混合动力系统具有燃油动力系统长续航的优点和纯电动系统低排放的优点,是改善环境和解决能源问题的有效手段之一,也是今后船舶动力系统的发展方向。船舶混合动力系统的构型多种多样,经济性也不同。能效管理是混合动力系统的关键技术之一,因此对不同构型的能效管理进行深入研究是十分必要的。本文研究了船舶混合动力系统中关键部件特性,进行了参数匹配和建模研究,研究了不同构型的混合动力系统的能量转换效率和影响效率的因素,建立了混合动力系统的能量管理策略,为船舶混合动力系统设计提供理论支撑。首先选取两种基本构型并提出了一种衍生构型,并进行了总成方案的概念设计,分析了每种构型的工作模式及特点。为了进行系统部件的参数匹配,对混合动力系统的关键部件进行了特性研究。以模块化思想为前提,采用实验数据建模和理论建模的方法对船舶混合动力系统的部件进行建模,再针对不同构型混合动力系统的结构特点搭建出完整的混合动力系统仿真模型。为了评价船舶混合动力系统的经济性及能效影响因素,提出了一种基于能量平衡思想的能量转换效率分析方法。该方法考虑了混合动力系统的全部能量流路径,可以分析出不同构型中某一能量流路径带来的损失和收益,能够评价混合动力系统因构型变化、部件功率比变化、部件效率变化对系统能量转换效率的影响,通过分析得出双机并联式构型在循环周期内经济性有显著性优势,且在混合度0.3左右时系统经济性最高。混合动力系统的能量管理策略对提高系统效率有很大影响,在对不同构型分析的基础上提出了基于规则式的能量管理策略,分别设计了模式切换规则和模式切换控制器,对不同构型进行节油率和功率损失研究。结果表明,在循环周期内双机并联式混合动力系统节油率为27.6%,系统平均功率损失为174.21k W,综合燃油效率可达49.01%,是三种构型中性能最优的混合动力系统,为船舶混合动力系统的设计及优化提供理论支撑。