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

1.本发明涉及动力系统自控控制技术领域，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：

2.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。


技术实现要素：

3.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。
4.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：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；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；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；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；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。
5.进一步地，所述方法还包括：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。
6.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：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；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；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；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。
7.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：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。
8.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：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。
9.进一步地，所述对主机离合器进行合排操作包括：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；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。
10.进一步地，所述对主机离合器进行合排操作包括：若所述工作模式为所述pti模式，发送主机离合器合排指令；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。
11.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。
12.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：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；
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；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；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；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。
13.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。
14.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：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。
附图说明
15.下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其它有益效果显而易见。
16.图1为本发明实施例提供的一种混合动力船舶的电机辅助合排控制方法的步骤流程图；图2为本发明实施例提供的一种混合动力系统原理图；图3为本发明实施例提供的一种主机模式下电机辅助控制原理图；图4为本发明实施例提供的一种pti模式下电机辅助控制原理图；图5为本发明实施例提供的一种混合动力船舶的电机辅助合排控制装置的结构示意图。
具体实施方式
17.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
18.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，在不做特别说明的情况下，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
19.图1为本发明实施例提供的一种混合动力船舶的电机辅助合排控制方法的步骤流程图，图2为本发明实施例提供的一种混合动力系统原理图。如图2所示，混合动力系统的主要组成设备包括左舷主机、左舷齿轮箱、左舷轴带电机、左舷螺旋桨右舷主机、右舷齿轮箱、右舷轴带电机、右舷螺旋桨、配电系统等，其中配电系统包括dc/ac模块、ac/dc模块、dc/dc模块、直流母排、交流母排、发电机组、锂电池组等，其中，每个齿轮箱均包含正车离合器、倒车离合器。
20.混合动力系统的工作模式主要分为四种模式，分别为主机模式、pto模式、pti模式、pth模式，另外还有不同于以上几种正常工作模式的未识别模式，其中，左舷与右舷分开识别。
21.本发明所涉及的混合动力系统的轴带电机与螺旋桨通过齿轮箱以机械连接的方式直接连接，中间没有离合器，故轴带电机转速与螺旋桨尾轴转速可通过一定的传动比进行换算，故本发明所涉及的控制方法中仅检测电机转速。若混合动力系统中的轴带电机与螺旋桨之间有离合器，则在提前将离合器合排后，也适用于本发明所涉及的控制方法。
22.本发明的技术方案包括主机模式下的电机辅助合排控制方法以及pti模式下的电机辅助合排控制方法。
23.图1所示为本发明实施例所提供的混合动力船舶的电机辅助合排控制方法的步骤流程图，所述方法包括：步骤101：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；步骤102：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；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；步骤103：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；
步骤104：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。
24.以下对上述步骤101~104进行具体描述。
25.在上述步骤101中，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。
26.示例性地，本方案主要涉及主机模式下电机辅助合排控制策略设计以及pti模式下电机辅助合排控制策略设计，且左舷与右舷的控制原理和控制逻辑相同。因此，首先需要确定混合动力系统的工作模式是否为主机模式或pti模式。当工作模式为主机模式或pti模式时，确定控制手柄的手柄位置，以判断当前状态下系统所处的合排档状态。
27.在上述步骤102中，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。
28.示例性地，控制的角度来看，速度控制与转矩控制两者是独立控制功能。速度控制的目标物理量是电机的转速，力矩控制的目标物理量是电机的转矩。
29.电动机的功率是被动跟随负载波动，直接看就是转速变化，自己不能变化，负载一定电动机输出功率一定，内燃机功率转速一定。速度控制是以速度为实际值进行闭环控制，速度调节器处于闭环状态，通过其输出去引导电流调节器，由电流调节器控制电机的电流，从而适时的调节了电机的转矩，使电机始终跟踪电机的设定转速。速度模式是指变频器以控制电机的转速为目的，此时电机的力矩必须为保持该速度而调整。采用转速控制模式时是为保证转速恒定，需要调节油门调整功率，保证转速稳定。本技术中，在主机模式下，手柄位置从空档推至合排档并达到合排档时，轴带电机以转速-电动的方式工作。
30.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；示例性地，转矩模式是指变频器是以控制电机的输出力矩为目的，速度大小和外部负载大小有关，外部给定直接给电流环作为力矩设定。在pti模式下，手柄位置从空档推至合排档并达到合排档时，轴带电机以转矩-电动的方式工作。
31.在上述步骤103中，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。
32.示例性地，在不同的动力系统工作模式下，在主机需要合排的时刻（正车或倒车合排档），通过控制变频器处于不同的工作模式，驱动轴带电机，让轴带电机带动螺旋桨，使得螺旋桨有一个初始转速，降低主机合排过程中的负荷冲击。
33.具体来说，若控制手柄处于零位，则检测手柄从零位推至合排档的时刻；若控制手柄处于合排档，则在其刚刚到达合排档位置时检测轴带电机转速，即检测螺旋桨尾轴转速。
34.在上述步骤104中，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。
35.示例性地，若轴带电机转速大于目标转速，则保持轴带电机停机，发送离合器合排指令，若轴带电机转速小于目标值，则变频器以转速-电动的方式控制轴带电机启动工作，带轴带电机转速上升至目标值或轴带电机未升速至目标值但已工作一定时间时，若工作模式为主机模式，则停止轴带电机，发送离合器合排指令。然后检测离合器合排反馈状态，若离合器合排完成，则继续保持轴带电机停机，主机转速随手柄位置变化而变化。若工作模式为pti模式，轴带电机保持电机工作状态或由工作状态变为停机状态则根据控制指令确定，具体取决于pti模式正常情况下，轴带电机投入工作的主机转速。若pti模式正常情况下，轴带电机投入工作时主机转速远大于合排转速，则轴带电机需要由工作状态变为停机状态；若pti模式正常情况下，轴带电机投入工作时主机转速接近合排转速，则轴带电机保持工作状态。
36.进一步地，所述方法还包括：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。
37.示例性地，当工作模式为主机模式或pti模式时，确定控制手柄的手柄位置，并进一步确定手柄位置所在的位置区间。举例来说，图3为本发明实施例提供的一种主机模式下电机辅助控制原理图，如图3所示，本方案将主推进遥控系统的控制手柄位置从-100%～0%～+100%分为了4段，手柄位置处在-100%～倒车合排档区间时对应倒车满档-倒车合排档区间；手柄位置处在倒车合排档～0%区间时对应倒车合排档-空档区间；手柄位置处在0%～正车合排档区间时对应空档-正车合排档区间；手柄位置处在正车合排档～100%区间时对应正车合排档-正车满档区间。
38.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：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；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；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；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。
39.示例性地，如图3所示，在倒车合排档-空档区间，手柄位置处在倒车合排档～0%区间，主机保持怠速运行；当手柄位置从空档推至倒车合排档并到达倒车合排档时，变频器以转速-电动的方式控制轴带电机反向工作。在空档-正车合排档区间，手柄位置处在0%～正车合排档区间，主机保持怠速运行；当手柄位置从空档推至正车合排档并到达正车合排档时，变频器以转速-电动的方式控制轴带电机正向工作。
40.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：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。
41.示例性地，混合动力系统的轴带电机与螺旋桨通过齿轮箱以机械连接的方式直接连接，中间无离合器，故轴带电机转速与螺旋桨尾轴转速可通过一定的传动比进行换算，故本发明所涉及的控制方法中仅检测电机转速。
42.举例来说，在pti模式下，也将主推进遥控系统的控制手柄位置从-100%～0%～+100%分为4段。当手柄位置处在倒车合排档～0%区间时，主机保持怠速运行；当手柄位置从空档推至倒车合排档并到达倒车合排档时，变频器以转矩-电动的方式控制轴带电机反向工作；当手柄位置处在0%～正车合排档区间时，主机保持怠速运行；当手柄位置从空档推至正车合排档并到达正车合排档时，变频器以转矩-电动的方式控制轴带电机正向工作。
43.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：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。
44.示例性地，假设手柄位置处在从空档推至正车合排档并到达正车合排档时，变频器以转矩-电动的方式控制轴带电机正向工作，检测轴带电机转速，根据轴带电机转速和螺旋桨尾轴转速之间的比例关系求出螺旋桨尾轴转速。其中，轴带电机转速与转矩目标值均可以根据实船测试确认，控制手柄处于正车合排档为正向目标值，控制手柄处于倒车合排档时为反向目标值。
45.举例来说，图4为本发明实施例提供的一种pti模式电机辅助控制原理图，即螺旋桨尾轴转速和转矩的目标值之间的关系图，如图4所示，将螺旋桨尾轴转速划分为0～n1、n1～n2、n2～n3、n3以上等4个正向转速区间，每个区间内变频器输出各自对应的正向给定转矩。若轴带电机转速n≤n1，则变频器以转矩-电动的方式控制轴带电机启动工作，变频器给定目标转矩t1；若轴带电机转速n1≤n≤n2，则变频器以转矩-电动的方式控制轴带电机启动工作，变频器给定目标转矩t2；若轴带电机转速n2≤n≤n3，则变频器以转矩-电动的方式控制轴带电机启动工作，变频器给定目标转矩t3；若轴带电机转速n＞n3，则变频器控制轴带电机保持停机并由控制系统发送离合器合排指令。
46.进一步地，所述对主机离合器进行合排操作包括：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；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。
47.进一步地，所述对主机离合器进行合排操作包括：若所述工作模式为所述pti模式，发送主机离合器合排指令；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。
48.示例性地，若混合动力系统中的轴带电机与螺旋桨之间有离合器，则通过提前将
离合器合排后，也适用于本方案的控制方法。具体来说，需要在轴带电停机后发送离合器合排指令，合排完成后，基于所述手柄位置控制所述主机的主机转速。其中，离合器合排指令和合排档的方向有关，控制手柄处于正车合排档，则发送正车合排指令，控制手柄处于倒车合排档，则发送倒车合排指令。
49.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。
50.示例性地，启动表明轴带电机主动输出功率；停机表示轴带电机停止输出功率，但因为螺旋桨与轴带电机通过轴系直接连接，此时轴带电机有随动转速。
51.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：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。
52.图5为本发明实施例提供的一种混合动力船舶的电机辅助合排控制装置的结构示意图，基于与本发明实施例的一种混合动力船舶的电机辅助合排控制方法同样的发明构思，本发明实施例提供了一种混合动力船舶的电机辅助合排控制装置，请参考图5，所述装置包括：工作模式确定模块201，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；第一轴带电机控制模块202，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；第二轴带电机控制模块203，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；轴带电机信息获取模块204，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；主机离合器合排模块205，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。
53.进一步地，所述装置还用于：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。
54.进一步地，所示第一轴带电机控制模块202还用于：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；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；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；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。
55.进一步地，所述第二轴带电机控制模块203还用于：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。
56.进一步地，所述第二轴带电机控制模块203还用于：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。
57.进一步地，所述主机离合器合排模块205还用于：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；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。
58.进一步地，所述主机离合器合排模块205还用于：若所述工作模式为所述pti模式，发送主机离合器合排指令；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。
59.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。
60.其中，所述混合动力船舶的电机辅助合排控制装置的其它方面以及实现细节与前面所描述的混合动力船舶的电机辅助合排控制方法相同或相似，在此不再赘述。
61.根据本发明的另一方面，本发明还提供一种存储介质，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。
62.综上所述，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本发明，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。

技术特征：
1.一种混合动力船舶的电机辅助合排控制方法，其特征在于，所述方法包括：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；当所述工作模式为所述主机模式，且所述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；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；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；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。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：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。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，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：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；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；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；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。4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，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：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。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，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：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。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对主机离合器进行合排操作包括：
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；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。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对主机离合器进行合排操作包括：若所述工作模式为所述pti模式，发送主机离合器合排指令；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。8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，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。9.一种混合动力船舶的电机辅助合排控制装置，其特征在于，所述装置包括：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；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；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；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；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。10.一种存储介质，其特征在于，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权利要求1至8中任一项所述的方法。

技术总结
本发明公开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，方法包括：系统为主机模式或PTI模式时获取手柄位置；在主机模式下，当手柄位置从空档位置推至合排档位置时，以转速-电动的方式控制轴带电机工作；在PTI模式下，当手柄位置从空档位置推至合排档位置时，以转矩-电动的方式控制轴带电机工作；当工作在主机模式或PTI模式，且手柄位置在合排档时，若轴带电机工作到预设时间长或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。本发明所提供的技术方案能够大幅度降低混合动力系统船舶主机合排过程的扭矩冲击，有效减少合排时产生的主机黑烟。效减少合排时产生的主机黑烟。效减少合排时产生的主机黑烟。


技术研发人员：陈德富 刘佳彬 朱洪宇 冯玉龙 周晓洁 杨峰 李骁 蔡建东 孟嗣斐 许力文
受保护的技术使用者：中国船舶集团有限公司第七一一研究所
技术研发日：2023.01.18
技术公布日：2023/4/28