1.一种船舶氢复合动力推进系统,其特征在于:包括电机、螺旋桨、动力电池、外电机控制器、内电机控制器、氢燃料电池、氢内燃机和储氢罐;
所述电机包括定子部、外转子部、内转子部和锁止离合器,所述外转子部位于所述定子部的内部,所述内转子部位于所述外转子部的内部,所述内转子部与所述外转子部之间能通过所述锁止离合器锁止或者分离;
所述内转子部的一端连接有输入轴,所述外转子部的一端连接有输出轴,所述输出轴的末端连接螺旋桨;
所述定子部和所述外转子部之间能产生电磁作用,定义所述定子部和所述外转子部构成为外电机,所述外转子部和所述内转子部之间能产生电磁作用,定义所述外转子部和所述内转子部构成为内电机;
所述动力电池经外电机控制器电连接外电机的控制端,所述动力电池经内电机控制器电连接内电机的控制端;
所述氢燃料电池电连接所述动力电池;
所述氢内燃机的输出转轴经主离合器连接输入轴的末端;
所述储氢罐分别经输氢管路连接氢内燃机和氢燃料电池的氢气输入端,所述储氢罐用于向氢燃料电池和氢内燃机输送氢气;
所述储氢罐经第一输氢管路连接氢内燃机的氢气输入端,所述储氢罐经第二输氢管路连接氢燃料电池的氢气输入端。
2.根据权利要求1所述的一种船舶氢复合动力推进系统,其特征在于:
所述第二输氢管路上设置有净化器,所述净化器用于净化向氢燃料电池的氢气输入端输送的氢气。
3.根据权利要求1所述的一种船舶氢复合动力推进系统,其特征在于:
所述第二输氢管路上设置有加湿器,所述加湿器用于增加向氢燃料电池的氢气输入端输送氢气的湿度。
4.根据权利要求1所述的一种船舶氢复合动力推进系统,其特征在于:
所述氢内燃机连接有尾气排放装置,所述尾气排放装置经导热管路连接有换热器,所述换热器将热量传导至所述氢燃料电池。
5.根据权利要求1所述的一种船舶氢复合动力推进系统,其特征在于:
所述氢燃料电池的空气输入端经空气管路连接有空压机,所述空压机用于增加向氢燃料电池的空气输入端输送空气的压力。
6.根据权利要求5所述的一种船舶氢复合动力推进系统,其特征在于:
所述空气管路上连接有中冷器,所述中冷器用于降低向氢燃料电池的空气输入端输送空气的温度。
7.一种船舶氢复合动力推进方法,应用权利要求1至6任一项所述的船舶氢复合动力推进系统,其特征在于,所述方法可选择地运行如下五种工况:工况1、船舶起步,主离合器断开氢内燃机的输出转轴和输入轴连接,氢内燃机停止,内转子部与外转子部之间通过锁止离合器分离,由动力电池向外电机提供电能,外电机启动,外电机的外转子部带动输出轴转动;
工况2、船舶低速行驶,当动力电池的电荷量处于设定中、高值时,主离合器断开氢内燃机的输出转轴和输入轴连接,氢内燃机停止,内转子部与外转子部之间通过锁止离合器分离,由动力电池向外电机提供电能,外电机的外转子部带动输出轴转动;
当动力电池的电荷量处于设定中、高值,并且,需继续提高输出轴的输出功率时,主离合器断开氢内燃机的输出转轴和输入轴连接,氢内燃机停止,内转子部与外转子部之间通过锁止离合器分离,由动力电池向外电机提供电能,保持外电机运行,由动力电池向内电机提供电能,内电机启动,使内转子部的转速高于外转子部的转速,内转子部的线圈切割外转子部的磁场产生安培力以提高外转子部的转矩;
当动力电池的电荷量处于设定低值时,内转子部与外转子部之间通过锁止离合器分离,由动力电池向外电机提供电能,外电机的外转子部带动输出轴转动,同时,外转子部切割定子部的磁场,在外转子部中产生电流,电流在旋转的外转子部中产生磁势,在外转子部和内转子部之间产生间隙磁场,主离合器使氢内燃机的输出转轴和输入轴连接,氢内燃机启动,氢内燃机带动内转子部转动切割间隙磁场产生电流向动力电池充电,氢燃料电池向动力电池充电;
工况3、船舶中速行驶,当动力电池的电荷量处于设定低值时,内转子部与外转子部之间通过锁止离合器分离,由动力电池向外电机提供电能,外电机的外转子部带动输出轴转动,同时,外转子部切割定子部的磁场,在外转子部中产生电流,电流在旋转的外转子部中产生磁势,在外转子部和内转子部之间产生间隙磁场,主离合器使氢内燃机的输出转轴和输入轴连接,氢内燃机启动,氢内燃机带动内转子部转动切割间隙磁场产生电流向动力电池充电,氢燃料电池向动力电池充电;
当动力电池的电荷量处于设定中值时,根据输出轴所需求输出功率进行如下选择:
当需求输出功率小于氢内燃机最低功率时,主离合器断开氢内燃机的输出转轴和输入轴连接,氢内燃机停止,内转子部与外转子部之间通过锁止离合器分离,由动力电池向外电机提供电能,外电机的外转子部带动输出轴转动;或者,主离合器断开氢内燃机的输出转轴和输入轴连接,氢内燃机停止,内转子部与外转子部之间通过锁止离合器分离,由动力电池向外电机提供电能,保持外电机运行,由动力电池向内电机提供电能,内电机启动,使内转子部的转速高于外转子部的转速,内转子部的线圈切割外转子部的磁场产生安培力以提高外转子部的转矩;
当需求输出功率介于氢内燃机最低功率和最优功率之间时,主离合器使氢内燃机的输出转轴和输入轴连接,氢内燃机启动,内转子部与外转子部之间通过锁止离合器分离,由动力电池向外电机提供电能,外电机的外转子部带动输出轴转动,氢内燃机带动内转子部的转速高于外转子部的转速,内转子部的线圈切割外转子部的磁场产生安培力以提高外转子部的转矩,同时,内转子部转动切割间隙磁场产生电流向动力电池充电;
当需求输出功率介于氢内燃机最优功率和最高功率之间时,主离合器使氢内燃机的输出转轴和输入轴连接,氢内燃机启动,内转子部与外转子部之间通过锁止离合器锁止,由氢内燃机直接带动输出轴转动,同时,外转子部切割定子部的磁场产生电流,根据动力电池的电荷量,由外电机控制器确定是否向动力电池充电;
当需求输出功率大于氢内燃机最高功率时,主离合器使氢内燃机的输出转轴和输入轴连接,氢内燃机启动,内转子部与外转子部之间通过锁止离合器锁止,同时,由动力电池向外电机提供电能,由氢内燃机和外电机的外转子部带动输出轴转动;
当动力电池的电荷量处于设定高值时,主离合器断开氢内燃机的输出转轴和输入轴连接,氢内燃机停止,内转子部与外转子部之间通过锁止离合器分离,由动力电池向外电机提供电能,外电机的外转子部带动输出轴转动;或者,主离合器断开氢内燃机的输出转轴和输入轴连接,氢内燃机停止,内转子部与外转子部之间通过锁止离合器分离,由动力电池向外电机提供电能,保持外电机运行,由动力电池向内电机提供电能,内电机启动,使内转子部的转速高于外转子部的转速,内转子部的线圈切割外转子部的磁场产生安培力以提高外转子部的转矩;
工况4、船舶高速行驶,主离合器使氢内燃机的输出转轴和输入轴连接,氢内燃机启动,内转子部与外转子部之间通过锁止离合器锁止,由氢内燃机直接带动输出轴转动,同时,外转子部切割定子部的磁场产生电流,根据动力电池的电荷量,由外电机控制器确定是否向动力电池充电;
工况5、船舶制动,输出轴转动带动外转子部切割定子部的磁场产生电流向动力电池充电。