[发明专利]柴油机-电动机集成的船舶柴电混合动力系统及混合方法

摘要

柴油机‑电动机集成的船舶柴电混合动力系统及混合方法。目前常见的柴电混合动力系统一般是并联式系统，不能解决船舶高能耗的问题。本发明的组成包括主柴油发动机（1），主柴油发动机与磁力耦合传动机构A（8）连接，磁力耦合传动机构A与齿轮箱（6）连接，齿轮箱与磁力耦合传动机构C（10）连接，磁力耦合传动机构C与电动机（5）连接，电动机与蓄电池（7）连接，蓄电池分别与涡轮发电装置A（2）、涡轮发电装置B（4）连接，涡轮发电装置A与主柴油发动机连接，涡轮发电装置B与辅助柴油发动机（3）连接，辅助柴油发动机与电动机通过磁力耦合传动机构B（9）连接。本发明用于船舶动力的提供。

主权项

一种柴油机‑ 电动机集成的船舶柴电混合动力系统，其组成包括: 主柴油发动机，其特征是: 所述的主柴油发动机与磁力耦合传动机构A 连接，所述的磁力耦合传动机构A与齿轮箱连接，所述的齿轮箱与磁力耦合传动机构C 连接，所述的磁力耦合传动机构C 与电动机连接，所述的电动机与蓄电池连接，所述的蓄电池分别与涡轮发电装置A、涡轮发电装置B 连接，所述的涡轮发电装置A 与所述的主柴油发动机连接，所述的涡轮发电装置B 与辅助柴油发动机连接，所述的辅助柴油发动机与所述的电动机通过磁力耦合传动机构B 连接；所述的齿轮箱包括齿轮轮系A、齿轮轮系B、齿轮轮系C，所述的齿轮轮系A 与所述的齿轮轮系B 连接，所述的齿轮轮系B 与所述的齿轮轮系C 连接，所述的齿轮轮系A 与所述的磁力耦合传动机构A 连接，所述的齿轮轮系B 与螺旋桨连接，所述的齿轮轮系C 与所述的磁力耦合传动机构C 连接；所述的涡轮发电装置A、所述的涡轮发电装置B包括涡轮增压器、压气机、高速永磁电机，所述的涡轮增压器与所述的高速永磁电机连接，所述的高速永磁电机与所述的压气机连接，所述的高速永磁电机与所述的蓄电池连接，所述的主柴油发动机分别与所述的涡轮发电装置A 的压气机、涡轮增压器连接，所述的辅助柴油发动机分别与所述的涡轮发电装置B 的压气机、涡轮增压器连接；高速永磁电机配备有磁能密度极高的永久磁铁作为电极；所述的磁力耦合传动机构A、所述的磁力耦合传动机构B、所述的磁力耦合传动机构C包括导体转子、永磁体转子，所述的导体转子与驱动轴连接，所述的永磁体转子与负载轴连接，所述的磁力耦合传动机构A、所述的磁力耦合传动机构B、所述的磁力耦合传动机构C通过所述的主柴油发动机、所述的辅助柴油发动机、所述的电动机一端的导体和负载一端的永磁体之间的感应磁场相互作用产生转矩，通过调节永磁体和导体之间的间隙就可以控制传递的转矩，从而实现驱动的智能调节；柴油机‑ 电动机集成的船舶柴电混合动力系统混合方法，（1）主柴油发动机驱动模式：此时，主柴油发动机工作，辅助柴油发动机和电动机不工作，磁力耦合传动机构A 接通，磁力耦合传动机构B 和磁力耦合传动机构C 断开，由主柴油发动机驱动螺旋桨，同时与主柴油发动机连接的涡轮增压器工作，进行能量的回收，向蓄电池充电，此种工作模式适用于巡航工作状态；（2）辅助柴油发动机+ 电动机驱动模式：此时，主柴油发动机不工作，辅助柴油发动机和电动机工作，磁力耦合传动机构A 断开，磁力耦合传动机构B 和磁力耦合传动机构C 接通，由辅助柴油发动机驱动电动机，电动机驱动螺旋桨，同时与辅助柴油发动机连接的涡轮增压器工作，进行能量的回收，向蓄电池充电，此种工作模式适用于低速航行工作状态；（3）蓄电池+电动机驱动模式：此时，主柴油发动机和辅助柴油发动机均不工作，磁力耦合传动机构A 和磁力耦合传动机构B 断开，磁力耦合传动机构C 接通，由蓄电池向电动机供电，电动机驱动螺旋桨，此种工作模式适用于进出港口和沿岸低速航行工作状态；（4）主柴油发动机+ 辅助柴油发动机+ 电动机联合驱动模式：此时，主柴油发动机、辅助柴油发动机和电动机同时工作，磁力耦合传动机构A、磁力耦合传动机构B 和磁力耦合传动机构C 接通，主柴油发动机和辅助柴油发动机‑ 电动机两个驱动路径同时驱动螺旋桨，同时主柴油发动机和辅助柴油发动机的涡轮增压器均工作，进行能量的回收，向蓄电池充电，此种工作模式适用于加速工作状态；通过将高速永磁电机与涡轮增压器的紧凑式结构集成，使得涡轮增压器在满足传统的吸收发动机废气进行增压的基础功能上，又可实现将废气中可供回收利用的废气热能，通过涡轮带动高速永磁电机发电，向蓄电池充电，实现能量的回收利用；高速永磁电机兼具发电‑ 电动功能，当柴油发动机启动时，涡轮增压器可通过蓄电池电能驱动工作，完成增压功能；涡轮增压器启动之后，高速永磁电机可作为发电机工作，向蓄电池蓄能。