[发明专利]LNG-蓄电池混合动力船舶推进系统功率分配方法

说明书

本发明公开了一种LNG‑蓄电池混合动力船舶推进系统功率分配方法，包括手动控制模式和自动控制模式；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；计算螺旋桨负载的需求功率P_req；2)定义螺旋桨转速最低限值N₁，最高限值N₂；定义蓄电池的充电阈值SOC＝a，放电阈值SOC＝b；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；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。该方法解决了LNG发动机动力加载的迟滞性问题，提高了系统的响应速度和操作性。

技术领域

本发明属于混合动力船舶领域，特别是指一种LNG-蓄电池混合动力船舶推进系统功率分配方法。

背景技术

在寻求和探索节能减排新思路中，液化天然气作为一种绿色能源，以其显著的环境效益优势成为了未来船用燃料的第一选择。但是由于LNG发动机的变载能力和调速能力与柴油机相比具有明显的缺陷，动态响应特性上存在明显的迟滞性，因此LNG燃料动力船舶的操纵性在某些特殊航段会有所改变，并且同时由于LNG的特殊理化性质，LNG燃料动力船舶的安全性能有所下降。

申请号为201310225560.2的中国专利，公开了一种柴电混合动力系统的结构及混合方式，其组成包括：主柴油发动机，所述的主柴油发动机与永磁发电机A通过磁力耦合传动机构A同轴连接，所述的永磁发电机A与齿轮箱通过磁力耦合传动机构B连接，所述的齿轮箱与永磁发电机B通过磁力耦合传动机构D连接，所述的永磁发电机B与辅助柴油发动机通过磁力耦合传动机构C同轴连接，所述的辅助柴油发动机与涡轮发电装置B连接，所述的涡轮发电装置B与蓄电池连接，所述的蓄电池与涡轮发电装置A连接，所述的涡轮发电装置A与所述的主柴油发动机连接。

申请号为201510489494.9的中国专利，公开了一种混合动力船舶能源系统工作模式自动切换装置及方法，包括串联混合动力系统、能源系统工作模式自动切换系统、以及功率控制模块，根据动力电池SOC、电池工作温度T以及需求功率P，智能化确定混合能源系统工作模式，进而自动切换工作模式。该装置及方法实现了混合动力船舶能源系统工作模式的自动切换，有效发挥了动力电池的工作性能，提高了船舶的节能减排以及续航性能。

上述系统和方法在一定程度上提高了混合动力系统的工作效率，减少了尾气排放，但无法解决因天然气发动机的功率加载迟滞性而表现出的动力性差、操纵性能不足等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种动态响应性好、船舶操作性佳的LNG-蓄电池混合动力船舶推进系统功率分配方法。

为实现上述目的，本发明所设计的LNG-蓄电池混合动力船舶推进系统功率分配方法该方法，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；

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：