柴电混合动力推进系统及控制方法技术方案

本申请公开了一种柴电混合动力推进系统及控制方法，涉及船舶推进系统相关技术领域，用于解决柴电混合动力系统的调速范围小的问题。本申请提供的柴电混合动力推进系统包括柴油机推进系统和电力推进系统，柴油机推进系统包括依次相连的柴油机、中间齿轮箱、主齿轮箱、传动轴和螺旋桨；电力推进系统包括供电装置，以及与所述供电装置依次电性连接的变频器和电机组，所述电机组包括多个电机、且多个所述电机均设置在所述中间齿轮箱上。本申请用于实现柴电混合动力推进系统的多级调速。现柴电混合动力推进系统的多级调速。现柴电混合动力推进系统的多级调速。

【技术实现步骤摘要】
柴电混合动力推进系统及控制方法


[0001]本申请涉及船舶推进系统相关
，具体涉及一种柴电混合动力推进系统及控制方法。

技术介绍

[0002]船舶推进系统是各种能量的产生、传递、消耗的全部机械、设备，它是船舶的一个重要组成部分，为船舶航行提供动力来源和安全保障。在综合考虑运营工况多样性、可靠性、运行经济性、振动与噪声、环境污染的情况下，船舶推进系统正由单一的柴油机推进系统逐渐向混合动力推进系统方向发展，柴电混合推进系统应运而生。
[0003]图1示出了现有技术中的柴电混合动力系统的结构示意图。如图1所示，该柴电混合动力系统包括依次相连的柴油机01、齿轮箱02、轴系组件03和螺旋桨04。其中，所述齿轮箱02具有两个输入端，两个输入端中的一个输入端与柴油机01相连、另一个输入端与电机05的电机轴相连。该柴电混合动力系统还包括与所述电机05电性连接的变频器06、与变频器06电性连接的供电装置07。
[0004]然而，现有的柴油机01上仅连接有一台电机05，该柴电混合动力系统的调速范围与该电机的转速范围相关，由此上述柴电混合动力系统的调速范围较小。

技术实现思路

[0005]本申请提供了一种柴电混合动力推进系统及控制方法，以解决柴电混合动力系统的调速范围较小的问题。
[0006]为达上述目的，一方面，本申请提供的柴电混合动力推进系统包括：
[0007]柴油机推进系统，包括依次相连的柴油机、中间齿轮箱、主齿轮箱、传动轴和螺旋桨；
[0008]电力推进系统，包括供电装置，以及与所述供电装置依次电性连接的变频器和电机组，所述电机组包括多个电机、且多个所述电机均设置在所述中间齿轮箱上。
[0009]在本申请的一些实施例中，所述柴油机推进系统具有两组，所述变频器、所述电机组均具有两个，其中，每组所述柴油机推进系统的中间齿轮箱上均设置有所述电机组，每个所述电机组通过与其相对设置的所述变频器连接至同一所述供电装置。
[0010]在本申请的一些实施例中，所述柴电混合动力推进系统还包括：
[0011]转换装置，电性连接所述供电装置和两个所述变频器，以将所述供电装置提供的直流电源转化成交流电源后同时供给两个所述变频器。
[0012]在本申请的一些实施例中，所述中间齿轮箱内设有离合器，所述的柴电混合动力推进系统还包括：
[0013]控制器，与所述离合器连接，控制所述离合器的状态使得所述柴油机与所述中间齿轮箱连接或断开。
[0014]在本申请的一些实施例中，多个所述电机均集成在设置在所述中间齿轮箱上，并
与所述中间齿轮箱形成一体式结构。
[0015]在本申请的一些实施例中，所述控制器与多个所述电机均电性连接，控制多个所述电机中处于工作状态的电机数量以及处于工作状态的所述电机的转速。
[0016]在本申请的一些实施例中，所述供电装置被配置为电池组。
[0017]相较于现有技术，本申请在中间齿轮箱上设有多个电机，由于电机数量增加将会使得传递到中间齿轮箱的输出端的总功率增加，并且驱动上述螺旋桨转动所需的负载扭矩为定值，因此中间齿轮箱的输出端的输出转速将会增大，从而保证上述柴电混合动力推进系统具有相对较大的输出转速范围，即上述柴电混合动力推进系统的调速范围较大，进而实现了该柴电混合动力推进系统的多级调速。
[0018]同时，本申请将中间齿轮箱和柴油机在设计上固化形成母型，在此基础上根据客户需求仅需增加电机和变频器的配置数量，从而实现了柴电混合动力系统的标准化和模块化设计。
[0019]此外，本申请通过在中中间齿轮箱上集成多个电机，即可选多个小功率电机，以降低电机的尺寸重量，将单机单工况点拆分为两个或多个工况点，细化工况适应性，以更高效的组合方式提升电驱动系统的经济性。
[0020]另一方面，本申请还提供了一种柴电混合动力推进系统的控制方法，应用于上述柴电混合动力推进系统，所述电机包括将电能转换为机械能的第一模式，所述柴电混合动力推进系统的控制方法包括：
[0021]控制多个电机以所述第一模式运行，并控制处于工作状态的电机数量以及处于工作状态的电机的转速，使得中间齿轮箱的输出端的转速得到调节。
[0022]在本申请的一些实施例中，在所述控制多个电机以所述第一模式运行，并控制处于工作状态的电机数量以及处于工作状态的电机的转速的步骤之前，还包括：
[0023]若所述柴电混合动力推进系统处于电力推进模式，则控制中间齿轮箱中的离合器切换到分离状态，控制供电装置进行供电；或者，
[0024]若所述柴电混合动力推进系统处于柴油机和电力联合推进模式，则控制中间齿轮箱中的离合器切换到结合状态，控制柴油机开启、供电装置进行供电。
[0025]在本申请的一些实施例中，在所述控制多个电机以所述第一模式运行，并控制处于工作状态的电机数量以及处于工作状态的电机的转速之前，还包括：
[0026]若所述柴电混合动力推进系统处于柴油机推进模式，则控制中间齿轮箱中的离合器切换到结合状态，控制供电装置停止供电。
[0027]在本申请的一些实施例中，所述电机还包括将机械能转换为电能的第二模式，在所述若所述柴电混合动力推进系统处于柴油机推进模式，则控制中间齿轮箱中的离合器切换到结合状态，控制供电装置停止供电的步骤之后，还包括：
[0028]检测所述柴电混合动力推进系统的输出功率和所述柴油机的工作功率；
[0029]判断所述输出功率和所述工作功率的大小，若所述工作功率大于所述输出功率，则控制所述电机以所述第二模式运行，将所述电机产生的电能输送至所述供电装置。
[0030]由此，本申请通过增加(或减小)电机数量就能够使得传递到中间齿轮箱的输出端的总功率增加(或减小)，并且驱动上述螺旋桨转动所需的负载扭矩为定值，因此中间齿轮箱的输出端的输出转速将会增大(或减小)，从而保证上述柴电混合动力推进系统的输出转
速范围较大，即本申请通过控制多个电机处于工作状态的电机数量以及处于工作状态的电机的转速，就能够实现该柴电混合动力推进系统的多级调速。
附图说明
[0031]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0032]图1是现有技术中柴电混合动力推进系统的结构示意图；
[0033]图2是本申请实施例中柴电混合动力推进系统的结构示意图。
[0034]本申请说明书附图中的主要附图标记说明如下：
[0035]1‑
柴油机；2
‑
中间齿轮箱；3
‑
主齿轮箱；4
‑
螺旋桨；5
‑
电机；6
‑
供电装置；7
‑
变频器；8
‑
转换装置；9...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柴电混合动力推进系统，其特征在于，包括：柴油机推进系统，包括依次相连的柴油机、中间齿轮箱、主齿轮箱、传动轴和螺旋桨；电力推进系统，包括供电装置，以及与所述供电装置依次电性连接的变频器和电机组，所述电机组包括多个电机、且多个所述电机均设置在所述中间齿轮箱上。2.根据权利要求1所述的柴电混合动力推进系统，其特征在于，所述柴油机推进系统具有两组，所述变频器、所述电机组均具有两个，其中，每组所述柴油机推进系统的中间齿轮箱上均设置有所述电机组，每个所述电机组通过与其相对设置的所述变频器连接至同一所述供电装置。3.根据权利要求2所述的柴电混合动力推进系统，其特征在于，还包括：转换装置，电性连接所述供电装置和两个所述变频器，以将所述供电装置提供的直流电源转化成交流电源后同时供给两个所述变频器。4.根据权利要求1所述的柴电混合动力推进系统，其特征在于，所述中间齿轮箱内设有离合器，所述柴电混合动力推进系统还包括：控制器，与所述离合器连接，控制所述离合器的状态使得所述柴油机与所述中间齿轮箱连接或断开。5.根据权利要求4所述的柴电混合动力推进系统，其特征在于，多个所述电机均集成设置在所述中间齿轮箱上，并与所述中间齿轮箱形成一体式结构。6.根据权利要求5所述的柴电混合动力推进系统，其特征在于，所述控制器与多个所述电机均电性连接，控制多个所述电机中处于工作状态的电机数量以及处于工作状态的所述电机的转速。7.根据权利要求1所述的柴电混合动力推进系统，其特征在于，所述供电装置被配置为电池组。8.一种柴电混合动力推进系统的控制方法，应用于如权利要求1～7中任一项所述的柴电混合动力推进系统，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：戎志祥，郭丰泽，宋大为，周臻，冯熠硕，朱奎，潘熙希，吴安民，杨博，江嘉堃，任路平，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七一一研究所，
类型：发明
国别省市：