一种基于氨-氢驱动的复合型船舶混合动力系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113650768A(43)申请公布日2021.11.16(21)申请号202111076550.8(22)申请日2021.09.14(71)申请人哈尔滨工程大学地址150001黑龙江省哈尔滨市南岗区南通大街145号哈尔滨工程大学科技处知识产权办公室(72)发明人赵建辉王伟陈敬炎(51)Int.Cl.B63H21/20(2006.01)F01K23/10(2006.01)F01K25/06(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图1页(54)发明名称一种基于氨-氢驱动的复合型船舶混合动力系统(57)摘要本发明的目的在于提供一种基于氨‑氢驱动的复合型船舶混合动力系统，包括液氨供给装置、氨燃料动力装置、氢燃料动力装置、船舶主母线、变速箱，液氨罐连接电加热器，电加热器连接船舶主母线，电加热器连接氨燃料发动机，氨燃料发动机连接可逆电机，可逆电机连接变速箱，可逆电机连接船舶主母线；氢气罐连接质子交换膜燃料电池，压缩空气连接质子交换膜燃料电池，质子交换膜燃料电池、第一逆变器、第二断路器依次相连并连接船舶主母线；船舶主母线通过主电动机开关连接主电动机，主电动机通过主离合器连接变速箱，变速箱连接船舶螺旋桨。本发明能解决当前船舶航行时二氧化硫、碳氢化物的过量排放以及余热利用率不高等问题。CN113650768ACN113650768A权利要求书1/2页1.一种基于氨‑氢驱动的复合型船舶混合动力系统，其特征是：包括液氨供给装置、氨燃料动力装置、氢燃料动力装置、船舶主母线、变速箱，所述液氨供给装置包括液氨罐；所述氨燃料动力装置包括电加热器、氨燃料发动机、可逆电机，液氨罐通过第一单向阀连接电加热器，电加热器通过电加热器开关连接船舶主母线，电加热器连接氨燃料发动机，氨燃料发动机通过第一离合器连接可逆电机，可逆电机通过第二离合器连接变速箱，可逆电机通过第一断路器连接船舶主母线；所述氢燃料动力装置包括氢气罐、压缩空气、质子交换膜燃料电池，氢气罐通过第一进气阀连接质子交换膜燃料电池，压缩空气通过第二进气阀连接质子交换膜燃料电池，质子交换膜燃料电池、第一逆变器、第二断路器依次相连并连接船舶主母线；船舶主母线通过主电动机开关连接主电动机，主电动机通过主离合器连接变速箱，变速箱连接船舶螺旋桨。2.根据权利要求1所述的一种基于氨‑氢驱动的复合型船舶混合动力系统，其特征是：还包括蓄电池储能装置，所述蓄电池储能装置包括蓄电池，蓄电池连接第二逆变器，第二逆变器通过蓄电池出口开关连接船舶主母线。3.根据权利要求1或2所述的一种基于氨‑氢驱动的复合型船舶混合动力系统，其特征是：还包括余热利用装置，所述余热利用装置包括水箱、换热器、分离器、动力涡轮、回热器、冷凝器，液氨罐通过第二单向阀连接水箱，换热器的两个入口分别连接氨燃料发动机和水箱，换热器的出口连接分离器，分离器通过第三进气阀连接动力涡轮，分离器通过闸阀连接冷凝器，动力涡轮、发电机、第三断路器依次相连并连接船舶主母线，动力涡轮、回热器、冷凝器依次相连，冷凝器通过低压泵连接回热器，回热器连接水箱。4.根据权利要求3所述的一种基于氨‑氢驱动的复合型船舶混合动力系统，其特征是：船舶启动模式下，第一单向阀打开，第二单向阀关闭，蓄电池出口开关闭合，蓄电池经过第二逆变器将直流电转化为交流电给船舶主母线充电，主电动机开关断开，主电动机不启动，电加热器开关闭合，船舶主母线对电加热器供电，电加热器启动，对液氨进行加热，液氨气化后进入氨燃料发动机燃烧，第一离合器、第二离合器结合，第一断路器断开，可逆电机切换至电动机工况，输出动力经过变速箱驱动船舶螺旋桨转动。5.根据权利要求3所述的一种基于氨‑氢驱动的复合型船舶混合动力系统，其特征是：船舶加速模式下，第一进气阀、第二进气阀打开，氢气罐接入电堆阳极，压缩空气接入电堆阴极，质子交换膜燃料电池工作，输出电力经过第二逆变器将直流电转为交流电，给船舶主母线充电，蓄电池出口开关断开，质子交换膜燃料电池向电加热器供电，主电动机开关闭合，主离合器结合，船舶主母线与氨燃料发动机一起驱动主变速箱工作。6.根据权利要求3所述的一种基于氨‑氢驱动的复合型船舶混合动力系统，其特征是：船舶减速模式下，蓄电池出口开关闭合，蓄电池经过第二逆变装置将直流电转化为交流电给船舶主母线充电，断路器断开，第一进气阀、第二进气阀关闭，氢燃料动力装置停止工作，第一断路器闭合，第二离合器断开，可逆电机切换至发电机工况，发出电力供给船舶主母线，蓄电池出口开关断开，船舶由氨燃料发动机带动可逆电机发电供给船舶主母线，由船舶主母线供电给主电动机，驱动船舶螺旋桨。7.根据权利要求3所述的一种基于氨‑氢驱动的复合型船舶混合动力系统，其特征是：余热利用模式下，第二单向阀打开