混合动力船舶的电机辅助合排控制方法、装置及存储介质与流程

本发明涉及动力系统自控控制，尤其涉及一种混合动力船舶的电机辅助合排控制方法、装置及存储介质。

背景技术：

1、现有技术中，内河船舶多采用双机双桨间接推进匹配定距桨的动力系统型式，并根据内河主力船型货运任务剖面，由于内河航道水文情况复杂多变受季节影响较大，船舶在激流、冲滩、潮汐等工况时，主机负荷甚至达到100%，但是常用工况下主机负荷一般较小，上行航段主机常用负荷为40%~50%，下行航段主机常用负荷仅为10%~20%。因此，在船舶运行过程中，主机长时间运行在低负荷区间，存在明显的“小马拉大车”的现象，导致船舶油耗率高、排放差等问题，尤其是在船舶主机合排过程，会产生较大的扭矩冲击，导致船舶产生极其浓烈的黑烟。

技术实现思路

1、本发明提供了一种混合动力船舶的电机辅助合排控制方法、装置及存储介质，能够大幅度地降低混合动力系统船舶主机合排过程的扭矩冲击，有效地改善合排过程主机黑烟情况。

2、根据本发明的一方面，本发明提供一种混合动力船舶的电机辅助合排控制方法，所述方法包括：

3、确定所述混合动力系统的工作模式，当所述工作模式为主机模式或pti模式时，获取控制手柄的手柄位置；

4、当所述工作模式为所述主机模式，且所述手柄位置从空档位置推至倒车合排档位置并到达所述倒车合排档位置时或从所述空档位置推至正车合排档位置并到达所述正车合排档位置时，驱使所述混合动力系统以转速-电动的方式控制轴带电机工作并驱动螺旋桨转动；

5、当所述工作模式为所述pti模式，且所述手柄位置从所述空档位置推至所述倒车合排档位置并到达所述倒车合排档位置时或从所述空档位置推至所述正车合排档位置并到达所述正车合排档位置时，驱使所述混合动力系统以转矩-电动的方式控制所述轴带电机工作并驱动所述螺旋桨转动；

6、当所述工作模式为所述主机模式或所述pti模式，且所述手柄位置为所述倒车合排档位置或所述正车合排档位置时，保持所述轴带电机的工作状态并获取所述轴带电机的工作时间和轴带电机转速；

7、当所述工作时间达到预设时间长或所述轴带电机转速达到目标转速时，对主机离合器进行合排操作。

8、进一步地，所述方法还包括：

9、在所述获取控制手柄的手柄位置之后，确定所述手柄位置所在的位置区间，其中，所述位置区间分为倒车满档-倒车合排档区间、倒车合排档-空档区间、空档-正车合排档区间和正车合排档-正车满档区间。

10、进一步地，所述驱使所述混合动力系统以转速-电动的方式控制轴带电机工作并驱动螺旋桨转动包括：

11、当所述位置区间为所述空档-正车合排档区间时，控制主机怠速运行；

12、当所述手柄位置从所述空档位置推至所述正车合排档位置并到达所述正车合排档位置时，驱使变频器以转速-电动的方式控制所述轴带电机正向工作并驱动所述螺旋桨转动；

13、当所述位置区间为所述倒车合排档-空档区间时，控制所述主机怠速运行；

14、当所述手柄位置从所述空档位置推至所述倒车合排档位置并到达所述倒车合排档位置时，驱使所述变频器以转速-电动的方式控制所述轴带电机反向工作并驱动所述螺旋桨转动。

15、进一步地，所述驱使所述混合动力系统以转矩-电动的方式控制所述轴带电机工作并驱动所述螺旋桨转动包括：

16、获取所述轴带电机转速，根据所述轴带电机转速和转速传动比计算螺旋桨尾轴转速，基于所述螺旋桨尾轴转速确定所述变频器输出的转矩的目标值，根据所述转矩的目标值控制所述轴带电机进行工作，并控制所述主机保持怠速运行。

17、进一步地，所述基于所述螺旋桨尾轴转速确定所述变频器输出的转矩的目标值包括：

18、在多个转速区间中确定出所述螺旋桨尾轴转速对应的目标转速区间，基于所述目标转速区间确定所述转矩的目标值，其中，所述多个转速区间至少包括两个转速区间，所述多个转速区间中的每一个转速区间对应一个预设的转矩的目标值。

19、进一步地，所述对主机离合器进行合排操作包括：

20、若所述工作模式为所述主机模式，控制所述轴带电机由工作状态变为停机状态，并发送主机离合器合排指令；

21、控制器检测所述主机离合器合排的反馈状态，当所述反馈状态表征所述主机离合器合排完成时，基于所述手柄位置控制所述主机的主机转速。

22、进一步地，所述对主机离合器进行合排操作包括：

23、若所述工作模式为所述pti模式，发送主机离合器合排指令；

24、控制器检测所述主机离合器合排的反馈状态，当所述反馈状态表征所述主机离合器合排完成时，根据轴带电机控制指令控制所述轴带电机的工作状态，并基于所述手柄位置控制所述主机的主机转速。

25、进一步地，当所述轴带电机处于工作状态时，所述轴带电机主动输出功率，当所述轴带电机处于停机状态时，所述轴带电机停止输出功率，所述轴带电机转速为随着所述主机或所述螺旋桨转动而产生的随动转速。

26、根据本发明的另一方面，本发明还提供了一种混合动力船舶的电机辅助合排控制装置，所述装置包括：

27、工作模式确定模块，用于确定所述混合动力系统的工作模式，当所述工作模式为主机模式或pti模式时，获取控制手柄的手柄位置；

28、第一轴带电机控制模块，用于当所述工作模式为所述主机模式，且所述手柄位置从空档位置推至倒车合排档位置并到达所述倒车合排档位置时或从所述空档位置推至正车合排档位置并到达所述正车合排档位置时，驱使所述混合动力系统以转速-电动的方式控制轴带电机工作并驱动螺旋桨转动；

29、第二轴带电机控制模块，用于当所述工作模式为所述pti模式，且所述手柄位置从所述空档位置推至所述倒车合排档位置并到达所述倒车合排档位置时或从所述空档位置推至所述正车合排档位置并到达所述正车合排档位置时，驱使所述混合动力系统以转矩-电动的方式控制所述轴带电机工作并驱动所述螺旋桨转动；

30、轴带电机信息获取模块，用于当所述工作模式为所述主机模式或所述pti模式，且所述手柄位置为所述倒车合排档位置或所述正车合排档位置时，保持所述轴带电机的工作状态并获取所述轴带电机的工作时间和轴带电机转速；

31、主机离合器合排模块，用于当所述工作时间达到预设时间长或所述轴带电机转速达到目标转速时，对主机离合器进行合排操作。

32、根据本发明的另一方面，本发明还提供了一种存储介质，所述存储介质中存储有多条指令，所述指令适于由处理器加载以执行如上所述的任一混合动力船舶的电机辅助合排控制方法。

33、通过本发明中的上述实施例中的一个实施例或多个实施例，至少可以实现如下技术效果：

34、在本发明所公开的技术方案中，当混合动力系统处于不同的工作模式时，控制轴带电机以转速-电动或转矩-电动的方式运行，通过轴带电机的辅助来实现离合器合排。该电机辅助合排控制方法能够有效地降低主机合排过程中的扭矩冲击，进而减小主机合排过程对动力系统设备齿轮箱的损伤，延长齿轮箱的使用寿命，并间接提升了动力系统的安全性与稳定性。另外，相比现有技术中直接进行合排所需的喷油量，本方案的主机合排过程降低了扭矩，进而减少了主机喷油量，在主机进气量相同的情况下，本方案中主机气缸内燃油燃烧更加充分。在燃油充分燃烧的情况下，一方面，排气中碳烟等污染物的颗粒含量大幅减少，降低了黑烟排放，减少了对环境的污染，另一方面，具有节省能源消耗以及降低船舶运行成本的技术效果。