[發明專利]基于軸帶電機與柴油機并車推進的船舶柴電混合動力裝置

有效

• 申請號: 201510302590.8
• 申請日: 2015-06-05
• 公開（公告）號: CN104859827B
• 公開（公告）日: 2017-03-22
• 發明（設計）人: 邱愛華;趙同賓;劉亮清;周曉潔;郭豐澤;譚琨;蘇曉明
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七一一研究所;上海齊耀科技集團有限公司
• 主分類號: B63H21/20
• 分類號: B63H21/20
• 代理公司: 上海華祺知識產權代理事務所31247
• 代理人: 劉衛宇

技術領域

本發明涉及船舶動力裝置技術，尤其涉及船舶柴電混合動力裝置。

背景技術

基于PTO/PTI可逆軸帶電機應用的柴電混合動力裝置的工作模式主要有四種：一是柴油機推動螺旋槳的同時帶動軸帶電機發電（電機運行在PTO模式，替代船舶電站進行全船供電）；二是柴油機故障或低噪聲航行時，軸帶電機由船舶電站供電運行在電動模式（即PTI模式）推進船舶航行；三是低速巡航時，由一臺柴油機驅動本軸系螺旋槳運轉的同時，帶動本軸系軸帶電機運行在PTO模式，供電至其他軸系軸帶電機，并使其運行在PTI模式，進而驅動其他軸系螺旋槳運轉，最終實現一機帶多槳的運行模式（即一臺柴油機帶動機軸和電軸同時運行）；四是在對機動性要求較高的情況下，軸帶電機由船舶電站供電運行在PTI模式并和柴油機并聯運行，共同推動船舶航行。

柴電混合動力裝置比較復雜，涉及發動機、液壓、電氣、傳動、自動化控制等多個技術領域。目前，國內少數船舶已開始采用柴電混合動力裝置，但涉及的柴電混合動力裝置還只能在上述四種模式中的某幾種模式下運行，并且系統中的核心設備多由國外廠商集成供貨。而對于如何實現對軸帶電機與柴油機并車推進的自動控制更是其中的難點，目前還沒有見到有相應的實船應用。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于提供一種基于PTO/PTI可逆軸帶電機與柴油機并車推進的船舶柴電混合動力裝置，其可以實現PTO/PTI可逆軸帶電機與柴油機主機并車推進的自動控制。

為解決上述技術問題，本發明采用了以下技術方案：

基于軸帶電機與柴油機并車推進的船舶柴電混合動力裝置，包括柴油機主機、柴油機電控系統、齒輪箱、用于控制齒輪箱的接排及脫排的齒輪箱控制機構、第一彈性聯軸器、第二彈性聯軸器、PTO/PTI可逆軸帶電機、PTO/PTI模式切換控制裝置和并車控制裝置；

柴油機主機的輸出端通過第一彈性聯軸器與齒輪箱的第一輸入軸連接，PTO/PTI可逆軸帶電機的輸出端通過第二彈性聯軸器與齒輪箱的第二輸入軸連接，齒輪箱的輸出軸與船舶的螺旋槳軸連接；

PTO/PTI模式切換控制裝置用于控制PTO/PTI可逆軸帶電機工作在PTO模式或PTI模式；

并車控制裝置分別與柴油機電控系統、齒輪箱控制機構和PTO/PTI模式切換控制裝置雙向電連接，用于通過柴油機電控系統控制柴油機主機的轉速、通過齒輪箱控制機構控制齒輪箱的接排和脫排以及通過PTO/PTI模式切換控制裝置控制PTO/PTI可逆軸帶電機的工作模式和轉速，并接收柴油機電控系統反饋的柴油機主機轉速信號和柴油機主機輸出功率信號、齒輪箱控制機構反饋的接排脫排狀態以及PTO/PTI模式切換控制裝置反饋的PTO/PTI可逆軸帶電機的轉速信號、輸出電流信號、輸出電壓信號和工作模式狀態。

本發明還公開了上述船舶柴電混合動力裝置控制軸帶電機與柴油機并車推進的方法，包括以下步驟：

并車控制裝置在接收到外部輸入的并車控制指令后，根據PTO/PTI模式切換控制裝置反饋的PTO/PTI可逆軸帶電機的工作狀態，判斷PTO/PTI可逆軸帶電機是否工作在PTI模式；

若PTO/PTI可逆軸帶電機未工作在PTI模式，并車控制裝置命令PTO/PTI模式切換控制裝置控制PTO/PTI可逆軸帶電機工作在PTI模式；

并車控制裝置根據接收的柴油機主機轉速信號和PTO/PTI可逆軸帶電機的轉速信號，判斷柴油機主機的轉速與PTO/PTI可逆軸帶電機的轉速是否同步；

若柴油機主機的轉速與PTO/PTI可逆軸帶電機的轉速未同步，則并車控制裝置通過PTO/PTI模式切換控制裝置控制PTO/PTI可逆軸帶電機的轉速，直至柴油機主機的轉速與PTO/PTI可逆軸帶電機的轉速達到同步；

在PTO/PTI可逆軸帶電機的轉速與柴油機主機的轉速同步后，通過齒輪箱控制機構控制齒輪箱的PTO/PTI離合器接排，使處于PTI工作模式的PTO/PTI可逆軸帶電機輸出的扭矩被傳遞到螺旋槳軸；