用于水上交通工具的驅(qū)動(dòng)級(jí)聯(lián)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明總的來說涉及一種用于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)方法，其提出用于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)方法具有以下方法步驟：根據(jù)第一運(yùn)行狀態(tài)通過借助第一交流電壓運(yùn)行驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的至少一個(gè)、與至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)推進(jìn)器2相連的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)5在第一可預(yù)設(shè)的推進(jìn)器轉(zhuǎn)數(shù)以下運(yùn)行驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)推進(jìn)器2，其中，根據(jù)第一運(yùn)行狀態(tài)，至少一個(gè)逆變器22提供第一交流電壓，根據(jù)第二運(yùn)行狀態(tài)通過借助第二交流電壓運(yùn)行至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)5在第一可預(yù)設(shè)的推進(jìn)器轉(zhuǎn)數(shù)以上運(yùn)行所述至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)推進(jìn)器2，其中，根據(jù)第二運(yùn)行狀態(tài)，第一內(nèi)燃機(jī)3驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生第二交流電壓的第一發(fā)電機(jī)4。為了能夠在連續(xù)推進(jìn)中在避免驟然的推進(jìn)變化的情況下使水上交通工具從靜止達(dá)到最大速度并且反向地運(yùn)動(dòng)同時(shí)經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行各個(gè)驅(qū)動(dòng)組件而提出，在從第一過渡到第二運(yùn)行狀態(tài)或反向進(jìn)行時(shí)，首先以這樣的轉(zhuǎn)數(shù)運(yùn)行第一內(nèi)燃機(jī)3，即，至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)推進(jìn)器2以第一可預(yù)設(shè)的推進(jìn)器轉(zhuǎn)數(shù)運(yùn)行，并且借助于至少一個(gè)逆變器使第一交流電壓與第二交流電壓同步。
【專利說明】用于水上交通工具的驅(qū)動(dòng)級(jí)聯(lián)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)方法，包括以下方法步驟:
[0002]-根據(jù)第一運(yùn)行狀態(tài)通過借助第一交流電壓運(yùn)行驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的、與至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)推進(jìn)器相連的至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，在第一可預(yù)設(shè)的推進(jìn)器轉(zhuǎn)數(shù)以下運(yùn)行驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的所述至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)推進(jìn)器，
[0003]-其中，根據(jù)第一運(yùn)行狀態(tài)，至少一個(gè)逆變器提供第一交流電壓，
[0004]-根據(jù)第二運(yùn)行狀態(tài)通過借助第二交流電壓運(yùn)行至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，在第一可預(yù)設(shè)的推進(jìn)器轉(zhuǎn)數(shù)以上運(yùn)行所述至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)推進(jìn)器，
[0005]-其中，根據(jù)第二運(yùn)行狀態(tài)，第一內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生第二交流電壓的第一發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0006]此外，本發(fā)明還涉及一種控制器和一種具有至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)器。本發(fā)明最后還涉及一種計(jì)算機(jī)程序模塊和一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。

【背景技術(shù)】
[0007]船只的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由于它們的牽引范圍必須針對(duì)多種速度或速度范圍設(shè)計(jì)并優(yōu)化，對(duì)于這些船只而言，迄今使用的是所謂的全電動(dòng)的或者混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。這些驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)通常由至少兩個(gè)相互獨(dú)立工作的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)構(gòu)成。它們通常經(jīng)由功率傳遞設(shè)備驅(qū)動(dòng)船只推進(jìn)設(shè)備。
[0008]這些功率傳遞設(shè)備例如可以包括以下組件:具有配屬的軸承和壓力軸承的軸裝置、在驅(qū)動(dòng)馬達(dá)和軸裝置之間的聯(lián)軸器以及在驅(qū)動(dòng)馬達(dá)和軸裝置之間的減速變速器。船只推進(jìn)設(shè)備特別可以包括固定推進(jìn)器或調(diào)節(jié)推進(jìn)設(shè)備。
[0009]在公知的現(xiàn)有技術(shù)中，用在全電動(dòng)或混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的電力牽弓丨馬達(dá)通常由驅(qū)動(dòng)電網(wǎng)提供恒定的電壓和頻率。為了調(diào)節(jié)電力牽引馬達(dá)的轉(zhuǎn)數(shù)，這些馬達(dá)經(jīng)由變流器供電，該變流器將固定電壓和頻率轉(zhuǎn)換為具有可變頻率的可變電壓，其頻率和電壓分別落在幾乎為零和最大電壓或最大頻率之間。這里的邏輯后果是，必須通過相應(yīng)的變流器和變壓器來提供全部的驅(qū)動(dòng)功率。然而，變流器和變壓器具有很大的重量和體積，結(jié)果就是，例如像“輕量級(jí)船只”這樣的重量關(guān)鍵的船只類型迄今都無法裝備這種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
[0010]作為代替可以設(shè)計(jì)一種船只裝備系統(tǒng)，它包括至少一個(gè)在驅(qū)動(dòng)電網(wǎng)中的發(fā)電機(jī)，并且經(jīng)由至少一個(gè)電動(dòng)轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)船只，其中，所述電動(dòng)轉(zhuǎn)軸與船只推動(dòng)設(shè)備相連，并且包含至少一個(gè)牽引馬達(dá)。在此，驅(qū)動(dòng)電網(wǎng)要理解成提供船只的驅(qū)動(dòng)功率的電網(wǎng)。優(yōu)選地，為此使用兩個(gè)或多個(gè)發(fā)電機(jī)，它們也被稱為驅(qū)動(dòng)電網(wǎng)發(fā)電機(jī)，并且例如由柴油總成或燃?xì)鉁u輪機(jī)驅(qū)動(dòng)。牽引馬達(dá)例如包括噴嘴和推進(jìn)器。電動(dòng)轉(zhuǎn)軸要理解為發(fā)電機(jī)與驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的固定的電耦合，其是這樣的，即，發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)引發(fā)電驅(qū)動(dòng)馬達(dá)相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。利用這樣一種電動(dòng)轉(zhuǎn)軸就模仿了機(jī)械轉(zhuǎn)軸的功能。驅(qū)動(dòng)電網(wǎng)的發(fā)電機(jī)可以電連接，并且在極數(shù)和電壓方面與這一個(gè)或這些牽引馬達(dá)協(xié)調(diào)一致。
[0011 ] 這些發(fā)電機(jī)不僅可以相互之間而且還可以與牽引馬達(dá)相連，前提是，相應(yīng)的電壓和頻率要同步。此外，在驅(qū)動(dòng)電網(wǎng)上連接著具有至少一個(gè)變流器的變壓器，該變流器不僅可以連接到船載電網(wǎng)上，還可以連接到推進(jìn)器馬達(dá)上，其中，船載電網(wǎng)是船只的保留的電網(wǎng)，它例如為照明、導(dǎo)航和控制儀器和類似物提供電功率。因?yàn)榇d電網(wǎng)通常也具備自身的能量產(chǎn)生體系，優(yōu)選地用于緊急運(yùn)行和港口運(yùn)行，并且例如由混合燃料燃燒總成和連接著的發(fā)電機(jī)饋電，所以額外地還能夠也由船載電網(wǎng)為牽引馬達(dá)供電，直至牽引馬達(dá)達(dá)到某個(gè)特定的轉(zhuǎn)數(shù)。為此可以使用船載電網(wǎng)逆變器或另一個(gè)逆變器，逆變器將具有恒定頻率和恒定振幅的交流電壓的船載電網(wǎng)電壓整流成用于運(yùn)行牽引馬達(dá)的、頻率可變并且振幅可變的交流電壓。該逆變器也稱為觸發(fā)變流器或起動(dòng)變流器，并且原則上也可以反過來運(yùn)行，從而將驅(qū)動(dòng)電網(wǎng)的可變的交流電壓轉(zhuǎn)換成船載電網(wǎng)電壓。
[0012]由船載電網(wǎng)為牽引馬達(dá)供電是有必要的，因?yàn)殡妱?dòng)轉(zhuǎn)軸由于內(nèi)燃機(jī)的空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)數(shù)在某個(gè)特定的頻率下無法運(yùn)行。這樣一來，借助僅僅由電動(dòng)轉(zhuǎn)軸饋電的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)就不能在其從靜止直至內(nèi)燃機(jī)空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)數(shù)的轉(zhuǎn)數(shù)上無極地運(yùn)行所述推進(jìn)設(shè)備。結(jié)果就導(dǎo)致，空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)數(shù)時(shí)的轉(zhuǎn)矩在接入電動(dòng)轉(zhuǎn)軸的情況下作用于船只推進(jìn)器，并且因此對(duì)于緩慢的行駛來說，船只速度或船只的可操控性是令人不滿的，例如在港口運(yùn)行和操控時(shí)。此外值得追求的是，使轉(zhuǎn)矩不中斷地作用于船只推進(jìn)器，這與空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)數(shù)時(shí)轉(zhuǎn)數(shù)不斷增高或下降時(shí)的切換時(shí)間點(diǎn)有關(guān)。
[0013]由W02011092330A2中公知這樣一種先前描述的可作為代替的船只設(shè)備系統(tǒng)，其中，設(shè)計(jì)了多個(gè)電力驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸以及通過電動(dòng)轉(zhuǎn)軸或通過船載電網(wǎng)為驅(qū)動(dòng)馬達(dá)供電。
[0014]在某個(gè)運(yùn)行狀態(tài)下，可以通過至少一個(gè)包括各一個(gè)內(nèi)燃機(jī)和一個(gè)發(fā)電機(jī)的電動(dòng)轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)船只的驅(qū)動(dòng)推進(jìn)器，其中，內(nèi)燃機(jī)因此以及驅(qū)動(dòng)推進(jìn)器的驅(qū)動(dòng)件在這個(gè)運(yùn)行狀態(tài)下具有最低轉(zhuǎn)數(shù)。在另一種運(yùn)行狀態(tài)下，其中，推進(jìn)器轉(zhuǎn)數(shù)比這個(gè)最低轉(zhuǎn)數(shù)更小，就可以通過特別是頻率更低的交流電壓的船載電網(wǎng)為驅(qū)動(dòng)推進(jìn)器供電。這就使得即使在希望船只速度很慢時(shí)也可以使用固定推進(jìn)器。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]本發(fā)明的基本目的在于，能夠在連續(xù)推進(jìn)中在避免驟然的推進(jìn)變化的情況下使水上交通工具從靜止達(dá)到最大速度并且反向地運(yùn)動(dòng)，同時(shí)能夠經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行各個(gè)驅(qū)動(dòng)組件。
[0016]在一種開頭所述類型的驅(qū)動(dòng)方法中，該目的由此實(shí)現(xiàn)，S卩，在從第一運(yùn)行狀態(tài)過渡到第二運(yùn)行狀態(tài)或反向進(jìn)行時(shí)，首先以這樣的轉(zhuǎn)數(shù)運(yùn)行第一內(nèi)燃機(jī)，即，所述至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)推進(jìn)器以第一可預(yù)設(shè)的推進(jìn)器轉(zhuǎn)數(shù)運(yùn)行，并且所述至少一個(gè)逆變器使第一交流電壓與第二交流電壓同步。
[0017]該目的還通過根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制器、根據(jù)權(quán)利要求7所述的水上交通工具、根據(jù)權(quán)利要求8所述的計(jì)算機(jī)程序模塊和根據(jù)權(quán)利要求9所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品得以實(shí)現(xiàn)。
[0018]多個(gè)特別是針對(duì)不同的速度范圍的運(yùn)行狀態(tài)的存在情況以及在這些運(yùn)行狀態(tài)之間過渡在這里被稱為驅(qū)動(dòng)級(jí)聯(lián)，因?yàn)獒槍?duì)相應(yīng)的速度范圍以不同的方式提供驅(qū)動(dòng)功率。
[0019]第一和第二運(yùn)行狀態(tài)的用于驅(qū)動(dòng)的交流電壓的同步使得能夠在從第一運(yùn)行狀態(tài)過渡到另一個(gè)特別是在低速范圍內(nèi)的運(yùn)行狀態(tài)期間實(shí)現(xiàn)最佳的可操控性。通常只能通過使用調(diào)節(jié)推進(jìn)器在船只驅(qū)動(dòng)件中實(shí)現(xiàn)差不多的操控準(zhǔn)確性，而借助根據(jù)本發(fā)明方法能夠利用成本更低的、傳統(tǒng)的固定推進(jìn)器實(shí)現(xiàn)這種操控準(zhǔn)確性，其中，以有利的方式同時(shí)實(shí)現(xiàn)額外的冗余能力。這特別是在現(xiàn)存的帶有固定推進(jìn)器的船只驅(qū)動(dòng)件中很有吸引力，它們迄今為止特別是在港口停靠和啟航時(shí)操控起來可能不準(zhǔn)確，因?yàn)樘貏e是在港口中必須在低速的情況下準(zhǔn)確地定位。通過為這種水上交通工具加裝對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的方法需要的裝置，也能夠?yàn)檩^舊的水上交通工具或具有固定推進(jìn)器的水上交通工具改良可操控性。在根據(jù)本發(fā)明的方法中特別有利的是，利用那些水上交通工具在正常情況下無論是哪種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)都具備的組件，卻能夠?qū)崿F(xiàn)可操控性的改良。
[0020]根據(jù)方法提出，水上交通工具在速度很低時(shí)根據(jù)第一運(yùn)行狀態(tài)運(yùn)行，也就是說在使用至少一個(gè)逆變器的情況下運(yùn)行。在此，所述至少一個(gè)逆變器可以例如從船載電網(wǎng)獲取功率，并且借此，例如在使用變壓器的情況下，提供第一交流電壓，利用該第一交流電壓為所述至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)推進(jìn)器相連的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)饋電。船載電網(wǎng)例如可以由混合燃料燃燒總成在使用汽車燃?xì)?LPG)或者液化氣(LNG)和相連接的船載電網(wǎng)發(fā)電機(jī)的情況下饋電。原則上也可以考慮的是，多個(gè)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)分別驅(qū)動(dòng)至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)推進(jìn)器。在此有可能的是，全部的驅(qū)動(dòng)功率分配到多個(gè)分別配屬于一個(gè)電動(dòng)轉(zhuǎn)軸的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)上，但是也有可能的是，在低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)僅驅(qū)動(dòng)一個(gè)馬達(dá)。
[0021]因?yàn)樗鲋辽僖粋€(gè)逆變器能夠提供頻率可變的交流電壓，所以所述至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)推進(jìn)器從靜止出發(fā)以很小的推進(jìn)器轉(zhuǎn)數(shù)運(yùn)動(dòng)。從靜止出發(fā)，推進(jìn)器轉(zhuǎn)數(shù)可以連續(xù)不斷地并且平緩地提升，直至達(dá)到第一可預(yù)設(shè)的推進(jìn)器轉(zhuǎn)數(shù)，這時(shí)以相同的方式完成推進(jìn)器轉(zhuǎn)數(shù)的下降。
[0022]第一可預(yù)設(shè)的推進(jìn)器轉(zhuǎn)數(shù)的特征尤其可以在于達(dá)到某個(gè)能夠從船載電網(wǎng)中獲取的最大功率、第一內(nèi)燃機(jī)的最低轉(zhuǎn)數(shù)或第一內(nèi)燃機(jī)的某個(gè)任意轉(zhuǎn)數(shù)。內(nèi)燃機(jī)例如可以實(shí)現(xiàn)是柴油馬達(dá)或燃?xì)鉁u輪機(jī)或類似物。柴油馬達(dá)或燃?xì)鉁u輪機(jī)通常具有數(shù)量級(jí)為每分鐘100轉(zhuǎn)或1000轉(zhuǎn)內(nèi)的最低轉(zhuǎn)數(shù)。在選擇可預(yù)設(shè)的推進(jìn)器轉(zhuǎn)數(shù)時(shí)，有時(shí)可以還考慮到內(nèi)燃機(jī)的與轉(zhuǎn)數(shù)有關(guān)的效率。
[0023]原則上某個(gè)運(yùn)行狀態(tài)的水上交通工具的所述推進(jìn)器轉(zhuǎn)數(shù)并且因此速度由相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)組件，例如內(nèi)燃機(jī)和所屬的發(fā)電機(jī)或逆變器，限定。就此而言，船載電網(wǎng)中可能缺少的功率也可能導(dǎo)致許多局限，以至于在執(zhí)行該方法的這種構(gòu)造方案時(shí)必須考慮到這個(gè)參數(shù)。由于燃?xì)鉁u輪機(jī)的可超負(fù)荷能力，使用燃?xì)鉁u輪機(jī)在最大功率方面提供許多優(yōu)點(diǎn)，特別是在緊急情況下，此時(shí)需要特別高的功率，或者驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的一些部分失靈。
[0024]為了從第一過渡到第二運(yùn)行狀態(tài)，首先起動(dòng)第一內(nèi)燃機(jī)，然后以某個(gè)轉(zhuǎn)數(shù)運(yùn)行，使得借此能夠達(dá)到第一可預(yù)設(shè)的推進(jìn)器轉(zhuǎn)數(shù)。最后，所述至少一個(gè)逆變器如下地進(jìn)行同步，使得第一發(fā)電機(jī)提供的第二交流電壓保持不變，并且第一內(nèi)燃機(jī)和第一發(fā)電機(jī)的聯(lián)合體作為主機(jī)起作用。相反地，所述至少一個(gè)逆變器作為從機(jī)起作用，為此由所述至少一個(gè)逆變器使第一交流電壓例如在頻率、相位角和電壓振幅方面在合理的容差范圍內(nèi)匹配于第二交流電壓，直到第一發(fā)電機(jī)和所述至少一個(gè)逆變器產(chǎn)生同步的交流電壓。然后就可以將能量供應(yīng)工作輕緩地從所述至少一個(gè)逆變器過渡到第一發(fā)電機(jī)上。第二交流電壓的所述變量特別是可以由逆變器的末級(jí)改變，該末級(jí)可以包括功率半導(dǎo)體，如下地驅(qū)控該功率半導(dǎo)體，使得產(chǎn)生理想形式的第二交流電壓。
[0025]在過渡以后，可以調(diào)適船載電網(wǎng)的功率，例如通過關(guān)閉那些經(jīng)由船載電網(wǎng)發(fā)電機(jī)為船載電網(wǎng)供應(yīng)能量的船載電網(wǎng)馬達(dá)。由此能夠節(jié)約能量，并且驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的各個(gè)組件幾乎在它們的最佳運(yùn)行狀態(tài)下運(yùn)行。在第一運(yùn)行狀態(tài)下，并且當(dāng)不打算過渡到第二運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，可以讓第一內(nèi)燃機(jī)一直關(guān)機(jī)，從而節(jié)約燃料。由于可以在第一運(yùn)行狀態(tài)下讓內(nèi)燃機(jī)保持關(guān)閉，可以實(shí)現(xiàn)蠕動(dòng)行駛，此時(shí)的水上交通工具僅釋放小量聲波。為此例如可以通過蓄電池設(shè)備、燃料電池設(shè)備或者很好地封裝的船載電網(wǎng)總成為逆變器提供能量。
[0026]此外，在實(shí)施所述方法時(shí)可以如下地考慮為了同步所需要的時(shí)間，S卩，足夠早地啟動(dòng)內(nèi)燃機(jī)，從而確保推進(jìn)器轉(zhuǎn)數(shù)能夠連續(xù)不斷地提高，即希望水上交通工具盡可能快地加速。所需要的時(shí)間例如受到驅(qū)動(dòng)件的時(shí)間常數(shù)的影響，因?yàn)橥七M(jìn)器轉(zhuǎn)數(shù)發(fā)生改變的前提是一段至此可以轉(zhuǎn)化為水中的推力特定的時(shí)間。此外還要考慮能量產(chǎn)生系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)，因?yàn)殡娔苣軌蛞远嗫斓乃俣扔伤鲋辽僖粋€(gè)逆變器或第一發(fā)電機(jī)輸送給所述至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)也很重要。例如柴油馬達(dá)啟動(dòng)持續(xù)大約30秒，燃?xì)鉁u輪機(jī)啟動(dòng)持續(xù)大約10秒，其中，在使用燃?xì)鉁u輪機(jī)時(shí)，前提是處于預(yù)熱的并且預(yù)潤滑的狀態(tài)下。如果燃?xì)鉁u輪機(jī)尚不處于該狀態(tài)下，直到可以使用它之前的時(shí)間就會(huì)延長，在有些情況下延長很久。相反地，在逆變器中能夠比較迅速地進(jìn)行同步，通常在幾秒內(nèi)。特別是在緊急操控時(shí)，例如在緊急靜止或者希望盡可能快地加速時(shí)，這些時(shí)間常數(shù)可以被用于及時(shí)的同步，使得及時(shí)起動(dòng)第一內(nèi)燃機(jī)。
[0027]在過渡到第二運(yùn)行狀態(tài)以后，可以在不出現(xiàn)驟變的情況下提高驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的功率或推進(jìn)器轉(zhuǎn)數(shù)，為此提高第一內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)。
[0028]在從第二運(yùn)行狀態(tài)過渡到第一運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，降低推進(jìn)器轉(zhuǎn)數(shù)，直至第一內(nèi)燃機(jī)達(dá)到的轉(zhuǎn)數(shù)最終獲得第一可預(yù)設(shè)的推進(jìn)器轉(zhuǎn)數(shù)。那么，所述至少一個(gè)逆變器再次作為從機(jī)如下地實(shí)施同步，即，它使第一交流電壓例如在頻率、相位角和電壓振幅方面匹配于第二交流電壓。在完成調(diào)適以后，可以使能量供應(yīng)輕緩地從第一發(fā)電機(jī)過渡到所述至少一個(gè)逆變器上，并且為了節(jié)約燃料，在特定情況下可以關(guān)閉第一內(nèi)燃機(jī)。
[0029]所述方法例如用在客輪中，用于提高船上的旅行舒適度。此外還可以考慮用在水下交通工具中，使得能夠蠕動(dòng)行駛，因?yàn)榭梢越柚龇椒p少不必要的振蕩和抖動(dòng)。通過所述方法能夠平緩地并且連續(xù)不斷地從靜止開始加速，并且從特定的速度開始平緩地且連續(xù)不斷地減速，在這個(gè)過程中，總是可以無極地選擇推進(jìn)器轉(zhuǎn)數(shù)和由所述至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)推進(jìn)器輸出的功率。
[0030]優(yōu)選地，通過一個(gè)或者多個(gè)駕駛桿以如下方式控制船只驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，S卩，帶有能量管理功能的控制器為每個(gè)船只速度或推進(jìn)器轉(zhuǎn)數(shù)選擇一個(gè)最佳的運(yùn)行狀態(tài)。根據(jù)通過駕駛桿預(yù)定的額定值在考慮到所述方法步驟的情況下自動(dòng)地通過調(diào)節(jié)及控制系統(tǒng)完成切換操作。最佳的運(yùn)行狀態(tài)在這里是指最佳的驅(qū)動(dòng)方式，為此確定內(nèi)燃機(jī)和驅(qū)動(dòng)電網(wǎng)的利用內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)以及推進(jìn)器馬達(dá)的最佳數(shù)量，并且確定是否從逆變器和船載電網(wǎng)中引用額外的功率。電驅(qū)動(dòng)設(shè)備在此要在最大推進(jìn)器轉(zhuǎn)數(shù)和最大可能的、需要輸出的轉(zhuǎn)矩方面匹配于船只推進(jìn)設(shè)備。驅(qū)動(dòng)馬達(dá)能夠在它的極限特征線以下在靜止和最大轉(zhuǎn)數(shù)之間的轉(zhuǎn)數(shù)范圍內(nèi)無極地輸出任意轉(zhuǎn)數(shù)和任意轉(zhuǎn)矩。在緊急操控時(shí)，提及的時(shí)間常數(shù)可以達(dá)到這些系統(tǒng)組件的可承受能力的極限，這特別是在使用超導(dǎo)的同步機(jī)時(shí)有用，超導(dǎo)的同步機(jī)具有比較陡直的電流-電壓-特征線。
[0031]一般來說，應(yīng)用到快速和輕型水上交通工具中是有利的，例如像雙體船和三體船這樣的高速多船體船只中，因?yàn)榭梢允∪ヌ貏e是針對(duì)中等的和較高的速度的、大且功率強(qiáng)的逆變器和變壓器。這類逆變器和變壓器通常需要比較多的構(gòu)造空間，成本比較高并且比較重，所以將其省去帶來經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)勢，并且使得能夠?qū)⑺辖煌üぞ咴O(shè)計(jì)得更輕巧更快速。只有船載電網(wǎng)的所述至少一個(gè)逆變器除了用在它傳統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域中，現(xiàn)在還用于驅(qū)動(dòng)的目的。由此能夠避免驅(qū)動(dòng)船載電網(wǎng)總成產(chǎn)生能量的船載電網(wǎng)總成的低轉(zhuǎn)數(shù)，并且可以在接近船載電網(wǎng)總成的最佳運(yùn)行點(diǎn)上運(yùn)行船載電網(wǎng)總成，這使得能量節(jié)約成為可能。
[0032]因?yàn)橐柚d電網(wǎng)或者通過電動(dòng)轉(zhuǎn)軸完成水上交通工具的驅(qū)動(dòng)，所以該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有冗余能力，即使在其中一個(gè)能量產(chǎn)生組件出現(xiàn)技術(shù)問題時(shí)，冗余能力也能夠?qū)⑺辖煌üぞ弑３衷诳刹倏貭顟B(tài)。特別是在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的組件失靈的緊急情況下，這種冗余能力是巨大的優(yōu)點(diǎn)。于是能夠關(guān)閉可能存在的船載電網(wǎng)總成，特別是在緊急情況下或者例如在速度較快時(shí)，因?yàn)榭梢越柚鷥?nèi)燃機(jī)和電動(dòng)轉(zhuǎn)軸的發(fā)電機(jī)為船載電網(wǎng)供電。通過以下方式也可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的能量節(jié)約，即，在水上交通工具減速時(shí)，所述至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)推進(jìn)器驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，此時(shí)存在所謂的PTO運(yùn)行(“power take out”)，因?yàn)轵?qū)動(dòng)馬達(dá)是發(fā)電機(jī)式地運(yùn)行。因此獲得的能量經(jīng)由逆變器被輸送給船載電網(wǎng)。然后可以減少用于為船載電網(wǎng)供電的船載電網(wǎng)總成，或者將其完全關(guān)閉。相反地，在其他的運(yùn)行方式中存在所謂的PTI運(yùn)行(“powertake in"),也就是說驅(qū)動(dòng)馬達(dá)馬達(dá)式地運(yùn)行。
[0033]在本發(fā)明的一種有利的構(gòu)造方案中提出了以下進(jìn)一步的方法步驟:
[0034]-根據(jù)一種第三運(yùn)行狀態(tài)，通過借助第三交流電壓運(yùn)行所述至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，在第二可預(yù)設(shè)的推進(jìn)器轉(zhuǎn)數(shù)以上運(yùn)行所述至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)推進(jìn)器，第二可預(yù)設(shè)的推進(jìn)器轉(zhuǎn)數(shù)大于第一可預(yù)設(shè)的推進(jìn)器轉(zhuǎn)數(shù)，
[0035]-其中，根據(jù)第三運(yùn)行狀態(tài)，所述至少一個(gè)逆變器的第一交流電壓與第二交流電壓同步化組合地得出第三交流電壓，
[0036]-其中，在從第二運(yùn)行狀態(tài)過渡到第三運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，只有當(dāng)?shù)谝唤涣麟妷和ㄟ^所述至少一個(gè)逆變器與第二交流電壓同步時(shí)，才借助第三交流電壓運(yùn)行所述至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)。
[0037]從第二運(yùn)行狀態(tài)過渡到第三運(yùn)行狀態(tài)使得速度更快，其中通過同步確保了真正平穩(wěn)的過渡。這種同步以類似于從第一過渡到第二運(yùn)行狀態(tài)的方式完成，區(qū)別在于，在第三運(yùn)行狀態(tài)期間，用于所述至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)推進(jìn)器的驅(qū)動(dòng)能量不僅來自所述至少一個(gè)逆變器，還來自所述第一發(fā)電機(jī)。第三交流電壓是因?yàn)樵谙鄬?duì)于第二交流電壓調(diào)適第一交流電壓的頻率、相位角和電壓振幅時(shí)兩個(gè)交流電壓發(fā)生重疊而形成的。
[0038]在本發(fā)明的一種可以作為代替的有利構(gòu)造方案中，提出了下面這個(gè)可以作為代替的方法步驟:
[0039]-根據(jù)第四運(yùn)行狀態(tài)通過借助第四交流電壓運(yùn)行所述至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，在第三可預(yù)設(shè)的推進(jìn)器轉(zhuǎn)數(shù)以上運(yùn)行所述至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)推進(jìn)器，第三可預(yù)設(shè)的推進(jìn)器轉(zhuǎn)數(shù)大于第一可預(yù)設(shè)的推進(jìn)器轉(zhuǎn)數(shù)，
[0040]-其中，根據(jù)第四運(yùn)行狀態(tài)，至少一個(gè)另外的內(nèi)燃機(jī)至少分別驅(qū)動(dòng)一個(gè)另外的發(fā)電機(jī)，該發(fā)電機(jī)至少每次產(chǎn)生一個(gè)另外的交流電壓，該交流電壓在與第二交流電壓同步地組合時(shí)得出第四交流電壓，
[0041]-其中，在從第二過渡到第四運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，所述至少一個(gè)另外的發(fā)電機(jī)的相應(yīng)的磁極轉(zhuǎn)子角與第一發(fā)電機(jī)的第一磁極轉(zhuǎn)子角同步。
[0042]因?yàn)槊總€(gè)電動(dòng)轉(zhuǎn)軸都可以設(shè)計(jì)得功率很強(qiáng)，特別是與在船載電網(wǎng)中可提供的功率相比，所以具有多個(gè)內(nèi)燃機(jī)和分別相連的發(fā)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)使得能夠達(dá)到比較高的速度。由于可能達(dá)到高速并且還因?yàn)槟軌蚴孢m地、真正平穩(wěn)地輸入較大的驅(qū)動(dòng)功率，這種實(shí)施方式特別是對(duì)于快速的水上交通工具很有吸引力，特別是客船或者水下交通工具。
[0043]根據(jù)所述方法的這種實(shí)施方式設(shè)計(jì)的是，同步各個(gè)發(fā)電機(jī)，其中，第一發(fā)電機(jī)作為主機(jī)運(yùn)行。第一發(fā)電機(jī)具有一個(gè)轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子的位置由磁極轉(zhuǎn)子角決定。所述至少一個(gè)另外的發(fā)電機(jī)也分別具有一個(gè)具有相應(yīng)的磁極轉(zhuǎn)子角的轉(zhuǎn)子。假設(shè)這些發(fā)電機(jī)分別具有相同的極對(duì)數(shù)，那么通過以下方式實(shí)現(xiàn)這些發(fā)電機(jī)的同步，即，以和第一發(fā)電機(jī)或第一內(nèi)燃機(jī)一樣的轉(zhuǎn)數(shù)運(yùn)行所述至少一個(gè)另外的發(fā)電機(jī)或所述至少一個(gè)另外的內(nèi)燃機(jī)，并且額外地使發(fā)電機(jī)的各個(gè)磁極轉(zhuǎn)子角和發(fā)電機(jī)的各個(gè)電壓振幅協(xié)調(diào)一致。如果情況是這樣的話，就可以真正平穩(wěn)地接入那些其他的發(fā)電機(jī)。如果這些發(fā)電機(jī)分別具有不同的極對(duì)數(shù)，也還是能夠執(zhí)行所述方法，只要對(duì)于相應(yīng)的發(fā)電機(jī)頻率和相應(yīng)的磁極轉(zhuǎn)子角時(shí)考慮到這些不同的極對(duì)數(shù)。為了過渡到第四運(yùn)行狀態(tài)，以比較高的轉(zhuǎn)數(shù)運(yùn)行所述至少一個(gè)另外的內(nèi)燃機(jī)。緊接著通過以下方式獲得額外的驅(qū)動(dòng)功率，即，通過提高內(nèi)燃機(jī)輸送量嘗試加速至少其中一個(gè)內(nèi)燃機(jī)。因此，與那個(gè)內(nèi)燃機(jī)相連的發(fā)電機(jī)的磁極轉(zhuǎn)子角可能會(huì)略微超過另一個(gè)發(fā)電機(jī)的磁極轉(zhuǎn)子角。這樣一來，那個(gè)內(nèi)燃機(jī)承受額外的負(fù)擔(dān)，并且為整個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提供更多的功率。當(dāng)然，為了這個(gè)目的，也可以使這些內(nèi)燃機(jī)盡可能同時(shí)開始運(yùn)行，直到各個(gè)內(nèi)燃機(jī)最終達(dá)到它們各自的功率極限。
[0044]通過減少推進(jìn)器轉(zhuǎn)數(shù)并且緊接著為所述至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)僅施加第二交流電壓，實(shí)現(xiàn)了從第四運(yùn)行狀態(tài)到第二運(yùn)行狀態(tài)的過渡。
[0045]根據(jù)所述方法的另一種實(shí)施方式，還提出了以下方法步驟:
[0046]-根據(jù)第五運(yùn)行狀態(tài)通過借助第五交流電壓運(yùn)行所述至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，在第四可預(yù)設(shè)的推進(jìn)器轉(zhuǎn)數(shù)以上運(yùn)行所述至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)推進(jìn)器，
[0047]-其中，根據(jù)第五運(yùn)行狀態(tài)，所述至少一個(gè)逆變器的第一交流電壓與第四交流電壓同步化組合地得出第五交流電壓，
[0048]-其中，在從第四運(yùn)行狀態(tài)過渡到第五運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，只有當(dāng)?shù)谝唤涣麟妷和ㄟ^所述至少一個(gè)逆變器與第三交流電壓同步以后，才借助第五交流電壓運(yùn)行所述至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)。
[0049]通過組合第一內(nèi)燃機(jī)、所述至少一個(gè)另外的內(nèi)燃機(jī)和最后所述至少一個(gè)逆變器的功率，能夠運(yùn)行所述至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)推進(jìn)器，直至達(dá)到它的最大推進(jìn)器轉(zhuǎn)數(shù)，使得該水上交通工具能夠達(dá)到它的最大速度。通過借助作為從機(jī)運(yùn)行的逆變器將第一交流電壓同步化地加入第四交流電壓，也能夠真正平穩(wěn)地從第四運(yùn)行狀態(tài)過渡到第五運(yùn)行狀態(tài)。
[0050]第五運(yùn)行狀態(tài)特別是可能在緊急情況下很重要，此時(shí)必須達(dá)到最高推進(jìn)器轉(zhuǎn)數(shù)。其中，在特定情況下能夠以如下方式考慮先前提及的時(shí)間常數(shù)，即，使得能夠盡快地將盡可能多的功率傳遞到所述至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)推進(jìn)器上。
[0051]優(yōu)選地能夠通過以下方式從第五運(yùn)行狀態(tài)過渡到第四運(yùn)行狀態(tài)，S卩，所述至少一個(gè)逆變器連續(xù)不斷地減少它的輸送給所述至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的功率，直到最后不再傳遞功率。
[0052]根據(jù)所述方法的另一種實(shí)施方式，在其中一種運(yùn)行狀態(tài)下運(yùn)行期間，在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的、對(duì)于產(chǎn)生相應(yīng)的交流電壓所需要的部件失靈的情況下，過渡到另一種運(yùn)行狀態(tài)，其中，在考慮施加在所述至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)上的交流電壓的情況下完成所述另一種運(yùn)行狀態(tài)的相應(yīng)的交流電壓的同步。
[0053]正如已經(jīng)提及的那樣，將驅(qū)動(dòng)功率分配到多個(gè)能量產(chǎn)生組件上和例如多個(gè)驅(qū)動(dòng)推進(jìn)器和驅(qū)動(dòng)馬達(dá)上帶來冗余能力的優(yōu)點(diǎn)，它使得該水上交通工具即使在其中一個(gè)驅(qū)動(dòng)組件發(fā)生技術(shù)問題時(shí)也被保持可操控。
[0054]在其中一個(gè)內(nèi)燃機(jī)或者其中一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)失靈或者由于技術(shù)原因功率低下時(shí)，例如可以以同步化的方式接入一個(gè)另外的內(nèi)燃機(jī)和一個(gè)由它驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)或者所述至少一個(gè)逆變器。由于提到的時(shí)間常數(shù)，通常要到失靈的內(nèi)燃機(jī)或者失靈的發(fā)電機(jī)的功率消失以后才會(huì)進(jìn)行連接。一旦記錄了失靈，就使所述另一個(gè)內(nèi)燃機(jī)開始運(yùn)行或者在特定的情況下使為逆變器饋電的船載電網(wǎng)總成開始運(yùn)行，為過渡到另一個(gè)運(yùn)行狀態(tài)做準(zhǔn)備。一旦相對(duì)于接在所述至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)上的交流電壓完成了通過驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的加速部件產(chǎn)生的交流電壓的同步，就發(fā)生過渡，當(dāng)各個(gè)頻率、振幅和相位角一致，就存在交流電壓的同步。特別是對(duì)于必須由比較弱的船載電網(wǎng)總成取代功率強(qiáng)的內(nèi)燃機(jī)的情況，可能會(huì)發(fā)生的是，能提供的驅(qū)動(dòng)功率小得多。對(duì)于這種情況，特別是在船只制動(dòng)階段結(jié)束以后并且在特定情況下在驅(qū)動(dòng)推進(jìn)器和驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的渦輪機(jī)運(yùn)行結(jié)束以后才發(fā)生過渡，而且只有當(dāng)逆變器能夠提供足夠大的、能最終引發(fā)合適的推進(jìn)器轉(zhuǎn)數(shù)的功率時(shí)，才完成這個(gè)過渡。然后就可以真正平穩(wěn)地將功率從逆變器轉(zhuǎn)移到驅(qū)動(dòng)馬達(dá)。
[0055]如果在第一運(yùn)行狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)有一個(gè)船載電網(wǎng)總成或逆變器失靈，在特定情況下也只是可能通過內(nèi)燃機(jī)和借此驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)取代驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的失靈的部件。如果推進(jìn)器轉(zhuǎn)數(shù)比較小，那么以有利的方式接入功率最弱的內(nèi)燃機(jī)，從而能夠發(fā)生盡可能輕緩的過渡。在這個(gè)過程中以如下方式考慮推進(jìn)器轉(zhuǎn)數(shù)，即，在特定的、可預(yù)設(shè)的推進(jìn)器轉(zhuǎn)數(shù)以上發(fā)生同步化的過渡。在特定的、可預(yù)設(shè)的推進(jìn)器轉(zhuǎn)數(shù)以下時(shí)，例如必須實(shí)現(xiàn)特別地開啟過渡，因?yàn)橛捎趦?nèi)燃機(jī)的最低轉(zhuǎn)數(shù)，在使用內(nèi)燃機(jī)和借此驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)作為主機(jī)的情況下只能發(fā)生比較驟然的過渡。
[0056]此外，對(duì)于發(fā)電機(jī)和/或驅(qū)動(dòng)馬達(dá)可以使用高溫超導(dǎo)(HTSL)繞組。這有以下優(yōu)點(diǎn)，即，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有較高的功率密度。因此在構(gòu)造空間相同的情況下能夠?qū)崿F(xiàn)更高的功率，或者在功率相同的情況下需要更少的構(gòu)造空間。此外，使用HTSL機(jī)器提供了以下優(yōu)點(diǎn)，S卩，可以減少電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的高次諧波。
[0057]超導(dǎo)繞組可以是定子繞組或者是發(fā)電機(jī)的自轉(zhuǎn)式的定子繞組。此外，具有超導(dǎo)繞組的發(fā)電機(jī)通常在轉(zhuǎn)子和定子之間具有相比沒有超導(dǎo)繞組的傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)大得多的磁空隙。原因首先在于，通過真空低溫恒溫器或者類似的散熱裝置冷卻超導(dǎo)體，它的或它們的壁面在空隙中延伸。比較大的磁空隙使得所述發(fā)電機(jī)相比傳統(tǒng)的發(fā)電機(jī)具有小得多的同步電抗。這就導(dǎo)致在電功率相同時(shí)，HTSL發(fā)電機(jī)相比傳統(tǒng)的發(fā)電機(jī)具有明顯更陡直的電流-電壓-特征線。這樣一來，在負(fù)載接通或負(fù)載沖擊時(shí)，由發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電壓不會(huì)中斷，這特別是在功率要求極端的緊急情況下有利。通過以下方式能夠減少電動(dòng)轉(zhuǎn)軸中電壓和頻率的波動(dòng)。于是，為了穩(wěn)定驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸的電壓和驅(qū)動(dòng)馬達(dá)或推進(jìn)單元的轉(zhuǎn)數(shù)不需要耗時(shí)耗力地調(diào)節(jié)電動(dòng)轉(zhuǎn)軸。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0058]下面借助在圖中所示的實(shí)施例更詳盡地描述并闡述本發(fā)明。圖中示出:
[0059]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的水上交通工具的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的第一實(shí)施例，以及
[0060]圖2示出驅(qū)動(dòng)級(jí)聯(lián)與相對(duì)推進(jìn)器轉(zhuǎn)數(shù)有關(guān)的示例性的變化曲線。

【具體實(shí)施方式】
[0061]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的水上交通工具的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的第一實(shí)施例。該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括三個(gè)用于分別驅(qū)動(dòng)一個(gè)驅(qū)動(dòng)推進(jìn)器2的電驅(qū)動(dòng)軸11、12、13。
[0062]第一驅(qū)動(dòng)軸11包括一個(gè)由第一內(nèi)燃機(jī)3驅(qū)動(dòng)的、轉(zhuǎn)數(shù)可變的發(fā)電機(jī)4，用于產(chǎn)生振幅可變并且頻率可變的馬達(dá)電壓，并且包括一個(gè)由該馬達(dá)電壓供電的、與驅(qū)動(dòng)推進(jìn)器2耦合的、轉(zhuǎn)數(shù)可變的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)5。
[0063]第二驅(qū)動(dòng)軸12和第三驅(qū)動(dòng)軸13分別包括一個(gè)其他的、分別由一個(gè)另外的內(nèi)燃機(jī)6驅(qū)動(dòng)的、轉(zhuǎn)數(shù)可變的發(fā)電機(jī)34，用于產(chǎn)生振幅可變并且頻率可變的馬達(dá)電壓，并且包括一個(gè)由該馬達(dá)電壓供電的、與驅(qū)動(dòng)推進(jìn)器2耦合的、轉(zhuǎn)數(shù)可變的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)5。第一內(nèi)燃機(jī)3和所述另一個(gè)內(nèi)燃機(jī)6例如可以分別設(shè)計(jì)為燃?xì)鉁u輪機(jī)或者柴油馬達(dá)。
[0064]在驅(qū)動(dòng)軸11、12、13中，可以分別有一個(gè)發(fā)電機(jī)4、34和一個(gè)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)5通過匯流導(dǎo)體7相互電連接。在此，分別通過一個(gè)開關(guān)9使得發(fā)電機(jī)4、34和驅(qū)動(dòng)馬達(dá)5連接到匯流導(dǎo)體7上。匯流導(dǎo)體7和開關(guān)9是開關(guān)裝置8的組成部分。第一驅(qū)動(dòng)軸11的匯流導(dǎo)體8在此可以通過導(dǎo)線連接14與第二驅(qū)動(dòng)軸12的匯流導(dǎo)體7相連，并且可以通過導(dǎo)線連接15與第三驅(qū)動(dòng)軸13的匯流導(dǎo)體7相連。在此，分別通過一個(gè)開關(guān)16使得導(dǎo)線連接14、15連接到匯流導(dǎo)體7上。
[0065]經(jīng)由導(dǎo)線連接14、15和開關(guān)16，第一驅(qū)動(dòng)軸11可以選擇與第二和/或第三驅(qū)動(dòng)軸
12、13耦合。在發(fā)電機(jī)4、34之一和內(nèi)燃機(jī)3、6之一之間還可以額外地連接一個(gè)機(jī)械的傳動(dòng)裝置。也可以考慮在其中一個(gè)驅(qū)動(dòng)推進(jìn)器2和其中一個(gè)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)5之間這樣做。此外，作為僅分別包括一個(gè)唯一的發(fā)電機(jī)4和驅(qū)動(dòng)馬達(dá)5的代替，驅(qū)動(dòng)軸11、12、13也可以包括多個(gè)發(fā)電機(jī)和/或驅(qū)動(dòng)馬達(dá)。
[0066]利用由電驅(qū)動(dòng)軸12、13的發(fā)電機(jī)34產(chǎn)生的、振幅可變并且頻率可變的電壓能夠通過變壓器21額外地分別運(yùn)行一個(gè)逆變器22，該逆變器分別將這個(gè)可變的電壓轉(zhuǎn)換成用于某個(gè)子船載電網(wǎng)20的振幅恒定并且頻率恒定的電壓。由這個(gè)子船載電網(wǎng)20為船只的未詳盡示出的低壓消耗件(例如導(dǎo)航及控制儀、擴(kuò)音設(shè)備、照明裝置)供電。該子船載電壓20通常在額定頻率為50Hz的情況下具有400V的額定電壓，或者在額定頻率為60Hz的情況下具有440V的額定電壓。這兩個(gè)子船載電網(wǎng)20能夠通過開關(guān)23相互耦合，使得即使在所述兩個(gè)驅(qū)動(dòng)軸12、13的其中一個(gè)失靈或斷開的情況下，也能夠?yàn)閮蓚€(gè)子船載電網(wǎng)20供電。
[0067]分別有一個(gè)由船載電網(wǎng)總成24驅(qū)動(dòng)的附加的港口發(fā)電機(jī)25，優(yōu)選地經(jīng)由未詳盡示出的、接在后方的逆變器，用于在電動(dòng)轉(zhuǎn)軸12、13斷開時(shí)為分別一個(gè)子船載電網(wǎng)20或者相互耦合的子船載電網(wǎng)20供應(yīng)振幅恒定并且頻率恒定的電壓。例如當(dāng)船只位于港口并且不需要驅(qū)動(dòng)功率時(shí)，或者為了驅(qū)動(dòng)而需要發(fā)電機(jī)4、34的全部功率時(shí)，就是這種情況。作為補(bǔ)充或者作為代替，可以代替港口發(fā)電機(jī)25，還由蓄電池或者由燃料電池或者蓄電池設(shè)備為這些子船載電網(wǎng)20饋電。還有可能的是，將全部的驅(qū)動(dòng)功率分配到所述三個(gè)電動(dòng)轉(zhuǎn)軸
11、12、13的三個(gè)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)5上。
[0068]在第一運(yùn)行狀態(tài)下，開關(guān)26閉合，并且驅(qū)動(dòng)功率可以由船載電網(wǎng)總成24經(jīng)由逆變器22并且分別經(jīng)由一個(gè)變壓器21傳輸給匯流導(dǎo)體7。在適當(dāng)?shù)倪B接中，可以利用這個(gè)功率驅(qū)動(dòng)第一電動(dòng)轉(zhuǎn)軸11的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)5。
[0069]在第二運(yùn)行狀態(tài)下，不再經(jīng)由逆變器22為第一電動(dòng)轉(zhuǎn)軸11的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)5供電，而是經(jīng)由第一內(nèi)燃機(jī)3和與之耦合的發(fā)電機(jī)4。為此閉合第一電動(dòng)轉(zhuǎn)軸11的開關(guān)9，并且例如斷開導(dǎo)線連接14和15。
[0070]導(dǎo)線連接14和15在第三運(yùn)行狀態(tài)下是閉合的，使得逆變器22能夠向第一電動(dòng)轉(zhuǎn)軸11的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)5傳輸功率。額外地，正如在第二運(yùn)行狀態(tài)中那樣，第一電動(dòng)轉(zhuǎn)軸是主動(dòng)的，使得第一內(nèi)燃機(jī)3和耦合連接的發(fā)電機(jī)4也為驅(qū)動(dòng)馬達(dá)5供電。通過以下方式使其成為可能，即，逆變器22作為從機(jī)起作用，并且它的輸出交流電壓適應(yīng)發(fā)電機(jī)5的交流電壓。
[0071]在第四運(yùn)行狀態(tài)下，導(dǎo)線連接14和15閉合，開關(guān)26卻打開。因此，逆變器22不為驅(qū)動(dòng)功率做貢獻(xiàn)。兩個(gè)電驅(qū)動(dòng)軸12和13的開關(guān)9是閉合的，使得其他的內(nèi)燃機(jī)6能夠經(jīng)由發(fā)電機(jī)34將驅(qū)動(dòng)功率借助匯流導(dǎo)體7傳輸給第一電動(dòng)轉(zhuǎn)軸11的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)5。由此使得能夠在高轉(zhuǎn)矩的同時(shí)有高的推進(jìn)器轉(zhuǎn)數(shù)。
[0072]對(duì)于第五運(yùn)行狀態(tài)，從第四運(yùn)行狀態(tài)出發(fā)，開關(guān)26仍然閉合，使得逆變器22也將電功率傳輸給匯流導(dǎo)體7。
[0073]圖2示出了驅(qū)動(dòng)級(jí)聯(lián)與相對(duì)推進(jìn)器轉(zhuǎn)數(shù)有關(guān)的示例性的變化曲線。在推進(jìn)器轉(zhuǎn)數(shù)提高時(shí)，為此需要的、與轉(zhuǎn)數(shù)有關(guān)的推進(jìn)器功率10連續(xù)不斷地提升，此時(shí)，不僅推進(jìn)器轉(zhuǎn)數(shù)還有推進(jìn)器功率與每個(gè)最大的變量相關(guān)聯(lián)。于是，在最大推進(jìn)器轉(zhuǎn)數(shù)為100%時(shí)，推進(jìn)器功率也最大，并且達(dá)到值100%，其中，參照的是在持久運(yùn)行時(shí)的最大變量。然而特別是通過燃?xì)鉁u輪機(jī)也可以考慮以超過100%的狀態(tài)短暫地運(yùn)行，這所基于的是它的超負(fù)荷運(yùn)行能力，并且可以在緊急操控時(shí)使用。
[0074]驅(qū)動(dòng)級(jí)聯(lián)就是:對(duì)于小于40%的推進(jìn)器轉(zhuǎn)數(shù)，僅使用逆變器的比較小的、可提供的功率17，該逆變器能夠提供直至20%的最大推進(jìn)器功率。功率更強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)單元、如燃?xì)鉁u輪機(jī)或大型柴油馬達(dá)，可以保持關(guān)機(jī)，使得相應(yīng)的組件可以幾乎在最佳的運(yùn)行點(diǎn)運(yùn)行，并且可以節(jié)約能量。
[0075]對(duì)于在45%到70%的最大推進(jìn)器轉(zhuǎn)數(shù)范圍內(nèi)的中等推進(jìn)器轉(zhuǎn)數(shù)，由例如可以包括燃?xì)鉁u輪機(jī)的第一電動(dòng)轉(zhuǎn)軸提供可提供的功率18。然后就可以關(guān)閉逆變器，或者完全根據(jù)船載電網(wǎng)的需要運(yùn)行，這是因?yàn)榈谝浑妱?dòng)轉(zhuǎn)軸本身就可以提供直至50%的最大推進(jìn)器功率。相應(yīng)地，逆變器的可提供的功率17在中等推進(jìn)器轉(zhuǎn)數(shù)下可以降為零。
[0076]最后，多個(gè)電動(dòng)轉(zhuǎn)軸用于從65%起的最大推進(jìn)器轉(zhuǎn)數(shù)的高推進(jìn)器轉(zhuǎn)數(shù)。電動(dòng)轉(zhuǎn)軸可提供的功率19足以能夠?qū)崿F(xiàn)最大的推進(jìn)器轉(zhuǎn)數(shù)。
[0077]正如能夠很好地看出的那樣，在推進(jìn)器轉(zhuǎn)數(shù)提升時(shí)進(jìn)行切換期間，為了考慮已經(jīng)提及的時(shí)間常數(shù)，足夠早地啟動(dòng)所述第一或者所述多個(gè)電動(dòng)轉(zhuǎn)軸。在推進(jìn)器轉(zhuǎn)數(shù)減少時(shí)，也會(huì)進(jìn)行及時(shí)的同步，例如為此由逆變器及時(shí)地提升它可提供的功率17。因此留下足夠的時(shí)間用于驅(qū)動(dòng)功率和交流電壓的同步，這使得真正平穩(wěn)的、連續(xù)不斷的加速或減速過程成為可能。這在以低速進(jìn)行操控期間是有利的。
[0078]除了所示驅(qū)動(dòng)級(jí)聯(lián)，還可以實(shí)現(xiàn)更多的分級(jí)，為此向電動(dòng)轉(zhuǎn)軸連接所述逆變器，從而能夠達(dá)到更大的中等推進(jìn)器轉(zhuǎn)數(shù)。此外，逆變器還可以連接所述多個(gè)電動(dòng)轉(zhuǎn)軸，從而達(dá)到驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的更大的最大功率。這特別是在需要盡可能迅速地加速或減速的緊急情況下可以提供許多大的優(yōu)勢。
[0079]總而言之，本發(fā)明涉及一種用于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)方法，該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提出
[0080]-根據(jù)第一運(yùn)行狀態(tài)在第一可預(yù)設(shè)的推進(jìn)器轉(zhuǎn)數(shù)以下運(yùn)行驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)推進(jìn)器，為此借助第一交流電壓運(yùn)行驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的至少一個(gè)、與所述至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)推進(jìn)器相連的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，其中，根據(jù)第一運(yùn)行狀態(tài)，至少一個(gè)逆變器提供第一交流電壓，
[0081]-根據(jù)第二運(yùn)行狀態(tài)在第一可預(yù)設(shè)的推進(jìn)器轉(zhuǎn)數(shù)以上運(yùn)行所述至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)推進(jìn)器，為此借助第二交流電壓運(yùn)行所述至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，其中，根據(jù)第二運(yùn)行狀態(tài)由第一內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生第二交流電壓的第一發(fā)電機(jī)。
[0082]為了能夠在連續(xù)不斷地推進(jìn)時(shí)，在避免驟然的推進(jìn)變化的情況下，在經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行各個(gè)驅(qū)動(dòng)組件的同時(shí)，使水上交通工具從靜止達(dá)到最大速度并且反向地運(yùn)動(dòng)，提出的是，在從第一過渡到第二運(yùn)行狀態(tài)并且反之亦然時(shí)，首先以如下轉(zhuǎn)數(shù)運(yùn)行第一內(nèi)燃機(jī)，即，利用第一可預(yù)設(shè)的推進(jìn)器轉(zhuǎn)數(shù)運(yùn)行所述至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)推進(jìn)器，并且通過所述至少一個(gè)逆變器使第一交流電壓與第二交流電壓同步。
【權(quán)利要求】
1.一種用于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)方法，具有以下方法步驟: -根據(jù)第一運(yùn)行狀態(tài)通過借助第一交流電壓運(yùn)行所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的、與至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)推進(jìn)器(2)相連的至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(5)，在第一能預(yù)設(shè)的推進(jìn)器轉(zhuǎn)數(shù)以下運(yùn)行所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的所述至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)推進(jìn)器(2)， -其中，根據(jù)所述第一運(yùn)行狀態(tài)，至少一個(gè)逆變器(22)提供第一交流電壓， -根據(jù)第二運(yùn)行狀態(tài)通過借助第二交流電壓運(yùn)行所述至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(5)，在所述第一能預(yù)設(shè)的推進(jìn)器轉(zhuǎn)數(shù)以上運(yùn)行所述至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)推進(jìn)器(2)， -其中，根據(jù)所述第二運(yùn)行狀態(tài)，第一內(nèi)燃機(jī)(3)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生所述第二交流電壓的第一發(fā)電機(jī)⑷， 其特征在于， -在從所述第一運(yùn)行狀態(tài)過渡到所述第二運(yùn)行狀態(tài)或反向進(jìn)行時(shí)，首先以如下的轉(zhuǎn)數(shù)運(yùn)行所述第一內(nèi)燃機(jī)(3)，S卩，所述至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)推進(jìn)器(2)以所述第一能預(yù)定的推進(jìn)器轉(zhuǎn)數(shù)運(yùn)行，并且所述至少一個(gè)逆變器(22)使所述第一交流電壓與所述第二交流電壓同步。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)方法，具有以下進(jìn)一步的方法步驟: -根據(jù)第三運(yùn)行狀態(tài)通過借助第三交流電壓運(yùn)行所述至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(5)，在第二能預(yù)設(shè)的推進(jìn)器轉(zhuǎn)數(shù)以上運(yùn)行所述至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)推進(jìn)器(2)，所述第二能預(yù)設(shè)的推進(jìn)器轉(zhuǎn)數(shù)大于所述第一能預(yù)設(shè)的推進(jìn)器轉(zhuǎn)數(shù)， -其中，根據(jù)所述第三運(yùn)行狀態(tài)，所述至少一個(gè)逆變器(22)的所述第一交流電壓與所述第二交流電壓同步化組合地得出所述第三交流電壓， -其中，在從所述第二運(yùn)行狀態(tài)過渡到所述第三運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，只有當(dāng)所述第一交流電壓借助所述至少一個(gè)逆變器(22)與所述第二交流電壓同步時(shí)，才借助所述第三交流電壓運(yùn)行所述至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(5)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)方法，具有以下進(jìn)一步的方法步驟: -根據(jù)第四運(yùn)行狀態(tài)通過借助第四交流電壓運(yùn)行所述至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(5)，在第三能預(yù)設(shè)的推進(jìn)器轉(zhuǎn)數(shù)以上運(yùn)行所述至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)推進(jìn)器(2)，所述第三能預(yù)設(shè)的推進(jìn)器轉(zhuǎn)數(shù)大于所述第一能預(yù)設(shè)的推進(jìn)器轉(zhuǎn)數(shù)， -其中，根據(jù)所述第四運(yùn)行狀態(tài)，至少一個(gè)另外的內(nèi)燃機(jī)(6)至少分別驅(qū)動(dòng)一個(gè)另外的發(fā)電機(jī)(34)，所述另外的發(fā)電機(jī)產(chǎn)生各一個(gè)另外的交流電壓，所述另外的交流電壓在與所述第二交流電壓同步地組合時(shí)得出所述第四交流電壓， -其中，在從所述第二運(yùn)行狀態(tài)過渡到所述第四運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，至少一個(gè)所述另外的發(fā)電機(jī)(34)的相應(yīng)的磁極轉(zhuǎn)子角與所述第一發(fā)電機(jī)(4)的第一磁極轉(zhuǎn)子角同步。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的驅(qū)動(dòng)方法，具有以下進(jìn)一步的方法步驟: -根據(jù)第五運(yùn)行狀態(tài)通過借助第五交流電壓運(yùn)行所述至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(5)，在所述第四能預(yù)設(shè)的推進(jìn)器轉(zhuǎn)數(shù)以上運(yùn)行所述至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)推進(jìn)器(2)， -其中，根據(jù)所述第五運(yùn)行狀態(tài)，所述至少一個(gè)逆變器(22)的所述第一交流電壓與所述第四交流電壓同步化組合地得出所述第五交流電壓， -其中，在從所述第四運(yùn)行狀態(tài)過渡到所述第五運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，只有當(dāng)所述第一交流電壓借助所述至少一個(gè)逆變器(22)與所述第三交流電壓同步以后，才借助所述第五交流電壓運(yùn)行所述至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(5)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)方法，其中，在這些運(yùn)行狀態(tài)中的一種運(yùn)行狀態(tài)下運(yùn)行期間，在所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的、對(duì)于產(chǎn)生相應(yīng)的交流電壓所需要的部件失靈的情況下，過渡到另一種運(yùn)行狀態(tài)，其中，在考慮施加在所述至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)上的交流電壓的情況下完成所述另一種運(yùn)行狀態(tài)的相應(yīng)的交流電壓的同步。
6.一種用于具有至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的水上交通工具的控制器，其中，所述控制器具有用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的方法的裝置。
7.—種水上交通工具，具有 -至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)， -根據(jù)權(quán)利要求6構(gòu)造而成的控制器。
8.一種計(jì)算機(jī)程序模塊，用于在根據(jù)權(quán)利要求7所述的控制器中執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的方法。
9.計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，在上述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品上存儲(chǔ)有根據(jù)權(quán)利要求8所述的計(jì)算機(jī)程序模塊。
【文檔編號(hào)】B60L11/08GK104159819SQ201380013509
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2013年3月7日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月12日
【發(fā)明者】賴納·哈爾蒂希, 迪克·施羅德, 凱·蒂格斯, 米歇爾·維齊斯克 申請人:西門子公司