CN114312359B - 一种船舶推进系统及其控制策略 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种船舶推进系统的控制策略，在纯电动模式下又分为独立供电模式、外部供电模式和并联供电模式，以在电池供电情况下根据不同工况选择不同的供电模式，以适应于船舶推进系统本身设有电池组、本身未配设有电池组以及外部设备和船舶推进系统中的单一电池组共同给船舶推进系统供电的情况，同时增加预充电处理方法，以防止电池组过放而造成的损坏，确保船舶推进系统正常运行。此外，本发明还提供了一种船舶推进系统。

Description

一种船舶推进系统及其控制策略

技术领域

本发明涉及船舶推进领域，更具体地说涉及一种船舶推进系统及其控制策略。

背景技术

船舶作为重要的交通和运输工具，一直被人们广泛使用，而随着近年来人们对海洋环境的重视，使得船舶混合动力技术逐渐发展起来。

目前，船舶混合动力推进系统是指配备有两种或两种以上动力源的船舶推进系统，其具有多种运行推进模式，第一种模式为船舶推功率完全依靠柴油机组提供；第二种模式为柴油机组停止工作，船舶推进功率完全依靠电池组提供；第三种模式为柴油机组和电池组共同工作，共同推进船舶航行；故而，推进系统可以根据实际工况选择合适的推进模式。但是，推进系统工作在有电池组参与供电推进的情况下，电池组易发生电流过大而烧毁，从而影响到推进系统的工作，更甚于影响到船舶的推进。

有鉴于此，本发明人在此基础上进行深入研究，遂有本案的产生。

发明内容

本发明的目的是提供一种稳定性高的船舶推进系统及其控制策略。

为达到上述目的，本发明的解决方案是：

一种船舶推进系统，包括系统控制箱、推进器、电池组和BMS电池管理系统，所述推进器与所述系统控制箱双向连接；所述BMS电池管理系统包括采样模块和电池处理模块，所述电池组的电源端通过所述采样模块连接所述系统控制箱的电源端，所述采样模块的信号输出端分别连接所述电池处理模块和所述系统控制箱的信号输入端，所述电池处理模块的信号输出端连接所述系统控制箱的信号输入端。

所述采样模块包括电流采样模块和电压采样模块，所述电池组的正极连接所述系统控制箱的电源正极端，所述电流采样模块安装于所述电池组的正极上；所述电池组的正极还连接所述电压采样模块的正极端，所述电池组的负极、所述电压采样模块的负极端和所述系统控制箱的电源负极端均接地；其中，所述电流采样模块的信号输出端分别电性连接所述电池处理模块的信号输入端和所述系统控制箱的信号输入端，所述电池处理模块的信号输出端连接所述系统控制箱的信号输入端，所述电压采样模块的信号输出端电性连接所述系统控制箱的信号输入端；其中，所述系统控制箱中设置有所述电池组的各电池参数。

还包括面板总成，所述面板总成包括带有显示屏的PLC控制器、钥匙开关和急停开关，所述急停开关电性连接所述PLC控制器的信号输入端，所述钥匙开关电性连接所述PLC控制器的信号输入端，所述PLC控制器与所述系统控制箱双向连接。

还包括油门操纵器，所述油门操纵器包括油门推杆及与所述油门推杆连接的拉线，所述拉线连接位移传感器的采样端，所述位移传感器的信号输出端连接所述系统控制箱的信号输入端，和/或所述油门推杆的档把连接所述系统控制箱的信号输入端。

还包括增程器，所述系统控制箱与所述增程器双向电性连接。

一种船舶推进系统的控制策略，采用纯电动模式，基于不同工况选择以下供电模式中的任一种：独立供电模式、外部供电模式和并联供电模式；

所述独立供电模式：采用船舶推进系统自身的电池组对所述船舶推进系统进行供电；

所述外部供电模式：采用非所述船舶推进系统的外部设备中的电池组给所述船舶推进系统供电；

所述并联供电模式：采用船舶推进系统设置的电池组分别给所述船舶推进系统及非所述船舶推进系统的外部设备进行供电，或者，非所述船舶推进系统的外部设备和所述船舶推进系统设置的电池组共同给所述船舶推进系统供电；

选择其中一种所述供电模式，同时对所述船舶推进系统进行推进器控制和预充电处理，所述预充电处理具体步骤如下：

步骤A1：采用预充电阻给所述船舶推进系统的主回路进行预充电，然后进行步骤A2；

步骤A2：判断所述船舶推进系统的主回路的直流电压是否达到预设的预充完成值，若是则标志预充电完成,并进行步骤A3，若否则返回步骤A1；

步骤A3：判断所述船舶推进系统的主回路的直流电压是否低于预设的预充电释放值，若是则标志预充电未完成，并进行步骤A4，若否则保持标志预充电完成；

步骤A4：判断所述船舶推进系统是否停机，若是则返回到步骤A1，若否则重新标志预充电未完成；

所述推进器控制的具体步骤如下：

步骤B1：根据选择的所述供电模式进行动作，同时采用所述预充电阻给所述主回路预充电；

步骤B2：当接收到启动命令和预充电完成信息时，所述船舶推进系统在选择的所述供电模式下运行；

当接收到停止命令或预充电未完成信息时，所述船舶推进系统停止工作，直至重新接收到启动命令和预充电完成信息时所述船舶推进系统再重新在选择的所述供电模式下运行。

所述船舶推进系统包括第一设备、第二设备和第四设备，所述第一设备的正极端分别连接接触器K1的常开辅助触点的第一端和接触器K2的常开辅助触点的第一端，所述接触器K1的常开辅助触点的第二端连接预充电阻的第一端，所述预充电阻的第二端分出四路，第一路通过接触器K3的常开辅助触点连接所述第二设备的正极端，第二路通过接触器K4的常开辅助触点连接第三设备的正极端，第三路通过接触器K5的常开辅助触点连接所述第四设备，第四路连接接触器K2的常开辅助触点的第二端；并且，所述第一设备的负极端分别连接所述第二设备、所述第三设备和所述第四设备的负极端；

其中，所述直流电压为所述预充电阻的第二端及所述第一设备、所述第二设备、所述第三设备和所述第四设备的负极端相互连接的连接点之间的电压。

所述第一设备为所述船舶推进系统的所述电池组，所述第二设备为增程器，所述第三设备为协同系统，所述第四设备为推进器。

所述船舶推进系统包括系统控制箱、所述第一设备、所述第二设备和所述第三设备，所述系统控制箱中对应于所述独立供电模式、所述外部供电模式和所述并联供电模式分别设置有配置命令，所述系统控制箱根据用户选择的配置命令选择相应的所述供电模式对所述推进器供电，具体推进器控制方法为：

步骤B1：读取用户输入的配置命令，并根据所述配置命令进行步骤B2；

步骤B2：若读取的配置命令对应所述独立供电模式，则所述接触器K5的常开辅助触点闭合，同时发送停机指令给所述推进器，然后进行步骤B3；

若读取的配置命令对应所述并联供电模式，则所述接触器K5和所述接触器K4的常开辅助触点均闭合，然后进行步骤B3；

若读取的配置命令对应所述外部供电模式，则所述接触器K5和所述接触器K4的常开辅助触点均闭合，然后判断所述第三设备和所述第四设备是否完成连接，在所述第三设备和所述第四设备完成连接后，所述接触器K1的常开辅助触点闭合，同时系统控制箱发送停机指令给所述第四设备，然后然后进行步骤B3；

步骤B3：当接收到所述推进器的启动命令和预充电完成信息时，所述接触器K1的常开辅助触点断开，并使所述推进器正常运行；一旦接收到停止命令或预充电未完成信息时，发送停机命令给所述推进器，所述推进器停止运行，直至再次接收到启动命令和预充电完成信息时，才再次启动所述推进器；

当接收到配置命令更改信息时，发送停机命令给所述推进器，同时所述接触器K1、所述接触器K2、所述接触器K3、所述接触器K4和所述接触器K5的常开辅助触点均断开，然后返回到步骤B2。

所述推进器控制方法和所述预充电处理方法为两个并列状态。

采用上述结构后，本发明具有如下有益效果：采用BMS电池管理系统对电池组状态进行监测，在BMS电池管理系统无法传递监测信息给电池组时，系统控制箱开始对电池组进行监测，以确保实时监测电池组状态，保证电池组稳定供电。

采用上述控制策略后，本发明具有如下有益效果：在以电池组作为船舶推进系统的主动力源时，选择独立供电模式、外部供电模式和并联供电模式中的任一种供电模式，以适应于船舶推进系统本身设有电池组、本身未配设有电池组以及外部设备和船舶推进系统中电池组给船舶推进系统供电，在并联供电模式下外部设备或船舶推进系统中的电池组故障时，仍可以确保有电池组给船舶推进系统供电，满足双机降功率推进，确保安全和工作的稳定性；并且，船舶推进系统进行预充电，以防止电池组过放而造成的损坏，确保船舶推进系统正常运行。

附图说明

图1为本发明一种船舶推进系统的电路连接图；

图2为本发明中电池组状态的监测示意图；

图3为本发明中面板总成的电路连接图；

图4为本发明中各设备之间的主回路的电路连接示意图；

图5为本发明中推进器在电池组供电下的流程图；

图6为本发明中电池组给船舶推进系统预充电的流程图；

图7为本发明中船舶推进系统的控制回路的电路连接示意图。

具体实施方式

为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。

一种船舶推进系统，如图1所示，包括系统控制箱、推进器以及电池组和BMS电池管理系统；推进器和系统控制箱双向电性连接，以通过系统控制箱的控制实现推进器的启停；BMS电池管理系统包括采样模块和电池处理模块，采样模块用于检测电池组的电流参数和电压参数，电池组的电源端通过采样模块连接系统控制箱的电源端，采样模块的信号输出端分别连接电池处理模块的信号输入端和系统控制箱的信号输入端，电池处理模块根据电流参数和电压参数估算出电池组的SOC状态，同时系统控制箱也可以根据电流参数和电压参数估算出电池组的电池容量；电池处理模块的信号输出端连接系统控制箱的信号输入端，电池处理模块将处理的SOC状态传送给系统控制箱。

如图2所示，上述的采样模块包括电流采样模块和电压采样模块，采样模块的具体电路连接为：电流采样模块为电流传感器，系统控制箱的电源正极端(即Vdc-P端)连接电池组的正极，电流传感器按常规方式套设于所述电池组的正极的铜条上，电流传感器的信号输出端分别连接电池处理模块的信号输入端和系统控制箱的bat输入端；

电池组的正极连接电压采样模块的正极端，电池组的负极、电压采样模块的负极端和系统控制箱的电源负极端(即Vdc-N端)均接地，电压采样模块的信号输出端连接系统控制箱的bat输入端。

进一步地，电池处理模块为常规的SOC估算模块，电池处理模块获取电流采样模块检测的电流信息，并进行处理以获取SOC状态，然后将计算出的SOC状态传输给系统控制箱中；同时，电流采样模块将还会将检测的电流信息传输给系统控制箱中，电压采样模块将检测的电压信息传输给系统控制箱中。在本实施例中，采用电流积分法以计算出电池组的SOC状态，即通过将电流对时间进行积分以计算出电池组的荷电状态。

进一步地，在系统控制箱确定电池组无法提供信息时，系统控制箱通过采样电流模块检测的电流信息和采样电压模块检测的电压信息，以实时计算出电池容量，同时提供电池充放电保护；这里系统控制箱按如下方式判断是否接收到BMS电池管理系统的信息：BMS电池管理系统通过CAN总线连接系统控制箱，且与系统控制箱连接的端口分别匹配有专用ID口，BMS电池管理系统每隔一段时间会通过专用ID口发送汇报信息给系统控制箱，若系统控制箱在规定的时间间隔内(以默认为2s为例进行说明)没有收到相应专用ID口发送的汇报信息，则系统控制箱判断电池组无法提供信息。

在本实施例中，系统控制箱采用与电池处理模块相同的方式计算出电池容量。

在本实施例中，系统控制箱中预设有电池容量阈值、最高电压、最低电压和最大充放电电流，且系统控制箱按如下方式对电池组进行充放电保护：1、在电池组放电时，如果电池组的电压低于设定的最低电压，系统控制箱发送扭矩限制命令给下述的船舶推进系统中的推进器，以降低推进器的输出功率，从而减少从电池组汲取的电功率，进而使电池组的电压恢复到正常范围中；2、在电池组放电时系统控制箱监控电池组的电流，在电池组的电流超过设定的最大充放电电流时，系统控制箱发送扭矩限制命令给下述的推进器，以降低推进器的输出功率，从而减少从电池组汲取的电功率，进而使电池组的电压恢复到正常范围中，以保护电池组不过分放电。

在本实施例中，上述的电池组为锂电池组，根据推进器的功率大小、船体大小和续航要求等实际情况，对锂电池组的容量进行选择，在此不进行限定。

如图1-3所示，船舶推进系统还包括总成面板、油门操纵器和增程器，总成面板和系统控制箱双向电性连接，油门操纵器的信号输出端连接系统控制箱的信号输入端，增程器与系统控制箱双向电连接；这样，系统控制箱获取总成面板和油门操纵器的信号，随后系统控制箱发送信号给推进器，使推进器按需求的转速和功率工作，同时系统控制箱一般从BMS电池管理系统中获取电池组的SOC状态，根据不同的运行模式，输出信号给推进器或增程器，以动态限制推进器输出功率或启停增程器补充功率缺口；本实施例中的运行模式分为纯电动模式和混动模式。

进一步地，上述的面板总成包括带有显示屏的PLC控制器、钥匙开关和急停开关，急停开关和钥匙开关分别电连接PLC控制器的信号输入端，PLC控制器与系统控制箱双向电连接；这样，PLC控制器获取钥匙开关和急停开关的状态信号，并发送给系统控制箱，同时也获取系统控制箱上传的信息，并显示在显示屏上。

进一步地，面板总成还集成有GPS模块，GPS模块的信号输出端连接系统控制箱的信号输入端，GPS模块用于船舶的航速采集，并将采集的信息传输给系统控制箱中，同时PLC控制器获取系统控制箱中的航速信息并显示在显示屏上。

进一步地，面板总成还包括蜂鸣器，该蜂鸣器安装在船舶上，蜂鸣器为声光报警蜂鸣器，且蜂鸣器的信号输入端连接PLC控制器的信号输出端，蜂鸣器用于在故障时发出警报以起到提醒的作用，在系统控制器监控到有故障时，系统控制器发出提醒信号给PLC控制器，PLC控制器输出信号给蜂鸣器，以使蜂鸣器发出声音进行提醒。

上述的油门操纵器包括油门推杆，该油门操纵器用于给系统控制箱提供油门推杆的档位信号和油门深度信号；其中，油门操纵器还包括拉线，拉线与油门推杆按常规油门操纵器连接的方式相互连接，且拉线还连接位移传感器的采集端，位移传感器的信号输出端连接系统控制箱的信号输入端，以在油门推杆动作时带动拉线动作，从而使位移传感器获取该机械信号，位移传感器将该机械信号转换成电信号传输给系统控制箱，系统控制箱即可获取油门推杆的档位信息和油门深度信息。

此外，本实施例中系统控制箱还可以采用另一方式获取档位信息和油门深度信息，展开地，油门推杆为电子油门推杆，该电子油门推杆为现有常规的电子油门推杆，电子油门推杆内置有推杆位置传感器和采样板卡，采样板卡设有通讯接口，推杆位置传感器的信号输出端连接采样板卡的信号输入端，通讯接口连接系统控制箱的通讯端，这样，推杆位置传感器采样电子油门推杆的位置信号，采样板卡将位置信号转换成CAN通信信号，并传递该系统控制箱，以获取档位信息和油门深度信息。

上述的增程器包括增程控制器、柴油引擎和直流电机一，柴油引擎的曲轴连接直流电机一的旋转轴，直流电机一用于柴油引擎的启动和发电，这样直流电机一可以直接带动柴油引擎启动，以使柴油引擎不需要额外配置启动机，且启动过程较为平稳；其中，系统控制箱的信号输出端连接增程控制器的信号输入端，增程控制器的信号输出端连接直流电机一的信号输入端。在本实施例中，增程器可以采用现有常规的增程器。

进一步地，增程控制器中预设有功率转速曲线，采用发动机测试台架对柴油引擎的各个转速功率进行标定以获取功率转速曲线，在系统控制箱输出相应功率需求时，增程控制器在接收到请求功率时，通过功率转速曲线找到柴油引擎可以满足此功率的对应转速(即最经济转速)，将柴油引擎的转速控制到该转速，然后增程控制器通过此转速换算出直流电机一需要多大转矩，随后增程控制器控制直流电机一输出相应转矩，直流电机一将该转矩施加到柴油引擎的曲轴上，以实现柴油引擎在匹配的最佳转速下输出所需功率，从而保证在系统控制箱发出不同的功率需求时，柴油引擎都工作在最优燃油效率区域，保证使用的经济性。

其中，功率转速曲线采用下述方式获取：发动机测试台架具备扭矩仪，可以测试柴油引擎的曲轴输出功率，同时可以测试发动机实时的燃油消耗量，这样，发动机测试台架可以将柴油引擎的曲轴转速固定在任意的转速(柴油引擎允许范围内)，在测试时通过柴油引擎运行的所有转速和扭矩，测试出每个转速对应扭矩，及对应的燃油消耗量，计算出燃油效率，从而绘制出柴油引擎的转速-扭矩-效率以及转速-功率-效率的曲线，这样即可获取最优的功率转速曲线。

上述的推进器包括直流电机二和螺旋桨，柴油引擎的输出轴连接直流电机二的输入轴，直流电机二的输出轴通过减速器连接螺旋桨，并且，直流电机二的电源端连接系统控制箱的电源端，这样，在纯电动模式时，电池组给直流电机二提供工作电源；在混动模式时，电池组和柴油引擎同时为直流电机二提供工作电源。本实施例中直流电机二采样现有常规的直流电机，较佳地直流电机二可以采用高效扁线电机，其中，直流电机二采用本领域中常用的标定方法，使直流电机二在工作范围中尽可能的保证效率最优。

在本发明中还提供了一种船舶推进系统的控制策略，其适用于船舶运行在纯电动模式下。

如图4-6所示，基于不同工况可以选择以下供电模式中的任一种：独立供电模式、外部供电模式和并联供电模式；

独立供电模式：采用船舶推进系统自身的电池组对推进器进行供电；

外部供电模式：采用非船舶推进系统的外部设备中的电池组给推进器供电；

并联供电模式；采用船舶推进系统设置的电池组分别给推进器及外部设备供电，或者外部设备和船舶推进系统设置的电池组共同给船舶推进系统供电；

选择其中一种供电模式，同时采用预充电处理方法对船舶推进系统进行预充电，预充电处理具体步骤如下：

步骤A1：采用预充电阻给船舶推进系统的主回路进行预充电；

步骤A2：判断船舶推进系统的主回路的直流电压是否达到预设的预充完成值，若是则标志预充电完成，并进行步骤A3，若否则返回步骤A1；

步骤A3：判断船舶推进系统的主回路的直流电压是否低于预设的预充电释放值，若是则标志预充电未完成，并进行步骤A4，若否则继续保持标志预充电完成；

步骤A4：判断推进器是否停机，若是则返回步骤A1，若否则重新标志预充电未完成；

若系统控制箱获取停止命令或预充电未完成信息时，控制推进器停机；在系统控制箱获取启动命令和预充电完成信息时，系统控制箱输出启动命令，使推进器启动进行工作。

进一步地，船舶推进系统中各设备之间的主回路的具体连接关系为：第一设备的正极端分别连接接触器K1的常开辅助触点的第一端和接触器K2的常开辅助触点的第一端，接触器K1的常开辅助触点的第二端连接预充电阻的第一端，预充电阻的第二端分出四路，第一路通过接触器K3的常开辅助触点连接第二设备的正极端，第二路通过接触器K4的常开辅助触点连接第三设备的正极端，第三路通过接触器K5的常开辅助触点连接第四设备的正极端，第四路连接接触器K2的常开辅助触点的第二端；并且，第一设备的负极端分别连接第二设备、第三设备和第四设备的负极端。其中，以预充电阻的第二端引出的连接点为Vdc+，第一设备、第二设备、第三设备和第四设备的负极端相互连接的连接点为Vdc-，Vdc+和Vdc-之间连接电压传感器，以通过电压传感器进行电压检测，检测的电压为上述的直流电压，且该电压传感器的信号输出端连接系统控制箱的信号输入端，以使系统控制箱获取直流电压。其中，在预充电阻的第二端通过电流传感器后再分出上述的四路，该电流传感器用于采用主回路的直流电流。

需说明的是，系统控制箱通过控制各接触器的线圈的得电或断电，以实现对接触器的辅助触点的控制，其中，各接触器的线圈所形成的控制回路，控制回路如图7所示，且该控制回路为船舶推进系统中的常规控制回路，故不再展开叙述。

在本实施例中，以第一设备为船舶推进系统的电池组，第二设备为前述的增程器，第三设备为协同系统，第四设备为前述的推进器为例进行说明，第三设备也称之为外部设备，本实施例中以协同系统为另一套船舶推进系统为例进行说明。其中，协同系统还可以为同时有增程器和太阳能供电模块的系统，此外协同系统还可以采用其他供电系统，在此不进行限定。

进一步地，在进行预充电处理之前，系统控制箱先控制接触器K3、接触器K4和接触器K5均得电，以使接触器K3、接触器K4和接触器K5的常开触点均闭合，以使第二设备、第三设备和第四设备的直流端并联在一起。

进一步地，系统控制箱中分别设置有配置命令，上述的供电模式中的独立供电模式、外部供电模式和并联供电模式分别对应相应的配置命令，在本实施例中，在系统控制箱中独立供电模式预设为配置命令0，并联供电模式预设为配置命令1，外部供电模式预设为配置命令2。需说明的是，用户对配置命令进行设置，换言之，用户根据实际使用情况选择合适的供电模式对推进器进行供电；其中，在正常情况下采用独立供电模式(即单机独立推进模式)，只有在电池故障或用户特意只用一组电池组时，才配置成外部供电模式和/或并联供电模式。

系统控制箱根据用户选择的配置命令选择相应供电模式对推进器进行供电，推进器控制的具体步骤为：

步骤B1：钥匙开关启动，钥匙开关发送打开信号给系统控制箱，系统控制箱读取用户输入的配置命令，并根据输入的配置命令进行步骤B2：

步骤B2：若系统控制箱读取到配置命令为0，则系统控制箱控制接触器K5的常开辅助触点通电吸合，同时发送停机指令给推进器，然后进行步骤B3；

若系统控制箱读取到配置命令为1，系统控制箱控制接触器K5的常开辅助触点通电吸合，同时接触器K4的常开辅助触点通电吸合，然后进行步骤B3；

若系统控制箱读取到配置命令为2，系统控制箱控制接触器K5的常开辅助触点通电吸合，同时接触器K4的常开辅助触点通电吸合，然后系统控制箱判断协同系统的推进器和外部接头是否均已完成连接，若是则接触器K1的常开辅助触点通电吸合，同时发送停机指令给推进器，若否则系统控制箱持续判断协同系统的推进器和外部接头是否均已连接完成，直至协同系统的推进器和外部接头均已完成连接，然后进行步骤B3；

步骤B3：在系统控制箱接收到启动命令和预充电完成信息时，系统控制箱控制接触器K1的常开辅助触点断开，系统控制箱发送推进器启动命令给推进器，同时系统控制箱发送推进器的转速和转矩限制给推进器，推进器正常运行；一旦系统控制箱接收到停止命令或预充电未完成信息时，系统控制箱发送停机信号给推进器，推进器停止运行，直至系统控制箱再次接收到船舶推进系统启动命令和预充电完成信息时，系统控制箱才再次控制推进器启动；

在系统控制箱获取到配置命令更改信息时，系统控制箱发送推进器停机命令，同时系统控制器控制各接触器的常开辅助触点断开，然后回到步骤B2。

需说明的是，在步骤B3中，当系统控制箱控制各接触器的常开辅助触点断开之后，系统控制箱等待直流电压低于安全电压后，再回到步骤B2，以确保人身安全。其中，上述的安全电压为根据安全标准规定的安全电压，本实施例中以安全电压为60V为例。

进一步地，系统控制箱与上述的协同系统中的系统控制箱双向电性连接，船舶推进系统中的系统控制箱和协同系统中的系统控制箱可以相互传输信息，这样，协同系统中的系统控制箱可以将各接触器的状态传输给船舶推进系统中的系统控制箱，以获取协同系统的推进器和外部接头的连接状态。

进一步地，采用预充电处理预充电处理方法对船舶推进系统进行预充电，预充电处理方法具体步骤如下：

步骤A1：系统控制箱控制接触器K3、接触器K4和接触器K5的常开触点均闭合，然后系统控制箱控制接触器K1的常开辅助触点吸合，使预充电阻给船舶推进系统的各设备进行预充电，然后进行步骤A2；

步骤A2：系统控制箱持续判断船舶推进系统的主回路的直流电压是否达到预充完成值，若是则进行步骤A3，若否则回到步骤A1；

步骤A3：接触器K2的常开辅助触点吸合，系统控制箱判断接触器K2的常开辅助触点是否吸合成功，若是则进行步骤A4，否则系统控制箱持续判断控制接触器K2的常开辅助触点是否吸合成功；

步骤A4：接触器K1的常开辅助触点断开，同时系统控制箱标志预充电完成，然后进行步骤A5；

步骤A5：系统控制箱判断船舶推进系统的直流电压是否低于预充电释放值，若是则系统控制箱标志预充电未完成，并进行步骤A6，若否则返回到步骤A4中；

步骤A6：系统控制箱判断推进器是否已经停机，若是则控制接触器K2的常开辅助触点断开，然后返回到步骤A1中，否则返回步骤A5中。

需说明的是，在接触器K1的常开辅助触点吸合时，预充回路通路，使电池组通过预充回路的预充电阻给直流电压预充电，直流电压随着充电时间增加而升高。

本实施例中，系统控制箱中预设有预充完成值和预充电释放值。

本发明一种船舶推进系统的控制策略中的推进器控制方法和预充电处理方法为并行状态。

以上所述仅为本实施例的优选实施例，凡跟本发明权利要求范围所做的均等变化和修饰，均应属于本发明的权利要求范围。

Claims (10)

1.一种船舶推进系统的控制策略，其特征在于：采用纯电动模式，基于不同工况选择以下供电模式中的任一种：独立供电模式、外部供电模式和并联供电模式；

所述独立供电模式：采用船舶推进系统自身的电池组对所述船舶推进系统进行供电；

所述外部供电模式：采用非所述船舶推进系统的外部设备中的电池组给所述船舶推进系统供电；

所述并联供电模式：采用船舶推进系统设置的电池组分别给所述船舶推进系统及非所述船舶推进系统的外部设备进行供电，或者，非所述船舶推进系统的外部设备和所述船舶推进系统设置的电池组共同给所述船舶推进系统供电；

选择其中一种所述供电模式，同时对所述船舶推进系统进行推进器控制和预充电处理，所述预充电处理具体步骤如下：

步骤A1：采用预充电阻给所述船舶推进系统的主回路进行预充电，然后进行步骤A2；

步骤A2：判断所述船舶推进系统的主回路的直流电压是否达到预设的预充完成值，若是则标志预充电完成,并进行步骤A3，若否则返回步骤A1；

步骤A3：判断所述船舶推进系统的主回路的直流电压是否低于预设的预充电释放值，若是则标志预充电未完成，并进行步骤A4，若否则保持标志预充电完成；

步骤A4：判断所述船舶推进系统是否停机，若是则返回到步骤A1，若否则重新标志预充电未完成；

所述推进器控制的具体步骤如下：

步骤B1：根据选择的所述供电模式进行动作，同时采用所述预充电阻给所述主回路预充电；

步骤B2：当接收到启动命令和预充电完成信息时，所述船舶推进系统在选择的所述供电模式下运行；

当接收到停止命令或预充电未完成信息时，所述船舶推进系统停止工作，直至重新接收到启动命令和预充电完成信息时所述船舶推进系统再重新在选择的所述供电模式下运行。

2.根据权利要求1所述的一种船舶推进系统的控制策略，其特征在于：所述船舶推进系统包括第一设备、第二设备和第四设备，所述第一设备的正极端分别连接接触器K1的常开辅助触点的第一端和接触器K2的常开辅助触点的第一端，所述接触器K1的常开辅助触点的第二端连接预充电阻的第一端，所述预充电阻的第二端分出四路，第一路通过接触器K3的常开辅助触点连接所述第二设备的正极端，第二路通过接触器K4的常开辅助触点连接第三设备的正极端，第三路通过接触器K5的常开辅助触点连接所述第四设备，第四路连接接触器K2的常开辅助触点的第二端；并且，所述第一设备的负极端分别连接所述第二设备、所述第三设备和所述第四设备的负极端；

其中，所述直流电压为所述预充电阻的第二端及所述第一设备、所述第二设备、所述第三设备和所述第四设备的负极端相互连接的连接点之间的电压。

3.根据权利要求2所述的一种船舶推进系统的控制策略，其特征在于：所述第一设备为所述船舶推进系统的所述电池组，所述第二设备为增程器，所述第三设备为协同系统，所述第四设备为推进器。

4.根据权利要求3所述的一种船舶推进系统的控制策略，其特征在于：所述船舶推进系统包括系统控制箱、所述第一设备、所述第二设备和所述第三设备，所述系统控制箱中对应于所述独立供电模式、所述外部供电模式和所述并联供电模式分别设置有配置命令，所述系统控制箱根据用户选择的配置命令选择相应的所述供电模式对所述推进器供电，具体推进器控制方法为：

步骤B1：读取用户输入的配置命令，并根据所述配置命令进行步骤B2；

步骤B2：若读取的配置命令对应所述独立供电模式，则所述接触器K5的常开辅助触点闭合，同时发送停机指令给所述推进器，然后进行步骤B3；

若读取的配置命令对应所述并联供电模式，则所述接触器K5和所述接触器K4的常开辅助触点均闭合，然后进行步骤B3；

若读取的配置命令对应所述外部供电模式，则所述接触器K5和所述接触器K4的常开辅助触点均闭合，然后判断所述第三设备和所述第四设备是否完成连接，在所述第三设备和所述第四设备完成连接后，所述接触器K1的常开辅助触点闭合，同时系统控制箱发送停机指令给所述第四设备，然后然后进行步骤B3；

步骤B3：当接收到所述推进器的启动命令和预充电完成信息时，所述接触器K1的常开辅助触点断开，并使所述推进器正常运行；一旦接收到停止命令或预充电未完成信息时，发送停机命令给所述推进器，所述推进器停止运行，直至再次接收到启动命令和预充电完成信息时，才再次启动所述推进器；

当接收到配置命令更改信息时，发送停机命令给所述推进器，同时所述接触器K1、所述接触器K2、所述接触器K3、所述接触器K4和所述接触器K5的常开辅助触点均断开，然后返回到步骤B2。

5.根据权利要求4所述的一种船舶推进系统的控制策略，其特征在于：所述推进器控制方法和所述预充电处理方法为两个并列状态。

6.根据权利要求1-4任一项所述的一种船舶推进系统的控制策略，其特征在于：船舶推进系统包括控制箱、推进器、电池组和BMS电池管理系统，所述推进器与所述系统控制箱双向连接；所述BMS电池管理系统包括采样模块和电池处理模块，所述电池组的电源端通过所述采样模块连接所述系统控制箱的电源端，所述采样模块的信号输出端分别连接所述电池处理模块和所述系统控制箱的信号输入端，所述电池处理模块的信号输出端连接所述系统控制箱的信号输入端。

7.根据权利要求6所述的一种船舶推进系统的控制策略，其特征在于：所述采样模块包括电流采样模块和电压采样模块，所述电池组的正极连接所述系统控制箱的电源正极端，所述电流采样模块安装于所述电池组的正极上；所述电池组的正极还连接所述电压采样模块的正极端，所述电池组的负极、所述电压采样模块的负极端和所述系统控制箱的电源负极端均接地；其中，所述电流采样模块的信号输出端分别电性连接所述电池处理模块的信号输入端和所述系统控制箱的信号输入端，所述电池处理模块的信号输出端连接所述系统控制箱的信号输入端，所述电压采样模块的信号输出端电性连接所述系统控制箱的信号输入端；其中，所述系统控制箱中设置有所述电池组的各电池参数。

8.根据权利要求7所述的一种船舶推进系统的控制策略，其特征在于：还包括面板总成，所述面板总成包括带有显示屏的PLC控制器、钥匙开关和急停开关，所述急停开关电性连接所述PLC控制器的信号输入端，所述钥匙开关电性连接所述PLC控制器的信号输入端，所述PLC控制器与所述系统控制箱双向连接。

9.根据权利要求8所述的一种船舶推进系统的控制策略，其特征在于：还包括油门操纵器，所述油门操纵器包括油门推杆及与所述油门推杆连接的拉线，所述拉线连接位移传感器的采样端，所述位移传感器的信号输出端连接所述系统控制箱的信号输入端，和/或所述油门推杆的档把连接所述系统控制箱的信号输入端。

10.根据权利要求9所述的一种船舶推进系统的控制策略，其特征在于：还包括增程器，所述系统控制箱与所述增程器双向电性连接。