发送的上述表征(燃油剩余量较多时对应的输出功率)功率富裕的信号，则在储能功率控制单元201的控制下调整为充电状态。另外，上述电力储存单元202还用于在电量充足状态时，在储能功率控制单元201的控制下调整为放电状态。更进一步地说，上述电力储存单元202还用于在电量充足状态时，若接收到通过能量控制单元310发送的上述表征(燃油剩余量较少时对应的输出功率)功率不足的信号，则在储能功率控制单元201的控制下调整为放电状态，可根据实际需求为下述日用电装置400和/或动力装置200提供相应的电力能量。

这样，本发明实施例中的推进系统主回路利用所设置的储能装置200为整个系统提供电能，无需额外增加制动工况下的如电阻箱等能量消耗装置，并实现能量回收利用，提高了整个系统的运行效率。

继续参考图1和图2，本发明实施例所述的推进系统还包括：日用电装置400和充电装置500。其中，日用电装置400与直流母线100连接。充电装置500与直流母线100连接。

具体地，日用电装置400包括日用电逆变单元401和非动力日用负荷402(如船舶用日常电器设备)，其中，日用电逆变单元401位于直流母线100和非动力日用负荷402之间。日用电装置400用于通过直流母线100获取储能装置200或充电装置500或动力装置300所提供的电能，为船舶非动力日用负荷402提供电力能量。

日用电逆变单元401用于完成满足直流母线100与电力存储单元202之间电气参数需求的转换，将通过直流母线100获取来自储能装置200或充电装置500或动力装置300的电能传输至非动力日用负荷402。具体地，日用电逆变单元401用于将从直流母线100获取的直流侧电压经四象限整流、变频、变幅、逆变等处理后转换成满足非动力日用负荷402电气参数需求的交流电，最终将经变频变幅逆变处理后的电力能量传输至非动力日用负荷402。

日用电逆变单元401用于在所有船舶工况时，向动力装置300的能量控制单元310发送功率消耗请求，在接收到当前日用电装置400的能量供给装置诊断结果后，从相应的供给装置处获得电力能量为非动力日用负荷402供电。其中，在当前能量供给装置为动力装置300时，在能量控制单元310的控制下启动发电模式，通过直流母线100将从动力装置300获得的电能向日用电装置400内的非动力日用负荷402传递。在当前能量供给装置为储能装置200时，在日用电逆变单元401和储能功率控制单元201的控制下通过直流母线100将从电力存储单元202获得的电能向日用电装置400内的非动力日用负荷402传递。

另外，在船舶工况为停泊不发电工况时，日用电装置400通过直流母线100获取来自充电装置500得到的外部电源，来为非动力日用负荷402提供电力能量。

进一步，充电装置500与直流母线100连接，用于在当前航行工况为停泊模式时，从外部电源(未图示)处获取电能并向储能装置充电，以及向日用电装置400提供电力能量。充电装置500包括与直流母线100连接的充电功率控制单元501、及外部接口502。充电功率控制单元501用于完成满足直流母线100与外部电源之间电气参数需求的转换。

如图2所示，在本发明实施例中，外部接口502包括外部直流接口和外部交流接口。其中，外部直流接口为外部直流输出/输入接口，优选为中压直流电两种接口。外部交流接口为外部交流输出/输入接口，优选为低压交流电。这两种接口的设置分别满足快速充放电及慢速充放电的系统外部需求。充电功率控制单元501包括具有变频变幅功能的DCDC模块和具有变频变幅功能的ACDC模块，分别与上述外部直流接口和外部交流接口对应连接。

充电装置500用于在当前航行工况为停泊模式时，从外部电源处获取电能并向储能装置200充电，以及向日用电装置400提供电力能量。具体地，充电功率控制单元501用于接收并识别来自能量控制单元310的表示当前船舶工况为停泊不发电模式的控制信号，通过充电功率控制单元501将外部交流或直流电源转换为满足直流母线100电气参数条件的直流电，以为日用电装置400提供电力能量和/或为储能装置200充电。

另外，在实际应用过程中，若外部码头或其他船舶等设备需要电力输入时，如果本发明所述的推进系统电力存储能力允许的情况下，船员可将当前船舶调整为电力输出模式，此时，将本发明所述的推进系统所属的船舶作为移动电站向外部码头或其他船舶提供相应的电力能量。具体地，充电装置500还用于获取来自储能装置200或动力装置300的系统富裕能量，并将系统富裕能量向外部输出。其中，系统富裕能量为(动力装置)当前燃油剩余量富裕时的燃油剩余量和/或(储能装置)当前电量充足状态时的剩余电量。

此外，图2所述的推进系统的拓扑为单台动力装置300和单台储能200装置组合，若需要增加系统配置，可相应在直流母线100上增加相应的动力装置300、储能装置200、日用电装置400、充电装置500等。图4是本申请实施例的直流组网船舶电力推进系统的具体结构示意图的第二个示例。如图4所示，该推进系统内的动力装置300至少配备一个，其中，可以针对每个船舶推进器配置相应的动力装置300，每个动力装置300可挂接于直流母线100所在的不同段直流母排(未图示)，每段直流母排可用直流断路器701连接。储能装置200可以为系统内任意个动力装置300提供电能。在停泊模式下，充电装置300还可以为每个接入直流母排的日用电装置400提供电能。需要说明的是，在本发明实施例中所述的推进系统内的各线路中还可根据功率需求或短路保护等因素加入相应的DCDC模块、DCAC模块、直流断路器701、或交流断路器等器件，本发明对此不作具体限定。

实施例三

基于上述实施例一和实施例二所述的直流组网船舶电力推进系统，本发明还提出了一种直流组网船舶电力推进方法，该方法利用上述所述的推进系统，实现了直流组网中基于动力分流原理的动力输出功能，以使得船舶推进系统输出与当前船舶工况所需系统推进功率相符的功率。图5是本申请实施例的直流组网船舶电力推进方法的步骤图。如图5所示，步骤S510动力装置300通过直流母线100获取储能装置200提供的系统所需电能。而后，步骤S520动力装置300根据不同船舶工况，利用从直流母线100上获取到的电能和/或系统当前燃油能力，并结合动力分流原理，通过控制动力装置300内各类动力源的启停状态，使得每类动力源分别与推进器600之间形成相应的耦合或解耦关系，并向推进器600输出由不同动力源组合提供的与当前船舶工况相符的系统推进功率对应的机械能。最后，步骤S530推进器600在步骤S520输出的机械能的控制下运转。

本发明实施例提出了一种基于动力分流状态的直流组网船舶电力推进系统及方法。该系统及方法主要包括推进器、动力装置、储能装置、直流母线、充电装置和日用电装置，其中，动力装置内的内燃机和发电机均与推进器直接连接。在船舶长时间稳速航行工况下，内燃机直接参与机械连接推进器，利用动力分流原理，使得系统推进器获得的机械能没有机械能-电能-机械能的能量转换过程，燃油效率可达最高点；在满功率工况下，通过直流组网连接的储能装置将电动机与内燃机通过动力分流原理的行星齿轮共同发挥推进功率，内燃机功率无需满足航行工况所需的全部功率需求，即可满足当前船舶推进功率需求。本发明提出的推进系统主电路拓扑结构经过验证，具有很高的可靠性，完全满足船舶对电力推进系统的要求，提高了船舶电力推进系统的性能和运行效率，简单易行，动力装置能单独控制，在不同的航行工况下内燃机动力可怠速运行，提高了系统效率，降低油耗，节省成本。

具体地，首先，本发明实施例中纯电动航行无需机械解耦内燃机、纯内燃动力航行也无需机械解耦电动机；而后，本发明实施例中的推进系统主回路具有储能装置，无需额外增加制动工况下的如电阻箱等能量消耗装置，并实现能量回收利用；该主回路有多种应用工况，皆可通过变频变幅逆变器单独控制。

虽然本发明所披露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (9)

1.一种直流组网船舶电力推进系统，其特征在于，包括：

直流母线，其用于连接所述系统内的各装置，以进行能量传输；

储能装置，其与所述直流母线连接，用于存储或向所述系统提供所需电能；

动力装置，其位于所述直流母线和推进器之间，用于根据不同船舶工况，利用从所述直流母线上获取到的电能和系统当前燃油能力，并结合动力分流原理，通过控制所述动力装置内各类动力源的启停状态，使得每类动力源分别与所述推进器之间形成相应的耦合或解耦关系，并向所述推进器输出由不同动力源组合提供的与当前船舶工况相符的系统推进功率对应的机械能；

所述推进器，其与所述动力装置连接，用于在所述机械能控制下运转，其中，所述动力装置包括：

能量管理单元，其输入端与所述直流母线连接，输出端分别与第一动力源、第二动力源和第三动力源连接，用于获取当前船舶工况，基于此，控制各动力源调整各自的运行状态；

所述第一动力源，其采用内燃机，所述第一动力源的输入端与所述能量管理单元连接，所述第一动力源的输出端与动力分流单元的行星架端连接，用于在所述能量管理单元的控制下启动或停止，并在启动时利用当前燃油能力，按照设置好的运行参数运转；

所述第二动力源，其采用电动机，所述第二动力源的输入端与所述能量管理单元连接，所述第二动力源的输出端与所述动力分流单元的齿圈输出端连接，用于在所述能量管理单元的控制下启动或停止，并在启动时利用从所述直流母线获得的电能，按照设置好的运行参数运转；

所述第三动力源，其采用发电机，所述第三动力源的输入端与所述能量管理单元连接，所述第三动力源的输出端与所述动力分流单元的太阳轮端连接，用于在所述能量管理单元的控制下启动或停止，并在启动时利用从所述直流母线获得的电能，按照设置好的运行参数运转；

所述动力分流单元，其采用行星齿轮装置，所述动力分流单元的输出端与所述推进器连接，用于根据各动力源的启停状态及运行状态，利用行星齿轮杠杆原理，通过控制与各动力源对应连接的相应齿轮的转矩及转速，进一步控制各动力源分别与所述推进器的耦合或解耦关系，使得所述推进器获得不同动力源组合形式下的机械能，以适应不同的船舶工况，所述船舶工况包括纯电动航行、纯燃油航行、满功率航行、航行发电模式和停泊发电模式，其中，

所述能量管理单元，其还用于在纯电动航行状态下，控制所述第一动力源停止运转，并控制所述第二动力源启动使其输出全部输出功率，以及控制所述第三动力源无功启动并无功率运转，进一步使得所述太阳轮反转、所述行星架的转速为零以及所述齿圈正转；

所述能量管理单元，其还用于在纯燃油航行状态下，控制所述第一动力源启动使其输出全部输出功率，并控制所述第二动力源无功启动并无功率运转，以及控制所述第三动力源停止运转，进一步使得所述太阳轮的转速为零、所述齿圈的转速高于所述行星架的转速；

所述能量管理单元，其还用于在满功率航行状态下，控制所述第一动力源启动使其输出全部输出功率，并控制所述第二动力源启动并运转，以及控制所述第三动力源启动，进一步使得所述行星架的转速高于所述太阳轮的转速、并且所述齿圈的转速高于所述行星架的转速。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述动力装置，进一步包括：

所述能量管理单元，其用于在当前船舶工况为纯电动航行时，控制所述第一动力源停止运转，并控制所述第二动力源和所述第三动力源启动，以及为当前启动的动力源配置符合当前系统输出功率的运行参数；

所述第一动力源，其用于在当前船舶工况为纯电动航行时停止运转；

所述第二动力源，其用于在当前船舶工况为纯电动航行时启动，并利用从所述直流母线获得的电能，按照相应的运行参数运转，以输出系统当前所需全部输出功率；

所述第三动力源，其用于在当前船舶工况为纯电动航行时无功启动并运转；

所述动力分流单元，其用于在各动力源的启停状态下，带动内部各齿轮运转，控制所述第一动力源与所述推进器形成解耦状态，并控制所述第二动力源和所述第三动力源分别与所述推进器形成耦合状态，以使得所述推进器获得来自于所述第二动力源和所述第三动力源组合的机械能。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述动力装置，进一步包括：

所述能量管理单元，其用于在当前船舶工况为纯燃油航行时，控制所述第一动力源和所述第二动力源启动，并控制所述第三动力源停止运转，以及为当前启动的动力源配置符合当前系统输出功率的运行参数；

所述第一动力源，其用于在当前船舶工况为纯燃油航行时启动，利用当前燃油能力，按照相应的运行参数运转，以输出系统当前所需全部输出功率；

所述第二动力源，其用于在当前船舶工况为纯燃油航行时无功启动并运转；

所述第三动力源，其用于在当前船舶工况为纯燃油航行时停止运转；

所述动力分流单元，其用于在各动力源的启停状态下，带动内部各齿轮运转，控制所述第一动力源和所述第二动力源分别与所述推进器形成耦合状态，并控制所述第三动力源与所述推进器形成解耦状态，以使得所述推进器获得来自于所述第一动力源和所述第二动力源组合的机械能。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述动力装置，进一步包括：

所述能量管理单元，其用于在当前船舶工况为满功率航行时，控制第一/第二/第三动力源启动，并为每个动力源配置符合当前系统输出功率的运行参数；

所述第一动力源，其用于在当前船舶工况为满功率航行时启动，并利用当前燃油能力，按照相应的运行参数运转，以最大输出功率运转；

所述第二/第三动力源，其用于在当前船舶工况为满功率航行时启动，并利用从所述直流母线获得的电能，按照相应的运行参数运转；

所述动力分流单元，其用于在各动力源的启停状态下，带动内部各齿轮运转，控制每个动力源分别与所述推进器形成耦合状态，以使得所述推进器获得来自于所有动力源组合的机械能。

5.根据权利要求1~4中任一项所述的系统，其特征在于，所述动力装置，进一步包括：

所述能量管理单元，其用于在接收并识别到来自所述储能装置的低电量提示时，若剩余燃油能力满足发电模式条件，则将当前航行模式调整为航行发电模式，进一步将从所述第一动力源获取到的剩余燃油能量所产生的机械能，经所述动力分流单元、所述第三动力源后转换成电能，通过所述直流母线传输至所述储能装置，并为所述储能装置充电。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述动力装置，进一步包括：

所述能量管理单元，其用于在当前船舶工况为停泊发电时，控制所述第一动力源和所述第三动力源启动，并控制所述第二动力源停止运转，进一步为当前启动的动力源配置符合当前充电功率对应的运行参数，以及接收充电电能并在整流处理后通过所述直流母线传递到所述储能装置为其充电；

所述第一动力源，其用于在当前船舶工况为停泊发电时启动，利用当前燃油能力，按照相应的运行参数运转，以输出系统当前所需全部充电功率；

所述第二动力源，其用于在当前船舶工况为停泊发电时停止运转；

所述第三动力源，其用于在当前船舶工况为停泊发电时接收来自所述第一动力源的机械能，并将该机械能转换为相应的所述充电电能；

所述动力分流单元，其用于在各动力源的启停状态下，带动内部各齿轮运转，控制所述第二动力源与所述推进器形成解耦状态，并将所述第一动力源输出的机械能传递给所述第三动力源。

7.根据权利要求1~4中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

充电装置，其与所述直流母线连接，用于在当前航行工况为停泊模式时，从外部电源处获取电能并向所述储能装置充电，以及向日用电装置提供电力能量；

所述日用电装置，其与所述直流母线连接，用于通过所述直流母线获取所述储能装置或所述充电装置所提供的电能，为船舶非动力日用负荷提供电力能量。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，

所述充电装置，其还用于获取来自所述储能装置或所述动力装置的系统富裕能量，并将所述系统富裕能量向外部传输。

9.一种直流组网船舶电力推进方法，其特征在于，所述方法利用如权利要求1~8中任一项所述的系统，实现直流组网中基于动力分流原理的混合动力源输出，所述方法包括：

动力装置通过直流母线获取储能装置提供的系统所需电能；

所述动力装置根据不同船舶工况，利用从所述直流母线上获取到的电能和/或系统当前燃油能力，并结合动力分流原理，通过控制所述动力装置内各类动力源的启停状态，使得每类动力源分别与所述推进器之间形成相应的耦合或解耦关系，并向所述推进器输出由不同动力源组合提供的与当前船舶工况相符的系统推进功率对应的机械能；

所述推进器在所述机械能控制下运转。

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