[發(fā)明專(zhuān)利]一種適用于小型高速無(wú)人艇的多工況油電混合推進(jìn)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710368568.2
• 申請(qǐng)日: 2017-05-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107161314B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 管官;王春雷;周帥;林焰
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B63H21/20
• 分類(lèi)號(hào): B63H21/20;B63H23/30
• 代理公司: 大連星海專(zhuān)利事務(wù)所有限公司 21208
• 代理人: 花向陽(yáng);楊翠翠

一種適用于小型高速無(wú)人艇的多工況油電混合推進(jìn)系統(tǒng)，屬于船舶動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。該系統(tǒng)主要由發(fā)動(dòng)機(jī)、兩個(gè)離合器、動(dòng)力分離與合成裝置、主發(fā)電機(jī)/輔電動(dòng)機(jī)、主電動(dòng)機(jī)/輔發(fā)電機(jī)、兩個(gè)變流器、鋰離子蓄電池組、電池電源充電器、螺旋槳推進(jìn)器組成。可以構(gòu)成純電動(dòng)、油電輕混、油電強(qiáng)混三種工作模式，三種工作模式可根據(jù)實(shí)際工況進(jìn)行切換。這種推進(jìn)系統(tǒng)通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)的有效配合，可充分利用電動(dòng)機(jī)扭矩大且低轉(zhuǎn)速時(shí)功率輸出高的特性和發(fā)動(dòng)機(jī)大功率輸出出現(xiàn)在高轉(zhuǎn)速區(qū)的特性，使發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)始終在最高效率區(qū)工作，可以實(shí)現(xiàn)良好的燃油經(jīng)濟(jì)性和排放性能，同時(shí)提高了船舶的可靠性與機(jī)動(dòng)性、增強(qiáng)了續(xù)航能力和自持力，具備適應(yīng)多工況作業(yè)的能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種適用于小型高速無(wú)人艇的多工況油電混合推進(jìn)系統(tǒng)，屬于船舶動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在全球化進(jìn)程中，船舶與航運(yùn)發(fā)揮了不可取代的作用，但與此同時(shí)，船舶和航運(yùn)業(yè)在管控溫室氣體排放及應(yīng)對(duì)氣候變化方面的速度卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于全球其他行業(yè)去碳化的進(jìn)程。轉(zhuǎn)變發(fā)展方式、開(kāi)展綠色航運(yùn)已經(jīng)成為船舶行業(yè)乃至整個(gè)航運(yùn)業(yè)的共識(shí)。而油電混合型船舶由于其經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性方面的優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)成為船舶行業(yè)的一大熱門(mén)。

目前國(guó)內(nèi)外油電混合型船舶動(dòng)力系統(tǒng)的模式主要有：串聯(lián)式柴電混合動(dòng)力系統(tǒng)；PTO/PTI可逆電機(jī)模式柴電混合動(dòng)力系統(tǒng)。串聯(lián)式柴電混合動(dòng)力系統(tǒng)基本原理是將由主推進(jìn)柴油機(jī)帶動(dòng)的螺旋槳和由主發(fā)電機(jī)/輔電動(dòng)機(jī)供電的全回轉(zhuǎn)吊艙組合用于推進(jìn)，兩個(gè)螺旋槳安裝在沒(méi)有物理連接的同一軸線(xiàn)上；PTO/PTI可逆電機(jī)模式柴電混合動(dòng)力系統(tǒng)，其中電機(jī)既可以做發(fā)電機(jī)用，也可以逆變成電動(dòng)機(jī)使用，從而實(shí)現(xiàn)混合動(dòng)力的目的。

上述各種模式下的混合動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)雖然降低了船舶主機(jī)運(yùn)行過(guò)程中的油耗與污染，也在一定程度上實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排、降低運(yùn)營(yíng)成本的目標(biāo)，但各個(gè)系統(tǒng)的研究設(shè)計(jì)大多都針對(duì)于大型遠(yuǎn)洋船舶，真正應(yīng)用于小船的并不多。

無(wú)人艇方面，目前多個(gè)國(guó)家都開(kāi)展了無(wú)人艇技術(shù)的相關(guān)研究,美國(guó)和以色列在無(wú)人艇研究和應(yīng)用方面走在世界前列,國(guó)內(nèi)對(duì)無(wú)人艇的研究還處在概念設(shè)計(jì)階段,與國(guó)外相比還有較大的差距。一般的小型無(wú)人艇具備巡邏安防、地貌測(cè)繪、水產(chǎn)養(yǎng)殖、遙控測(cè)量等一種或多種功能，甚至可搭載水下機(jī)器人、無(wú)人機(jī)等，因此對(duì)自主航行、自帶避障、續(xù)航能力和航速、船舶動(dòng)力系統(tǒng)的性能等要求較高。而現(xiàn)有的小型無(wú)人艇多采用單一的電動(dòng)或燃油驅(qū)動(dòng)，存在著或自主航行性能差、操縱性低，或經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性低、可靠性差等問(wèn)題，或不能滿(mǎn)足航速范圍寬、續(xù)航力大的需要等。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述現(xiàn)狀和相關(guān)技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種適用于小型高速無(wú)人艇的多工況油電混合推進(jìn)系統(tǒng)。該發(fā)明旨在通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)的有效配合，達(dá)到節(jié)能減排、提高可靠性與機(jī)動(dòng)性、增強(qiáng)續(xù)航能力的效果。

本發(fā)明所采取的技術(shù)方案為：一種適用于小型高速無(wú)人艇的多工況油電混合推進(jìn)系統(tǒng)，它包括燃油艙、供油泵、發(fā)動(dòng)機(jī)、第一離合器和螺旋槳推進(jìn)器，它還包括第二離合器、動(dòng)力分離與合成裝置、主發(fā)電機(jī)/輔電動(dòng)機(jī)、主電動(dòng)機(jī)/輔發(fā)電機(jī)、第一變流器、第二變流器、鋰離子蓄電池組和電池電源充電器，所述燃油艙通過(guò)供油泵與發(fā)動(dòng)機(jī)連接,發(fā)動(dòng)機(jī)與動(dòng)力分離與合成裝置之間安裝有第一離合器，動(dòng)力分離與合成裝置機(jī)械連接主發(fā)電機(jī)/輔電動(dòng)機(jī)；所述主發(fā)電機(jī)/輔電動(dòng)機(jī)通過(guò)第二變流器與鋰離子蓄電池組電連接，鋰離子蓄電池組還連接外接充電的電池電源充電器；所述動(dòng)力分離與合成裝置與主電動(dòng)機(jī)/輔發(fā)電機(jī)之間安裝有第二離合器，主電動(dòng)機(jī)/輔發(fā)電機(jī)不僅通過(guò)第一變流器與鋰離子蓄電池組電連接，還連接螺旋槳推進(jìn)器；所述主發(fā)電機(jī)/輔電動(dòng)機(jī)和主電動(dòng)機(jī)/輔發(fā)電機(jī)均采用交流電動(dòng)、發(fā)電兩用電機(jī)；所述油電混合推進(jìn)系統(tǒng)包括純電動(dòng)模式、油電輕混模式和油電強(qiáng)混模式，所述純電動(dòng)模式包含單電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)工作狀態(tài)和雙電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)工作狀態(tài)；所述油電輕混模式包含發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)并帶動(dòng)輔發(fā)電機(jī)發(fā)電工作狀態(tài)和發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)主發(fā)電機(jī)發(fā)電工作狀態(tài)；所述油電強(qiáng)混模式包含發(fā)動(dòng)機(jī)、主電動(dòng)機(jī)和輔電動(dòng)機(jī)聯(lián)合驅(qū)動(dòng)工作狀態(tài)和發(fā)動(dòng)機(jī)、主電動(dòng)機(jī)混合驅(qū)動(dòng)并帶動(dòng)主發(fā)電機(jī)發(fā)電工作狀態(tài)。