[发明专利]一种电动拖船及其动力系统

说明书

技术领域

本发明涉及机电一体化技术领域，尤其涉及一种电动拖船及其动力系统。

背景技术

远洋航运对于环境污染随着世界经济的发展越来越严重。世界十大港口有七个在中国，这十大港口的吞吐量占全球吞吐量的26%。船舶活动频繁会导致严重的空气污染。中国正为航运所造成的空气污染付出高昂的代价。

2014年10月，自然资源保护协会在京发布的《船舶和港口空气污染防治白皮书》指出，由于远洋船舶使用高硫含量油，其排放废气中所含的柴油颗粒物、氮氧化物和硫氧化物，严重威胁着人类健康与环境。绝大部分远洋船舶主要使用高污染的燃料油（也称为渣油或重油）来提供动力、供热和电力。燃料油是炼油的残余产物，具有含硫量高、粘度高的特点，还含有重金属，如镉、钒和铅等。远洋船舶发动机烟气中的柴油颗粒物毒性较强，已被世界卫生组织（WHO）的癌症研究所认定为致癌物质。柴油颗粒物的体积非常小，包含了大约40种有毒污染物，其中15种被确认为致癌物质。

世界各国对远洋船舶的环境污染都非常重视，北美、欧洲及亚洲一些国家和地区的政府也都非常重视，意识到航运的空气污染对健康和环境的影响，分别都已采取了相关措施来防治船舶和港口的空气污染。

我国国务院发布的《国家环境保护“十二五”规划》以及《节能减排“十二五”规划》中，船舶和港口的废气减排主要通过以下两种途径实现：1、逐步淘汰落后且污染严重的船舶；2、利用绿色技术提升港口基础设施，包括门式起重机“油改电”技术和为泊岸船舶提供岸电的设施、港口运输车辆和货物装卸设备升级等。

目前国际上为了减小远洋船舶污染的通用措施是采用拖船入港方法，一定程度上减少了远洋货轮的重油废气的污染，但是所有拖船仍是柴油机直接驱动，柴油机的废气污染程度仍然不小。港口环境污染的问题到目前为止依然是难以解决的重大问题。

电动拖船的核心技术是电力推进技术（即电机和电控技术）和动力电池技术：目前船舶电力推进技术已很成熟，并已经广泛应用在潜艇、起重船、破冰船、挖泥船、消防船、滚装船、领航船、航标工作、船渡船、豪华游船以及军事舰艇上。我国最新建造的海警船和远洋科考船都采用了先进的电力推进技术。

由于在电池技术中，电池的比能量和重量等不能满足电动拖船的电力推进要求，因此目前在电动拖船中还尚未采用电池作为电力推进技术的能源。本发明使得用电池做为电动拖船中电力推进技术的能源成为可能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术中通过柴油机驱动拖船的方式对环境有污染，若换成电池电力推进的方式，电池的性能又不能满足要求，通过本发明提供的增程式技术，解决了柴油有污染，动力电池寿命短、续航里程短的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：

本发明提供一种动力系统，应用于电动拖船，所述动力系统包括电池模块（100）、推动模块（200）和辅助发电模块（300），所述电池模块（100）和辅助发电模块（300）可为推动模块（200）提供电能；其中：

所述电池模块（100）与所述推动模块（200）连接，电池模块（100）输出电能至推动模块（200），推动模块（200）将所述电能转化为动能驱动所述电动拖船运动；

所述辅助发电模块（300）分别与所述电池模块（100）和所述推动模块（200）连接，当所述电池模块（100）的电量下降到预设值时辅助发电模块（300）开始工作，所述辅助发电模块（300）输出电能至电池模块（100）从而给所述电池模块（100）充电，或者辅助发电模块（300）输出电能至推动模块（200），推动模块（200）将所述电能转化为动能驱动所述电动拖船运动。

在一些实施例中，所述电池模块（100）包括动力电池（110）和电池管理单元（120），所述电池管理单元（120）和动力电池（110）连接，电池管理单元（120）对动力电池（110）进行监测和管理。

在一些实施例中，所述推动模块（200）包括依次连接的主控制器（210）、推动电机（220）和推动装置（230），所述主控制器（210）与动力电池（110）连接，主控制器（210）接收动力电池（110）输出的电能并进行变频控制后带动推动电机（220）转动，从而带动推动装置（230）运转以驱动所述电动拖船运动。