一种内河船舶混合动力系统及运行控制方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115892422A(43)申请公布日2023.04.04(21)申请号202211471061.7H02J9/08(2006.01)(22)申请日2022.11.23H02K7/18(2006.01)H02J7/32(2006.01)(71)申请人扬州永诚钢结构有限公司地址225000江苏省扬州市蜀冈—瘦西湖风景名胜区三星花园27-1栋3楼(72)发明人董永岗董俊华娟周力(74)专利代理机构扬州启达知识产权代理事务所(普通合伙)32563专利代理师周青(51)Int.Cl.B63H21/20(2006.01)B63H21/21(2006.01)H02S10/12(2014.01)H02S10/10(2014.01)H02J7/35(2006.01)权利要求书2页说明书10页附图3页(54)发明名称一种内河船舶混合动力系统及运行控制方法(57)摘要一种内河船舶混合动力系统及运行控制方法，属于船舶动力技术领域，系统由公共母排对全船电能进行汇分统筹，通过调节电池储能模块充电或放电功率，使系统发电机组可恒定功率输出，并进一步使发电机组内燃机在单位输出功率最小油耗状态下恒速恒功率运行，同时通过电池吐纳对发电机组发出功率充分利用，从而达到节能目的；同时利用公共母排的吸纳统筹和电池储能模块的储能功能，在系统中加入了光伏、风电清洁能源作为辅助电能，进一步扩大了节能效果；同时本系统能够升级，从柴电混动最终实现纯电推进。本系统配置科学和运行控制方法原理清晰，实船布置灵活方便，节能效果显著，易于实施。CN115892422ACN115892422A权利要求书1/2页1.一种内河船舶混合动力系统，包括内燃机发电模块(A)、岸电模块(B)、电机推进模块(C)、电池储能模块(D)、日用负载模块(E)和公共母排(G)；其特征在于：所述混合动力系统还包括中央运行控制单元(H)和辅助清洁能源模块(F)；所述内燃机发电模块(A)、岸电模块(B)、电机推进模块(C)、电池储能模块(D)、日用负载模块(E)、辅助清洁能源模块(F)均通过变电器与所述公共母排(G)形成通电连接，所述中央运行控制单元(H)通过信号控制线分别与所述内燃机发电模块(A)、岸电模块(B)、电机推进模块(C)、电池储能模块(D)、日用负载模块(E)、辅助清洁能源模块(F)形成控制连接。2.根据权利要求1所述的一种内河船舶混合动力系统，其特征在于：所述辅助清洁电源模块(F)由光伏电池板(6)和风力发电机(4)组成，光伏电池板(6)和风力发电机(4)设置在船舶甲板室顶部，分别通过光伏变电器(7)和风电变电器(5)与公共母排(G)连接。3.根据权利要求1所述的一种内河船舶混合动力系统，其特征在于：所述电池储能模块(D)中设有备用电池组接口和备用电池组(19)。4.一种内河船舶混合动力系统运行控制方法，其特征在于，利用权利要求1‑3任意一项所述的内河船舶混合动力系统，控制方法如下：设置系统运行条件：电池储能模块(D)设置充电、放电、不充不放三种状态；设电池储能模块(D)最高剩余电量值和最低剩余电量值，电池充电过程中在没有达到最高剩余电量值时，不进入放电状态，电池放电过程中在没有达到最低剩余电量值时，不进入充电状态；内燃机发电模块(A)中两台内燃机的输出恒定功率为P发1恒和P发2恒，发电机组内燃机在设定的恒定功率P发1恒和P发2恒以恒速运行时单位输出功率油耗最小，同时内燃机发电机组输出的功率之和大于等于电机推进模块和日用负载模块最大需用功率之和；中央运行控制单元给出不同档位的前进/后退推进指令对应推进电机不同的推进需用功率P推进；(1)航行模式运行控制方法中央运行控制单元(H)发出推进指令并获取推进指令对应的电机推进模块(C)的需用功率P推进，获取日用负载模块(E)的即时需用功率P日用和辅助清洁电源模块(F)的即时供给公共母排功率P清洁；起航时，电池储能模块(D)设定为放电状态，此时岸电模块(B)、内燃机发电模块(A)和电池储能模块(D)的充电线路与公共母排(G)断开，电池储能模块(D)的放电线路和其它模块通过变电器与公共母排(G)连通，当P推进+P日用‑P清洁小于电池储能模块(D)的最大放电功率，内燃机发电模块(A)不启动，由电池储能模块(D)放电供电给推进电机模块(C)和日用负载模块(E)，即P电池放=P推进+P日用‑P清洁，当P推进+P日用‑P清洁＞电池储能模块(D)的最大放电功率，启动内燃机发电模块(A)中的一台发电机组，这时调整电池储能模块(D)放电功率P电池放=P推进+P日月‑P发1恒‑P清洁，从而使投入运行的一台发电机组始终以恒定功率P发1恒及恒速运行，进而保证发电机组的内燃机输出的功率和转速为恒定值；当电池储能模块(D)放电