CN116812127A - 一种双驱动拖轮电力推进***及其工作模式智能调节方法 - Google Patents

一种双驱动拖轮电力推进***及其工作模式智能调节方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种双驱动拖轮电力推进***及其工作模式智能调节方法,电源模块包括锂电池组件、备用通电模块,两者分别通过供电执行模块与直流母线连接,锂电池组件包括多个锂电池组,负载模块、推进电机组分别通过负载执行模块与直流母线连接,推进电机组、机械驱动模块分别与螺旋桨组连接,锂电池组件、供电执行模块、负载执行模块分别与控制模块连接,传感器模块采集机械驱动模块、螺旋桨组的信号以及电源模块与供电执行模块之间、供电执行模块与直流母线之间的信息并传递给控制模块。本发明***配置简单,成本低,不需要额外去设置多个柴油发动主机,用锂电池组代替多个柴油发动主机,环保性好。

Description

一种双驱动拖轮电力推进***及其工作模式智能调节方法
技术领域
本发明涉及一种船舶电力推进***,尤其是涉及一种双驱动拖轮电力推进***及其工作模式智能调节方法。
背景技术
随着船用电池技术的发展,使用基于配置储能的船舶油电混合动力***达到节省燃油消耗,保护海洋环境的目的已成为趋势。能够快速调节船舶油电混合动力***工作,让船舶油电混合动力***高效判断,准确判断当前工作模式与状态成为了当前的必要条件,同时在一些特殊条件下例如需要静音作业、在排放敏感区域等等地区,需要快速切换锂电池工作。
中国专利申请号为201220488313.2公开了一种船舶混合动力***,包括柴油发动主机、减速齿轮箱、轴带电机、发电机组、变频器、配电板及螺旋桨,该柴油发动主机的输出端连接该减速齿轮箱的输入端,该减速齿轮箱的第一输出端连接该螺旋桨,第二输出端连接该轴带电机,该发电机组电连接该配电板,该配电板电连接该有源前端变频器,该变频器电连接该轴带电机。中国专利申请号为201621314409.1公开了一种船舶混合动力***,包括燃油发电机组和电动机组,所述燃油发电机组包括燃油机,燃油机与同步发电机电连接,所述同步发电机的输出端连接有AC/DC变换器,AC/DC变换器接入直流母排,所述电动机组包括充电器,所述充电器的输出端连接动力蓄能电池,所述动力蓄能电池的输出端连接有双向DC/DC变换器,DC/DC变换器接入所述直流母排,所述直流母排的输出端连接有两路负载模块,分别是调距桨模块和日常设备模块。以上发明公开了船舶混合动力***的结构组成,能够调节船舶油电混合动力***的工作状态,但对判断当前工作模式与状态,未给出具体技术方案和优化处理,另外,以上发明未涉及电力推进***工作模式的智能调节方法。
工程作业船在拖带大型船舶的情况下,其螺旋桨为拖力型设计,当船舶在低速下被拖动时,拖轮螺旋桨转速达到目标值,此时拖轮会对外输出大推力,对比航行模式下,功率吸收有所改变,但柴油发动主机能力并未发生改变,能量综合利用效率不高。
发明内容
发明目的:针对上述问题,本发明的目的是提供一种双驱动拖轮电力推进***,能够根据当前工作状态实现工作模式的智能切换,提高能量综合利用效率。并提供了其工作模式智能调节方法。
技术方案:一种双驱动拖轮电力推进***,包括电源模块、供电执行模块、直流母线组件、负载执行模块、负载模块、机械驱动模块、控制模块、传感器模块,电源模块包括锂电池组件、备用通电模块,两者分别通过供电执行模块与直流母线组件中的直流母线连接,锂电池组件包括多个锂电池组,负载模块通过负载执行模块与直流母线连接,使电源模块能够通过直流母线为负载模块供电,负载模块包括推进电机组,机械驱动模块包括主机驱动模块、螺旋桨组,主机驱动模块、推进电机组分别与螺旋桨组动力连接形成双驱动,锂电池组件、供电执行模块、负载执行模块分别与控制模块连接,传感器模块用于采集主机驱动模块、螺旋桨组的信号以及电源模块与供电执行模块之间、供电执行模块与直流母线之间的信息并传递给控制模块。
电源模块作为电能提供者,负责为负载模块、推进电机组提供电能,其中锂电池组能量占比较高;***启动时优先使用锂电池组供电,备用通电模块满足条件时启动。
进一步的,锂电池组件还包括备用锂电池组接口,备用通电模块包括备用发电机组、岸电电源接口,供电执行模块包括斩波组件、整流组件,多个锂电池组、备用锂电池组接口分别通过一个斩波组件与直流母线连接,备用发电机组、岸电电源接口分别通过一个整流组件与直流母线连接,斩波组件、整流组件分别与控制模块连接。
最佳的,斩波组件为DC/DC,整流组件为AC/DC。
进一步的,负载执行模块包括多个逆变组件,负载模块还包括至少一个日用电负载,推进电机组包括至少两个推进电机,推进电机、日用电负载分别通过一个逆变组件与直流母线连接,多个逆变组件分别与控制模块连接。
最佳的,逆变组件为DC/AC,推进电机为轴带电机。
最佳的,主机驱动模块包括柴油发动主机、齿轮箱,螺旋桨组至少包括两个螺旋桨,每个螺旋桨分别配置有一个柴油发动主机及一个推进电机,柴油发动主机分别通过一个齿轮箱与对应的一个螺旋桨连接,每个齿轮箱的输出端分别与传感器模块连接。
进一步的,控制模块包括功率控制***PMS、电池组监控***BMS、主控制器、终端控制器,功率控制***PMS为内嵌于主控制器的软件***,锂电池组件与电池组监控***BMS信号连接,供电执行模块、负载执行模块分别通过终端控制器与主控制器信号连接,传感器模块与主控制器信号连接。
进一步的,传感器模块包括分别与控制模块信号连接的电流传感器、电压传感器一、电压传感器二、电磁脉冲传感器一、电磁脉冲传感器二、扭矩传感器一、扭矩传感器二,电源模块与供电执行模块之间设有多个电流传感器和电压传感器一,供电执行模块与直流母线之间设有多个电压传感器二,电磁脉冲传感器一、扭矩传感器一分别安装于螺旋桨组上,电磁脉冲传感器二、扭矩传感器二分别安装于机械驱动模块上。
一种上述的双驱动拖轮电力推进***的工作模式智能调节方法,包括以下步骤:
步骤一:参数设定;
设锂电池组电量充满时电量为Q100%;锂电池组的当前电量Q剩余20%时的电量为Q20%,作为保持续航力的下限阈值;锂电池组的当前电量Q剩余50%时的电量为电量Q50%,作为锂电池充电模式转换阈值;机械驱动模块低速运行时额定功率为P2L、高速运行时额定功率为P2H
步骤二:参数检测;
S21:检测锂电池组当前电量Q;
控制模块通过传感器模块采集电路参数信息,通过运算获得锂电池组的当前电量Q,记每一个锂电池组的电量为Q1,...,Qn
S22:检测螺旋桨组工作时功率P1
控制模块通过传感器模块采集螺旋桨组的转速n1、扭矩T1,根据公式得出螺旋桨组在工作时的功率P1
S23:检测机械驱动模块运行功率P2
控制模块通过传感器模块采集机械驱动模块的转速n2、扭矩T2,根据公式得出柴油发动主机在工作时的功率P2
S24:检测锂电池组工作功率Pb
控制模块通过传感器模块测出锂电池组内每一个锂电池的电压U,即每一个锂电池的电压为U1,U2;通过多个电流传感器测出锂电池组内每一个锂电池电流I,即每一个锂电池的电量为I1,I2;根据公式P=UI可得每一个锂电池的功率Pb1,Pb2
步骤三:判断工作是否结束;
S31:若船舶继续运行航行,则进入步骤四;
S32:若船舶不继续航行,则结束工作流程;
步骤四:判断当前工作模式;
S41:当Q=Q100%且P2=0时,进入模式一S1,若Pb1+Pb2>P1时,则进入步骤五;
S42:若Pb1+Pb2<P1时,则机械驱动模块进入低速档,并返回步骤二;
S43:当Q≤Q100%且0<P2≤P2L时,进入模式二S2,若P1<P2L时,则进入步骤六;
S44:当P1>P2时,若Pb1+Pb2+P2>P1时,则进入步骤五;
S45:若Pb1+Pb2+P2<P1时,则机械驱动模块进入高速档,返回步骤二;
S46:当Q≤Q100%且P2≥P2H时,进入模式三S3,若P2L<P1<P2H时,进入步骤六;
S47:若P1>P2H时,进入步骤五;
步骤五:锂电池组放电;
打开锂电池组与直流母线的开关,当锂电池组的电量Q<QL时,断开开关,并返回步骤二;
步骤六:锂电池组充电;
S61:打开锂电池组与直流母线的开关,锂电池组进行恒压恒流充电;
S62:若当前电量Q<Q50%时,则锂电池组充电模式变为恒流充电,则机械驱动模块工作时发出的多余功率通过供电执行模块进行转化为恒流充电;
S63:若当前电量Q>Q50%时,则锂电池组充电模式变为恒压充电,则机械驱动模块工作时发出的多余功率会通过供电执行模块进行转化为恒压充电,直至Q=Q100%时,断开打开锂电池组与直流母线的开关,返回步骤二。
有益效果:与现有技术相比,本发明的优点是:
1、本发明提出一种双驱动拖轮电力推进***,***配置简单,成本低。不需要额外去设置多个柴油发动主机,用锂电池组代替多个柴油发动主机,环保性好。
在逆变组件DC/AC的控制下,推进电机可转换多种模式,包括推进电机作为纯电动机运行、推进电机作为发电机使用,协调柴油发电主机在多种工况下更好的满足船舶作业要求。
2、节约资源,柴油发动主机工作发出的多余能量并不会白白浪费,通过锂电池组进行储存,同时也能保护电路,避免因为电流过载导致线路短路;这时,推进电机发电量由功率控制***(PMS)全自动控制,PMS***采集转速信号、主机油门刻度信号、推进电机信号来控制发电量,为保证主机安全,PMS***会自动限制发电转速(主机怠速及低速不发电)、发电功率,保证***稳定运行。
3、定义3种不同的工作模式,并开发智能调节方法,保障动力***在不同的工作模式下,既能满足工作要求,又能满足柴油发动主机性能的保护。
4、提供终端控制器与主控制器间双冗余通讯模式,即终端控制器对各自执行模块下达控制指令前,能够对主控器命令进行必要的逻辑处理,保证指令的安全顺畅传输,提供***运行的可靠性。
附图说明
图1为本发明的控制原理图;
图2为柴油发动主机及螺旋桨功率配合曲线;
图3位锂电池组放电能量图;
图4为锂电池组充电能量图;
图5为不同工作模式的智能调节流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例,进一步阐明本发明,应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
一种双驱动拖轮电力推进***,如图1~4所示,包括电源模块100、供电执行模块200、直流母线组件300、负载执行模块400、负载模块500、机械驱动模块600、控制模块700、传感器模块。
电源模块100包括锂电池组件、备用通电模块,锂电池组件包括锂电池组101、备用锂电池组接口102,备用通电模块包括备用发电机组103和岸电电源接口104,锂电池组101可以根据需要配置多个,也需要配置相同数量的备用锂电池组接口102,供电执行模块200包括斩波组件201、整流组件202,多个锂电池组101、多个备用锂电池组接口102分别通过一个斩波组件201与直流母线301连接,备用发电机组103、岸电电源接口104分别通过一个整流组件202与直流母线组件300的直流母线301连接,斩波组件201为DC/DC,整流组件202为AC/DC,备用锂电池组接口102用于增设锂电池组101。
电源模块100作为电能提供者,负责为负载模块500、推进电机组提供电能,其中锂电池组101能量占比较高;***启动时优先使用锂电池组101供电,备用发电机组103满足条件时启动。
负载执行模块400包括多个逆变组件401,负载模块500包括推进电机组以及至少一个日用电负载502,机械驱动模块600包括主机驱动模块、螺旋桨组,推进电机组包括推进电机501,螺旋桨组包括螺旋桨603,推进电机501的数量与配置的螺旋桨603数量相同。
推进电机组包括至少两个推进电机501,推进电机501、日用电负载502分别通过一个逆变组件401与直流母线301连接,逆变组件401为DC/AC,推进电机501为轴带电机。负载模块500、推进电机组分别通过负载执行模块400与直流母线301连接,推进电机组、主机驱动模块分别与螺旋桨组连接,主机驱动模块包括柴油发动主机601、齿轮箱602,螺旋桨组至少包括两个螺旋桨603,每个螺旋桨603分别配置有一个柴油发动主机601及一个推进电机501,柴油发动主机601分别通过一个齿轮箱602与对应的一个螺旋桨603连接。
锂电池组件、供电执行模块200、负载执行模块400分别与控制模块700连接,传感器模块采集主机驱动模块、螺旋桨组的信号以及电源模块100与供电执行模块200之间、供电执行模块200与直流母线301之间的信息并传递给控制模块700。控制模块700包括功率控制***PMS710、电池组监控***BMS720、主控制器730、终端控制器741,功率控制***PMS710为内嵌存储于主控制器730的软件***,实现对主控制器730和终端控制器741的控制,进而对整个推进***进行控制;锂电池组件配备独立的电池组监控***BMS720,并与锂电池组101和备用锂电池组接口102之间通过信号线相连,负责采集锂电池的各项数据,如所有锂电池电芯端电压、锂电池簇运行电流、锂电池温度、环境湿度、故障报警、最大允许充放电电流数值,以及SOC值(锂电池剩余电量百分比)。终端控制器741设有多个,斩波组件201、整流组件202、逆变组件401分别通过终端控制器741与主控制器730信号连接。
传感器模块与主控制器730信号连接。传感器模块包括电流传感811、电压传感器一812、电压传感器二812、电磁脉冲传感器一、电磁脉冲传感器二、扭矩传感器一、扭矩传感器二。
锂电池组101、备用锂电池组接口102与斩波组件201之间以及备用发电机组103、岸电电源接口104与整流组件202之间均设有一个电流传感器811和一个电压传感器一812,各斩波组件201、整流组件202与直流母线301之间均设置有一个电压传感器二813;电流传感器811以及电压传感器一812、电压传感器二812,与主控制器730内部的采集器之间通过信号线连接,使得主控制器730可以通过采集器的数据了解和计算各设备的运行状态。螺旋桨603的浆轴上安装有电磁脉冲传感器一、扭矩传感器一,电磁脉冲传感器二、扭矩传感器二分别安装于齿轮箱602的输出端上。
不同工况下,推进电机等效为电源、锂电池组等效为负载,即推进电机转为发电机使用时,等效为电源,岸电电源接口连接为锂电池组充电时,锂电池组等效为负载。
本发明的双驱动拖轮电力推进***采用“柴油发动主机+推进电机”的双驱动模式,推进电机电力来源主要为锂电池组,同时推进电机可转换多种模式,包括推进电机作为纯电动机运行、推进电机作为发电机使用,协调柴油发电主机在多种工况下更好的满足船舶作业要求,推进电机用于发电或者推进,是通过和其连接的逆变组件的控制来实现的。
推进电机作为发电机使用,机械驱动模块的至少一个柴油发动主机开启,船舶动力来源只有柴油发动主机,同时推进电机会将柴油发动主机富裕功率转化为电能发出。
如图2所示,曲线S1表示柴油发动主机在各个转速点对应的能力上限值,在同一转速点上,主机功率可以输出不高于曲线S1上限的任何值;曲线S2位航行模式下等效的螺旋桨在各个转速下吸收的功率值;区域A为推进电机的发电能力,由于螺旋桨在各个转速下吸收的功率为固定值,但是柴油发动主机可输出变化值,记柴油发动主机输出功率为P(S1)、螺旋桨吸收功率为P(S2)、推进电机吸收功率为P(x),这时,推进电机所处的不同工作状态模型为:
P(S1)=P(S2),主机推进船舶航行;
P(S1)=P(S2)+P(x),船舶航行+推进电机发电;
这时,推进电机发电量由功率控制***PMS全自动控制,功率控制***PMS通过采集转速信号、柴油发动主机油门刻度信号、推进电机信号来控制发电量,同时,功率控制***PMS也会自动限制发电转速(主机怠速及低速不发电)、发电功率,保证***稳定运行。
斩波组件、整流组件负责控制对应电源的接入,并根据功率控制***PMS的指令执行不同的功率输入及输出;直流母线作为直流组网***能量的汇流点,所有能量将在直流母线上进行传输、交换和分配。
负载执行模块,可根据实际使用需要配备多路负载,每一路负载都会配有对应的逆变组件,通过线缆与其对应的终端控制器相连接,负责控制负载运行状态;负载模块包括船舶实际使用的所有负载,推进电机负责驱动螺旋桨推进船舶航行;柴油发动主机也用于驱动螺旋桨推进船舶航行。
主控制器可以收集外来通讯数据,并进行处理、计算,同时对各终端控制器进行指令发布;主控制器通过以***内的传感器及外部通讯的起始输入数据作为控制起点,控制直流组网内部执行机构。终端控制器与主控制器间采用双冗余通讯模式,保证指令的安全顺畅传输,终端控制器对各自执行模块下达控制指令前,能够对主控器命令进行必要的逻辑处理。
本发明设定:
(1)当锂电池组放电,柴油发动主机不工作时设定为模式一S1
(2)当柴油发动主机低速工作时设定为模式二S2
(3)当柴油发动主机高速工作时设定为模式三S3
如图3所示,当***判断当前模式为模式一S1时;锂电池组能够满足螺旋桨工作时的能量时,这些能量通过斩波组件、逆变组件、推进电机对螺旋桨进行运行控制和日常用电的满足,也就是说这时的推进电机处于供电状态;
如图4所示,当***判断当前模式为模式二S2或模式三S3时,且柴油发动主机发出的能量能够满足螺旋桨工作时的能量需求,多余的能量会通过推进电机、斩波组件、整流组件进行对锂电池组充电和日常用电的满足;也就是说这时的推进电机处于发电状态,将机械能转换为电能通过斩波组件、整流组件进行对锂电池组充电,将电能转换为电池化学能(电能存储),实现了柴油发动主机的机械能到电能到化学能的转化;
当***判断当前模式为模式二S2或模式三S3时,且柴油发动主机发出的能量不能满足螺旋桨工作时的能量需求,所需要能量由锂电池组进行弥补,这些能量通过斩波组件、逆变组件和推进电机进行对螺旋桨工作和日常用电的满足。
如图5所示,上述的双驱动拖轮电力推进***工作模式的智能调节方法包括步骤如下:
步骤一:参数设定;
锂电池组的电量充满时电量为Q100%;锂电池组的当前电量Q剩余20%时的电量为Q20%,作为保持续航力的下限阈值,以保证电池使用寿命;锂电池组的当前电量Q剩余50%时的电量为电量Q50%,作为锂电池充电模式(恒流、恒压充电)转换阈值;柴油发动主机以设定低速运行时额定功率为P2L、高速运行时额定功率为P2H
步骤二:参数检测;
S21:检测锂电池组当前电量Q;
控制模块采集到的电路参数信息,如电压、电流值,通过主控制器运算,获得锂电池组的当前电量Q,记每一个锂电池组的电量为Q1,...,Qn
S22:检测螺旋桨工作时功率P1
控制模块通过电磁脉冲传感器一来读取螺旋桨的转速n1,扭矩传感器一读取螺旋桨的扭矩T1,根据公式得出螺旋桨在工作时的功率P1
S23:检测柴油发动主机运行功率P2
控制模块通过电磁脉冲传感器二来读取柴油发动主机的转速n2,扭矩传感器二读取柴油发动主机的扭矩T2,根据公式得出柴油发动主机在工作时的功率P2
S24:检测锂电池组工作功率Pb
控制模块通过感知多个电压传感器一测出锂电池组内每一个锂电池的电压U,即每一个锂电池的电压为U1,U2;通过多个电流传感器测出锂电池组内每一个锂电池电流I,即每一个锂电池的电量为I1,I2;根据公式P=UI可得每一个锂电池的功率Pb1,Pb2
步骤三:判断工作是否结束
S31:若船舶继续运行航行,则进入步骤四;
S32:若船舶不继续航行,则结束工作流程;
步骤四:判断当前工作模式
S41:当Q=Q100%且P2=0时,进入模式一S1,若Pb1+Pb2>P1时,则进入步骤五;
S42:若Pb1+Pb2<P1时,则柴油发动主机进入低速档,并返回步骤二;
S43:当Q≤Q100%且0<P2≤P2L时,进入模式二S2,若P1<P2L时,则进入步骤六;
S44:当P1>P2时,若Pb1+Pb2+P2>P1时,则进入步骤五;
S45:若Pb1+Pb2+P2<P1时,则柴油发动主机进入高速档,返回步骤二;
S46:当Q≤Q100%且P2≥P2H时,进入模式三S3,若P2L<P1<P2H时,进入步骤六;
S47:若P1>P2H时,进入步骤五;
步骤五:锂电池组放电;
打开锂电池组与直流母线的开关,当锂电池组的电量Q<QL时,断开开关,并返回步骤二;
步骤六:锂电池组充电;
S61:打开锂电池组与直流母线的开关,锂电池组进行恒压恒流充电;
S62:若当前电量Q<Q50%时,则锂电池组充电模式变为恒流充电,则柴油发动主机工作时发出的多余功率通过整流组件进行转化为恒流充电;
S63:若当前电量Q>Q50%时,则锂电池组充电模式变为恒压充电,则柴油发动主机工作时发出的多余功率会通过斩波组件进行转化为恒压充电,直至Q=Q100%时,断开打开锂电池组与直流母线的开关,返回步骤二。

Claims (9)

1.一种双驱动拖轮电力推进***,其特征在于:包括电源模块(100)、供电执行模块(200)、直流母线组件(300)、负载执行模块(400)、负载模块(500)、机械驱动模块(600)、控制模块(700)、传感器模块,电源模块(100)包括锂电池组件、备用通电模块,两者分别通过供电执行模块(200)与直流母线组件(300)中的直流母线(301)连接,锂电池组件包括多个锂电池组(101),负载模块(500)通过负载执行模块(400)与直流母线(301)连接,使电源模块(100)能够通过直流母线(301)为负载模块(500)供电,负载模块(500)包括推进电机组,机械驱动模块(600)包括主机驱动模块、螺旋桨组,主机驱动模块、推进电机组分别与螺旋桨组动力连接形成双驱动,锂电池组件、供电执行模块(200)、负载执行模块(400)分别与控制模块(700)连接,传感器模块用于采集主机驱动模块、螺旋桨组的信号以及电源模块(100)与供电执行模块(200)之间、供电执行模块(200)与直流母线(301)之间的信息并传递给控制模块(700)。
2.根据权利要求1所述的一种双驱动拖轮电力推进***,其特征在于:锂电池组件还包括备用锂电池组接口(102),备用通电模块包括备用发电机组(103)、岸电电源接口(104),供电执行模块(200)包括斩波组件(201)、整流组件(202),多个锂电池组(101)、备用锂电池组接口(102)分别通过一个斩波组件(201)与直流母线(301)连接,备用发电机组(103)、岸电电源接口(104)分别通过一个整流组件(202)与直流母线(301)连接,斩波组件(201)、整流组件(202)分别与控制模块(700)连接。
3.根据权利要求2所述的一种双驱动拖轮电力推进***,其特征在于:斩波组件(201)为DC/DC,整流组件(202)为AC/DC。
4.根据权利要求1所述的一种双驱动拖轮电力推进***,其特征在于:负载执行模块(400)包括多个逆变组件(401),负载模块(500)还包括至少一个日用电负载(502),推进电机组包括至少两个推进电机(501),推进电机(501)、日用电负载(502)分别通过一个逆变组件(401)与直流母线(301)连接,多个逆变组件(401)分别与控制模块(700)连接。
5.根据权利要求4所述的一种双驱动拖轮电力推进***,其特征在于:逆变组件(401)为DC/AC,推进电机(501)为轴带电机。
6.根据权利要求4所述的一种双驱动拖轮电力推进***,其特征在于:主机驱动模块包括柴油发动主机(601)、齿轮箱(602),螺旋桨组至少包括两个螺旋桨(603),每个螺旋桨(603)分别配置有一个柴油发动主机(601)及一个推进电机(501),柴油发动主机(601)分别通过一个齿轮箱(602)与对应的一个螺旋桨(603)连接,每个齿轮箱(602)的输出端分别与传感器模块连接。
7.根据权利要求1所述的一种双驱动拖轮电力推进***,其特征在于:控制模块(700)包括功率控制***PMS(710)、电池组监控***BMS(720)、主控制器(730)、终端控制器(741),功率控制***PMS(710)为内嵌于主控制器(730)的软件***,锂电池组件与电池组监控***BMS(720)信号连接,供电执行模块(200)、负载执行模块(400)分别通过终端控制器(741)与主控制器(730)信号连接,传感器模块与主控制器(730)信号连接。
8.根据权利要求1所述的一种双驱动拖轮电力推进***,其特征在于:传感器模块包括分别与控制模块(700)信号连接的电流传感器(811)、电压传感器一(812)、电压传感器二(812)、电磁脉冲传感器一、电磁脉冲传感器二、扭矩传感器一、扭矩传感器二,电源模块(100)与供电执行模块(200)之间设有多个电流传感器(811)和电压传感器一(812),供电执行模块(200)与直流母线(301)之间设有多个电压传感器二(812),电磁脉冲传感器一、扭矩传感器一分别安装于螺旋桨组上,电磁脉冲传感器二、扭矩传感器二分别安装于机械驱动模块(600)上。
9.一种如权利要求1~8任一所述的双驱动拖轮电力推进***的工作模式智能调节方法,其特征在于包括以下步骤:
步骤一:参数设定;
设锂电池组电量充满时电量为Q100%;锂电池组的当前电量Q剩余20%时的电量为Q20%,作为保持续航力的下限阈值;锂电池组的当前电量Q剩余50%时的电量为电量Q50%,作为锂电池充电模式转换阈值;机械驱动模块低速运行时额定功率为P2L、高速运行时额定功率为P2H
步骤二:参数检测;
S21:检测锂电池组当前电量Q;
控制模块通过传感器模块采集电路参数信息,通过运算获得锂电池组的当前电量Q,记每一个锂电池组的电量为Q1,...,Qn
S22:检测螺旋桨组工作时功率P1
控制模块通过传感器模块采集螺旋桨组的转速n1、扭矩T1,根据公式得出螺旋桨组在工作时的功率P1
S23:检测机械驱动模块运行功率P2
控制模块通过传感器模块采集机械驱动模块的转速n2、扭矩T2,根据公式得出柴油发动主机在工作时的功率P2
S24:检测锂电池组工作功率Pb
控制模块通过传感器模块测出锂电池组内每一个锂电池的电压U,即每一个锂电池的电压为U1,U2;通过多个电流传感器测出锂电池组内每一个锂电池电流I,即每一个锂电池的电量为I1,I2;根据公式P=UI可得每一个锂电池的功率Pb1,Pb2
步骤三:判断工作是否结束;
S31:若船舶继续运行航行,则进入步骤四;
S32:若船舶不继续航行,则结束工作流程;
步骤四:判断当前工作模式;
S41:当Q=Q100%且P2=0时,进入模式一S1,若Pb1+Pb2>P1时,则进入步骤五;
S42:若Pb1+Pb2<P1时,则机械驱动模块进入低速档,并返回步骤二;
S43:当Q≤Q100%且0<P2≤P2L时,进入模式二S2,若P1<P2L时,则进入步骤六;
S44:当P1>P2时,若Pb1+Pb2+P2>P1时,则进入步骤五;
S45:若Pb1+Pb2+P2<P1时,则机械驱动模块进入高速档,返回步骤二;
S46:当Q≤Q100%且P2≥P2H时,进入模式三S3,若P2L<P1<P2H时,进入步骤六;
S47:若P1>P2H时,进入步骤五;
步骤五:锂电池组放电;
打开锂电池组与直流母线的开关,当锂电池组的电量Q<QL时,断开开关,并返回步骤二;
步骤六:锂电池组充电;
S61:打开锂电池组与直流母线的开关,锂电池组进行恒压恒流充电;
S62:若当前电量Q<Q50%时,则锂电池组充电模式变为恒流充电,则机械驱动模块工作时发出的多余功率通过供电执行模块进行转化为恒流充电;
S63:若当前电量Q>Q50%时,则锂电池组充电模式变为恒压充电,则机械驱动模块工作时发出的多余功率会通过供电执行模块进行转化为恒压充电,直至Q=Q100%时,断开打开锂电池组与直流母线的开关,返回步骤二。
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