CN206265278U - 船舶混合动力系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型具体涉及船舶混合动力系统，包括混合动力源、推进系统，其特征在于，且所述混合动力源通过交流电网为推进系统供能，所述混合动力源包括直接产生电能的柴油发电机组和位于船舶内部储能的锂电池系统，所述推进系统包括变频器、交流电机、齿轮箱、螺旋桨以及用于控制齿轮箱调控的控制模块，其中所述变频器的输出端与交流电机的输入端相连，而交流电机的输出端与齿轮箱的输入端相连，所述齿轮箱的输出端则与螺旋桨相连，所述柴油发电机组和锂电池系统分别与变频器的输入端相连。该系统可以针对混合动力船舶进行能量综合控制，在不同的模式下采用不同的能源供电控制方法，从而保证船舶发电机处于较高的负荷率状态并更好地使用能量。

Description

船舶混合动力系统

技术领域

本实用新型涉及船舶动力系统领域，特别涉及船舶混合动力系统。

背景技术

船舶是现阶段交通工具的一种，尤其是在货运行业，因其可以装载大量的货物被广泛运用于海运中。而目前全世界各个领域已经进入到一个新能源革命的时代，能源危机摆在眼前，环境建设也是一个新问题，节能、环保是船舶动力设计的前提。之前大量使用传统的柴油机驱动船舶会对自然环境造成很大影响，因此，发展混合动力船舶具有非常重大的意义。

中国专利CN200820155772.2公布一种用于船舶电力推进系统的供电系统，用于给船舶电力推进系统供电，该船舶电力推进系统包括一控制系统、分别与该控制系统相连的推进系统、驾驶操作控制系统、充电系统以及供电系统，所述的供电系统包括与所述的控制系统相连的超级电容组以及电池堆。本实用新型具有充电速度快、环保、噪声小的优点，可以提高船舶内舱舒适度，便于配置，容易布局，能够为船舶电力推进系统提供一个更好的供电环境。上述推进系统中采用蓄电池和超级电容作为动力源，实现零排放的效果，但是其续航能力很差，需要经常在岸边补充电能。

中国专利CN201110053681.4公布了混合动力船舶电力推进系统及实施方法，适用于内河中小型船舶,以动力电池作为电力推进系统主电源、以柴电机组作为辅助电源的混合动力船舶电力推进系统及实施方法。船舶靠泊停航时,由岸电对动力电池进行充电,储存电能;正常航行时,由动力电池对电力推进系统供电;航行中一旦动力电池的储能用尽或发生故障,则辅助柴电机组自动起动投入运行,继续为电力推进系统供电,维持船舶航行;在应急状态下,动力电池与柴电机组联合为电力推进系统供电,以保证船舶的航行安全。本实用新型的系统和实施方法可实现船舶废气、废水零排放,同时产生较显著的节能、节支效果。而且动力电池与柴电机组的混合供电方式又保证了船舶的航行安全,提高了船舶的续航性能。但是上述推进系统的中针对柴电机组的安全性能以及柴油发电组产生能量已溢出的情形并没有给出解决方案。

实用新型内容

鉴于以上所述，本实用新型的目的在于提供船舶混合动力系统，利用船舶内部的安全管理系统和动力调控系统来安全合理的调节船舶的动力，使得船舶混合动力系统即安全又环保。

船舶混合动力系统，包括混合动力源、推进系统，且所述混合动力源通过交流电网为推进系统供能，所述混合动力源包括直接产生电能的柴油发电机组和位于船舶内部储能的锂电池系统，所述推进系统包括变频器、交流电机、齿轮箱、螺旋桨以及用于控制齿轮箱调控的控制模块，其中所述变频器的输出端与交流电机的输入端相连，而交流电机的输出端与齿轮箱的输入端相连，所述齿轮箱的输出端则与螺旋桨相连，所述柴油发电机组和锂电池系统分别与变频器的输入端相连。

本实用新型提供的船舶混合动力系统可进一步设置为该混合动力系统还包括用于调控动力的控制系统。

本实用新型提供的船舶混合动力系统可进一步设置为所述控制系统用于对能量的综合控制，可将能量控制切换为四种模式，模式一为纯电动供能，即该船舶采用锂电池系统进行单独供能；模式二为混合供能，即该船舶采用柴油发电机组和锂电池系统混合供能，模式三为柴油发电机组供能，即该船舶采用柴油发电机组单独供能，模式四为储能，即该船舶采用柴油发电机组进行供能的同时，还对锂电池系统进行充能。

本实用新型提供的船舶混合动力系统可进一步设置为所述控制系统包括用于采集船舶航速信号的速度采集模块、用于采集交流电网各处的质量参数的电网采集模块，通过对速度采集模块和电网采集模块采集的信号进行分析，利用控制系统将能量控制切换到所述四种模式中的一种。

本实用新型提供的船舶混合动力系统可进一步设置为该船舶航行所需的总量为P1，所述柴油发电机组提供的最大动能为P2，所述锂电池系统提供的最大动能为P3，且该锂电池系统总容量为W，实际容量为W1，其中，

正常行驶情况下，当P1＞P2，且W1＞40%W时，控制系统切换为模式二混合供能；

正常行驶情况下，当P1≤P2，且W1＞80%W时，控制系统切换为模式三柴油发电机组供能；

正常行驶情况下，当P1≤P2，且W1≤80%W时，控制系统切换为模式四储能；

非正常行驶情况下，当P1≤P3，且W1＞40%W时，控制系统切换为模式一纯电动供能，

同时正常行驶和非正常行驶操作人员可根据现场情况进行切换。

本实用新型提供的船舶混合动力系统可进一步设置为所述锂电池系统内部包括锂电池、放电系统、充电系统以及温度控制系统，所述温度控制系统包括放置锂电池系统且隔绝外界温度交换的放置空间，且锂电池四周设置用于控制锂电池放电温度的温控管道，所述温控管道一端连接冷/暖液供应装置，另一端连接冷/暖液供应装置的储液处，使得冷/暖液通过温控管道与冷/暖液供应装置、储液处构成一个循环，并且在储液处与冷/暖液供应装置之间还设置有加热装置。

本实用新型提供的船舶混合动力系统进一步设置为所述温度控制系统包括分析模块，通过分析模块控制锂电池在不同容量时锂电池系统的温度。

本实用新型的优先和有益效果为：该系统可以针对混合动力船舶进行能量综合控制，将船舶能量控制分为四种不同的模式，在不同的模式下采用不同的能源供电控制方法，从而保证船舶发电机处于较高的负荷率状态并更好地使用能量，并且余留40%的锂电池系统容量，确保非正常情况下船舶能够坚持至救援人员的到来。而温度控制系统则更加优化了电池的放电效率。

附图说明

图1为本实用新型提供的船舶混合动力系统的示意图；

图2为本实用新型提供的船舶混合动力系统中控制系统的示意图；

图3为本实用新型提供的船舶混合动力系统中锂电池系统的示意图；

图4为本实用新型提供的船舶混合动力系统中温度控制系统的示意图。

具体实施方式

参照附图1和图4对本实用新型船舶混合动力系统实施例做进一步说明。

船舶混合动力系统，包括混合动力源、推进系统，且所述混合动力源通过交流电网为推进系统供能，所述混合动力源包括直接产生电能的柴油发电机组和位于船舶内部储能的锂电池系统，所述推进系统包括变频器、交流电机、齿轮箱、螺旋桨以及用于控制齿轮箱调控的控制模块，其中所述变频器的输出端与交流电机的输入端相连，而交流电机的输出端与齿轮箱的输入端相连，所述齿轮箱的输出端则与螺旋桨相连，所述柴油发电机组和锂电池系统分别与变频器的输入端相连。

该混合动力系统还包括用于调控动力的控制系统。而所述控制系统用于对能量的综合控制，可将能量控制切换为四种模式，模式一为纯电动供能，即该船舶采用锂电池系统进行单独供能；模式二为混合供能，即该船舶采用柴油发电机组和锂电池系统混合供能，模式三为柴油发电机组供能，即该船舶采用柴油发电机组单独供能，模式四为储能，即该船舶采用柴油发电机组进行供能的同时，还对锂电池系统进行充能。且所述控制系统包括用于采集船舶航速信号的速度采集模块、用于采集交流电网各处的质量参数的电网采集模块，通过对速度采集模块和电网采集模块采集的信号进行分析，利用控制系统将能量控制切换到所述四种模式中的一种。

该船舶航行所需的总量为P1，所述柴油发电机组提供的最大动能为P2，所述锂电池系统提供的最大动能为P3，且该锂电池系统总容量为W，实际容量为W1，其中，

正常行驶情况下，当P1＞P2，且W1＞40%W时，控制系统切换为模式二混合供能；

正常行驶情况下，当P1≤P2，且W1＞80%W时，控制系统切换为模式三柴油发电机组供能；

正常行驶情况下，当P1≤P2，且W1≤80%W时，控制系统切换为模式四储能；

非正常行驶情况下，当P1≤P3，且W1＞40%W时，控制系统切换为模式一纯电动供能，

同时正常行驶和非正常行驶操作人员可根据现场情况进行切换。在实际运用的过程中，针对上述P1、P2、P3、W1、W量的计量均需要进行增加相应的修正系数，通过修正系数来确保对能量的控制更加准确，并且修正系数均通过大量实验得出，针对不同外接环境、电池使用情况对应不同的修正系数。通过将修正系数汇总至数据库，便于今后的调整工作。

该系统可以针对混合动力船舶进行能量综合控制，将船舶能量控制分为四种不同的模式，在不同的模式下采用不同的能源供电控制方法，从而保证船舶发电机处于较高的负荷率状态并更好地使用能量，并且余留40%的锂电池系统容量，确保非正常情况下船舶能够坚持至救援人员的到来。而温度控制系统则更加优化了电池的放电效率。

所述锂电池系统内部包括锂电池、放电系统、充电系统以及温度控制系统，所述温度控制系统包括放置锂电池系统且隔绝外界温度交换的放置空间，且锂电池四周设置用于控制锂电池放电温度的温控管道，所述温控管道一端连接冷/暖液供应装置，另一端连接冷/暖液供应装置的储液处，使得冷/暖液通过温控管道与冷/暖液供应装置、储液处构成一个循环，并且在储液处与冷/暖液供应装置之间还设置有加热装置。所述温度控制系统包括分析模块，通过分析模块控制锂电池在不同容量时锂电池系统的温度。

利用温度控制系统来控制电池放电或者充电时的温度，确保了电池在不同容量都处于最优的温度进行放电或者充电，提高放电和充电的效率，降低电池在上述过程中不必要的能损。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.船舶混合动力系统，包括混合动力源、推进系统，其特征在于，且所述混合动力源通过交流电网为推进系统供能，所述混合动力源包括直接产生电能的柴油发电机组和位于船舶内部储能的锂电池系统，所述推进系统包括变频器、交流电机、齿轮箱、螺旋桨以及用于控制齿轮箱调控的控制模块，其中所述变频器的输出端与交流电机的输入端相连，而交流电机的输出端与齿轮箱的输入端相连，所述齿轮箱的输出端则与螺旋桨相连，所述柴油发电机组和锂电池系统分别与变频器的输入端相连。

2.根据权利要求1所述的船舶混合动力系统，其特征在于，该混合动力系统还包括用于调控动力的控制系统。

3.根据权利要求2所述的船舶混合动力系统，其特征在于，所述控制系统用于对能量的综合控制，可将能量控制切换为四种模式，模式一为纯电动供能，即该船舶采用锂电池系统进行单独供能；模式二为混合供能，即该船舶采用柴油发电机组和锂电池系统混合供能，模式三为柴油发电机组供能，即该船舶采用柴油发电机组单独供能，模式四为储能，即该船舶采用柴油发电机组进行供能的同时，还对锂电池系统进行充能。

4.根据权利要求3所述的船舶混合动力系统，其特征在于，所述控制系统包括用于采集船舶航速信号的速度采集模块、用于采集交流电网各处的质量参数的电网采集模块，通过对速度采集模块和电网采集模块采集的信号进行分析，利用控制系统将能量控制切换到所述四种模式中的一种。

5.根据权利要求4所述的船舶混合动力系统，其特征在于，该船舶航行所需的总量为P1，所述柴油发电机组提供的最大动能为P2，所述锂电池系统提供的最大动能为P3，且该锂电池系统总容量为W，实际容量为W1，其中，

正常行驶情况下，当P1＞P2，且W1＞40%W时，控制系统切换为模式二混合供能；

正常行驶情况下，当P1≤P2，且W1＞80%W时，控制系统切换为模式三柴油发电机组供能；

正常行驶情况下，当P1≤P2，且W1≤80%W时，控制系统切换为模式四储能；

非正常行驶情况下，当P1≤P3，且W1＞40%W时，控制系统切换为模式一纯电动供能，

同时正常行驶和非正常行驶操作人员可根据现场情况进行切换。

6.根据权利要求1所述的船舶混合动力系统，其特征在于，所述锂电池系统内部包括锂电池、放电系统、充电系统以及温度控制系统，所述温度控制系统包括放置锂电池系统且隔绝外界温度交换的放置空间，且锂电池四周设置用于控制锂电池放电温度的温控管道，所述温控管道一端连接冷/暖液供应装置，另一端连接冷/暖液供应装置的储液处，使得冷/暖液通过温控管道与冷/暖液供应装置、储液处构成一个循环，并且在储液处与冷/暖液供应装置之间还设置有加热装置。

7.根据权利要求6所述的船舶混合动力系统，其特征在于，所述温度控制系统包括分析模块，通过分析模块控制锂电池在不同容量时锂电池系统的温度。