JP3230878U - Hybrid power system - Google Patents
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Abstract
【課題】船舶における燃費性能を向上させるハイブリッドパワーシステムを提供する。【解決手段】ハイブリッドパワーシステム１０は、主に船舶内に設けられる。ハイブリッドパワーシステム１０内のエンジン２０１、クラッチ２０２、モータ２０３、ギアボックス２０４及びプロペラ２０５は、同軸で回転する。かつ船舶のクランク軸の回転数閾値とメインバッテリー１０１のＳＯＣ範囲に基づき各部品・モジュールの作動状態とエネルギー分配ストラテジーを決定する。【選択図】図１PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hybrid power system for improving fuel efficiency in a ship. A hybrid power system 10 is mainly provided in a ship. The engine 201, clutch 202, motor 203, gearbox 204 and propeller 205 in the hybrid power system 10 rotate coaxially. In addition, the operating state and energy distribution strategy of each component / module are determined based on the rotation speed threshold of the crank shaft of the ship and the SOC range of the main battery 101. [Selection diagram] Fig. 1
Description
本考案は、ハイブリッドパワーシステムに関し、特に、エンジン、クラッチ、モータ、ギアボックス及びプロペラが同軸で回転し、かつ船舶のクランク軸の回転数閾値とメインバッテリーのＳＯＣ範囲に基づき各部品・モジュールの作動状態とエネルギー分配ストラテジーを決定するハイブリッドパワーシステムに関する。 The present invention relates to a hybrid power system, in particular, the engine, clutch, motor, gearbox and propeller rotate coaxially, and the operation of each component / module is performed based on the rotation threshold of the crankshaft of a ship and the SOC range of the main battery. It relates to a hybrid power system that determines the state and energy distribution strategy.
地球温暖化の激化に伴い、世界中の国々は工業、商業及び運輸業活動の二酸化炭素の排出量をさらに管理している。環境保全意識の高まりとともに、燃料需要のある様々な産業が優先的に関連の視野に取り入れられている。 With the intensification of global warming, countries around the world are further controlling their carbon dioxide emissions in industrial, commercial and transportation activities. With increasing awareness of environmental conservation, various industries with fuel demand are being preferentially incorporated into relevant perspectives.
交通運輸産業は、現在各種活動が燃料に最も直接関連している産業の一つと言える。このため、この業種の特殊性を考慮し、現在、燃費量の節約に向けて発展を進めている。しかしながら、従来の燃費によってもたらされる動力は、実際には電流によってもたらされる動力よりもはるかに高い。技術的な問題のため、現在大型運搬具では、まだ純粋に電気エネルギーだけで駆動させることができなかった。 The transportation industry can be said to be one of the industries in which various activities are currently most directly related to fuel. For this reason, considering the peculiarities of this industry, we are currently developing to save fuel consumption. However, the power provided by conventional fuel economy is actually much higher than the power provided by electric current. Due to technical problems, large carriers are not yet able to be driven purely by electrical energy.
また船舶から言うと、運航又は海上観光や海洋性レクリエーション活動も船舶の科学技術の使用に依存している。このため、様々な水上運航の動力需要を満たすという前提において、様々なハイブリッドパワー船がまるで雨後の竹の子ように誕生してきた。ただし現在のハイブリッドパワー船は、改善すべき多くの欠点があり、例えば現在のハイブリッドパワー船の運用は、電力と燃費を効果的にハードウェア内に統合できない。 In terms of ships, operations or maritime tourism and marine recreational activities also depend on the use of ship science and technology. For this reason, various hybrid power vessels have been born like bamboo shoots after the rain, on the premise that they meet the power demands of various water operations. However, current hybrid power vessels have many drawbacks that need to be improved, for example, the operation of current hybrid power vessels cannot effectively integrate power and fuel economy into hardware.
現在、ハードウェアと制御ストラテジーの判定を統合したメカニズムを見ると、メカニズムが複雑すぎるため、問題が発生すると、関連する技術者が点検修理することは容易ではなく、かつ問題の発生箇所を迅速に見つけることは容易ではない。 Currently, looking at the mechanism that integrates the judgment of hardware and control strategy, the mechanism is too complicated, and when a problem occurs, it is not easy for the related engineer to inspect and repair it, and the location of the problem can be quickly identified. It's not easy to find.
先行技術内で言及された従来の船舶のハイブリッドパワーシステムのソフト・ハードウェアの統合が悪く、かつシステムが複雑すぎるという問題を解決するため、本考案は、ハイブリッドパワーシステムを提供する。 To solve the problems of poor software and hardware integration and over-complexity of conventional marine hybrid power systems mentioned in the prior art, the present invention provides a hybrid power system.
前記ハイブリッドパワーシステムは、船舶内に設けられる。前記ハイブリッドパワーシステムは、配電モジュールと、少なくとも１個の推進モジュールと、を含む。前記配電モジュールは、メインバッテリーと、内部電源コンバータと、バックアップバッテリーと、外部電源コンバータと、を含む。前記少なくとも１個の推進モジュールは、前記配電モジュールと接続し、各推進モジュールがエンジンと、クラッチと、モータと、ギアボックスと、プロペラと、モータードライバと、を含む。 The hybrid power system is installed in the ship. The hybrid power system includes a power distribution module and at least one propulsion module. The power distribution module includes a main battery, an internal power converter, a backup battery, and an external power converter. The at least one propulsion module is connected to the power distribution module, and each propulsion module includes an engine, a clutch, a motor, a gearbox, a propeller, and a motor driver.
前記内部電源コンバータは、前記メインバッテリーと接続し、前記バックアップバッテリーが前記内部電源コンバータと接続し、前記外部電源コンバータが前記メインバッテリーと接続する。前記エンジンは、前記内部電源コンバータ及び前記バックアップバッテリーと接続し、前記クラッチが前記エンジンと接続し、前記モータが前記クラッチと分離可能に接続する。前記ギアボックスは、前記モータと接続し、前記プロペラが前記ギアボックスと接続し、最後に、前記モータードライバが前記モータ及び前記メインバッテリーと接続する。ここで、前記エンジン、前記クラッチ、前記モータ、前記ギアボックス及び前記プロペラは、同軸で回転する。 The internal power converter is connected to the main battery, the backup battery is connected to the internal power converter, and the external power converter is connected to the main battery. The engine is connected to the internal power converter and the backup battery, the clutch is connected to the engine, and the motor is separably connected to the clutch. The gearbox is connected to the motor, the propeller is connected to the gearbox, and finally the motor driver is connected to the motor and the main battery. Here, the engine, the clutch, the motor, the gearbox, and the propeller rotate coaxially.
上記本考案の概要は、本考案の幾つかの態様及び技術的特徴に対して基本的な説明を行うことを目的とする。考案の概要は、本考案の詳細な説明ではないため、その目的は特別に本考案のキーとなる或いは重要要素を挙げることなく、本考案の範囲を画定するために用いられることはなく、単に本考案のいくつかの概念を簡潔に開示する。 The above outline of the present invention is intended to provide a basic explanation of some aspects and technical features of the present invention. Since the outline of the present invention is not a detailed description of the present invention, its purpose is not used to define the scope of the present invention without specifically mentioning the key or important elements of the present invention, but merely. Some concepts of the present invention are briefly disclosed.
本考案の技術的特徴及び実用効果を理解し、明細書の内容に基づいて実施することができるように、以下、好ましい実施例を、添付図面を参照しながら説明する。 Preferred examples will be described below with reference to the accompanying drawings so that the technical features and practical effects of the present invention can be understood and carried out based on the contents of the specification.
まず、図１を参照すると、図１は、本考案の一実施例に係るハイブリッドパワーシステムのシステム構成図である。図１に示すように、本実施例内のハイブリッドパワーシステム１０は、船舶内に設置することができる。前記船舶は、海洋性レクリエーション活動用の船舶又は輸送船等であり得、本考案は限定されない。 First, referring to FIG. 1, FIG. 1 is a system configuration diagram of a hybrid power system according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the hybrid power system 10 in this embodiment can be installed in a ship. The vessel may be a vessel for marine recreation activities, a transport vessel, or the like, and the present invention is not limited.
本実施例のハイブリッドパワーシステム１０は、主に配電モジュール１００及び少なくとも１個の推進モジュール２００で構成される。実際、推進モジュール２００の数は、各種の異なる船舶のニーズに応じて並列で増設でき、本考案は制限されない。ツインスクリュー式ハイブリッドパワー船を例にとると、前記タイプの船舶は、通常２組の推進モジュール２００を設け、その後もこの例によるものとする。 The hybrid power system 10 of this embodiment is mainly composed of a power distribution module 100 and at least one propulsion module 200. In fact, the number of propulsion modules 200 can be expanded in parallel to meet the needs of different vessels, and the present invention is not limited. Taking a twin-screw hybrid power ship as an example, the type of ship is usually provided with two sets of propulsion modules 200, and this example will be used thereafter.
本実施例において、配電モジュール１００は、メインバッテリー１０１と、内部電源コンバータ１０２と、バックアップバッテリー１０３と、外部電源コンバータ１０４と、を含む。推進モジュール２００は、配電モジュール１００と接続し、本実施例内の各推進モジュール２００がエンジン２０１と、クラッチ２０２と、モータ２０３と、ギアボックス２０４と、プロペラ２０５と、モータードライバ２０６と、を含む。 In this embodiment, the power distribution module 100 includes a main battery 101, an internal power converter 102, a backup battery 103, and an external power converter 104. The propulsion module 200 is connected to the power distribution module 100, and each propulsion module 200 in the present embodiment includes an engine 201, a clutch 202, a motor 203, a gearbox 204, a propeller 205, and a motor driver 206. ..
内部電源コンバータ１０２は、メインバッテリー１０１と接続する。本実施例において、メインバッテリー１０１の電圧は、３５０ボルト（Ｖ）である。さらに、本実施例のメインバッテリー１０１は、複数のリチウム鉄バッテリー或いはアルミニウムバッテリーを直列に接続してから成るものを選択できる。 The internal power converter 102 is connected to the main battery 101. In this embodiment, the voltage of the main battery 101 is 350 volts (V). Further, the main battery 101 of the present embodiment can be selected from a plurality of lithium iron batteries or aluminum batteries connected in series.
バックアップバッテリー１０３は、内部電源コンバータ１０２と接続する。本実施例において、バックアップバッテリー１０３の電圧は、１２ボルト（Ｖ）である。前記バックアップバッテリー１０３は、エンジン２０１によって変換された電力を受け取り、貯蔵することができる鉛酸バッテリー等を選択できる。 The backup battery 103 is connected to the internal power converter 102. In this embodiment, the voltage of the backup battery 103 is 12 volts (V). The backup battery 103 can select a lead acid battery or the like that can receive and store the electric power converted by the engine 201.
外部電源コンバータ１０４は、同様にメインバッテリー１０１と接続する。本実施例の前記内部電源コンバータ１０２は、単方向ＤＣ／ＤＣコンバータであり得る。外部電源コンバータ１０４は、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ（「インバータ」とも呼ばれる）であり得る。 The external power converter 104 is similarly connected to the main battery 101. The internal power converter 102 of this embodiment can be a unidirectional DC / DC converter. The external power converter 104 can be a bidirectional AC / DC converter (also referred to as an "inverter").
内部電源コンバータ１０２を通じて、メインバッテリー１０１の高電圧をより低い電圧に容易に変換して、高電圧や大電流状態がモータ２０３にのみ使用されるのを確保することができる。本実施例では、内部電源コンバータ１０２とするＤＣ／ＤＣ電源コンバータは、３３０〜３５０ボルト（Ｖ）の直流電源を１２ボルト（Ｖ）の直流電源に変換できる。 Through the internal power converter 102, the high voltage of the main battery 101 can be easily converted to a lower voltage to ensure that the high voltage or high current state is used only for the motor 203. In this embodiment, the DC / DC power converter as the internal power converter 102 can convert a DC power supply of 330 to 350 volts (V) into a DC power supply of 12 volts (V).
外部電源コンバータ１０４は、陸上電力３０１（Ｓｈｏｒｅ Ｐｏｗｅｒ）の交流電源を直流電源に変換した後、メインバッテリー１０１の充電用に供給できる。メインバッテリー１０１から放電した直流電源を交流電源に変換した後、船舶上のペイロード（Ｈｏｔｅｌ Ｌｏａｄ）用に供給でき、本考案は制限されない。 The external power converter 104 can supply the AC power of the land power 301 (Shore Power) for charging the main battery 101 after converting it into a DC power supply. After converting the DC power discharged from the main battery 101 into an AC power, it can be supplied for the payload on the ship (Hotel Load), and the present invention is not limited.
本実施例において、エンジン２０１は、内部電源コンバータ１０２及びバックアップバッテリー１０３と接続し、クラッチ２０２がエンジン２０１と接続する。モータ２０３は、クラッチ２０２に分離可能に接続される。本実施例の上述のエンジン２０１、クラッチ２０２とモータ２０３の共連結構造に基づき、エンジン２０１は、頻繁にクラッチ２０２とモータ２０３を噛合又は分離させるため、本実施例のエンジン２０１とクラッチ２０２との間に衝撃吸収装置がさらに設けられる。 In this embodiment, the engine 201 is connected to the internal power converter 102 and the backup battery 103, and the clutch 202 is connected to the engine 201. The motor 203 is separably connected to the clutch 202. Based on the co-connection structure of the engine 201, the clutch 202 and the motor 203 described above in the present embodiment, the engine 201 frequently engages or separates the clutch 202 and the motor 203, so that the engine 201 and the clutch 202 of the present embodiment are combined. An additional shock absorber is provided in between.
前記衝撃吸収装置は、任意のダンバー材料或いはバネショックアブソーバー等の衝撃吸収装置であってもよく、船舶の航行モードの頻繁な切り替えによるクラッチ２０２が頻繁にモータ２０３を解放又は噛合する衝撃を低減し、さらにハイブリッドパワーシステム１０の修理可能性とリスクを軽減するために用いられる。 The shock absorber may be any damper material or a shock absorber such as a spring shock absorber, and reduces the impact that the clutch 202 frequently releases or meshes the motor 203 due to frequent switching of the navigation mode of the ship. It is also used to reduce the repairability and risk of the hybrid power system 10.
これにより、本実施例のギアボックス２０４は、モータ２０３と接続し、モータ２０３に速度調整をより一層選択させることができる。プロペラ２０５は、ギアボックス２０４と接続し、船舶の推進力を具体的に提供する。最後に、モータードライバ２０６は、モータ２０３及びメインバッテリー１０１と接続し、メインバッテリー１０１から供給される直流電源がモータードライバ２０６内の操作方法を通じてモータ２０３の運転モードを切り替えるようにする。 As a result, the gearbox 204 of this embodiment can be connected to the motor 203, and the motor 203 can further select the speed adjustment. The propeller 205 is connected to the gearbox 204 to specifically provide propulsion for the ship. Finally, the motor driver 206 is connected to the motor 203 and the main battery 101 so that the DC power supplied from the main battery 101 switches the operation mode of the motor 203 through the operation method in the motor driver 206.
本実施例において、エンジン２０１、クラッチ２０２、モータ２０３、ギアボックス２０４及びプロペラ２０５は、同軸で回転する。このハードウェア構成を通じて、本実施例のハイブリッドパワーシステム１０は、モータ２０３と一緒にプロペラ２０５の推進力を供給することをエンジン２０１に介入させるかどうかをいつでも決定することができる。これにより、本実施例のハイブリッドパワーシステム１０作動方法に関しては、図２を参照されたい。 In this embodiment, the engine 201, the clutch 202, the motor 203, the gearbox 204, and the propeller 205 rotate coaxially. Through this hardware configuration, the hybrid power system 10 of this embodiment can at any time decide whether to intervene in the engine 201 to supply the propulsive force of the propeller 205 along with the motor 203. As a result, refer to FIG. 2 for the method of operating the hybrid power system 10 of this embodiment.
図２を参照すると、図２は、本考案の実施例に係るハイブリッドパワーシステム作動方法のフローチャートである。図２に示すように、図２内の実施例は、図１内の実施例をアーキテクチャとする場合において作動する。したがって、ステップ（ａ）は、ハイブリッドパワーシステムを用意する。本実施例においてハイブリッドパワーシステムとは、図１内に示すハイブリッドパワーシステム１０である。 With reference to FIG. 2, FIG. 2 is a flowchart of a hybrid power system operating method according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the embodiment in FIG. 2 operates when the embodiment in FIG. 1 is an architecture. Therefore, step (a) prepares a hybrid power system. In this embodiment, the hybrid power system is the hybrid power system 10 shown in FIG.
次に、前記船舶のクランク軸回転数がクランク軸の回転数閾値よりも大きいか、等しいか、又は小さいかを判断するステップ（ｂ）を実施する。かつすぐ前記船舶の前記メインバッテリーのＳＯＣ範囲を判断するステップ（ｃ）を実施する。ステップ（ｂ）において、船舶のクランク軸回転数は、前記ハイブリッドパワーシステム１０を搭載した船舶を主とする。船舶のクランク軸回転数の計算方法は、エンジン２０１のタコメーターの情報から取得されるだけではなく、船舶に搭載される複数の加速度センサー、液体抵抗センサー、傾斜計、ジャイロスコープ又はＧＰＳ測位信号の計算支援を通じて取得することもできる。 Next, a step (b) of determining whether the crankshaft rotation speed of the ship is larger, equal to, or smaller than the crankshaft rotation speed threshold is performed. And immediately, the step (c) of determining the SOC range of the main battery of the ship is carried out. In step (b), the crankshaft rotation speed of the ship is mainly the ship equipped with the hybrid power system 10. The method of calculating the crankshaft speed of a ship is not only obtained from the information of the tachometer of the engine 201, but also of a plurality of accelerometers, liquid resistance sensors, inclinometers, gyroscopes or GPS positioning signals mounted on the ship. It can also be obtained through calculation support.
ステップ（ｃ）内のメインバッテリー１０１の充電状態がどのＳＯＣ範囲にあるかどうかは、メインバッテリー１０１の温度（温度センサー）、電流、電圧又は重量を測定することにより推定することができる。言い換えれば、船舶の各場所に取り付けられた様々な前記センサーは、それらのデータを総合してモータードライバ２０６、クラッチ２０２及びエンジン２０１の運転ストラテジーを決定する。 Which SOC range the state of charge of the main battery 101 in step (c) is in can be estimated by measuring the temperature (temperature sensor), current, voltage or weight of the main battery 101. In other words, the various sensors installed at various locations on the ship combine the data to determine the driving strategy of the motor driver 206, clutch 202 and engine 201.
次に、前記クランク軸の回転数閾値及び前記ＳＯＣ範囲に基づき航行モードの種類を決定するステップ（ｄ）を実施する。本実施例において、前記航行モードは、純粋な電気航行モード、発電航行モード、加速航行モード及び高速航行モードを含む。もちろん、本実施例は、手動モードをさらに増設して、経験を持つ操船者に航行モードを自ら調整させることができる。緊急モードを増設して、バックアップバッテリー１０３に危険な時、メインバッテリー１０１に替わり一定時間使用するか、船舶の生命維持機能を有するペイロード（Ｈｏｔｅｌ Ｌｏａｄ）の一部に供給させることができる。 Next, a step (d) of determining the type of navigation mode based on the rotation speed threshold value of the crankshaft and the SOC range is performed. In this embodiment, the navigation mode includes a pure electric navigation mode, a power generation navigation mode, an accelerated navigation mode and a high speed navigation mode. Of course, in this embodiment, the manual mode can be further added so that an experienced ship operator can adjust the navigation mode by himself / herself. An emergency mode can be added so that the backup battery 103 can be used for a certain period of time instead of the main battery 101 when it is dangerous, or can be supplied to a part of the payload (Hotel Load) having a life support function of the ship.
最後に、前記クランク軸の回転数閾値及び前記ＳＯＣ範囲の変化をリアルタイムで検出し、前記航行モードの種類をリアルタイムで切り替えるステップ（ｅ）を実施する。本実施例において、実質的にステップ（ｅ）は、ステップ（ｂ）〜（ｄ）の繰り返しサイクルであり、船舶が任意の作業或いは航行需要がなくなるまで、エネルギーを節約するためスタンバイモードに入る。 Finally, the step (e) of detecting the change in the rotation speed threshold value of the crankshaft and the SOC range in real time and switching the type of the navigation mode in real time is performed. In this embodiment, substantially step (e) is a repeating cycle of steps (b)-(d), entering standby mode to save energy until the vessel is free of any work or navigational demand.
本実施例において、クランク軸の回転数閾値は、基準点として１５００回転／分間（ｒ．ｐ．ｍ．）を選択する。ＳＯＣ範囲は、第１のＳＯＣ範囲、第２のＳＯＣ範囲及び第３のＳＯＣ範囲がある。ここで、第１のＳＯＣ範囲は、０〜２０％で、第２のＳＯＣ範囲が２０〜８０％で、第３のＳＯＣ範囲が８０％〜１００％である。 In this embodiment, the crankshaft rotation speed threshold is selected to be 1500 rotations / minute (rpm) as a reference point. The SOC range includes a first SOC range, a second SOC range, and a third SOC range. Here, the first SOC range is 0 to 20%, the second SOC range is 20 to 80%, and the third SOC range is 80% to 100%.
本実施例の前記クランク軸の回転数閾値は、船舶の実クランク軸回転数を根拠とする。実クランク軸回転数は、船舶の推進回転数、出力及び船舶が受けた抵抗を総合判断した後で得られるデータであり、エンジン２０１のタコメーターだけでは判断されない。 The crankshaft rotation speed threshold of this embodiment is based on the actual crankshaft rotation speed of the ship. The actual crankshaft rotation speed is data obtained after comprehensively judging the propulsion speed, output, and resistance received by the ship, and cannot be determined only by the tachometer of the engine 201.
したがって、ステップ（ｂ）〜（ｃ）内で前記船舶のクランク軸回転数を判断する時、船舶に取り付けられたセンターが総合的に測定した船舶のクランク軸回転数は、前記クランク軸の回転数閾値よりも小さくかつ前記ＳＯＣ範囲が２のＳＯＣ範囲（２０〜８０％）の端点にあるが等しくない場合、一律で前記純粋な電気航行モードに切り替わる。 Therefore, when determining the crankshaft rotation speed of the ship in steps (b) to (c), the crankshaft rotation speed of the ship comprehensively measured by the center attached to the ship is the crankshaft rotation speed. If it is less than the threshold and the SOC range is at the end of the SOC range of 2 (20-80%) but is not equal, it uniformly switches to the pure electric navigation mode.
純粋な電気航行モードにおいて、エンジン２０１は、決して作動せず、クラッチ２０２も切断状態のままである。この時、メインバッテリー１０１のみがモータードライバ２０６に電力を供給し、次に電力をモータ２０３内に供給させて、船舶を前進させる。非手動切替の状態では、純粋な電気航行モードは船舶速度を継続的に増加させる。 In pure electric navigation mode, the engine 201 never operates and the clutch 202 remains disengaged. At this time, only the main battery 101 supplies electric power to the motor driver 206, and then electric power is supplied to the motor 203 to advance the ship. In the non-manual switching state, pure electric navigation mode continuously increases vessel speed.
船舶のクランク軸回転数が前記クランク軸の回転数閾値より大きいか又は等しい場合、非手動切替の航行モード状態において、前記船舶のＳＯＣ範囲がどのＳＯＣ範囲にあるかがチェックされる。前記のように、船舶のＳＯＣ範囲が前記第１のＳＯＣ範囲（０〜２０％）端点にあるが等しくない場合、前記発電航行モードに切り替える。 When the crankshaft speed of the ship is greater than or equal to the crankshaft speed threshold, it is checked which SOC range the ship's SOC range is in in the non-manual switching navigation mode state. As described above, when the SOC range of the ship is at the end point of the first SOC range (0 to 20%) but is not equal, the mode is switched to the power generation navigation mode.
発電航行モードにおいて、この状態は、メインバッテリー１０１にモータードライバ２０６及びモータ２０３を作動させるために供給する電力がほとんどないことを意味する。これにより、発電航行モードにおいて、船舶の航行速度の上限を管理し、かつ全過程を通じてエンジン２０１のみがオンになり、モータ２０３がオンにならない。 In the power generation navigation mode, this state means that the main battery 101 has little power to supply to operate the motor driver 206 and the motor 203. As a result, in the power generation navigation mode, the upper limit of the navigation speed of the ship is managed, and only the engine 201 is turned on throughout the entire process, and the motor 203 is not turned on.
ただし、本実施例のハイブリッドパワーシステム１０の作動時、クラッチ２０２を介してエンジン２０１の燃料動力をモータ２０３に継合することで作動して船舶に推進力を得させることができる。このため、クラッチ２０２の継合動作を通じて、定速度の上限を維持する船舶の航行速度（すなわち、定速度のクランク軸回転数）に合わせることで、速度の上限を超えるエンジン２０１の運転エネルギーをモータ２０３の逆発電の形でエンジン２０１から生成する電力をメインバッテリー１０１又はバックアップバッテリー１０３（図１モータードライバ２０６の横にある二重線矢印によって示されるように）に逆充電してメインバッテリー１０１の充電状態を回復させる。 However, when the hybrid power system 10 of the present embodiment is operated, the fuel power of the engine 201 is connected to the motor 203 via the clutch 202 to operate the system so that the ship can obtain propulsive force. Therefore, by matching the navigation speed of the ship that maintains the upper limit of the constant speed (that is, the constant speed crank shaft rotation speed) through the coupling operation of the clutch 202, the operating energy of the engine 201 exceeding the upper limit of the speed is transferred to the motor. The power generated from the engine 201 in the form of reverse power generation of 203 is reverse-charged to the main battery 101 or the backup battery 103 (as indicated by the double line arrow next to the motor driver 206 in FIG. 1) of the main battery 101. Restore the charged state.
同様に、手動又は自動を問わず、船舶が有自低速から迅速に高いクランク軸回転数（例：４０００回転／分間（ｒ．ｐ．ｍ））に急速に加速する必要がある場合、メインバッテリー１０１のＳＯＣ範囲が前記第２のＳＯＣ範囲（２０〜８０％）の端点にあるが等しないことを優先的に判断する。はいの場合、前記加速航行モードに切り替えることができる。加速航行モードの初期段階において、船舶のクランク軸回転数がまだ高いクランク軸回転数の需要（例：４０００回転／分間（ｒ．ｐ．ｍ））に達していないので、マニピュレータに対する操船者の操作状況に従ってエンジン２０１とモータ２０３を同時に起動させることで、短時間内で船舶のクランク軸回転数を極めて高い効率で加速させることができる。 Similarly, if the vessel, whether manual or automatic, needs to rapidly accelerate from its own low speed to a high crankshaft speed (eg 4000 rpm (rpm)), the main battery. It is preferentially determined that the SOC range of 101 is at the end point of the second SOC range (20 to 80%) but is not equal. If yes, the acceleration navigation mode can be switched. In the initial stage of the accelerated navigation mode, the crankshaft speed of the ship has not yet reached the demand for high crankshaft speed (eg 4000 rpm (rpm)), so the operator's operation on the manipulator By starting the engine 201 and the motor 203 at the same time according to the situation, the crankshaft rotation speed of the ship can be accelerated with extremely high efficiency within a short time.
最後に、船舶のＳＯＣ範囲が前記第３のＳＯＣ範囲（８０％から１００％）の端点より等しい或いは大きい場合、前記高速航行モードに切り替わる。高速航行モードにおいて、先にモータ２０３を通じて最高回転数で一定の船速（例：クランク軸の回転数閾値１５００回転／分間（ｒ．ｐ．ｍ））まで駆動された後、モータ２０３はすぐにオフになり、エンジン２０１が最高速度で始動する。これにより、エンジン２０１を安定させて、最小限の燃費で船舶の超高速運転を維持させることができる。 Finally, if the SOC range of the vessel is equal to or greater than the endpoint of the third SOC range (80% to 100%), it switches to the fast navigation mode. In the high-speed navigation mode, the motor 203 is immediately driven through the motor 203 to a constant speed (eg, crankshaft rotation speed threshold of 1500 rpm (rpm)) at the maximum speed. It turns off and the engine 201 starts at maximum speed. As a result, the engine 201 can be stabilized and the ultra-high speed operation of the ship can be maintained with the minimum fuel consumption.
上記を総合すると、本実施例はクランク軸の回転数閾値１５００回転／分間（ｒ．ｐ．ｍ）、第１のＳＯＣ範囲（０〜２０％）、第２のＳＯＣ範囲（２０〜８０％）及び第３のＳＯＣ範囲（８０％〜１００％）等の最良のパラメータを用い、モータ２０３が運転し、２５００回転／分間（ｒ．ｐ．ｍ．）まで回転する時に続いて運転できるエンジン２０１に最良の燃費性能を有するため、二酸化炭素排出量を削減する目的を達成する。 Summarizing the above, in this embodiment, the crankshaft rotation speed threshold is 1500 rpm (rpm), the first SOC range (0 to 20%), and the second SOC range (20 to 80%). And using the best parameters such as the third SOC range (80% to 100%), the engine 201 can be operated continuously when the motor 203 is operated and rotates up to 2500 rpm (rpm). Achieve the goal of reducing carbon dioxide emissions because it has the best fuel performance.
ただし、上記は本考案の好ましい実施例に過ぎず、本考案の実施範囲は、そのような実施形態に限定されるものではなく、すなわち、本考案の実用新案登録請求の範囲及び明細書の内容に従って行われる簡単な変更や修飾を加えるものは、本考案の保護範囲内に網羅される。 However, the above is only a preferable embodiment of the present invention, and the scope of implementation of the present invention is not limited to such an embodiment, that is, the scope of the utility model registration claim of the present invention and the contents of the specification. Any changes or modifications made in accordance with the following shall be covered by the scope of protection of the present invention.
１００ 配電モジュール
１０ ハイブリッドパワーシステム
１０１ メインバッテリー
１０２ 内部電源コンバータ
１０３ バックアップバッテリー
１０４ 外部電源コンバータ
２００ 推進モジュール
２０１ エンジン
２０２ クラッチ
２０３ モータ
２０４ ギアボックス
２０５ プロペラ
２０６ モータードライバ
３０１ 陸上電力
３０２ ペイロード
（ａ）〜（ｅ） ステップ
100 Power distribution module 10 Hybrid power system 101 Main battery 102 Internal power converter 103 Backup battery 104 External power converter 200 Propulsion module 201 Engine 202 Clutch 203 Motor 204 Gearbox 205 Propeller 206 Motor driver 301 Land power 302 payload (a) to (e) Step
Claims (7)
前記内部電源コンバータ及び前記バックアップバッテリーに接続されたエンジンと、前記エンジンに接続されたクラッチと、前記クラッチに分離可能に接続されたモータと、前記モータに接続されたギアボックスと、前記ギアボックスに接続されたプロペラと、前記モータ及び前記メインバッテリーに接続されたモータードライバと、を各々含み、前記配電モジュールに接続された少なくとも１個の推進モジュールと、
を備え、船舶内に設けられるハイブリッドパワーシステムであって、
前記エンジン、前記クラッチ、前記モータ、前記ギアボックス及び前記プロペラは、同軸で回転するハイブリッドパワーシステム。 A power distribution module including a main battery, an internal power converter connected to the main battery, a backup battery connected to the internal power converter, and an external power converter connected to the main battery.
The engine connected to the internal power converter and the backup battery, the clutch connected to the engine, the motor separably connected to the clutch, the gearbox connected to the motor, and the gearbox. An at least one propulsion module connected to the power distribution module, including a connected propeller and a motor driver connected to the motor and the main battery, respectively.
It is a hybrid power system installed in the ship.
A hybrid power system in which the engine, the clutch, the motor, the gearbox, and the propeller rotate coaxially.
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