一种船舶混合动力系统的制作方法

1.本实用新型涉及船舶技术领域，特别涉及一种复合型环保节油的船舶混合动力系统。


背景技术：

2.目前，国内船舶动力系统普遍为柴油动力系统，传统用户对该套机械化程度较高的动力系统信任度较高，且船主对该系统的维护保养均比较熟悉，面临海上宕机的情况时，可以做到自救，但同时带来高油耗、高噪声、高污染等问题；新能源化的纯电动力系统想要进入该市场，首先遇到的就是可靠性、维护便捷性两大难题，同时重量极高、价格极高的电池对于船舶而言也是不小的负担。


技术实现要素：

3.为了解决上述技术问题中的至少一个，本实用新型提供了一种船舶混合动力系统。
4.本实用新型提供了一种船舶混合动力系统，该系统包括：混合动力控制器、变速箱、电机、离合器自动分离机构、逆变器、电池和发动机，其中，所述发动机与所述变速箱之间通过所述电机连接，所述混合动力控制器与所述发动机连接，所述混合动力控制器和所述电机之间通过所述离合器自动分离机构连接，所述电池与所述电机之间通过所述逆变器连接。
5.可选地，该系统还包括：挡位调控器；所述挡位控制器分别与所述混合动力控制器和所述变速箱连接。
6.可选地，所述发动机和所述电机共同受所述混合动力控制器控制，所述混合动力控制器受所述挡位调控器控制，调节所述挡位调控器切换纯电、纯油、油电共驱模式。
7.可选地，所述挡位调控器用于接收外部控制指令并将所述控制指令输入给所述混合动力控制器，所述混合动力控制器根据所述控制指令控制换挡机构对所述变速箱进行换挡。
8.可选地，该系统还包括：用于显示船舶信息的显示屏，所述显示屏与所述混合动力控制器连接，所述船舶信息包括驱动模式、挡位信息、油量、电量、发动机转速、电机转速、剩余续航海里。
9.可选地，所述发动机与所述电机直接连接，所述电机通过桥接机构连接所述变速箱。
10.可选地，所述混合动力控制器为整船控制器，所述混合动力控制器由can线与所述电机和所述发动机进行信号交互，实现驱动模式的切换。
11.与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：
12.本实用新型针对现有船舶动力系统的高污染问题、高噪声问题、高油耗问题，进行了系统性的技术升级，解决了新能源系统在该领域带来的高成本、低可靠性、不便于维护性
等问题，将混动系统进行创新性的功能整合，能够实现发动机始终工作于高效工作区，并在入港、出港等低速工况下实现纯电驱动，即使电驱系统出现故障，亦可切换至纯油驱动系统。
附图说明
13.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
14.图1是本实用新型一个实施例提供的一种船舶混合动力系统的结构框图；
15.图2是本实用新型一个实施例提供的一种船舶混合动力系统的结构示意图；
16.图3是本实用新型一个实施例提供的一种船舶混合动力系统控制方法示意图。
具体实施方式
17.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
18.如图1
‑
2所示，本实用新型实施例提供了一种船舶混合动力系统，包括：hcu 1、换挡手柄2、变速箱3、电机4、离合器自动分离机构5、逆变器6、电池7和发动机8。发动机与变速箱之间通过电机连接，混合动力控制器与发动机连接，混合动力控制器和电机之间通过离合器自动分离机构连接，电池与电机之间通过逆变器连接，挡位控制器分别与混合动力控制器和变速箱连接。
19.在该实施例中，混合动力控制器为hcu，挡位调控器为换挡手柄，电机为船用混动电机，发动机为传统船舶用发动机，变速箱为传统船用变速箱。
20.在该实施例中，hcu 1、换挡手柄2、电池7、逆变器6、混动电机4、变速箱3实现纯电驱动回路；换挡手柄发出模式需求，hcu将需求转化为指令给到电机，电机协动变速箱进行换挡，进行纯电驱动。
21.本该实施例中，hcu 1、换挡手柄2、发动机8、变速箱3实现纯油驱动回路；换挡手柄发出模式需求，hcu优先判断电池电量，电池电量足时，由电机先带动发动机至经济转速，再启动发动机开始喷油启动，进行纯油驱动；
22.本该实施例中，hcu 1、换挡手柄2、变速箱3、混动电机4、变速箱3、电池7、逆变器6实现油电共驱回路；换挡手柄发出模式需求，hcu将指令通过can网络传递给发动机和电机，两者共同进行能量输出，进行油电共驱。
23.在该实施例中，发动机与电机直接连接，电机本身构成为离合器壳与电机的一体化总成，电机后部通过桥接机构连接传统船用变速箱；发动机动力来源于油箱，混动电机动力来源于电池；发动机和电机共同受hcu控制，hcu接受换挡手柄控制，按照手柄需求切换至纯电、纯油、油电共驱模式；选择纯油模式时，如电池电量足够，发动机起步时优先由电机带
动，将发动机转速提升至经济区后开始自动切换至纯油模式，降低起步油耗；电机系统出现故障时，可通过hcu进行控制进入纯油驱动，保障船员安全；hcu与换挡手柄共同组成对变速箱挡位的控制系统，手柄输入信号给hcu，hcu控制换挡机构对变速箱进行换挡。hcu为整船控制器，hcu由can线与电机逆变器、发动机控制器进行信号交互，实现驱动模式的切换。可选择配置一款船舶专用的液晶显示屏，显示驱动模式、挡位信息、油量、电量、发动机转速、电机转速、剩余续航海里等信息。
24.本公开基于以上技术方案可知，相较于现有纯电动船舶，减少了电池电量和重量，燃油仍然为主要续航力量，并保留了传统动力部分，给船员提供了更大的安全可靠保障，降低了维护难度，实现了成本的极度压缩，同时，该系统由于能耗较低，对整船的续航能力影响极小，在现有技术条件内，以尽量大的可能性减少了整船成本、噪音污染、排放污染，并保持了船舶的性能，本公开系统未降低船舶的安全性、可维护性，综合油耗比传统船舶降低了30％。
25.如图3所示，本公开实施例提供了一种船舶混合动力系统控制方法，包括：
26.纯油模式：换挡手柄输入纯油模式需求，hcu优先判断电池电量，如电池电量满足辅助启动需求，则先启动电机，将发动机带入经济转速区，再启动发动机；如电池电量不足，则直接启动发动机。
27.纯电模式：换挡手柄输入纯电模式需求，hcu优先判断电池电量，如电池电量满足纯电行驶需求，则启动电机进行驱动，如电池电量不足，则直接启动发动机进行驱动。
28.油电共驱模式：换挡手柄输入油电共驱模式，hcu油电判断电池电量，如电池电量满足共驱模式需求，则进行发动机和电机共同驱动，如电池电量不足，则转入纯油模式。
29.本公开提供的船舶混合动力系统所带来的低重量、不取消传统动力系统的产品，可以在可靠性、维护便捷性、成本、重量等多方面解决用户的焦虑；同时，混合动力系统在低速的出港、入港的工况下，可以大大减少噪声、尾气污染，并大幅度降低油耗，预计2年左右可以实现成本回收。
30.应当理解，本技术中描述的各种技术可结合硬件或软件，或者它们的组合一起实现。从而，本公开的方法和设备，或者本公开的方法和设备的某些方面或部分可采取嵌入有形媒介，例如软盘、cd
‑
rom、硬盘驱动器或者其它任意机器可读的存储介质中的程序代码(即指令)的形式，其中当程序被载入诸如计算机之类的机器，并被该机器执行时，该机器变成实践本公开的设备。
31.在程序代码在可编程计算机上执行的情况下，计算设备一般包括处理器、处理器可读的存储介质(包括易失性和非易失性存储器和/或存储元件)，至少一个输入装置，和至少一个输出装置。其中，存储器被配置用于存储程序代码；处理器被配置用于根据该存储器中存储的该程序代码中的指令，执行本公开的各种方法。
32.以示例而非限制的方式，计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质。计算机存储介质存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据等信息。通信介质一般以诸如载波或其它传输机制等已调制数据信号来体现计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据，并且包括任何信息传递介质。以上的任一种的组合也包括在计算机可读介质的范围之内。
33.应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个实用新型方面中的一个或多个，在上
面对本公开的示例性实施例的描述中，本公开的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该实用新型的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本公开要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，实用新型方面在于少于前面实用新型的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本公开的单独实施例。
34.本领域那些技术人员应当理解在本文所实用新型的示例中的设备的模块或单元或组件可以布置在如该实施例中所描述的设备中，或者可替换地可以定位在与该示例中的设备不同的一个或多个设备中。前述示例中的模块可以组合为一个模块或者此外可以分成多个子模块。
35.本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中实用新型的所有特征以及如此实用新型的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中实用新型的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。
36.此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本公开的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
37.此外，所述实施例中的一些在此被描述成可以由计算机系统的处理器或者由执行所述功能的其它装置实施的方法或方法元素的组合。因此，具有用于实施所述方法或方法元素的必要指令的处理器形成用于实施该方法或方法元素的装置。此外，装置实施例的在此所述的元素是如下装置的例子：该装置用于实施由为了实施该实用新型的目的的元素所执行的功能。
38.如在此所使用的那样，除非另行规定，使用序数词“第一”、“第二”、“第三”等等来描述普通对象仅仅表示涉及类似对象的不同实例，并且并不意图暗示这样被描述的对象必须具有时间上、空间上、排序方面或者以任意其它方式的给定顺序。
39.尽管根据有限数量的实施例描述了本公开，但是受益于上面的描述，本技术领域内的技术人员明白，在由此描述的本公开的范围内，可以设想其它实施例。此外，应当注意，本说明书中使用的语言主要是为了可读性和教导的目的而选择的，而不是为了解释或者限定本公开的主题而选择的。因此，在不偏离所附权利要求书的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。对于本公开的范围，对本公开所做的实用新型是说明性的，而非限制性的，本公开的范围由所附权利要求书限定。