CN115303461A - 船用推进器的热量控制方法、船用推进器以及船舶 - Google Patents

Abstract

本申请涉及船舶动力领域，公开了一种船用推进器的热量控制方法、船用推进器以及船舶。该船用推进器的热量控制方法包括：获取目标器件的当前温度和预设温度阈值；将当前温度与预设温度阈值比对，以获取比对结果；根据比对结果，确定冷却系统的导热模式；根据导热模式控制冷却系统与电机及目标器件的导热路径。通过上述方式，基于对船用推进器各组件的当前温度和预设温度阈值进行比对，通过控制冷却系统变换电机、电池和变速组件之间的导热路径，将电机的热量传递至电池或/和变速组件，或将电池与变速组件之间互传热量，能够实现船用推进器各组件的整体热平衡，且无需额外设置供热装置，使得船用推进器更加节能，降低了船用推进器的使用成本。

Description

船用推进器的热量控制方法、船用推进器以及船舶

技术领域

本申请涉及船舶动力领域，特别是涉及一种船用推进器的热量控制方法、船用推进器以及船舶。

背景技术

传统船用推进器的热管理系统采用油冷或水冷，主要是将电机产生的热量通过水冷系统或者油冷系统传导到外界，避免电机过热。热管理系统只能对电机进行降温冷却，无法实现对船用推进器的其他器件进行热管理，导致热量管理无法均衡。

发明内容

本申请提供一种船用推进器的热量控制方法、船用推进器以及船舶。

本申请提供一种船用推进器的热量控制方法，船用推进器包括电机、目标器件和冷却系统，冷却系统与电机、目标器件和外部环境介质连接，可与电机、目标器件及外部环境介质热传递，热量控制方法包括：

获取目标器件的当前温度和预设温度阈值；

将当前温度与预设温度阈值比对，以获取比对结果；

根据比对结果，确定冷却系统的导热模式；

根据导热模式控制冷却系统与电机及目标器件的导热路径。

本申请还提供一种船用推进器，包括电机、目标器件、冷却系统和控制器，冷却系统与电机、目标器件和外部环境介质连接，可与电机、目标器件及外部环境介质热传递，控制器连接目标器件，用于获取目标器件的当前温度和预设温度阈值，并根据当前温度与预设温度阈值的比对结果控制冷却系统与电机及目标器件的导热路径。

本申请还提供一种船舶，包括上述船用推进器。

本申请所提供的船用推进器的热量控制方法通过将船用推进器目标器件的当前温度和预设温度阈值进行比对，根据比对结果得到导热模式，从而控制船用推进器的冷却系统与电机及目标器件的导热路径，从而将电机的热量传递至电池或/和变速组件，或将电池与变速组件之间互传热量。上述方法在对电机进行热管理的同时能够对船用推进器的其他器件进行热管理，从而实现船用推进器各组件的整体热平衡。同时通过上述方法无需在船用推进器中额外设置供热装置，使得船用推进器更加节能，降低了船用推进器的使用成本。

附图说明

图1是本申请船用推进器的结构示意图；

图2是本申请控制器在船用推进器上的安装分布示意图；

图3是本申请船用推进器的热量控制方法的流程示意图；

图4是本申请冷却系统在船用推进器上的安装分布示意图；

图5是本申请船舶的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图，对本申请的具体实施方式做详细的说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部结构。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其他实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其他实施例相结合。

请参阅图1-3，图1是本申请船用推进器1的结构示意图；图2是本申请控制器50在船用推进器1上的安装分布示意图；图3是本申请船用推进器1的热量控制方法的流程示意图。如图1所示，本申请船用推进器1包括电机10、目标器件20和冷却系统30。其中，目标器件20包括电池21和变速组件22。

船用推进器1还包括壳体40，壳体40设有容置腔41，电机10、电池21、变速组件22、冷却系统30设置于容置腔41内。

进一步地，船用推进器1还包括控制器50，控制器50设置于容置腔41内。电池21与控制器50连接，并通过控制器50连接电机10，以对电机10提供能量。电机10与变速组件22连接，变速组件22对电机10的输出扭矩转速进行转换。在电机10运行时，若电机10的温度过高，易造成电机10运行故障，从而造成设备损坏。因此在船用推进器1的电机10运行时需要对电机10进行冷却，本申请中通过在船用推进器1中设置冷却系统30，冷却系统30与电机10连接，与电机10进行热量交换，带走电机10运行时产生的热量，使得电机10正常工作时温度不过高。

可选地，上述电池21可以为三个电压为48伏的干电池串联，电池21在船用推进器1中为电机10提供直流输入，电池21与电机10之间通过设置逆变器将电池21的直流输入进行逆变处理，产生交流输入以驱动电机10运行。在其他实施例中，船用推进器1中的电池21还可以为其他形式的用于储能的装置，以对电机10提供能量。

进一步地，冷却系统30还分别与目标器件20和外部环境介质连接，用于与目标器件20及外部环境介质热传递，从而调节目标器件20的温度。其中，外部环境介质可以为湖水、海水、空气等外界液体或气体，作为一种优选的实施例，本申请的冷却系统30中采用液体作为外部环境介质。

船用推进器1还包括控制器50，如图2所示，控制器50分别与电池21和变速组件22连接，用于获取电池21和变速组件22的当前温度和预设温度阈值，并根据电池21和变速组件22的当前温度与预设温度阈值的比对结果控制冷却系统30与电机10、电池21和变速组件22的导热路径。其中，当前温度包括电池21当前温度和变速组件22当前温度，预设温度阈值包括第一预设阈值和第二预设阈值。需要说明的是，当前温度为电池21和变速组件22实际运行时的温度，通过在船用推进器1中设置温度传感器对电池21和变速组件22的当前温度进行采集，得到电池21当前温度和变速组件22当前温度，从而实现对电池21当前温度和变速组件22当前温度的实时监测。第一预设阈值为电池21正常工作状态的温度，第二预设阈值为变速组件22正常工作状态的温度。其可以为一个温度值或一个温度值范围，需要依据船用推进器1中电池21和变速组件22的实际使用型号进行相应设置。

对于船用推进器1的电池21，在电池21当前温度较低时，电池21活性降低，会影响电池21的性能，这时需要控制器50控制冷却系统30变换电机10、电池21和变速组件22之间的导热路径，实现电机21和变速组件22与电池21的热交换，以使电池21低于第一预设温度阈值时，可以吸收电机21和变速组件22的温度，电池21温度再提升至预设温度阈值，从而使电池21的活性上升，电池21的性能提高，进而增加船用推进器1的续航里程。此外，船用推进器1的变速组件22设有用于对变速组件22的内部结构进行润滑的油液。当变速组件22内的油液温度处于第二预设温度阈值时，其黏度阻力小，此时变速组件22能够处于最高工作效率。通过控制向变速组件22向电池21提供热量提供热量，调节变速组件22当前温度，以使变速组件22的当前温度处于第二预设温度阈值，降低变速组件22中用于对其内部结构进行润滑的油液黏度阻力，能够提高变速组件22的工作效率。

进一步地，船用推进器1还包括螺旋桨60，螺旋桨60与变速组件22连接，变速组件22通过对电机10的输出扭矩转速进行转换，以改变螺旋桨60的转速。船用推进器1在螺旋桨60转动时能够提供船舶2行进时的推力，以克服船舶2在水中航行的阻力。其中，通过设置在电机10与螺旋桨60之间的变速组件22，能够使得船用推进器1在实际使用过程中适用不同的工况，使得船舶2的驱动力与速度能够在一定范围内变化。

如图3所示，本申请船用推进器1的热量控制方法包括以下步骤：

S101：获取目标器件20的当前温度和预设温度阈值。

可以理解的是，目标器件20包括电池21和变速组件22。

在本步骤中，控制器50与电池21和变速组件22电连接，通过温度检测器或其他检测装置对电池21和变速组件22的当前温度进行采集，以获取电池21当前温度和变速组件22当前温度，同时控制器50获取第一预设阈值和第二预设阈值。其中，第一预设阈值为电池21正常工作状态的温度，第二预设阈值为变速组件22正常工作状态的温度。第一预设阈值和第二预设阈值均通过实验数据总结确认，并通过存储介质存储在存储器中，获取第一预设温度阈值和第二预设温度阈值是由控制器50在存储器中读取获得。

S102：将当前温度与预设温度阈值比对，以获取比对结果。

在该步骤中，预设温度阈值包括第一预设温度阈值和第二预设温度阈值。控制器50将获取到的电池21当前温度和第一预设阈值进行比对，并将获取到的变速组件22当前温度和第二预设阈值进行比对，以获取比对结果。

S103：根据比对结果，确定冷却系统30的导热模式。

基于电池21当前温度与第一预设阈值的比对结果，以及变速组件22与第二预设阈值的比对结果，控制器50确认冷却系统30的导热模式。

可选地，上述比对结果包括电池21当前温度低于第一预设阈值。该比对结果对应的导热模式为冷却系统30传递电机10热量至电池21。上述比对结果还包括变速组件22当前温度高于第二预设阈值。

该比对结果对应的导热模式为冷却系统30传递变速组件22热量至电池21。上述比对结果还包括电池21当前温度高于第一预设阈值。该比对结果对应的导热模式为冷却系统30将电池21热量传递至外部环境介质。

可选地，上述比对结果还包括变速组件22当前温度低于第二预设阈值，该比对结果对应的导热模式为冷却系统30传递电机10热量至变速组件22。上述比对结果还包括电池21当前温度高于第一预设阈值。该比对结果对应的导热模式为冷却系统30传递电池21热量至变速组件22。上述比对结果还包括变速组件22当前温度高于第二预设阈值。该比对结果对应的导热模式为冷却系统30将变速组件22热量传递至外部环境介质。

其中，当比对结果为电池21当前温度位于第一预设阈值时，冷却系统30无需与电池21进行热量交换；当比对结果为变速组件22当前温度处于第二预设阈值时，冷却系统30无需与变速组件22进行热量交换。

S104：根据导热模式控制冷却系统30与电机10及目标器件20的导热路径。

基于比对结果对应的导热模式，控制器50通过控制冷却系统30变换电机10、电池21和变速组件22之间的导热路径，通过控制冷却系统30与电机10进行热量交换，吸收电机10运行时产生的热量，使得电机10正常工作时温度不过高，控制器50可通过控制冷却系统30将电机10的热量传递至电池21或/和变速组件22，且控制器50还可控制冷却系统30将电池21与变速组件22互传热量。在电池21或/和变速组件22当前温度高于预设温度阈值时通过控制冷却系统30带走其多余的热量，在电池21或/和变速组件22当前温度低于预设温度阈值时通过控制冷却系统30为其提供热量，以调节船用推进器1中电池21当前温度和变速组件22当前温度，使电池21和变速组件22能够处于正常工作状态。

区别于现有技术，本申请船用推进器1的热量控制方法中船用推进器1包括电机10、目标器件20和冷却系统30，冷却系统30与电机10、目标器件20和外部环境介质连接，可与电机10、目标器件20及外部环境介质热传递，热量控制方法包括：获取目标器件20的当前温度和预设温度阈值；将当前温度与预设温度阈值比对，以获取比对结果；根据比对结果，确定冷却系统30的导热模式；根据导热模式控制冷却系统30与电机10及目标器件20的导热路径。通过上述方式，基于对船用推进器1各组件的当前温度和预设温度阈值进行比对，控制冷却系统30将电机10的热量传递至电池21或/和变速组件22，或将电池21与变速组件22之间互传热量，完成了对电机10的散热，同时使电池21和变速组件22能够处于正常工作状态，使得船用推进器1在对电机10进行热管理的同时能够对船用推进器1的其他器件进行热管理，从而实现了船用推进器1各组件的整体热平衡。同时通过上述方法无需在船用推进器1中额外设置供热装置，使得船用推进器1更加节能，降低了船用推进器1的使用成本。

请参阅图4，图4是本申请冷却系统30在船用推进器1上的安装分布示意图。如图4所示，本申请的船用推进器1包括：电机10、目标器件20、冷却系统30和控制器50。

其中，目标器件20包括电池21和变速组件22，电池21电连接电机10，为电机10提供电能，变速组件22连接于电机10，用于对电机10输出的转动速率进行转换。冷却系统30与电机10、电池21、变速组件22和外部环境介质连接，可与电机10、电池21、变速组件22及外部环境介质热传递，控制器50连接电池21、变速组件22，用于获取电池21、变速组件22的当前温度和预设温度阈值，并根据当前温度与预设温度阈值的比对结果控制冷却系统30变换电机10及电池21、变速组件22之间的导热路径，因此控制器50可通过控制冷却系统30将电机10的热量传递至电池21或/和变速组件22，且控制器50还可控制冷却系统30将电池21与变速组件22互传热量。

进一步地，冷却系统30包括传输管道31、压力泵32和换向阀33。传输管道31与电机10和电池21、变速组件22连接，传输管道31内通入用于实现冷却系统30与船用推进器1各组件之间热交换的导热介质。传输管道31还与压力泵32连接，压力泵32在运行的过程中能够驱动传输管道31中的导热介质流动，在本实施例中，压力泵32可由动力源驱动或自带驱动。传输管道31之间还连接有换向阀33，换向阀33同时连接控制器50，在控制器50的控制下换向阀33改变导热介质在传输管道31内的流向，以调节冷却系统30中电机10与电池21、变速组件22之间的导热路径。冷却系统30中还设有压力传感器和流量计，用于检测与船用推进器1各组件之间连接的传输管道31中通过导热介质时的压力和流量信息，控制器50根据检测到的压力和流量信息能够获取到冷却系统30中导热介质在传输管道31内的流向与流速。

在控制器50的控制下，通过压力泵32与换向阀33之间的配合，以及导热介质在与电机10、电池21、变速组件22和外部环境介质连接的传输管道31中的流动，实现了冷却系统30与船用推进器1各组件之间的热交换，同时通过控制器50检测到的温度、压力和流量信息，控制器50基于温度信息，通过改变压力泵32输送导热介质的速度、通过控制换向阀33改变导热介质在传输管道31内的流通方向，以改变导热介质在传输管道31内的流向与流速，调节冷却系统30与船用推进器1各组件之间的热交换位置与热交换速度。

可选地，基于电池21当前温度低于第一预设阈值对应的导热模式，控制器50通过控制换向阀33改变导热介质在传输管道31内的流通方向，以使导热介质从电机10处流至电池21，以传递电机10热量至电池21，从而调节电机10和电池21的温度为正常工作状态时的温度；基于电池21当前温度低于第一预设阈值且变速组件22当前温度高于第二预设阈值对应的导热模式，控制器50通过控制换向阀33以使导热介质从电机10和变速组件22处流至电池21，以传递电机10和变速组件22热量至电池21，从而调节电机10、变速组件22和电池21的温度为正常工作状态时的温度；基于电池21当前温度高于第一预设阈值对应的导热模式，控制器50通过控制换向阀33以使导热介质从电机10和电池21处流至外部环境介质，以传递电机10和电池21热量至外部环境介质，从而调节电机10和电池21的温度为正常工作状态时的温度。

可选地，基于变速组件22当前温度低于第二预设阈值对应的导热模式，控制器50通过控制换向阀33以使导热介质从电机10处流至变速组件22，以传递电机10热量至变速组件22，从而调节电机10和变速组件22的温度为正常工作状态时的温度；基于变速组件22当前温度低于第二预设阈值且电池21当前温度高于第一预设阈值对应的导热模式，控制器50通过控制换向阀33以使导热介质从电机10和电池21处流至变速组件22，以传递电机10和电池21热量至变速组件22，从而调节电机10、变速组件22和电池21的温度为正常工作状态时的温度；基于变速组件22当前温度高于第二预设阈值对应的导热模式，控制器50通过控制换向阀33以使导热介质从电机10和变速组件22处流至外部环境介质，以传递电机10和变速组件22热量至外部环境介质，从而调节电机10和变速组件22的温度为正常工作状态时的温度。

可选地，基于电池21当前温度低于第一预设阈值且变速组件22当前温度低于第二预设阈值对应的导热模式，控制器50通过控制换向阀33以使导热介质从电机10处流至电池21和变速组件22，以传递电机10热量至电池21和变速组件22，从而调节电机10、变速组件22和电池21的温度为正常工作状态时的温度；基于电池21当前温度高于第一预设阈值且变速组件22当前温度高于第二预设阈值对应的导热模式，控制器50通过控制换向阀33以使导热介质从电机10、变速组件22和电池21处流至外部环境介质，以传递电机10、变速组件22和电池21热量至外部环境介质，从而调节电机10、变速组件22和电池21的温度为正常工作状态时的温度。

进一步地，冷却系统30还包括介质存储器34和换热器35，介质存储器34用于存储外部环境介质转换形成的导热介质和完成热交换后的导热介质，传输管道31还与介质存储器34及换热器35连接，介质存储器34通过传输管道31与换热器35连接，换热器35用于与外部环境介质连接，接收外部环境介质，将外部环境介质转换为导热介质，将转换后的导热介质存储于介质存储器34，并接收介质存储器34输出的完成热交换后的导热介质，将完成热交换后的导热介质输出至外部环境介质。通过换热器35、压力泵32与换向阀33之间的配合，在介质存储器34、电机10、电池21、变速组件22和换热器35之间能够实现循环传输导热介质。

区别于现有技术，本申请船用推进器1包括电机10、目标器件20、冷却系统30和控制器50，冷却系统30与电机10、目标器件20和外部环境介质连接，可与电机10、目标器件20及外部环境介质热传递，控制器50连接目标器件20，用于获取目标器件20的当前温度和预设温度阈值，并根据当前温度与预设温度阈值的比对结果控制冷却系统30与电机10及目标器件20的导热路径。通过上述方式，基于对船用推进器1各组件的当前温度和预设温度阈值进行比对，控制冷却系统30在控制器50的控制下，通过压力泵32与换向阀33之间的配合，与电机10、电池21、变速组件22和外部环境介质连接的传输管道31通过其中导热介质的流动，实现了电机10的热量传递至电池21或/和变速组件22，或将电池21与变速组件22之间互传热量，完成了对电机10的散热，同时使电池21和变速组件22能够处于正常工作状态。

请参阅图5，图5是本申请船舶2的结构示意图。如图5所示，本申请的船舶2包括上述船用推进器1和船体3，船用推进器1固定于船体3，船用推进器1的螺旋桨60转动，提供船舶2行进时的推力，以克服船舶2在水中航行的阻力，推动船舶2的船体3行进。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (15)

1.一种船用推进器的热量控制方法，其特征在于，所述船用推进器包括电机、目标器件和冷却系统，所述冷却系统与所述电机、所述目标器件和外部环境介质连接，可与所述电机、所述目标器件及所述外部环境介质热传递，所述热量控制方法包括：

获取所述目标器件的当前温度和预设温度阈值；

将所述当前温度与预设温度阈值比对，以获取比对结果；

根据所述比对结果，确定所述冷却系统的导热模式；

根据所述导热模式控制所述冷却系统与所述电机及所述目标器件的导热路径。

2.根据权利要求1所述的热量控制方法，其特征在于，所述目标器件包括电池和变速组件，所述当前温度包括电池当前温度和变速组件当前温度，所述预设温度阈值包括第一预设阈值和第二预设阈值。

3.根据权利要求2所述的热量控制方法，其特征在于，所述比对结果包括所述电池当前温度低于所述第一预设阈值，则所述导热模式包括所述冷却系统传递所述电机热量至所述电池。

4.根据权利要求2所述的热量控制方法，其特征在于，所述比对结果还包括所述变速组件当前温度高于所述第二预设阈值，则所述导热模式还包括所述冷却系统传递所述变速组件热量至所述电池。

5.根据权利要求2所述的热量控制方法，其特征在于，所述比对结果还包括所述电池当前温度高于所述第一预设阈值，则所述导热模式还包括所述冷却系统将所述电池热量传递至所述外部环境介质。

6.根据权利要求2所述的热量控制方法，其特征在于，所述比对结果还包括所述变速组件当前温度低于所述第二预设阈值，则所述导热模式还包括所述冷却系统传递所述电机热量至所述变速组件。

7.根据权利要求2所述的热量控制方法，其特征在于，所述比对结果还包括所述电池当前温度高于所述第一预设阈值，则导热模式还包括所述冷却系统传递所述电池热量至所述变速组件。

8.根据权利要求2所述的热量控制方法，其特征在于，所述比对结果还包括所述变速组件当前温度高于所述第二预设阈值，则所述导热模式还包括所述冷却系统将所述变速组件热量传递至所述外部环境介质。

9.一种船用推进器，其特征在于，包括电机、目标器件、冷却系统和控制器，所述冷却系统与所述电机、所述目标器件和外部环境介质连接，可与所述电机、所述目标器件及所述外部环境介质热传递，所述控制器连接所述目标器件，用于获取所述目标器件的当前温度和预设温度阈值，并根据所述当前温度与所述预设温度阈值的比对结果控制所述冷却系统与所述电机及所述目标器件的导热路径。

10.根据权利要求9所述的船用推进器，其特征在于，所述冷却系统包括传输管道、压力泵和换向阀，所述传输管道与所述电机和所述目标器件连接，所述传输管道内通入导热介质，所述压力泵连接所述传输管道，用于驱动所述导热介质流动，所述换向阀连接所述控制器，用于在所述控制器的控制下确认所述导热介质在所述传输管道内的流向。

11.根据权利要求10所述的船用推进器，其特征在于，所述冷却系统还包括介质存储器和换热器，所述介质存储器用于存储所述导热介质，所述传输管道还与所述介质存储器及所述换热器连接，用于在所述介质存储器、所述电机、所述目标器件和所述换热器之间循环传输所述导热介质，所述换热器用于与所述外部环境介质连接，用于将所述导热介质与所述外部环境介质热传递。

12.根据权利要求10所述的船用推进器，其特征在于，所述传输管道与所述外部环境介质连接，用于将所述外部环境介质形成所述导热介质。

13.根据权利要求9所述的船用推进器，其特征在于，所述目标器件包括电池和变速组件，所述电池电连接所述电机，为所述电机提供电能，所述变速组件连接于所述电机，用于对所述电机输出的转动速率进行转换，所述控制器可通过控制所述冷却系统将所述电机的热量传递至所述电池或/和所述变速组件。

14.根据权利要求11所述的船用推进器，其特征在于，所述控制器还可控制所述冷却系统将所述电池与所述变速组件互传热量。

15.一种船舶，其特征在于，包括权利要求9-14任一项所述的船用推进器。

Images