阅读说明：本技术 一种混合动力船舶电力推进系统的能量管理与控制方法 (Energy management and control method of electric propulsion system of hybrid power ship ) 是由 黄川� 杨兴林 许冠中 张倩文 唐杰 潘恒 于 2020-04-22 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种混合动力船舶电力推进系统的能量管理与控制方法,S1、使用前,操作人员可以通过无线控制面板向中央处理器输入每个不同数值加速度对应的锂电池、燃料发电系统和超级电容的配合工作方式,作为船舶的预设工作方式,本发明涉及船舶运行能量管理技术领域。该混合动力船舶电力推进系统的能量管理与控制方法,通过加速度传感器实时监测船舶的加速度,根据不同的加速度来切换不同的预定工作方式,在保证低计算量以及操作简单的前提下,同时具体有较强的鲁棒性和较好的实时性,采用锂电池、燃料发电以及超级电容三种能量提供方式,可进行多种供能方式的切换以及配合,为船舶不同的动力需求提供了贴切的供能组合。(The invention discloses an energy management and control method of a hybrid power ship electric propulsion system, and S1, before use, an operator can input the working mode of matching lithium batteries, fuel power generation systems and super capacitors corresponding to different numerical accelerations to a central processing unit through a wireless control panel to serve as a preset working mode of a ship. The energy management and control method of the hybrid power ship electric propulsion system monitors the acceleration of a ship in real time through the acceleration sensor, different preset working modes are switched according to different accelerations, on the premise of ensuring low calculation amount and simple operation, meanwhile, the energy management and control method specifically has stronger robustness and better real-time performance, three energy supply modes of a lithium battery, a fuel generator and a super capacitor are adopted, switching and matching of multiple energy supply modes can be carried out, and appropriate energy supply combinations are provided for different power requirements of the ship.)

一种混合动力船舶电力推进系统的能量管理与控制方法

技术领域

本发明涉及船舶运行能量管理技术领域，具体为一种混合动力船舶电力推进系统的能量管理与控制方法。

背景技术

混合动力船舶推进系统能充分利用柴电发电、风能、太阳能及蓄电池的储能，可节约燃油、降低营运成本，是很有发展前景的船舶能源综合优化利用系统。混合动力电力推进系统是解决船舶节能减排的最新技术，是柴电电力推进与纯电动推进的结合，该技术应用了光能、风能等可再生新兴能源技术，其关键核心和枢纽是能量管理与控制策略。

混合动力船舶能量管理系统具有结构复杂，以及广泛使用非线性电力电子设备的特点，又是一个集合了机械、电气、化学和热力学系统的非线性系统，在目前船舶能量管理系统使用时，一般采用两种控制方式，一种是预设模式，在航行时混合动力系统完全按照预定模式运营，另一种是实时切换模式，由于环境以及人为操控的影响，实时切换模式的运算量十分的大，目前技术无法快速的推算出最佳的动力运行模式，甚至耗费更大的能耗。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种混合动力船舶电力推进系统的能量管理与控制方法，解决了混合动力船舶电力推进系统的能量管理复杂，没有达到很好的节能以及降低运营成本的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种混合动力船舶电力推进系统的能量管理与控制方法，具体包括以下步骤：

S1、使用前，操作人员可以通过无线控制面板向中央处理器输入每个不同数值加速度对应的锂电池、燃料发电系统和超级电容的配合工作方式，作为船舶的预设工作方式，加速度传感器可以检测船舶实时的加速度值，作为检测值；

S2、使用时，加速度传感器会将船舶的实时加速度值传输给数据对比器，数据对比器会通过反馈模块将加速度值传输给中央处理器，使用前通过无线控制面板预设的每个加速度的对应工作方式通过中央处理器传输给数据对比器，从而中央处理器会对锂电池、燃料发电系统和超级电容配合方式进行实时协调；

S3、在燃料发电系统启动时，增程发电模块会进行发电，此时电流分配模块会首先将船舶驱动模块所需的电流进行优选传输，然后将剩余的电流分别传输给锂电池和超级电容，从而可给锂电池和超级电容进行充电；

S4、在船舶离岸运行时，锂电池和超级电容绝大部分电能来源于充电系统中的再生能源充电模块，再生能源充电模块主要通过风力发电和风能发电，在船舶靠岸充电时，锂电池和超级电容来源于再生能源充电模块和岸电模块综合进行充电。

优选的，所述无线控制面板预设原理为在加速度a小于或等于0时，其工作方式为锂电池单方面给船舶驱动模块供电，在加速度a区间值在0-3米每二次方秒时，其工作原理为锂电池和超级电容配合进行工作，在加速度a值大于3米每二次方秒时，其工作原理为锂电池、燃料发电系统和超级电容同时进行工作，在船舶启动时，其工作原理也为锂电池、燃料发电系统和超级电容同时进行工作。

优选的，所述电流分配模块在进行电流分配时原理为，预设增程发电模块发电量为C1，传输给船舶驱动模块的能量为C2，从而剩余的能量为C1-C2＝C3，从而剩余的C3可传输给锂电池和超级电容，C3可分流为e1和e2，分别为传输给锂电池和超级电容，其中e1＞e2。

优选的，所述能量管理分配系统的输出端分别与锂电池、燃料发电系统和超级电容的输入端连接，所述燃料发电系统的输出端分别与锂电池和超级电容的输入端连接，所述锂电池、燃料发电系统和超级电容的输出端均与船舶驱动模块的输入端连接，所述充电系统的输出端分别与锂电池和超级电容的输入端连接。

优选的，所述能量管理分配系统包括无线控制面板、加速度传感器、数据对比器、中央处理器和反馈模块。

优选的，所述加速度传感器的输出端与数据对比器的输入端连接，并且数据对比器的输出端与反馈模块的输入端连接，所述反馈模块的输出端与中央处理器的输入端连接，所述中央处理器的输出端与数据对比器的输入端连接，所述无线控制面板的输出端与中央处理器的输入端连接，所述中央处理器的输出端分别与锂电池、燃料发电系统和超级电容的输入端连接。

优选的，所述燃料发电系统包括增程发电模块、电流分配模块和分流传输模块，所述增程发电模块的输出端与电流分配模块的输入端连接，并且电流分配模块的输出端与分流传输模块的输入端连接，所述分流传输模块的输出端分别与锂电池、船舶驱动模块和超级电容的输入端连接，所述增程发电模块的输入端连接与中央处理器的输出端连接。

优选的，所述充电系统包括再生能源充电模块和岸电模块。

有益效果

本发明提供了一种混合动力船舶电力推进系统的能量管理与控制方法。与现有技术相比具备以下有益效果：

(1)、该混合动力船舶电力推进系统的能量管理与控制方法，通过加速度传感器的输出端与数据对比器的输入端连接，并且数据对比器的输出端与反馈模块的输入端连接，反馈模块的输出端与中央处理器的输入端连接，中央处理器的输出端与数据对比器的输入端连接，无线控制面板的输出端与中央处理器的输入端连接，中央处理器的输出端分别与锂电池、燃料发电系统和超级电容的输入端连接，通过加速度传感器实时监测船舶的加速度，根据不同的加速度来切换不同的预定工作方式，在保证低计算量以及操作简单的前提下，同时具体有较强的鲁棒性和较好的实时性，很大程度上降低了运营成本。

(2)、该混合动力船舶电力推进系统的能量管理与控制方法，通过燃料发电系统的输出端分别与锂电池和超级电容的输入端连接，锂电池、燃料发电系统和超级电容的输出端均与船舶驱动模块的输入端连接，充电系统的输出端分别与锂电池和超级电容的输入端连接，采用锂电池、燃料发电以及超级电容三种能量提供方式，可进行多种供能方式的切换以及配合，为船舶不同的动力需求提供了贴切的供能组合，最大降低了能耗损失。

(3)、该混合动力船舶电力推进系统的能量管理与控制方法，通过燃料发电系统包括增程发电模块、电流分配模块和分流传输模块，增程发电模块的输出端与电流分配模块的输入端连接，并且电流分配模块的输出端与分流传输模块的输入端连接，分流传输模块的输出端分别与锂电池、船舶驱动模块和超级电容的输入端连接，增程发电模块的输入端连接与中央处理器的输出端连接，燃料发电系统在运行时，直接将电能供给于船舶驱动模块，提高了能源利用率，同时将多余的电能供给于锂电池和超级电容，对燃料发电系统所发电能进行了最大程度上的利用。

附图说明

图1为本发明系统的结构原理框图；

图2为本发明能量管理分配系统的结构原理框图；

图3为本发明燃料发电系统的结构原理框图；

图4为本发明充电系统的结构原理框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：一种混合动力船舶电力推进系统的能量管理与控制方法，具体包括以下步骤：

S1、使用前，操作人员可以通过无线控制面板向中央处理器输入每个不同数值加速度对应的锂电池、燃料发电系统和超级电容的配合工作方式，作为船舶的预设工作方式，加速度传感器可以检测船舶实时的加速度值，作为检测值；

S2、使用时，加速度传感器会将船舶的实时加速度值传输给数据对比器，数据对比器会通过反馈模块将加速度值传输给中央处理器，使用前通过无线控制面板预设的每个加速度的对应工作方式通过中央处理器传输给数据对比器，从而中央处理器会对锂电池、燃料发电系统和超级电容配合方式进行实时协调；

S3、在燃料发电系统启动时，增程发电模块会进行发电，此时电流分配模块会首先将船舶驱动模块所需的电流进行优选传输，然后将剩余的电流分别传输给锂电池和超级电容，从而可给锂电池和超级电容进行充电；

S4、在船舶离岸运行时，锂电池和超级电容绝大部分电能来源于充电系统中的再生能源充电模块，再生能源充电模块主要通过风力发电和风能发电，在船舶靠岸充电时，锂电池和超级电容来源于再生能源充电模块和岸电模块综合进行充电。

本发明中，无线控制面板预设原理为在加速度a小于或等于0时，其工作方式为锂电池单方面给船舶驱动模块供电，在加速度a区间值在0-3米每二次方秒时，其工作原理为锂电池和超级电容配合进行工作，在加速度a值大于3米每二次方秒时，其工作原理为锂电池、燃料发电系统和超级电容同时进行工作，在船舶启动时，其工作原理也为锂电池、燃料发电系统和超级电容同时进行工作。

本发明中，电流分配模块在进行电流分配时原理为，预设增程发电模块发电量为C1，传输给船舶驱动模块的能量为C2，从而剩余的能量为C1-C2＝C3，从而剩余的C3可传输给锂电池和超级电容，C3可分流为e1和e2，分别为传输给锂电池和超级电容，其中e1＞e2。

本发明中，能量管理分配系统的输出端分别与锂电池、燃料发电系统和超级电容的输入端连接，燃料发电系统的输出端分别与锂电池和超级电容的输入端连接，锂电池、燃料发电系统和超级电容的输出端均与船舶驱动模块的输入端连接，充电系统的输出端分别与锂电池和超级电容的输入端连接。

本发明中，能量管理分配系统包括无线控制面板、加速度传感器、数据对比器、中央处理器和反馈模块。

本发明中，加速度传感器的输出端与数据对比器的输入端连接，并且数据对比器的输出端与反馈模块的输入端连接，反馈模块的输出端与中央处理器的输入端连接，中央处理器的输出端与数据对比器的输入端连接，无线控制面板的输出端与中央处理器的输入端连接，中央处理器的输出端分别与锂电池、燃料发电系统和超级电容的输入端连接。

本发明中，燃料发电系统包括增程发电模块、电流分配模块和分流传输模块，增程发电模块的输出端与电流分配模块的输入端连接，并且电流分配模块的输出端与分流传输模块的输入端连接，分流传输模块的输出端分别与锂电池、船舶驱动模块和超级电容的输入端连接，增程发电模块的输入端连接与中央处理器的输出端连接。

本发明中，充电系统包括再生能源充电模块和岸电模块。

同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。