[發明專利]一種適用于工程船的油電混合動力倒車控制系統

有效

• 申請號: 201710368567.8
• 申請日: 2017-05-23
• 公開（公告）號: CN107161313B
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發明（設計）人: 管官;周帥;王春雷;林焰
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: B63H21/20
• 分類號: B63H21/20;B63H21/21;B63H23/30
• 代理公司: 大連星海專利事務所有限公司 21208
• 代理人: 花向陽;楊翠翠

一種應用于工程船的混合動力倒車控制系統，屬于船舶動力技術領域。這種包含純電動倒車模式、柴動充電模式及柴電混合模式三種船舶倒車模式的混合動力倒車控制系統，它由駕駛臺倒車控制單元、主推進控制單元、電力倒車控制單元、發動機、離合器、齒輪箱、螺旋槳、交流和直流母線、AC/DC整流器、逆變器、鋰電池儲能單元、以及倒車電動機組成。該系統可以根據不同倒車船速及風浪海況下的船舶倒車阻力來決定船舶倒車模式，從而有效平抑工程船在倒車過程中工況多變導致發動機負荷波動、油耗增加；同時，不同倒車模式的應用也可有效提升工程船的倒車機動性及倒車能力。

技術領域

本發明涉及一種適用于工程船的油電混合動力倒車控制系統, 屬于船舶動力技術領域。

背景技術

目前國內外研究領域對于油電混合型船舶動力系統的研究更多專注于船舶正車行駛過程中，對于倒車狀態下的船舶混合動力航行的研究應用還十分罕見。在日常工程實踐過程中經常會有一些頻繁利用倒車工況進行相關作業的工程船，例如港口拖輪對被拖船實施倒車拖拽作業以及內河進行對岸行駛的船舶在不掉頭狀態下頻繁正車、倒車往復于兩岸之間的情況等等。因此，對于有頻繁倒車工況作業需要且在倒車工況下螺旋槳所需功率較大的這些工程船來說，加入油電混合動力模式就顯得十分必要。一方面，本針對于工程船的混動倒車模式可以最大限度的保證柴油發動機始終工作在最高效的轉速上，最大限度的節省油耗，從而獲得更大的續航力。另一方面，在倒車工況開始初期，船舶可以利用純電動模式下電動機扭矩大且低轉速時輸出功率高的特點，從而改善工程船倒車時的操縱性能。另外，對于工程船來說，其倒車過程中螺旋槳所需扭矩及其倒車阻力與當時船舶航速、航向與流向夾角、海況等密切相關，在螺旋槳所需扭矩不同時，選擇何種推進方式便會對工程船單位油耗的多少產生很大差異。因此，有必要提出一種針對工程船的倒車控制系統。

發明內容

為了克服現有技術中存在的問題，本發明提供了一種適用于工程船的油電混合動力倒車控制系統。該倒車控制系統應根據不同倒車船速及風浪海況下的船舶倒車阻力來決定船舶倒車模式，從而有效平抑工程船在倒車過程中工況多變導致的發動機負荷波動；同時，不同倒車模式的應用也可有效提升工程船的倒車機動性及倒車能力。

本發明采取以下技術方案：一種適用于工程船的油電混合動力倒車控制系統，它包括發動機、離合器、齒輪箱、發電機、AC/DC整流器、鋰電池儲能單元、電池組管理系統和螺旋槳，其特征是：它還包括駕駛臺倒車控制單元、主推進單元、電力倒車控制單元、逆變器和倒車電動機，所述駕駛臺倒車控制單元與主推進單元、電力倒車控制單元、電池組管理系統通過信號連接；所述發動機具有兩個輸出軸，兩個輸出軸之一通過一號離合器（1）與齒輪箱機械連接，另一個輸出軸通過二號離合器（2）與發電機機械連接；其中，齒輪箱與螺旋槳機械連接，發電機通過交流母線與AC/DC整流器電連接；所述AC/DC整流器通過直流母線與鋰電池儲能單元電連接，鋰電池儲能單元由電池組管理系統進行控制，鋰電池儲能單元通過直流母線與逆變器電連接；所述逆變器通過交流母線與倒車電動機電連接，倒車電動機與齒輪箱通過三號離合器(3)機械連接；

在所述工程船倒車時，由駕駛臺倒車控制單元根據相應的船速、海況判斷船舶倒車阻力；根據工程船倒車時的不同阻力由駕駛臺倒車控制單元發出倒車模式指令以控制工程船以純電動倒車模式、柴動充電模式或者柴電混合模式進行船舶倒車操作；當所述工程船的倒車阻力小于等于第一預定阻力時，控制工程船以純電動倒車模式進行倒車；當所述工程船的倒車阻力大于第一預定阻力小于等于第二預定阻力或者鋰電池儲能單元電量不足時，控制工程船以柴動充電模式進行倒車；當所述工程船阻力大于第二預定阻力時，控制工程船以柴電混合模式進行倒車。

在所述工程船倒車時，由駕駛臺倒車控制單元根據相應的船速、海況判斷船舶倒車阻力；根據工程船倒車時的不同阻力由駕駛臺倒車控制單元發出倒車模式指令以控制工程船以純電動倒車模式、柴動充電模式或者柴電混合模式進行船舶倒車操作。