一种并联式船舶混合动力系统的功率分配方法与流程

技术特征：

1.一种并联式船舶混合动力系统的功率分配方法，其特征在于，

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：

s11，获得蓄电池组侧系统在蓄电池不同soc情况下输出不同功率时能量效率；

所述蓄电池组侧指岸电充电装置、蓄电池组、永磁同步可逆电机、离合器b；

所述蓄电池组能量来源分为岸电与天然气发动机所提供的电能；来源能量比例为岸电e1＝n％与天然气发动机所提供的电能e2＝(1-n％)、来源能量效率为岸电效率ηan、天然气发动机所提供的电能效率ηfan＝ηgen×ηcfca×ηjiansuab×ηmotd；

所述蓄电池能量来源效率为ηbat＝e1×ηan e2×ηfan；

所述蓄电池组侧能量效率为ηbatce＝ηbat×ηch×ηdisch×ηmot×ηcfcb×ηjiansubc；

s12，获得天然气发动机侧系统天然气发动机不同转速情况下输出不同功率时的能量效率；

所述天然气发动机侧指天然气发动机、离合器a；

所述天然气发动机侧能量效率为ηgence＝ηgen×ηcfca×ηjiansuac；

其次根据给定减速齿轮箱，确定当减速齿轮箱输出端输出给定功率及转速时，天然气发动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，其包括如下步骤：

s21，根据给定减速齿轮箱，确定减速齿轮箱输入端a、b与输出端c的联结方式类型。其中天然气发动机侧输入端a与输出端c减速比为i1＝1:1或i2＝2:1；蓄电池侧输入端b与输出端c减速比为i3＝1:1或i4＝2:1；

s22，给定输出端c的输出功率与转速，确定输入端与减速齿轮箱的联结方式，计算给定输出功率时，每种联结方式在不同混合度h下系统整体的能量效率；

所述混合度h即天然气发动机侧输出功率pgenc与总输出功率pzong占比；

所述输出给定功率及转速即输出端c的输出功率与转速确定，输入端与输出端共有4种联结方式，其中每种功率分配均有不同混合度，不同混合度对应不同运行模式；

s23，以能量效率最佳为原则，当给定输出端c的输出功率与转速时，计算获得天然气发动机侧与蓄电池侧功率匹配情况及运行状态；

最后根据船舶预期输出功率、转速以及系统实际状态，将系统运行点向能量效率最佳时系统的运行状态点调整，其包括如下步骤：

s31，根据船舶实际运行状态，获取船舶并联式混合动力系统各类参数；

所述系统参数包括：减速齿轮箱输出端转速及功率、天然气发动机运行状态及给类参数、蓄电池电压电流及soc状态、永磁同步可逆电机输出功率及转速、系统整体能量效率；

s32，根据船舶实际工作环境与状态推断该船舶预期运行状态，确定输出端c预期输出功率及转速；

s33，根据输出端c预期输出功率及转速并结合各系统实际状态，将船舶混合动力系统工作点调整至该输出功率转速能量效率最佳的系统状态点处。

2.如权利要求1所述的并联式船舶混合动力系统的功率分配方法，其特征在于，所述运行模式分为电动推进模式、混合推进模式、机械推进模式、充电推进模式；

所述电动推进模式为离合器a分离，离合器b接合；天然气发动机处于停机状态或空转怠速状态，永磁同步可逆电机处于电动机模式且提供船舶推进所需功率，蓄电池组处于放能状态并为永磁同步可逆电机提供能量；

所述混合推进模式为离合器a、b均接合；天然气发动机处于工作模式，永磁同步可逆电机处于电动机状态，天然气发动机与永磁同步可逆电机共同提供船舶推进所需功率，蓄电池组处于放能状态，为永磁同步电动机提供能量；

所述机械推进模式为离合器a接合，离合器b分离；天然气发动机处于工作状态且提供船舶推进所需功率，永磁同步可逆电机处于停机状态或空转怠速状态，蓄电池组处于休息状态；

所述充电推进模式为离合器a、b均接合；天然气发动机处于工作状态，永磁同步可逆电机处于发电机模式，天然气发动机提供船舶推进所需功率，且带动永磁同步可逆电机转动，使永磁同步可逆电机将机械能转化为电能，并存储在蓄电池组中，蓄电池组处于充电模式。

3.如权利要求1、2所述的并联式船舶混合动力系统的功率分配方法，其特征在于，所述运行模式与混合度值范围具有一一对应关系；其中电动推进模式情况下h＝0、混合推进模式情况下0<h<1、机械推进模式情况下h＝1、充电推进模式情况下h>1。

技术总结
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。

技术研发人员：宋恩哲;孙晓军;姚崇;张风林;白慧泉;李康宁
受保护的技术使用者：哈尔滨工程大学
技术研发日：2021.04.22
技术公布日：2021.07.23