[发明专利]LNG-蓄电池混合动力船舶推进系统功率分配方法

权利要求书

1.一种LNG-蓄电池混合动力船舶推进系统功率分配方法，适用于包含如下四种工作模式的LNG-蓄电池混合动力船舶推进系统：

工作模式A：螺旋桨所需功率全部由蓄电池提供，推进电动机驱动螺旋桨，LNG发动机停止工作；

工作模式B：螺旋桨所需功率全部由LNG发动机提供，并且LNG发动机多余功率给蓄电池充电；

工作模式C：螺旋桨所需功率全部由LNG发动机提供，蓄电池既不充电也不放电；

工作模式D：螺旋桨所需功率由LNG发动机与蓄电池共同提供，蓄电池放电，LNG发动机与推进电动机同时驱动螺旋桨；

其特征在于：

该功率分配方法包括手动控制模式和自动控制模式两种功率分配模式；

所述手动控制模式由驾驶员根据实时航行环境自由切换船舶工作模式；

所述自动控制模式包括如下步骤：

1)获取当前螺旋桨转速n、蓄电池SOC值以及LNG发动机油门开度α；根据当前螺旋桨转速n和LNG发动机油门开度α，计算螺旋桨负载的需求功率P_req，P_req＝P_e+P_m，其中，P_e为LNG发动机输出功率，P_m为推进电动机输出功率；

2)定义螺旋桨转速N₁为螺旋桨转速最低限值，定义螺旋桨转速N₂为螺旋桨转速最高限值；定义SOC＝a和SOC＝b分别是蓄电池的充电阈值和放电阈值；

3)在一般水域正常航行时，按照逻辑门限能量管理策略切换工作模式，具体包括：

a、当n≤N₁时，系统按工作模式A运行，此时P_req＝P_m；

b、当N₁<n<N₂时：若SOC＞a，按照工作模式C运行，此时P_req＝P_e；若SOC≤a，系统按工作模式B运行，此时P_req＝P_e+P_m，P_req、P_e为正值，P_m为负值；

c、当n≥N₂时，系统按工作模式D运行，此时P_req＝P_e+P_m，P_e、P_m均为正值；

4)针对工作模式D，以P_req和SOC为输入，以P_e为输出，设计模糊控制策略，以辅助逻辑门限控制策略。

2.根据权利要求1所述的LNG-蓄电池混合动力船舶推进系统功率分配方法，其特征在于：所述模糊控制策略具体包括以下步骤：

a)对输入变量需求功率P_req和电池SOC，以及输出变量LNG发动机输出功率P_e分别进行量化及模糊化处理；

b)分别确定P_req、SOC和P_e的隶属度函数；

c)确定模数控制规则；

d)反模糊化，得到优化的LNG发动机输出功率P_e和推进电动机输出功率P_m。

3.根据权利要求2所述的LNG-蓄电池混合动力船舶推进系统功率分配方法，其特征在于：步骤a)中，进行模糊化处理时，选择需求功率P_req、电池SOC和LNG发动机输出功率P_e的论域均为[0，1，……，m]，m为自然数，其取值通过量化因子模块进行系数变换，从而确定论域中m的取值。

4.根据权利要求2所述的LNG-蓄电池混合动力船舶推进系统功率分配方法，其特征在于：步骤a)中，进行模糊化处理时，将需求功率P_req、电池SOC和LNG发动机输出功率P_e分别分为多个模糊子集。

5.根据权利要求2所述的LNG-蓄电池混合动力船舶推进系统功率分配方法，其特征在于：步骤b)中，输入变量、输出变量采用梯形或三角形隶属度函数。