[發明專利]LNG-蓄電池混合動力船舶推進系統功率分配方法

有效

• 申請號: 201711421628.9
• 申請日: 2017-12-25
• 公開（公告）號: CN108100202B
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發明（設計）人: 張新塘;徐達;王桀;梅鵬
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: B63H21/20
• 分類號: B63H21/20;B63H21/21
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 胡鎮西

1.一種LNG-蓄電池混合動力船舶推進系統功率分配方法，適用于包含如下四種工作模式的LNG-蓄電池混合動力船舶推進系統：

工作模式A：螺旋槳所需功率全部由蓄電池提供，推進電動機驅動螺旋槳，LNG發動機停止工作；

工作模式B：螺旋槳所需功率全部由LNG發動機提供，并且LNG發動機多余功率給蓄電池充電；

工作模式C：螺旋槳所需功率全部由LNG發動機提供，蓄電池既不充電也不放電；

工作模式D：螺旋槳所需功率由LNG發動機與蓄電池共同提供，蓄電池放電，LNG發動機與推進電動機同時驅動螺旋槳；

其特征在于：

該功率分配方法包括手動控制模式和自動控制模式兩種功率分配模式；

所述手動控制模式由駕駛員根據實時航行環境自由切換船舶工作模式；

所述自動控制模式包括如下步驟：

1)獲取當前螺旋槳轉速n、蓄電池SOC值以及LNG發動機油門開度α；根據當前螺旋槳轉速n和LNG發動機油門開度α，計算螺旋槳負載的需求功率P_req，P_req＝P_e+P_m，其中，P_e為LNG發動機輸出功率，P_m為推進電動機輸出功率；

2)定義螺旋槳轉速N₁為螺旋槳轉速最低限值，定義螺旋槳轉速N₂為螺旋槳轉速最高限值；定義SOC＝a和SOC＝b分別是蓄電池的充電閾值和放電閾值；

3)在一般水域正常航行時，按照邏輯門限能量管理策略切換工作模式，具體包括：

a、當n≤N₁時，系統按工作模式A運行，此時P_req＝P_m；

b、當N₁<n<N₂時：若SOC＞a，按照工作模式C運行，此時P_req＝P_e；若SOC≤a，系統按工作模式B運行，此時P_req＝P_e+P_m，P_req、P_e為正值，P_m為負值；

c、當n≥N₂時，系統按工作模式D運行，此時P_req＝P_e+P_m，P_e、P_m均為正值；

4)針對工作模式D，以P_req和SOC為輸入，以P_e為輸出，設計模糊控制策略，以輔助邏輯門限控制策略。

2.根據權利要求1所述的LNG-蓄電池混合動力船舶推進系統功率分配方法，其特征在于：所述模糊控制策略具體包括以下步驟：

a)對輸入變量需求功率P_req和電池SOC，以及輸出變量LNG發動機輸出功率P_e分別進行量化及模糊化處理；

b)分別確定P_req、SOC和P_e的隸屬度函數；

c)確定模數控制規則；

d)反模糊化，得到優化的LNG發動機輸出功率P_e和推進電動機輸出功率P_m。

3.根據權利要求2所述的LNG-蓄電池混合動力船舶推進系統功率分配方法，其特征在于：步驟a)中，進行模糊化處理時，選擇需求功率P_req、電池SOC和LNG發動機輸出功率P_e的論域均為[0，1，……，m]，m為自然數，其取值通過量化因子模塊進行系數變換，從而確定論域中m的取值。

4.根據權利要求2所述的LNG-蓄電池混合動力船舶推進系統功率分配方法，其特征在于：步驟a)中，進行模糊化處理時，將需求功率P_req、電池SOC和LNG發動機輸出功率P_e分別分為多個模糊子集。

5.根據權利要求2所述的LNG-蓄電池混合動力船舶推進系統功率分配方法，其特征在于：步驟b)中，輸入變量、輸出變量采用梯形或三角形隸屬度函數。