本發(fā)明涉及船舶，尤其涉及一種純電動(dòng)船舶的推進(jìn)系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)：

1、現(xiàn)如今，中小型船舶使用的動(dòng)力能源大多為柴油，為了實(shí)現(xiàn)綠色航運(yùn)，需要將中小型船舶提供動(dòng)力能源的柴油更改為電能，并以純電動(dòng)的方式帶動(dòng)電機(jī)運(yùn)行。

2、現(xiàn)有技術(shù)所采用的常用方法是采用動(dòng)力電池建立微電網(wǎng)，然后微電網(wǎng)給變頻器供電，通過變頻器來控制電機(jī)運(yùn)行。這種控制方式具有較低的能量利用率且控制過程復(fù)雜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種純電動(dòng)船舶的推進(jìn)系統(tǒng)及其控制方法，以解決純電動(dòng)船舶電能利用率低的問題。

2、根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種純電動(dòng)船舶的推進(jìn)系統(tǒng)，包括：

3、主控模塊，所述主控模塊用于與所述推進(jìn)系統(tǒng)的外部接口連接；

4、至少兩套推進(jìn)子系統(tǒng)，所述推進(jìn)子系統(tǒng)包括動(dòng)力電池、從控模塊、電池管理模塊、高壓盒、電機(jī)控制器和電機(jī)，所述從控模塊用于與所述主控模塊進(jìn)行交互，對(duì)所述電池管理模塊和所述電機(jī)控制器進(jìn)行控制；

5、能量路由控制器，所述至少兩套推進(jìn)子系統(tǒng)的動(dòng)力電池均與所述能量路由控制器電連接，以及所述至少兩套推進(jìn)子系統(tǒng)的高壓盒均與所述能量路由控制器電連接；所述能量路由控制器對(duì)所述至少兩套推進(jìn)子系統(tǒng)的動(dòng)力電池的能量進(jìn)行分配；所述至少兩套推進(jìn)子系統(tǒng)的動(dòng)力電池分別在所述至少兩套推進(jìn)子系統(tǒng)的所述電池管理模塊的控制下通過所述能量路由控制器和所述至少兩套推進(jìn)子系統(tǒng)的高壓盒對(duì)所述至少兩套推進(jìn)子系統(tǒng)的電機(jī)控制器進(jìn)行控制，以對(duì)所述至少兩套推進(jìn)子系統(tǒng)的電機(jī)進(jìn)行分別控制。

6、可選地，所述推進(jìn)子系統(tǒng)的數(shù)量為兩套，分別為第一推進(jìn)子系統(tǒng)和第二推進(jìn)子系統(tǒng)；

7、所述第一推進(jìn)子系統(tǒng)包括第一動(dòng)力電池、第一從控模塊、第一電池管理模塊、第一高壓盒、第一電機(jī)控制器和第一電機(jī)；

8、所述第二推進(jìn)子系統(tǒng)包括第二動(dòng)力電池、第二從控模塊、第二電池管理模塊、第二高壓盒、第二電機(jī)控制器和第二電機(jī)。

9、可選地，純電動(dòng)船舶的推進(jìn)系統(tǒng)還包括：

10、備用電池，所述備用電池與所述能量路由控制器電連接。

11、可選地，純電動(dòng)船舶的推進(jìn)系統(tǒng)還包括：

12、逆變器，所述逆變器與所述能量路由控制器電連接，所述逆變器用于將所述能量路由控制器輸出的直流逆變?yōu)榻涣?，以供船舶日常供電使用?/p>

13、可選地，所述外部接口包括：自動(dòng)駕駛接口、遠(yuǎn)程監(jiān)控接口、狀態(tài)指示接口、多路模擬量輸入接口和界面顯示接口中的至少一種。

14、可選地，所述主控模塊、所述外部接口、至少兩個(gè)所述從控模塊、至少兩個(gè)所述電機(jī)控制器和所述能量路由控制器進(jìn)行低壓通信信號(hào)組網(wǎng)；

15、其中，通信方式包括采用can通訊或485通訊單獨(dú)組網(wǎng)；或者，通信方式采用轉(zhuǎn)換器進(jìn)行混合組網(wǎng)。

16、根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種如任意實(shí)施例所述的純電動(dòng)船舶的推進(jìn)系統(tǒng)的控制方法，包括：

17、所述主控模塊通過所述外部接口獲取調(diào)整船姿的指令；

18、所述主控模塊根據(jù)所述指令對(duì)至少兩個(gè)所述從控模塊、以及所述能量路由控制器進(jìn)行指令調(diào)控；

19、至少兩個(gè)所述動(dòng)力電池分別通過對(duì)應(yīng)的所述電池管理模塊與對(duì)應(yīng)的所述從控模塊進(jìn)行信息交互；以及至少兩個(gè)所述動(dòng)力電池通過所述能量路由控制器向至少兩個(gè)所述電機(jī)提供動(dòng)力來源。

20、可選地，所述主控模塊根據(jù)所述指令對(duì)至少兩個(gè)所述從控模塊、以及所述能量路由控制器進(jìn)行指令調(diào)控，包括：

21、若全部所述動(dòng)力電池正常，則至少兩個(gè)所述從控模塊分別控制至少兩個(gè)所述動(dòng)力電池正常供電，且所述能量路由控制器控制至少兩個(gè)所述動(dòng)力電池分別向至少兩個(gè)所述電機(jī)分別供電；

22、若部分所述動(dòng)力電池異常，則至少兩個(gè)所述從控模塊分別控制異常的所述動(dòng)力電池停止供電、正常的所述動(dòng)力電池正常供電，且所述能量路由控制器控制正常的所述動(dòng)力電池同時(shí)向至少兩個(gè)所述動(dòng)力電池供電。

23、可選地，所述推進(jìn)系統(tǒng)還包括備用電池和逆變器；

24、所述主控模塊根據(jù)所述指令對(duì)至少兩個(gè)所述從控模塊、以及所述能量路由控制器進(jìn)行指令調(diào)控，還包括：

25、若全部所述動(dòng)力電池正常，則所述能量路由控制器還控制至少兩個(gè)所述動(dòng)力電池向所述逆變器供電；

26、若部分所述動(dòng)力電池異常，則所述能量路由控制器還控制所述備用電池向所述逆變器供電；

27、若全部所述動(dòng)力電池異常，則至少兩個(gè)所述從控模塊分別控制至少兩個(gè)所述動(dòng)力電池停止供電，且所述能量路由控制器控制所述備用電池分別向至少兩個(gè)所述電機(jī)和所述逆變器供電。

28、可選地，純電動(dòng)船舶的推進(jìn)系統(tǒng)的控制方法還包括：

29、若所述動(dòng)力電池部分或全部異常，則控制所述純電動(dòng)船舶降低航行速度。

30、可選地，所述推進(jìn)子系統(tǒng)的數(shù)量為兩套，分別為第一推進(jìn)子系統(tǒng)和第二推進(jìn)子系統(tǒng)；所述第一推進(jìn)子系統(tǒng)包括第一動(dòng)力電池、第一從控模塊、第一電池管理模塊、第一高壓盒、第一電機(jī)控制器和第一電機(jī)；所述第二推進(jìn)子系統(tǒng)包括第二動(dòng)力電池、第二從控模塊、第二電池管理模塊、第二高壓盒、第二電機(jī)控制器和第二電機(jī)；

31、所述主控模塊根據(jù)所述指令對(duì)至少兩個(gè)所述從控模塊、以及所述能量路由控制器進(jìn)行指令調(diào)控，還包括：

32、所述主控模塊獲取船舶轉(zhuǎn)彎角度給定量和船舶轉(zhuǎn)彎角度實(shí)際輸出量的差值，并根據(jù)所述差值生成第一轉(zhuǎn)速指令和第二轉(zhuǎn)述指令；

33、所述第一從控模塊接收所述第一轉(zhuǎn)速指令，生成用于控制所述第一電機(jī)的第一轉(zhuǎn)速給定量；所述第一電機(jī)控制器根據(jù)所述第一轉(zhuǎn)速給定量和所述第一電機(jī)反饋的轉(zhuǎn)速擾動(dòng)量，對(duì)所述第一電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制；

34、所述第二從控模塊接收所述第二轉(zhuǎn)速指令，生成用于控制所述第二電機(jī)的第二轉(zhuǎn)速給定量。所述第二電機(jī)控制器根據(jù)所述第二轉(zhuǎn)速給定量和所述第二電機(jī)反饋的轉(zhuǎn)速擾動(dòng)量，對(duì)所述第二電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制。

35、本發(fā)明實(shí)施例所提供的技術(shù)方案，通過設(shè)置電機(jī)控制器實(shí)現(xiàn)了對(duì)電機(jī)的直接控制，使各個(gè)電機(jī)進(jìn)行協(xié)調(diào)配合帶動(dòng)船舶以不同的狀態(tài)運(yùn)行。且當(dāng)一組動(dòng)力電池失效時(shí)，還可通過另一組動(dòng)力電池為電機(jī)供電，具有較高的可靠性。然而在現(xiàn)有技術(shù)中，動(dòng)力電池輸出的電能需要建立微電網(wǎng)，微電網(wǎng)給變頻器供電，通過變頻器來控制電機(jī)運(yùn)行，也就是說，現(xiàn)有技術(shù)需要將動(dòng)力電池輸出的直流電逆變?yōu)榻涣麟?，再通過變頻器整流為直流電來為電機(jī)供電。因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)施例僅通過電機(jī)控制器可直接進(jìn)行dc-dc的電壓變換，無需進(jìn)行電能的逆變與整流，控制過程簡單且減小了能量損耗，實(shí)現(xiàn)了能量的高效利用，達(dá)到了增加續(xù)航的目的。

36、應(yīng)當(dāng)理解，本部分所描述的內(nèi)容并非旨在標(biāo)識(shí)本發(fā)明的實(shí)施例的關(guān)鍵或重要特征，也不用于限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的其它特征將通過以下的說明書而變得容易理解。

技術(shù)特征：

1.一種純電動(dòng)船舶的推進(jìn)系統(tǒng)，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的純電動(dòng)船舶的推進(jìn)系統(tǒng)，其特征在于，所述推進(jìn)子系統(tǒng)的數(shù)量為兩套，分別為第一推進(jìn)子系統(tǒng)和第二推進(jìn)子系統(tǒng)；

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的純電動(dòng)船舶的推進(jìn)系統(tǒng)，其特征在于，還包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的純電動(dòng)船舶的推進(jìn)系統(tǒng)，其特征在于，還包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的純電動(dòng)船舶的推進(jìn)系統(tǒng)，其特征在于，所述外部接口包括：自動(dòng)駕駛接口、遠(yuǎn)程監(jiān)控接口、狀態(tài)指示接口、多路模擬量輸入接口和界面顯示接口中的至少一種。

6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的純電動(dòng)船舶的推進(jìn)系統(tǒng)，其特征在于，所述主控模塊、所述外部接口、至少兩個(gè)所述從控模塊、至少兩個(gè)所述電機(jī)控制器和所述能量路由控制器進(jìn)行低壓通信信號(hào)組網(wǎng)；

7.一種如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的純電動(dòng)船舶的推進(jìn)系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的純電動(dòng)船舶的推進(jìn)系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述主控模塊根據(jù)所述指令對(duì)至少兩個(gè)所述從控模塊、以及所述能量路由控制器進(jìn)行指令調(diào)控，包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的純電動(dòng)船舶的推進(jìn)系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述推進(jìn)系統(tǒng)還包括備用電池和逆變器；

10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的純電動(dòng)船舶的推進(jìn)系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，還包括：

11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的純電動(dòng)船舶的推進(jìn)系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述推進(jìn)子系統(tǒng)的數(shù)量為兩套，分別為第一推進(jìn)子系統(tǒng)和第二推進(jìn)子系統(tǒng)；所述第一推進(jìn)子系統(tǒng)包括第一動(dòng)力電池、第一從控模塊、第一電池管理模塊、第一高壓盒、第一電機(jī)控制器和第一電機(jī)；所述第二推進(jìn)子系統(tǒng)包括第二動(dòng)力電池、第二從控模塊、第二電池管理模塊、第二高壓盒、第二電機(jī)控制器和第二電機(jī)；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種純電動(dòng)船舶的推進(jìn)系統(tǒng)及其控制方法。該系統(tǒng)包括：主控模塊，用于與推進(jìn)系統(tǒng)的外部接口連接；至少兩套推進(jìn)子系統(tǒng)，包括動(dòng)力電池、從控模塊、電池管理模塊、高壓盒、電機(jī)控制器和電機(jī)，從控模塊用于與主控模塊進(jìn)行交互，對(duì)電池管理模塊和電機(jī)控制器進(jìn)行控制；能量路由控制器對(duì)至少兩套推進(jìn)子系統(tǒng)的動(dòng)力電池的能量進(jìn)行分配；至少兩套推進(jìn)子系統(tǒng)的動(dòng)力電池分別在至少兩套推進(jìn)子系統(tǒng)的電池管理模塊的控制下通過能量路由控制器和至少兩套推進(jìn)子系統(tǒng)的高壓盒對(duì)至少兩套推進(jìn)子系統(tǒng)的電機(jī)控制器進(jìn)行控制，以對(duì)至少兩套推進(jìn)子系統(tǒng)的電機(jī)進(jìn)行分別控制。本發(fā)明實(shí)施例所提供的技術(shù)方案提高了純電動(dòng)船舶的電能利用率。

技術(shù)研發(fā)人員：江再勇,曾濤,王海峰
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國科學(xué)院贛江創(chuàng)新研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21