[发明专利]一种并联式船舶混合动力系统的功率分配方法

说明书

本发明提供一种并联式船舶混合动力系统的功率分配方法，主要应用于并联式船舶混合动力系统的功率优化分配领域。首先确定蓄电池组与天然气发动机组在各自重要影响因素下输出不同功率时的能量效率；其次根据给定减速齿轮箱，确定齿轮箱输出端输出给定功率及转速时，气体机组侧与蓄电池组侧在不同运行状态情况下系统整体的能量效率；最后根据船舶预期输出功率、转速以及系统实际状态，将系统运行状态点调整至该输出功率转速能量效率最佳的系统状态点处。本发明能够根据蓄电池、天然气发动机、以及系统整体的实际状态，将系统工作运行点一直控制在能量效率最佳的状态点，提高了混合动力系统的能量效率，进而达到了节约能源、降低运行成本的目的。

技术领域

本发明属于混合动力船舶技术领域，设计气电混合动力船舶在并联工作模式下的可以根据实际运行状况通过优化功率分配方法提高动力系统能量效率的控制方法。

背景技术

随着船舶排放受到严格控制，通过EGR和SCR等先进技术减少船舶柴油机排放物的方法，也很难满足日益严格的排放法规。船舶气电混合动力系统利用气体发动机清洁替代能源的优点及电池组能量存储且动态响应快的特点，具有能量效率高、排放低的优点，是绿色船舶动力发展的重要战略指向。为了追求更高的燃油经济性，提高系统的能量效率，需要不断地实时结合船舶实际运行状况，从整船能量管理优化角度将各系统调整到最佳运行状态，不断向选取的最佳运行工况点靠近，减少船舶排放以及依据实际运行环境进行更加节能的操作。

图1所示为并联式船舶混合动力系统的基本组成示意图。如图1所示，并联式船舶混合动力推进系统主要由天然气发动机、蓄电池组、永磁同步可逆电机、减速齿轮箱、离合器a、离合器b、螺旋桨、岸电充电装置以及电流转换器组成，其中动力源为天然气发动机与蓄电池组。天然气发动机相比于传统燃油发动机，在降低碳排放和氮排放方面具有明显优势，几乎没有硫和PM的排放，但天然气发动机有动态响应差和低负荷性能差两大缺陷，严重限制了天然气发动机的广泛使用，而气电混合动力是弥补这两大缺陷的有效途径，并且符合国家发展战略。

天然气发动机、蓄电池组、永磁同步可逆电机等部件均有能量效率最高的运行工况点但受众多因素影响，在并联式船舶混合动力推进系统整体能量效率达到最高时，各部件能量效率并非一定为最高点。因此为使并联式船舶混合动力推进系统运行在整体能量效率最高的工况点，进行了本项发明。

发明内容

本发明的目的是为了提高并联式船舶混合动力推进系统的能量效率，降低船舶运营成本而提供一种并联式船舶混合动力系统的功率分配方法。

本发明的目的是这样实现的：

首先确定蓄电池组与天然气发动机组在各自重要影响因素下输出不同功率时的能量效率，其包括如下步骤：