本發(fā)明專利技術(shù)公開一種船舶多能源混合動力系統(tǒng)，其包含：電路連接動力負(fù)載的主動力系統(tǒng)和輔助動力系統(tǒng)；電路連接主動力系統(tǒng)和輔助動力系統(tǒng)的多能源動力監(jiān)控系統(tǒng)，其對主動力系統(tǒng)和輔助動力系統(tǒng)的工作進(jìn)行監(jiān)視和控制；當(dāng)船舶航行中，主動力系統(tǒng)的輸出功率大于船舶動力負(fù)載所需要的功率，則主動力系統(tǒng)將剩余功率存儲于輔助動力系統(tǒng)；當(dāng)主動力系統(tǒng)的輸出功率小于船舶動力負(fù)載所需要的功率，則主動力系統(tǒng)與輔助動力系統(tǒng)一同向動力負(fù)載提供推進(jìn)功率。動力電池的充放電對柴電機(jī)組功率起到削峰填谷的作用；電網(wǎng)所需的峰值功率由柴電機(jī)組、太陽能電池、風(fēng)力發(fā)電機(jī)及動力電池共同提供，減小了柴油機(jī)的容量和體積。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種動力系統(tǒng)，具體涉及一種船舶多能源混合動力系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
環(huán)境污染和能源緊缺已經(jīng)成為制約世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要問題，針對這兩大問題混合動力系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。水路運(yùn)輸具有運(yùn)載能力大、成本低、生產(chǎn)率高、能耗少、投資省的優(yōu)點(diǎn)，是在干線運(yùn)輸中起主力作用的運(yùn)輸形式，但是大量使用傳統(tǒng)的柴油機(jī)驅(qū)動船舶會對自然環(huán)境造成很大影響，因此，發(fā)展混合動力船舶具有非常重大的意義。中國專利200710036259.1公開了一種基于超級電容混合動力的船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)，其主要?jiǎng)恿碓词浅夒娙菀约半姵囟?；中國專?00820155772. 2公開了一種用于船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)的供電系統(tǒng)，其供電系統(tǒng)包括與推進(jìn)控制系統(tǒng)相連的超級電容組以及電池堆，上述專利取消了常規(guī)的柴電機(jī)組，利用蓄電池和超級電容作為船舶的主動力來源，這樣可以實(shí)現(xiàn)廢氣的零排放，但是需經(jīng)常靠岸充電，續(xù)航能力差，一旦超級電容和蓄電池的儲能用盡，后果將是非常嚴(yán)重的。中國專利2010103000192. X公開了一種包括柴油機(jī)-發(fā)電機(jī)組、配電系統(tǒng)、推進(jìn)電機(jī)及推進(jìn)器的電力推進(jìn)系統(tǒng)，該專利中的推進(jìn)器使用可調(diào)螺距螺旋槳，這樣雖然省去了變頻器，但是可調(diào)螺距螺旋槳的效率并不是很高，這樣會使船舶的機(jī)動性和可操作性變差。中國專利201110053681. 4公開了一種以動力電池作為電力推進(jìn)系統(tǒng)主電源、以柴電機(jī)組作為輔助電源的混合動力船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)；中國專利201120270563. 4公開了一種動力電池作為主電源，太陽能光伏電池和由燃油發(fā)動機(jī)帶動發(fā)電機(jī)作為輔助電源的多能源混合動力的船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)。上述兩個(gè)專利中均采用動力電池作為主動力源，當(dāng)電池電量即將耗盡時(shí)啟用柴電機(jī)組，提供動力并且為電池充電。由于受電能存儲容量限制，動力電池的續(xù)航能力十分有限，因此需要柴電機(jī)組頻繁啟動，這樣就使該系統(tǒng)節(jié)能減排的效果大打折扣。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)提供一種船舶多能源混合動力系統(tǒng)，適合航行于江河與湖泊水域的中小型客渡船，具有高續(xù)航能力、同時(shí)節(jié)能減排。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)提供一種船舶多能源混合動力系統(tǒng)，該混合動力系統(tǒng)輸出端電路連接船舶的動力負(fù)載；其特點(diǎn)是，該混合動力系統(tǒng)包含 分別電路連接動力負(fù)載輸入端的主動力系統(tǒng)和輔助動力系統(tǒng)； 分別電路連接主動力系統(tǒng)和輔助動力系統(tǒng)的多能源動力監(jiān)控系統(tǒng)，該多能源動力監(jiān)控系統(tǒng)用于對主動力系統(tǒng)和輔助動力系統(tǒng)的工作進(jìn)行監(jiān)視和控制； 當(dāng)船舶航行中，主動力系統(tǒng)的輸出功率大于船舶動力負(fù)載所需要的功率,則主動力系統(tǒng)將剩余功率存儲于輔助動力系統(tǒng)；當(dāng)主動力系統(tǒng)的輸出功率小于船舶動力負(fù)載所需要的功率，則主動力系統(tǒng)與輔助動力系統(tǒng)一同向動力負(fù)載提供推進(jìn)功率。上述的多能源動力監(jiān)控系統(tǒng)包含混合動力控制器以及電路連接該混合動力控制器的控制面板； 上述混合動力控制器用于分別電路連接并實(shí)時(shí)監(jiān)控主動力系統(tǒng)和輔助動力系統(tǒng)中的各個(gè)變流器。上述的主動力系統(tǒng)包含 第一交流/直流變流器，其直流端電路連接所述的動力負(fù)載，上述混合動力控制器實(shí)時(shí)監(jiān)控第一交流/直流變流器的工作狀態(tài)； 電路連接第一交流/直流變流器交流端的400V交流母排；以及， 電路連接在該400V交流母排上的柴電機(jī)組。上述的輔助動力系統(tǒng)包含 風(fēng)力發(fā)電機(jī)，用于將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為交流電能輸出； 第二交流/直流變流器，其電路連接風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出端； 太陽能電池，用于將太陽能轉(zhuǎn)換為直流電能輸出； 第一直流/直流變流器，其電路連接太陽能電池的輸出端； 雙向變流器，其一端分別電路連接第二交流/直流變流器與第一直流/直流變流器的直流端，另一端電路連接動力負(fù)載；以及， 動力電池，其電路連接雙向變流器； 上述混合動力控制器實(shí)時(shí)監(jiān)控第二交流/直流變流器、第一直流/直流變流器和雙向變流器的工作狀態(tài)； 在船舶航行時(shí)，當(dāng)主動力系統(tǒng)的功率大于動力負(fù)載的功率，則主動力系統(tǒng)將剩余功率對動力電池進(jìn)行充電；當(dāng)動力負(fù)載的功率大于主動力系統(tǒng)的功率，則動力電池放電，與主動力系統(tǒng)一同為動力負(fù)載提供推進(jìn)功率； 在船舶?？炕虻退俸叫袝r(shí)，太陽能電池可通過第一直流/直流變流器對動力電池充電；風(fēng)力發(fā)電機(jī)可通過第二交流/直流變流器對動力電池充電。上述動力負(fù)載包含若干組推進(jìn)系統(tǒng)，每組推進(jìn)系統(tǒng)包含電路連接主動力系統(tǒng)和輔助動力系統(tǒng)的第一直流/交流變流器，電路連接該第一直流/交流變流器交流端的推進(jìn)電機(jī)，通過轉(zhuǎn)軸連接推進(jìn)電機(jī)的變速箱，以及通過轉(zhuǎn)軸連接變速箱的螺旋槳； 上述混合動力控制器實(shí)時(shí)監(jiān)控第一直流/交流變流器的工作狀態(tài)。上述混合動力系統(tǒng)還包含有530V直流母排，其分別與上述第一交流/直流變流器和雙向變流器的直流端電路連接；上述的動力負(fù)載電路連接在該530V直流母排上。上述混合動力系統(tǒng)還包含有電路連接在530V直流母排上的第二直流/交流變流器； 上述第二直流/交流變流器的交流端電路連接有220V交流母排，該220V交流母排上電路連接船舶上的導(dǎo)航通信設(shè)備及其他負(fù)載。上述太陽能電池處設(shè)有用于控制太陽能電池板面轉(zhuǎn)動的活動機(jī)構(gòu)，以及控制該活動機(jī)構(gòu)運(yùn)動的太陽能跟蹤系統(tǒng)；該太陽能跟蹤系統(tǒng)包含 光敏電阻，其設(shè)置于太陽能電池面板上的，探測光強(qiáng)信號并輸出； 微處理器，其接收光敏電阻輸出的光強(qiáng)信號，并輸出控制信號，使控制太陽能電池正對太陽光最強(qiáng)的方向； 伺服電機(jī)，其機(jī)械連接太陽能電池的活動機(jī)構(gòu)，接收微處理器輸出的控制信號并對活動機(jī)構(gòu)進(jìn)行活動控制。上述風(fēng)力發(fā)電機(jī)尾部設(shè)有尾翼板，該尾翼板與風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)面垂直、與風(fēng)向平行，當(dāng)風(fēng)向變化時(shí)尾翼板跟隨風(fēng)向轉(zhuǎn)動保證與風(fēng)向平行。該混合動力系統(tǒng)還包含有岸電箱，其通過電纜電路連接400V交流母排，用于船舶靠岸時(shí)連接岸電對動力電池進(jìn)行充電。本專利技術(shù)船舶多能源混合動力系統(tǒng)和現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)在于，本專利技術(shù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)和太陽能電池輸出的電能可直接存儲于動力電池；船舶在低速航行或靠泊等待乘客時(shí)，推進(jìn)功率較小或?yàn)榱?，柴電機(jī)組功率大于電網(wǎng)負(fù)載功率，動力電池處于充電狀態(tài)，存儲柴電機(jī)組的多余電能；船舶在高速航行時(shí)，推進(jìn)功率較大，柴電機(jī)組功率小于電網(wǎng)負(fù)載功率，動力電池處于放電狀態(tài)，釋放存儲的電能，與柴電機(jī)組共同為推進(jìn)電機(jī)提供推進(jìn)功率，因此，動力電池的充放電對柴電機(jī)組功率起到削峰填谷的作用；柴電機(jī)組的額定功率只需要滿足船舶電網(wǎng)需求的平均功率即可，電網(wǎng)所需的峰值功率由柴電機(jī)組、太陽能電池、風(fēng)力發(fā)電機(jī)及動力電池共同提供，減小了柴油機(jī)的容量和體積； 本專利技術(shù)采用柴電機(jī)組作為主電源，太陽能電池、風(fēng)力發(fā)電機(jī)及動力電池作為輔助電源。本專利技術(shù)令柴油機(jī)始終工作在最佳工作區(qū)帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電，提高柴油機(jī)的效率并且減少廢棄物的排放； 本專利技術(shù)中由于整個(gè)電力系統(tǒng)由多種電源供電，如果某種電源出現(xiàn)故障，船舶仍可以依靠其他電源維持航行，提高了船舶的可靠性； 本專利技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電機(jī)的尾部設(shè)置調(diào)向機(jī)構(gòu)使風(fēng)力發(fā)電機(jī)始終對準(zhǔn)風(fēng)向，實(shí)現(xiàn)最大限度的獲取風(fēng)能； 本專利技術(shù)在太陽能電池板上設(shè)置太陽能跟蹤系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)最大限度的吸收太陽能，這樣使得船舶最大限度的使用清潔能源，減少化石燃料的消耗。附圖說明圖1為本專利技術(shù)船舶多能源混合動力系統(tǒng)的系統(tǒng)原理框 圖2為本專利技術(shù)船舶多能源混合動力系統(tǒng)在船舶靠泊充電時(shí)的能量走向示意 圖3為本專利技術(shù)船舶多能源混合動力系統(tǒng)在船舶等待乘客時(shí)的能量走向示意 圖4為本專利技術(shù)船舶多能源混合動力系統(tǒng)在船舶低速航行時(shí)的能量走本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種船舶多能源混合動力系統(tǒng)，該混合動力系統(tǒng)輸出端電路連接船舶的動力負(fù)載（28）；其特征在于，該混合動力系統(tǒng)包含：分別電路連接所述動力負(fù)載（28）輸入端的主動力系統(tǒng)和輔助動力系統(tǒng)；分別電路連接所述主動力系統(tǒng)和輔助動力系統(tǒng)的多能源動力監(jiān)控系統(tǒng)，該多能源動力監(jiān)控系統(tǒng)用于對所述主動力系統(tǒng)和輔助動力系統(tǒng)的工作進(jìn)行監(jiān)視和控制；當(dāng)船舶航行中，主動力系統(tǒng)的輸出功率大于船舶動力負(fù)載（28）所需要的功率，則主動力系統(tǒng)將剩余功率存儲于輔助動力系統(tǒng)；當(dāng)主動力系統(tǒng)的輸出功率小于船舶動力負(fù)載（28）所需要的功率，則主動力系統(tǒng)與輔助動力系統(tǒng)一同向動力負(fù)載（28）提供推進(jìn)功率。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種船舶多能源混合動力系統(tǒng)，該混合動力系統(tǒng)輸出端電路連接船舶的動力負(fù)載(28);其特征在于，該混合動力系統(tǒng)包含: 分別電路連接所述動力負(fù)載(28)輸入端的主動力系統(tǒng)和輔助動力系統(tǒng)； 分別電路連接所述主動力系統(tǒng)和輔助動力系統(tǒng)的多能源動力監(jiān)控系統(tǒng)，該多能源動力監(jiān)控系統(tǒng)用于對所述主動力系統(tǒng)和輔助動力系統(tǒng)的工作進(jìn)行監(jiān)視和控制；當(dāng)船舶航行中，主動力系統(tǒng)的輸出功率大于船舶動力負(fù)載(28)所需要的功率，則主動力系統(tǒng)將剩余功率存儲于輔助動力系統(tǒng)；當(dāng)主動力系統(tǒng)的輸出功率小于船舶動力負(fù)載(28)所需要的功率，則主動力系統(tǒng)與輔助動力系統(tǒng)一同向動力負(fù)載(28)提供推進(jìn)功率。2.如權(quán)利要求1所述的船舶多能源混合動力系統(tǒng)，其特征在于，所述的多能源動力監(jiān)控系統(tǒng)包含混合動力控制器(11)以及電路連接該混合動力控制器(11)的控制面板(10)； 所述混合動力控制器(11)用于分別電路連接并實(shí)時(shí)監(jiān)控主動力系統(tǒng)和輔助動力系統(tǒng)中的各個(gè)變流器。3.如權(quán)利要求2所述的船舶多能源混合動力系統(tǒng)，其特征在于，所述的主動力系統(tǒng)包含: 第一交流/直流變流器(12)，其直流端電路連接所述的動力負(fù)載(28)，所述混合動力控制器(11)實(shí)時(shí)監(jiān)控第一交流/直流變流器(12)的工作狀態(tài)； 電路連接所述第一交流/直流變流器(12)交流端的400V交流母排(9)；以及， 電路連接在該400V交 流母排(9)上的柴電機(jī)組(27)。4.如權(quán)利要求3所述的船舶多能源混合動力系統(tǒng)，其特征在于，所述的輔助動力系統(tǒng)包含: 風(fēng)力發(fā)電機(jī)(3)，用于將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為交流電能輸出； 第二交流/直流變流器(4 )，其電路連接所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)(3 )輸出端； 太陽能電池(5)，用于將太陽能轉(zhuǎn)換為直流電能輸出； 第一直流/直流變流器(6)，其電路連接所述太陽能電池(5)的輸出端； 雙向變流器(13)，其一端分別電路連接所述第二交流/直流變流器(4)與第一直流/直流變流器(6)的直流端，另一端電路連接所述的動力負(fù)載(28);以及， 動力電池(7 )，其電路連接所述的雙向變流器(13); 所述混合動力控制器(11)實(shí)時(shí)監(jiān)控第二交流/直流變流器(4)、第一直流/直流變流器(6)和雙向變流器(13)的工作狀態(tài)； 在船舶航行時(shí)，當(dāng)主動力系統(tǒng)的功率大于動力負(fù)載(28)的功率，則主動力系統(tǒng)將剩余功率對動力電池(7)進(jìn)行充電；當(dāng)動力負(fù)載(28)的功率大于主動力系統(tǒng)的功率,則動力電池(7)放電，與主動...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：曹森，沈愛弟，
申請(專利權(quán))人：上海海事大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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