[发明专利]船用混合动力系统

说明书

本发明提供了一种船用混合动力系统，包括柴油发动机、离合器、电机、齿轮箱和螺旋桨，柴油发动机的输出端连接离合器的一端，离合器的另一端通过第一联轴器连接电机的输入端，电机的输出端通过第二联轴器连接齿轮箱的输入端，齿轮箱的输出端连接螺旋桨，柴油发动机、离合器、电机、齿轮箱和螺旋桨依次同轴排列放置；柴油发动机、离合器、电机分别与相应的发动机控制器、离合器控制器、电机控制器一一对应连接，电机控制器与电池管理系统相连接，发动机控制器、离合器控制器、电机控制器和电池管理系统均与整船控制系统相连接，所述齿轮箱与整船控制系统通过信号相连接。本发明结构简单紧凑，具有两种工作模式，具有节能与环保的优点。

技术领域

本发明涉及一种动力系统，特别涉及一种船用混合动力系统。

背景技术

目前船市场常见动力是柴油发动机单一动力源提供驱动，柴油发动机的污染影响到河流港口的环境；还有一种并联式柴电混合动力系统，即柴油发动机和发电机—电机组分别提供驱动功率，再通过齿轮箱并联后驱动螺旋桨，其特点是：低工况下可采用小功率发电机发电带动电机、齿轮箱以驱动螺旋桨；较高工况下可采用较大功率柴油发动机驱动齿轮箱、螺旋桨；但这种并联式柴电混合动力系统存在如下缺点：(1)此种混合动力系统控制复杂，电机转速与较大功率柴油发动机转速不一致，在柴油发动机和发电机—电机组两个系统并车(即两个系统并联使用在船上)匹配时，不能实现功率输出的最优配置；(2)此种混合动力系统不能充分发挥柴油发动机的作用，柴油发动机的效率较低；(3)两个系统并车时齿轮箱占有的横截体积大，而船只动力舱的空间尺寸有限，因此该种动力系统对于小船与双动力系统船的适用性较差。

发明内容

本发明旨在提供一种结构简单、紧凑且具有两种工作模式、环保节能的船用混合动力系统。

本发明通过以下方案实现：

一种船用混合动力系统，包括柴油发动机、齿轮箱和船载螺旋桨，还包括离合器和电机，所述电机为双轴伸电机，所述柴油发动机的输出端连接离合器的一端，所述离合器的另一端通过第一联轴器连接电机的输入端，所述电机的输出端通过第二联轴器连接齿轮箱的输入端，所述齿轮箱的输出端连接螺旋桨，所述柴油发动机、离合器、电机、齿轮箱和螺旋桨依次同轴排列放置；所述柴油发动机、离合器、电机分别与相应的发动机控制器、离合器控制器、电机控制器一一对应连接，所述电机控制器与电池管理系统相连接，所述发动机控制器、离合器控制器、电机控制器和电池管理系统均与整船控制系统相连接，所述齿轮箱与整船控制系统通过信号相连接

柴油发动机，用于提供燃油动力，作为混合动力系统里燃油部分的动力源。

电机，采用双轴伸电机，与传统船用电机相比增加双向输出特性，即可作为柴油发动机的动力传输轴，又可作为混合动力系统的动力源。对于电机的规格，可根据具体需要进行相应选择，以满足船只要求即可。考虑到电机需要作为动力源，一般会选择输出扭矩较大的双轴伸电机。

离合器，作为柴油发动机与电机之间的连接部件，可以实现柴油发动机与电机的联动与脱离。

第一联轴器及第二联轴器，分别用于连接离合器与电机及电机与齿轮箱，可以有效避免电机受到冲击。

齿轮箱，可以进行速比转换。可根据需要选择齿轮箱的传动比，一般多选择4:1～1:1，即齿轮箱将接收到的扭矩以4～1倍的比例输出至螺旋桨。

发动机控制器控制柴油发动机的起动、加油及停止；电机控制器控制电机的起动、停止及电机转速；离合器控制器控制离合器的断开和闭合；电池管理系统用于控制管理电机控制器的电源提供；整船控制系统MCU控制整个船用混合动力系统的运行及各控制器的控制指令等，整船控制系统还控制齿轮箱的吸合、断开以及正转、反转。

一步地，所述离合器采用液压离合器，其控制效果更优。

进一步地，所述第一联轴器、第二联轴器均为高弹联轴器。