1.一种零碳多模式船舶动力控制系统,其特征在于,包括:动力电池(1)、直流电网(2)、动力输出1档路径(3)、结合套(4)、动力输出2档路径(5)、DC/DC转换器(6)、氢燃料电池(7)、第一电机(8)、螺旋桨(9)、第二电机(10)、湿式离合器(11)、减震器(12)、氢发动机(13);
所述动力电池(1)与所述直流电网(2)相连,用于对燃料电池软特性进行补偿,作为辅助能量源为船舶航行及附件工作提供电量补充,同时储存制动能量回收所得电量;
所述直流电网(2)用于进行电量交互;
所述动力输出1档路径(3)与第一电机(8)、第二电机(10)、氢发动机(13)耦合,用于为动力系统实现动能输出;
所述结合套(4)用于控制实现1档、2档及空挡模式的切换;
所述动力输出2档路径(5)用于与第二电机(10)、氢发动机(13)耦合,为动力系统实现动能输出;
所述DC/DC转换器(6)用于进行直流电的高低压转换;
所述氢燃料电池(7)用于为船舶航行及附件工作提供电能;
所述第一电机(8)与动力系统未解耦,用于为船舶航行提供动力并参与制动能量回收;
所述螺旋桨(9)用于为船舶航行提供动力并参与制动能量回收;
所述第二电机(10)用于为船舶航行提供动力,并与氢发动机(13)组成发电模块进行发电;
所述湿式离合器(11)用于控制实现氢发动机(13)的接入;
所述减震器(12)用于减小曲轴的扭转振动;
所述氢发动机(13)与动力系统解耦,用于辅助发电单元为船舶航行及附件工作提供电能。
2.根据权利要求1所述的零碳多模式船舶动力控制系统的控制方法,其特征在于,包括以下步骤:设置航行速度阈值、动力电池SOC阈值和需求转矩阈值,同时获取电机峰值转矩和发动机输出转矩;
获取实时航行速度,基于所述实时航行速度和所述航行速度阈值判断船舶航行状态,其中所述船舶航行状态包括低速航行状态和高速航行状态;
获取实时动力电池SOC,将所述实时动力电池SOC和动力电池SOC阈值进行对比,生成电池SOC对比结果;
获取航行需求转矩,将所述航行需求转矩与所述电机峰值转矩、发动机最优输出转矩和需求转矩低阈值进行对比,生成转矩对比结果;
基于所述船舶航行状态、所述电池SOC对比结果和所述转矩对比结果进行模式切换,完成船舶动力控制。
3.根据权利要求2所述的零碳多模式船舶动力控制方法,其特征在于,所述航行速度阈值包括航行速度低阈值和航行速度高阈值;
所述电机峰值转矩包括第一电机峰值转矩和第二电机峰值转矩;
所述发动机输出转矩包括发动机最优输出转矩和发动机峰值输出转矩。
4.根据权利要求3所述的零碳多模式船舶动力控制方法,其特征在于,所述船舶航行状态、所述电池SOC对比结果和所述转矩对比结果进行模式切换的过程包括:若所述实时航行速度低于所述航行速度低阈值,且所述实时动力电池SOC高于所述动力电池SOC阈值、所述航行需求转矩低于所述第一电机峰值转矩,则通过第一电机(8)提供驱动力;
若所述实时航行速度低于所述航行速度低阈值,且实时动力电池SOC高于动力电池SOC阈值、所述航行需求转矩高于所述第一电机峰值转矩,则通过第一电机(8)和第二电机(10)提供驱动力。
5.根据权利要求3所述的零碳多模式船舶动力控制方法,其特征在于,所述船舶航行状态、所述电池SOC对比结果和所述转矩对比结果进行模式切换的过程还包括:若所述实时航行速度低于所述航行速度低阈值,且所述实时动力电池SOC低于所述动力电池SOC阈值、所述航行需求转矩低于所述第一电机峰值转矩,则氢发动机(13)开启与第二电机(10)组成发电模块为动力电池(1)进行电量补充的同时为第一电机(8)供电,此时第一电机提供驱动力。
6.根据权利要求3所述的零碳多模式船舶动力控制方法,其特征在于,所述船舶航行状态、所述电池SOC对比结果和所述转矩对比结果进行模式切换的过程还包括:若所述实时航行速度高于所述航行速度低阈值且低于所述航行速度高阈值,且所述航行需求转矩低于所述第一电机峰值转矩,则通过第一电机(8)提供驱动力,或通过第一电机(8)与氢发动机(13)共同提供驱动力;
若所述实时航行速度高于所述航行速度低阈值且低于所述航行速度高阈值,且所述航行需求转矩高于所述第一电机峰值转矩且低于所述第一电机峰值转矩和所述第二电机峰值转矩之和,则通过第一电机(8)与第二电机(10)共同提供驱动力,或通过第一电机(8)与氢发动机(13)共同提供驱动力;
若所述实时航行速度高于所述航行速度低阈值且低于所述航行速度高阈值,且所述航行需求转矩高于所述第一电机峰值转矩和所述第二电机峰值转矩之和,低于所述发动机最优输出转矩、所述第一电机峰值转矩和所述第二电机峰值转矩之和,则氢发动机(13)以所述发动机最优输出转矩、第一电机(8)以峰值转矩进行动力输出,第二电机(10)作动力补充。
7.根据权利要求3所述的零碳多模式船舶动力控制方法,其特征在于,所述船舶航行状态、所述电池SOC对比结果和所述转矩对比结果进行模式切换的过程还包括:若所述实时航行速度高于所述航行速度高阈值,且所述实时动力电池SOC低于所述动力电池SOC阈值,所述航行需求转矩低于所述第一电机峰值转矩,则通过第一电机(8)提供驱动力;
若所述实时航行速度高于所述航行速度高阈值,且所述实时动力电池SOC低于所述动力电池SOC阈值,所述航行需求转矩高于所述需求转矩低阈值且低于所述发动机峰值输出转矩,则通过氢发动机(13)提供驱动力。
8.根据权利要求3所述的零碳多模式船舶动力控制方法,其特征在于,所述船舶航行状态、所述电池SOC对比结果和所述转矩对比结果进行模式切换的过程还包括:若所述实时航行速度高于所述航行速度高阈值,且所述实时动力电池SOC高于所述动力电池SOC阈值,所述航行需求转矩低于所述第一电机峰值转矩,则通过第一电机(8)提供驱动力;
若所述实时航行速度高于所述航行速度高阈值,且所述实时动力电池SOC高于所述动力电池SOC阈值,所述航行需求转矩高于所述第一电机峰值转矩且低于所述第一电机峰值转矩和所述第二电机峰值转矩之和,则通过第一电机(8)和第二电机(10)提供驱动力。
9.根据权利要求3所述的零碳多模式船舶动力控制方法,其特征在于,所述船舶航行状态、所述电池SOC对比结果和所述转矩对比结果进行模式切换的过程还包括:若所述实时航行速度高于所述航行速度高阈值,且所述实时动力电池SOC低于所述动力电池SOC阈值,航行需求转矩高于发动机峰值输出转矩且低于发动机峰值输出转矩与第一电机峰值转矩之和,则通过氢发动机(13)与第一电机(8)提供驱动力;
若所述实时航行速度高于所述航行速度高阈值,且所述实时动力电池SOC低于所述动力电池SOC阈值,所述航行需求转矩高于所述第一电机峰值转矩和所述发动机峰值转矩之和,则氢发动机(13)以所述发动机最大转矩、第一电机(8)以最大转矩进行动力输出,第二电机(10)作动力补充。
10.根据权利要求3所述的零碳多模式船舶动力控制方法,其特征在于,所述船舶航行状态、所述电池SOC对比结果和所述转矩对比结果进行模式切换的过程还包括:若所述实时航行速度高于所述航行速度高阈值,且所述实时动力电池SOC高于所述动力电池SOC阈值,同时所述航行需求转矩高于所述第一电机峰值转矩和所述第二电机峰值转矩之和,低于所述发动机最优输出转矩、所述第一电机峰值转矩和所述第二电机峰值转矩之和,则氢发动机(13)以所述发动机最优转矩、第一电机(8)以最大转矩进行动力输出,第二电机(10)作动力补充;
若所述实时航行速度高于所述航行速度高阈值,且所述实时动力电池SOC高于所述动力电池SOC阈值,同时所述航行需求转矩高于所述第一电机峰值转矩、所述第二电机峰值转矩和发动机最优输出转矩之和且低于第一电机峰值转矩、第二电机峰值转矩和发动机峰值转矩之和,则氢发动机(13)以所述发动机最大转矩、第一电机(8)以最大转矩进行动力输出,第二电机(10)作动力补充。