[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

本發明公開了一種LNG?蓄電池混合動力船舶推進系統功率分配方法，包括手動控制模式和自動控制模式；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；計算螺旋槳負載的需求功率P_req；2)定義螺旋槳轉速最低限值N₁，最高限值N₂；定義蓄電池的充電閾值SOC＝a，放電閾值SOC＝b；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；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。該方法解決了LNG發動機動力加載的遲滯性問題，提高了系統的響應速度和操作性。

技術領域

本發明屬于混合動力船舶領域，特別是指一種LNG-蓄電池混合動力船舶推進系統功率分配方法。

背景技術

在尋求和探索節能減排新思路中，液化天然氣作為一種綠色能源，以其顯著的環境效益優勢成為了未來船用燃料的第一選擇。但是由于LNG發動機的變載能力和調速能力與柴油機相比具有明顯的缺陷，動態響應特性上存在明顯的遲滯性，因此LNG燃料動力船舶的操縱性在某些特殊航段會有所改變，并且同時由于LNG的特殊理化性質，LNG燃料動力船舶的安全性能有所下降。

申請號為201310225560.2的中國專利，公開了一種柴電混合動力系統的結構及混合方式，其組成包括：主柴油發動機，所述的主柴油發動機與永磁發電機A通過磁力耦合傳動機構A同軸連接，所述的永磁發電機A與齒輪箱通過磁力耦合傳動機構B連接，所述的齒輪箱與永磁發電機B通過磁力耦合傳動機構D連接，所述的永磁發電機B與輔助柴油發動機通過磁力耦合傳動機構C同軸連接，所述的輔助柴油發動機與渦輪發電裝置B連接，所述的渦輪發電裝置B與蓄電池連接，所述的蓄電池與渦輪發電裝置A連接，所述的渦輪發電裝置A與所述的主柴油發動機連接。

申請號為201510489494.9的中國專利，公開了一種混合動力船舶能源系統工作模式自動切換裝置及方法，包括串聯混合動力系統、能源系統工作模式自動切換系統、以及功率控制模塊，根據動力電池SOC、電池工作溫度T以及需求功率P，智能化確定混合能源系統工作模式，進而自動切換工作模式。該裝置及方法實現了混合動力船舶能源系統工作模式的自動切換，有效發揮了動力電池的工作性能，提高了船舶的節能減排以及續航性能。

上述系統和方法在一定程度上提高了混合動力系統的工作效率，減少了尾氣排放，但無法解決因天然氣發動機的功率加載遲滯性而表現出的動力性差、操縱性能不足等問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種動態響應性好、船舶操作性佳的LNG-蓄電池混合動力船舶推進系統功率分配方法。

為實現上述目的，本發明所設計的LNG-蓄電池混合動力船舶推進系統功率分配方法該方法，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；

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：