本發(fā)明涉及機(jī)電一體化及自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種船舶啟停用輔助動(dòng)力系統(tǒng)

背景技術(shù)：

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和工業(yè)化進(jìn)程，國際油價(jià)上漲迅速，船舶的燃油費(fèi)用日益增加，因此船舶節(jié)能技術(shù)成為了航運(yùn)業(yè)、造船業(yè)研究的熱點(diǎn)之一。目前我國的能源形式嚴(yán)峻，節(jié)能減排已經(jīng)成為了國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的極其重要任務(wù)。船舶本身是一種高能耗的運(yùn)輸工具，因此研究和應(yīng)用節(jié)能技術(shù)，從而降低船舶能耗，不僅能為航運(yùn)企業(yè)節(jié)省大量燃油費(fèi)用，還能減少船舶行駛過程中造成的環(huán)境污染，獲得經(jīng)濟(jì)和環(huán)保雙重效益。

針對(duì)“十二五”期間的航運(yùn)交通行業(yè)節(jié)能減排所面臨的實(shí)際情況，交通運(yùn)輸部頒布了《“十二五”水運(yùn)節(jié)能減排總體推進(jìn)實(shí)施方案》，明確提出“把節(jié)能減排作為促進(jìn)發(fā)展的重要途徑和手段”。為了實(shí)現(xiàn)以上目標(biāo)，必須加強(qiáng)船舶動(dòng)力系統(tǒng)節(jié)能減排技術(shù)基礎(chǔ)性研究工作，提升科技創(chuàng)新能力和研發(fā)水平；突破關(guān)鍵技術(shù)，開發(fā)節(jié)能減排先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備，發(fā)揮科技創(chuàng)新在節(jié)能減排工作中的支撐和引領(lǐng)作用。

因此，根據(jù)我國目前船舶主要以中低速柴油機(jī)為主機(jī)、并且在內(nèi)河航道中轉(zhuǎn)向、避讓、過閘等反復(fù)啟停的使用特點(diǎn)，結(jié)合目前國外發(fā)達(dá)國家大量采用柴油-電力混合動(dòng)力作為船舶動(dòng)力系統(tǒng)的特點(diǎn)，提出一種新的船舶啟停用輔助動(dòng)力 系統(tǒng)，以改善柴油低轉(zhuǎn)速大扭矩時(shí)的污染嚴(yán)重、動(dòng)力特性不好的情況，是十分必要和迫切的。

并且目前常見的柴電混合動(dòng)力系統(tǒng)一般是并聯(lián)式系統(tǒng)，即兩者分別提供驅(qū)動(dòng)，再由變速箱并聯(lián)后變速驅(qū)動(dòng)螺旋槳。存在效率低下、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高昂等缺點(diǎn)，并且對(duì)啟停階段的柴油機(jī)工況改善有限。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種船舶啟停用輔助動(dòng)力系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)低成本高效率的解決柴油動(dòng)力船舶啟停時(shí)的動(dòng)力不足、污染嚴(yán)重的問題。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，所船舶啟停用輔助動(dòng)力系統(tǒng)，包括：

如圖一所示，船舶主控系統(tǒng)1負(fù)責(zé)控制柴油機(jī)2和變速系統(tǒng)4的工作，本船舶啟停用輔助動(dòng)力系統(tǒng)，引入系統(tǒng)處理器3、變頻器5、大扭矩交流電機(jī)6、超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)7。

系統(tǒng)處理器3負(fù)責(zé)監(jiān)控船舶主控系統(tǒng)1發(fā)給變速系統(tǒng)4的變速命令，負(fù)責(zé)識(shí)別當(dāng)前的船舶主機(jī)工作狀態(tài)，根據(jù)獲得的啟停信息和柴油機(jī)功率、轉(zhuǎn)速、扭矩，發(fā)送命令控制變頻器5，從而驅(qū)動(dòng)串聯(lián)在驅(qū)動(dòng)主軸上的大扭矩交流電機(jī)6。大扭矩交流電機(jī)6補(bǔ)償主軸功率和扭矩后，驅(qū)動(dòng)螺旋槳7。

大扭矩交流電機(jī)6的動(dòng)力需求由超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)7提供，在平穩(wěn)運(yùn)行時(shí)期，大扭矩交流電機(jī)6由系統(tǒng)處理器3控制，給超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)7充電。

采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明至少具有下列優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明實(shí)施例的所述一種船舶啟停用輔助動(dòng)力系統(tǒng)，與現(xiàn)有技術(shù)相比較，有如下的優(yōu)點(diǎn)：

1，充分利用交流電機(jī)的大扭矩、高效率特點(diǎn)，有力的補(bǔ)償了柴油動(dòng)力系統(tǒng)在啟停船舶期間所需要大功率、大扭矩輸出時(shí)的效率低下、污染 嚴(yán)重的問題。

2，利用處理器識(shí)別當(dāng)前的主機(jī)狀態(tài)，能夠很好的控制交流變頻電機(jī)處力。避免了普通柴電系統(tǒng)兩套動(dòng)力裝置的匹配問題，降低了系統(tǒng)復(fù)雜程度和成本，提高了可靠性。能夠直接控制主軸輸出。

3，使用超級(jí)電容系統(tǒng)供電，滿足電機(jī)大扭矩、高功率工作的時(shí)候的大電流輸出需求，能夠提供非常高的效率。比現(xiàn)有的鉛酸蓄電池提供高得多的峰值功率，充放電效率，卻只占用很少的成本以及體積、重量等。

4，利用平穩(wěn)運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)的閑置功率，變頻交流電機(jī)在系統(tǒng)的控制下給超級(jí)電容系統(tǒng)充電，節(jié)約能源、可以反復(fù)多次使用，比現(xiàn)有的專用發(fā)電-儲(chǔ)能-放電流程節(jié)約成本、提高效率，壽命長。

5，對(duì)現(xiàn)有的柴油動(dòng)力船舶的改動(dòng)非常小，只需要增加數(shù)個(gè)設(shè)備，改造主軸即可投入使用，不需要重新設(shè)計(jì)變速系統(tǒng)，相比現(xiàn)有技術(shù)能夠更加便捷的推廣。

附圖說明

圖1為本發(fā)明船舶啟停用輔助動(dòng)力系統(tǒng)原理圖；

圖2為本發(fā)明船舶啟停用輔助動(dòng)力系統(tǒng)流程圖；

具體實(shí)施方式

為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及流程圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明如后。

本發(fā)明的原理圖如圖1所示，包括以下具體步驟：

船舶主控系統(tǒng)1負(fù)責(zé)控制柴油機(jī)2和變速系統(tǒng)4的工作，本船舶啟停用輔助動(dòng)力系統(tǒng)，相比普通的柴油主機(jī)傳播系統(tǒng)引入了，系統(tǒng)處理器3、變頻器5、大扭矩交流電機(jī)6、超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)7。

系統(tǒng)處理器3負(fù)責(zé)監(jiān)控船舶主控系統(tǒng)1發(fā)給變速系統(tǒng)4的變速命令，負(fù)責(zé)識(shí)別當(dāng)前的船舶主機(jī)工作狀態(tài)，根據(jù)獲得的啟停信息和柴油機(jī)功率、轉(zhuǎn)速、扭矩，發(fā)送命令控制變頻器5。

如果識(shí)別到當(dāng)前的系統(tǒng)要求出力和功率超過了柴油主機(jī)的最優(yōu)功率轉(zhuǎn)速比、扭矩轉(zhuǎn)速比，即驅(qū)動(dòng)串聯(lián)在驅(qū)動(dòng)主軸上的大扭矩交流電機(jī)6。扭矩交流電機(jī)6補(bǔ)償主軸功率和扭矩后，驅(qū)動(dòng)螺旋槳7。

大扭矩交流電機(jī)6的動(dòng)力需求由超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)7提供，在平穩(wěn)運(yùn)行時(shí)期，大扭矩交流電機(jī)6由系統(tǒng)處理器3控制，如果識(shí)別到系統(tǒng)長時(shí)間平穩(wěn)運(yùn)行，給超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)7充電。

所述一種船舶啟停用輔助動(dòng)力系統(tǒng)，其工作流程如圖二所示，包括如下步驟：

步驟100，系統(tǒng)處理器3負(fù)責(zé)監(jiān)控船舶主控系統(tǒng)1發(fā)給變速系統(tǒng)4的變速命 令。

進(jìn)一步的，可以判斷當(dāng)前的工作狀態(tài)是正常行駛，還是處于停車、倒車、剛啟動(dòng)的狀態(tài)。

步驟210，根據(jù)獲得的啟停信息和柴油機(jī)功率、轉(zhuǎn)速、扭矩，發(fā)送命令控制變頻器5。

步驟220，由控制變頻器5控制、超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)7供能，驅(qū)動(dòng)串聯(lián)在驅(qū)動(dòng)主軸上的大扭矩交流電機(jī)6。

步驟230，扭矩交流電機(jī)6補(bǔ)償主軸功率和扭矩后，驅(qū)動(dòng)螺旋槳7。

步驟310，在平穩(wěn)運(yùn)行時(shí)期，大扭矩交流電機(jī)6由系統(tǒng)處理器3控制，如果識(shí)別到系統(tǒng)長時(shí)間平穩(wěn)運(yùn)行，給超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)7充電。

步驟320，如果識(shí)別船舶在平穩(wěn)運(yùn)行中，且超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)7已經(jīng)蓄滿，則完全放空大扭矩交流電機(jī)6。

步驟330，此時(shí)系統(tǒng)不工作，完全不干擾船舶運(yùn)行。

本發(fā)明所述一種船舶啟停用輔助動(dòng)力系統(tǒng)，通過新增自動(dòng)化和幾點(diǎn)一體化的設(shè)備，改造現(xiàn)有的柴油主機(jī)的船舶，因此與現(xiàn)有技術(shù)相比較，有如下的優(yōu)點(diǎn)：

1，充分利用交流電機(jī)的大扭矩、高效率特點(diǎn)，有力的補(bǔ)償了柴油動(dòng)力系統(tǒng)在啟停船舶期間所需要大功率、大扭矩輸出時(shí)的效率低下、污染嚴(yán)重的問題。

2，利用處理器識(shí)別當(dāng)前的主機(jī)狀態(tài)，能夠很好的控制交流變頻電機(jī)處力。避免了普通柴電系統(tǒng)兩套動(dòng)力裝置的匹配問題，降低了系統(tǒng)復(fù)雜程度和成本，提高了可靠性。能夠直接控制主軸輸出。

3，使用超級(jí)電容系統(tǒng)供電，滿足電機(jī)大扭矩、高功率工作的時(shí)候的大電流輸出需求，能夠提供非常高的效率。比現(xiàn)有的鉛酸蓄電池提供高得多的峰值功率，充放電效率，卻只占用很少的成本以及體積、重量等。

4，利用平穩(wěn)運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)的閑置功率，變頻交流電機(jī)在系統(tǒng)的控制下給超級(jí) 電容系統(tǒng)充電，節(jié)約能源、可以反復(fù)多次使用，比現(xiàn)有的專用發(fā)電-儲(chǔ)能-放電流程節(jié)約成本、提高效率，壽命長。

5，對(duì)現(xiàn)有的柴油動(dòng)力船舶的改動(dòng)非常小，只需要增加數(shù)個(gè)設(shè)備，改造主軸即可投入使用，不需要重新設(shè)計(jì)變速系統(tǒng)，相比現(xiàn)有技術(shù)能夠更加便捷的推廣。

通過具體實(shí)施方式的說明，應(yīng)當(dāng)可對(duì)本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定目的所采取的技術(shù)手段及功效得以更加深入且具體的了解，然而所附圖示僅是提供參考與說明之用，并非用來對(duì)本發(fā)明加以限制。