[發(fā)明專利]一種帶燃料電池的柴氣電并聯(lián)式船舶混合動(dòng)力系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810188694.4
• 申請(qǐng)日: 2018-03-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108860549A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 范立云;盧耀文;王鑫;宋恩哲;姚崇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號(hào): B63H21/20
• 分類號(hào): B63H21/20
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明的目的在于提供一種帶燃料電池的柴氣電并聯(lián)式船舶混合動(dòng)力系統(tǒng)，由柴油機(jī)、氣體機(jī)、可逆電機(jī)、燃料電池、蓄電池、永磁耦合器、離合器、齒輪箱、螺旋槳、天然氣存儲(chǔ)供給裝置、逆變器、變頻器、整流器、配電板組成。該系統(tǒng)主要特征如下：柴油機(jī)和氣體機(jī)通過(guò)永磁耦合器與齒輪箱相連，兩臺(tái)可逆電機(jī)通過(guò)離合器與齒輪箱相連，電力源包括燃料電池和蓄電池。本發(fā)明所采用的多種能量形式的布置可以滿足船舶在各種環(huán)境和工況下的需求，進(jìn)一步提高了柴油機(jī)、氣體機(jī)、可逆電機(jī)的運(yùn)行效率，有效降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料消耗和排放，同時(shí)改善了船舶的動(dòng)力響應(yīng)，而且系統(tǒng)的適用范圍廣泛。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種動(dòng)力系統(tǒng)，具體地說(shuō)是船舶動(dòng)力系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著我國(guó)能源問(wèn)題和環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)峻，以及國(guó)際油價(jià)的快速上漲，這就對(duì)船舶的經(jīng)濟(jì)性和排放性提出了更高的要求，也使船舶的節(jié)能減排技術(shù)成為大家關(guān)注和研究的熱點(diǎn)之一。

柴油機(jī)作為目前世界上船舶用主要發(fā)動(dòng)機(jī)，有著技術(shù)成熟、熱效率高、經(jīng)濟(jì)性好、動(dòng)力響應(yīng)好等優(yōu)點(diǎn)。但隨著人們對(duì)能源問(wèn)題和環(huán)境問(wèn)題的重視，石油的儲(chǔ)量問(wèn)題以及柴油機(jī)的排放問(wèn)題不容忽視，尤其是船用柴油機(jī)常燃用劣質(zhì)柴油導(dǎo)致排放問(wèn)題更為嚴(yán)重，此外柴油價(jià)格的持續(xù)上漲也使運(yùn)行成本的不斷提高。

天然氣作為發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料是未來(lái)船舶發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展的必然趨勢(shì)，天然氣有著綠色環(huán)保、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、安全可靠的優(yōu)點(diǎn)。但受現(xiàn)階段天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)水平不高的限制，天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)存在動(dòng)力響應(yīng)差、功率不足等缺點(diǎn)。

燃料電池作為一種發(fā)電效率高、環(huán)境污染小、比能量高、噪音低、可靠性高、又易于建設(shè)的發(fā)電裝置，是未來(lái)船舶電力推進(jìn)的新方向。不過(guò)由于現(xiàn)階段技術(shù)不成熟，燃料電池還存在著啟動(dòng)較慢、燃料的存儲(chǔ)和供應(yīng)難、功率密度低等缺點(diǎn)。

純電動(dòng)船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)是未來(lái)船舶技術(shù)研究的前沿，具有良好的經(jīng)濟(jì)性、操縱性、安全性、低噪聲以及低污染等優(yōu)點(diǎn)。然而，受發(fā)電方式、功率密度以及儲(chǔ)能技術(shù)的影響，現(xiàn)階段的純電動(dòng)船舶并不能達(dá)到高性能的速度、加速度和自控性，其續(xù)航能力也受其電池容量制約。

船舶混合動(dòng)力技術(shù)有助于解決能源問(wèn)題與技術(shù)不成熟之間的矛盾，為船舶從傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)推進(jìn)方式過(guò)渡到純電力推進(jìn)方式提供可行性方案。同時(shí)，混合動(dòng)力船舶兼有內(nèi)燃機(jī)推進(jìn)船舶和純電力推進(jìn)船舶的優(yōu)點(diǎn)：相比于內(nèi)燃機(jī)推進(jìn)船舶，可根據(jù)負(fù)荷大小選擇工作模式，保證所有工況下的燃油經(jīng)濟(jì)性，冗余性好；相比于純電力推進(jìn)船舶，初期投入成本低，且續(xù)航能力強(qiáng)。因此，發(fā)展混合動(dòng)力船舶具有非常重大的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供改善船舶動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性的一種帶燃料電池的柴氣電并聯(lián)式船舶混合動(dòng)力系統(tǒng)。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明一種帶燃料電池的柴氣電并聯(lián)式船舶混合動(dòng)力系統(tǒng)，其特征是：包括柴油機(jī)、氣體機(jī)、燃料電池、齒輪箱，所述齒輪箱包括第一輸入端、第二輸入端、第一輸出端、第二輸出端、第一輸入\輸出端、第二輸入\輸出端，柴油機(jī)的輸出端通過(guò)第一永磁耦合器連接齒輪箱的第一輸入端，氣體機(jī)的輸出端通過(guò)第二永磁耦合器連接齒輪箱的第二輸入端，齒輪箱的第一輸入\輸出端通過(guò)第一離合器連接第一可逆電機(jī)的輸出\輸入端，齒輪箱的第二輸入\輸出端通過(guò)第二離合器連接第二可逆電機(jī)的輸出\輸入端，齒輪箱的第一輸出端連接第一螺旋槳，齒輪箱的第二輸出端連接第二螺旋槳，液化天然氣罐與氣體供給裝置相連，氣體供給裝置分別連通氣體機(jī)和燃料電池，燃料電池、蓄電池、船舶負(fù)載、逆變器、整流器分別連接配電板，逆變器通過(guò)變頻器與第一可逆電機(jī)和第二可逆電機(jī)相連，第一可逆電機(jī)和第二可逆電機(jī)與整流器相連。