KR101787123B1 - 발전 장치 및 시스템 - Google Patents

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아지트 쿠탄네이어 쿠마
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제너럴 일렉트릭 캄파니
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Abstract

제 1 AC 전류를 생성하기 위해 엔진에 의해 구동 가능한 교류발전기와, DC 전류를 생성하기 위해 교류발전기와 전기 통신하는 정류기와, 제 2 AC 전류를 생성하기 위해 정류기와 전기 통신하는 인버터 - 제 2 AC 전류는 수용 가능한 주파수 및/또는 전압을 갖고, 인버터는 제 2 AC 전류에 응답하여 하나 이상의 전기 부하와 전기 통신함 - 와, 교류발전기, 정류기 및/또는 인버터에 전기적으로 연결하는 것이 가능한 에너지 저장 디바이스를 포함하는 장치가 개시된다.

Description

발전 장치 및 시스템{POWER GENERATION APPARATUS}
본 발명의 실시예는 선박 및/또는 오프로드 차량과 같은 동력식 시스템에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 동력식 시스템과 함께 사용을 위한 개량된 발전 장치 또는 시스템에 관한 것이다.
선박 추진 시스템은 프로펠러를 회전하는 샤프트를 회전시킴으로써 선박을 추진하기 위한 하나 이상의 내연 엔진을 포함할 수 있다. 내연 엔진은 또한 예를 들어 전력을 기계적 동력으로 변환하는 보조 드라이브, 열, 냉각 및 광을 생성하기 위한 전기 디바이스, 미디어 기술을 위한 전기 디바이스 및 다른 항해 시스템을 위한 전기 디바이스를 위한 선박의 전기 부하를 공급하기 위해 발전기에 전력을 공급할 수 있다.
현재의 선박 추진 시스템(및 오프로드 차량 추진 시스템)은 예를 들어 AC 교류발전기를 위한 회전 토크를 생성하거나 회전력을 제공하기 위해 하나 이상의 정속 엔진을 이용한다. 교류발전기(alternator)는 일정 AC 전류 또는 주파수를 생성하고, 이를 AC 버스에 공급한다. AC 버스는 프로펠러 모터 드라이브, 추력 모터 드라이브 및 다른 모터 드라이브를 포함하는 선박 상의 모터 부하에 전력을 공급한다. AC 버스는 또한 다양한 선박 추진외 부하(hotel load), 즉 선박 상에서 동작하는 다른 전기 부하(비모터 부하)에 전기를 공급한다. 모터 및 비모터 부하에 의해 요구되는 바와 같이, AC 전압을 상승시키거나 하강시키기 위한 또는 격리를 위한 변압기가 교류발전기와 AC 버스 사이에 개재될 수 있다.
선박 추진 시스템은 공통 AC 전기 버스에 전력 공급하는 다수의 병렬 접속된 교류발전기(디젤 동력식 또는 다른 내연 엔진에 의해 독립적으로 구동됨)를 포함할 수 있다. 그러나, 교류발전기 출력은 교류발전기들이 동기화될 필요가 있는 동상(in-phase)이어야 한다. 또한, 무효 AC 전류(AC 파의 역상 부분)는 유용한 일을 거의 하지 않는다. 이러한 무효 전력은 통상의 선박 발전 설비에 만연되어 있어, 감소된 전압 레벨, 장비 및 와이어의 바람직하지 않은 가열 및 폐에너지를 초래한다. 이 AC 시스템의 안정성을 유지하는 것은 복잡한데, 그 이유는 모든 교류발전기들이 동상으로 유지되어야 하기 때문이다. 교류발전기의 안정성 문제점은 난조(hunting), 최대 전력 풀아웃각, 고장의 효과, 역상 전달 및 부하 과도를 포함한다. 또한, 정속 엔진은 요구된 정속 동작에 기인하여 비교적 더 열악한 연료 효율을 나타낼 수 있다.
도 1은 각각의 교류발전기(18, 20)에 회전 에너지를 각각 공급하는 제 1 및 제 2 엔진(12, 14)을 도시하는 종래의 구성을 도시하고 있다. 2개의 변압기(24, 26)는 각각의 교류발전기(18, 20)에 의해 제 1 전압의 전기를 공급받아 제 2 전압의 전기를 AC 버스(30)에 공급한다. 다양한 모터 부하 드라이브(32, 34, 36) 및 비모터 부하(38)가 도시된 바와 같이 AC 버스(30)에 접속된다. 이 구성은 병렬의 교류발전기(18)/변압기(24) 및 교류발전기(20)/변압기(26)를 나타내고 있지만, 변압기(24) 및 변압기(26)로부터의 각각의 출력 신호는 동일한 전압 및 동일한 주파수로 동작해야 한다. 대안적으로, 변압기(24, 26)는 하나로 조합될 수 있다. 교류발전기들의 동기화의 필요성 때문에, 이 요건을 생성하는 것은 양 엔진(12, 14)이 동일한 속도로 동작할 것을 필요로 한다.
다른 시스템은 DC 버스에 전기를 공급하기 위해 AC를 DC로 변환하기 위한 DC 버스 및 액티브 프론트 엔드(AFE)(제어형 정류기)를 포함한다. 이 시스템은 DC 버스(46)에 전류를 공급하는 액티브 프론트 엔드(AFE)(40, 42)를 갖는 것으로 도 2에 도시되어 있다. DC 버스(46)는 프로펠러 모터(50), 추력 모터(52) 및 다른 모터(54)를 포함하는 선박 상의 DC 모터에 DC 전기를 공급한다.
액티브 프론트 엔드(40, 42)는 다이오드 브리지에 사용되는 다이오드보다는 정류기(IGBT 브리지에서와 같이)로서 사용되는 IGBT를 포함한다. 용어 "IGBT"는 절연된 게이트 쌍극 트랜지스터라 칭한다. AFE(40, 42)의 복잡성 및 그에 따른 비용은 비교적 높다. IGBT는 AC 공급부를 정류하여 DC 버스(46)를 위한 전류를 생성한다. IGBT 브리지는 3개의 위상 리액터를 통해 제공되고, IGBT는 사인파형 전류가 AC 공급부로부터 흐르도록 펄스폭 변조 파형에 의해 제어된다. 드라이브가 재생될 때, DC 버스 전압은 액티브 프론트 엔드에 의해 조절되고, 전력은 전력을 소비하는 다른 부하로 흐른다. 양 경우에, 엔진(12, 14)의 속도는 더 양호한 연료 효율을 얻도록 변경될 수 없다.
연료 효율을 향상시키면서 또한 부품수 및 전체 복잡성을 최소화하기 위해 현재 이용 가능한 시스템의 것들과는 상이한 특성을 갖는 추진 시스템을 갖는 것이 바람직할 수 있다.
본 발명의 실시예는 제 1 AC 전류를 생성하기 위해 엔진에 의해 구동 가능한 교류발전기와, DC 전류를 생성하기 위해 교류발전기와 전기 통신하는 정류기를 포함하는 장치를 제공한다. 장치는 제 2 AC 전류를 생성하기 위해 정류기와 전기 통신하는 인버터를 또한 포함한다. 제 2 AC 전류는 수용 가능한 주파수 및/또는 전압을 갖는다. 장치는 제 2 AC 전류에 응답하여 하나 이상의 전기 부하와 전기 통신하는 인버터와, 교류발전기, 정류기 및/또는 인버터에 전기적으로 연결하는 것이 가능한 에너지 저장 디바이스를 또한 포함한다.
본 발명의 다른 실시예는 각각의 제 1 AC 전기 신호를 생성하기 위해 각각의 가변 속도 엔진에 의해 각각 구동되는 복수의 교류발전기와, 각각의 DC 전기 신호를 생성하기 위해 교류발전기 중 각각의 하나와 각각 전기 통신하는 복수의 정류기와, 정류기 중 적어도 하나의 출력에 접속된 DC 버스를 포함하는 장치를 제공한다. 장치는 제 2 AC 전기 신호를 생성하기 위해 DC 버스와 전기 통신하는 인버터와, 인버터와 전기 통신하고 제 2 AC 전기 신호에 응답하는 제 1 전기 부하와, DC 버스로부터 전력을 제어 가능하게 수신하고 DC 버스에 전력을 제공하기 위해 DC 버스에 연결된 에너지 저장 시스템을 추가로 포함한다.
본 발명의 다른 실시예는 제 1 AC 전기 신호를 생성하기 위해 가변 속도 엔진에 의해 구동되는 교류발전기와, DC 전기 신호를 생성하기 위해 교류발전기와 전기 통신하는 정류기와, 정류기의 출력에 접속된 DC 버스를 갖는 장치를 제공한다. 장치는 제 2 AC 전기 신호를 생성하기 위해 DC 버스와 전기 통신하는 인버터와, 인버터와 전기 통신하고 제 2 AC 전기 신호에 응답하는 제 1 전기 부하와, DC 버스로부터 전력을 제어 가능하게 수신하고 DC 버스에 전력을 제공하기 위해 DC 버스에 연결된 에너지 저장 시스템을 추가로 포함한다. 장치는 제 3 AC 전기 신호를 생성하기 위해 정속 엔진의 출력에 연결된 발전기 시스템과, 제 2 및 제 3 AC 전기 신호를 각각 제 2 전기 부하에 선택적으로 제공하기 위해 인버터 및 발전기 시스템에 전기 접속되는 적어도 하나의 스위치를 추가로 포함한다.
간략히 전술된 본 발명의 더 구체적인 설명이 첨부 도면에 도시되어 있는 그 특정 실시예를 참조하여 제공될 것이다. 이들 도면은 단지 본 발명의 통상의 실시예를 도시하고 있고 따라서 그 범주의 한정으로 고려되지 않는 것을 이해하여, 본 발명의 예시적인 실시예가 첨부 도면의 사용을 통해 부가의 구체화 및 상세로 설명되고 예시될 것이다.
도 1은 종래의 선박용 추진 드라이브 구성을 도시하는 개략도.
도 2는 종래의 선박용 추진 드라이브 구성을 도시하는 다른 개략도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 발전 장치를 갖는 개량된 추진 드라이브 구성의 개략도.
도 4는 발전 장치를 갖는 다른 개량된 추진 드라이브 구성을 도시하는 개략도.
도 5는 발전 장치를 갖는 다른 추진 드라이브 구성을 도시하는 개략도.
다양한 설명된 특징은 실제 축적대로 도시되어 있는 것은 아니고, 본 발명의 실시예에 관련하는 특정 특징을 강조하도록 도시되어 있다. 도면 부호는 도면 및 명세서 전체에 걸쳐 유사한 요소를 나타낸다.
본 발명의 실시예는 발전 장치 또는 시스템에 관한 것일 수 있다. 본 발명의 실시예는 이러한 발전 시스템을 위한 드라이브 구성에 관한 것일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 발전 시스템 및/또는 드라이버 구성은 선박 또는 오프로드 차량(예를 들어, 열차, 건설 장비, 채광 장비)에 사용된다.
본 명세서에 사용될 때, 이하의 정의가 적용된다. 교류발전기는 기계적 에너지를 교류 전기 에너지로 변환하는 전기 기계 디바이스이다. 정류기는 교류(AC)를 직류(DC)로 변환하는 전기 디바이스이다. 인버터는 직류(DC)를 교류(AC)로 변환하는 전기 디바이스이고, 최종적인 AC는 적절한 변압기, 스위칭 또는 제어 회로의 사용에 의해 임의의 요구 전압 및 주파수로 존재할 수 있다. 계측 제어기 통신망(CAN 또는 CAN-버스)은 마이크로제어기 또는 다른 제어기 및 디바이스가 호스트 컴퓨터 없이 차량 또는 다른 동력식 시스템 내에서 서로 통신하는 것을 허용하도록 지정된 차량 버스 표준이다.
몇몇 실시예에서, 제어기 또는 다른 제어 시스템은 CAN 버스를 통해 다양한 구성 요소와 통신할 수 있다. 제어기 및 선택적으로 센서의 어레이는 애플리케이션 특정화 요구 및 파라미터에 기초하여 선택될 수 있다.
상이한 실시예에서, 직렬 접속 및 병렬 접속의 교류발전기 구성이 제공된다. 이들 구성은 현재 이용 가능한 시스템에 대해, 하나 이상의 특징을 제공할 수 있다. 이들 특징의 몇몇은 이들 시스템의 연료 효율을 증가시키면서 구동 시스템의 중량, 비용 및 복잡성을 감소시키는 것일 수 있다. 몇몇 실시예는, 기본적인 선박/차량 구동력을 공급하기 위한 변압기, 필터 또는 능동 프론트 엔드 디바이스의 제공 또는 사용 없이 교류발전기를 구동하기 위해, 다른 가변 속도 엔진에 대해 0이 아닌 상이한 양의 전력을 대응하는 교류발전기를 경유하여 추진 모터에 제공하는 가변 속도 엔진을 이용할 수 있지만, 이에 국한되는 것은 아니다. 본 발명의 일 실시예는 배터리 백업 능력을 공급할 수 있다. 그리고, 가변 속도 엔진은 일정 주파수 용례에 사용을 위해 일정한 주파수 출력 및/또는 일정한 전압을 공급할 수 있다.
일 실시예에서, 공통 AC 버스는 제공되지 않거나 교류발전기들을 동기화하기 위한 필요성을 회피하기 위해 교류발전기로부터 격리된다. 일 방법은 (각각의 교류발전기로부터) AC 전류를 정류하고 정류기들이 DC 버스를 통해 통신하게 하는 것이다. 이는 DC 버스와 임의의 추진 부하 사이에 배치되는 인버터를 필요로 할 수 있지만, 상응하는 효율의 손실 때문에, 교류발전기들을 서로로부터 연결 해제하고(동기화의 견지에서) 따라서 교류발전기들을 구동하는 엔진들을 또한 연결 해제한다. 이는 정속 엔진을 위한 장점을 거의 제공하지 않을 수 있지만, 이러한 연결 해제는 가변 속도 엔진에 대한 더 많은 제어 탄력성을 허용한다.
에너지 저장 디바이스와 관련하여, 적합한 에너지 저장 디바이스는 하나 이상의 개별 저장 구성 요소를 포함할 수 있고, 구성 요소는 예를 들어 기능 또는 조성 또는 유형에 있어서 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 몇몇 예는 예시적일 수 있다. 에너지 저장 디바이스는 애플리케이션 특정화 파라미터에 따라, 고에너지 밀도 배터리에 더하여 전력 배터리, 에너지 또는 전력 배터리에 더하여 캐패시터 또는 신속 포획/해제 디바이스 또는 플라이휠에 더하여 배터리 등을 포함할 수 있다. 에너지 저장 디바이스는 나트륨 금속 할로겐화물 배터리, 나트륨 황 배터리, 리튬계 배터리, 니켈 금속 할로겐화물 배터리, 니켈 카드뮴 배터리 또는 납 산 배터리를 포함할 수 있고, 이들은 시스템 요구에 기초하여 적절한 바와 같이 단독으로 또는 조합하여 사용될 수 있다. 이들 상기 배터리의 각각은 기계적 저장 장치, 화학적 저장 장치, 압력 저장 장치 또는 열적 저장 장치와 같은 다른 저장 장치 유형과 함께 포함될 수 있다. 기계적 저장 장치는 플라이휠 또는 스프링을 포함할 수 있다. 화학적 저장 장치는 연료 전지 반응제(예를 들어, 수소, 산소 등)를 포함할 수 있다. 압력 및 열적 저장 장치는 자명하다.
존재하는 경우, 여기자(exciter)가 교류발전기에 의해 생성된 전압을 제어할 수 있다. 여기자는 예를 들어, 여기자로의 입력이 AC이면 위상 제어형 정류기일 수 있다. 일 실시예에서, 제어기 또는 다른 제어 시스템이 여기자를 제어할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 발전 장치를 갖는 개량된 추진 디바이스 구성을 도시한다. 장치는 각각의 제 1 AC 전류를 생성하기 위해 각각의 엔진에 의해 구동 가능한 제 1 및 제 2 교류발전기(104, 106)를 포함한다. 도 3의 실시예에서, 가변 속도 디젤 엔진(100, 102)은 각각의 정류기(108, 110)에 공급되는 AC 전류/신호를 생성하기 위해 교류발전기(104, 106)의 각각에 회전 에너지를 각각 공급한다. 각각의 정류기(108, 110)는 DC 전류/신호를 생성하기 위해 교류발전기(104, 106)의 각각과 전기 통신한다. 정류기(108, 110)로부터의 최종적인 DC 신호는 DC 버스(112)에 공급된다. 이 구성에서, 가변 속도 엔진의 엔진 속도가 변할 때에도 일정 전압이 교류발전기로부터 대응 정류기로 공급된다. 부가적으로, 각각의 교류발전기는 개별적으로 제어 가능할 수 있다. 따라서, 각각의 엔진(100, 102)이 각각의 교류발전기에 상이한 전력 입력을 제공할 때에도, 각각의 교류발전기는 동일한 및/또는 일정한 전압 추력을 제공하도록 조정하는 것이 가능하다.
예를 들어, 엔진(100, 102)의 필드 전류는 병렬 접속 교류발전기(104, 106)의 출력 전압을 제어하고 교류발전기(104, 106) 사이의 전력/전류를 배분하도록 변경될 수 있다. 교류발전기는 출력 전압을 제어하는 것을 제공하도록 독립적으로 변경되거나 개별적으로 제어될 수 있다. 엔진(100, 102)이 동일한 속도에서 작동할 것을 요구하지는 않는다. 교류발전기(104, 106)는 동일한 전압에서 요구 전류를 공급할 수 있다. 교류발전기의 부분인 여기자(도시 생략)는 제어기(151)(또는 다른 제어 시스템)로부터의 제어 신호에 응답할 수 있어 연결된 엔진 속도에 독립적으로 전압 및/또는 전류를 조정하고 각각의 엔진으로부터 전력 흐름을 제어할 수 있다. 다른 실시예에서, 교류발전기는 각각의 엔진으로부터 엔진 속도 및/또는 동력 출력의 편차에 응답하여 전압 및/또는 전류를 조정하여 일정한 값이 유지될 수 있게 한다.
장치는 인버터(또는 하나 초과의 인버터)(114, 115 및/또는 117)를 포함하되, 각각의 인버터는 각각의 제 2 AC 전류를 생성하기 위해 정류기(108 및/또는 110) 중 하나 이상과 전기 통신한다. 제 2 AC 전류는 의도된 부하를 위해 수용 가능한 주파수, 전압 또는 주파수 및 전압의 모두를 갖는다. 당업자들은 용어 "수용 가능한"의 사용이 제 2 AC 전류가 의도된 부하와 적합 가능한 결정된 전류일 수 있다는 것을 의미한다는 것을 인식할 수 있을 것이고, 여기서 이 전류는 정류기, DC 버스 및 인버터를 통해 의도된 부하로 흐르는 전력에 기초하여 사전 결정되고 그리고/또는 지정될 수 있다.
인버터(114, 115)는 예를 들어 추진력을 제공하기 위해, 추진 모터(118)("프로펠러 모터") 및 추력 모터(120)를 구동하기 위해 DC 버스(112) 상의 DC 신호를 AC로 변환한다. 인버터(117)는 제 1 스위치(128)를 통해 다른 모터 또는 다른 드라이브(126)에 AC 전기를 공급하거나 여기한다. 예를 들어, 인버터(117)는 제 1 스위치(128)가 제 1 상태에 있을 때, 예를 들어 내부 스위치부(128A)가 인버터(117) 및 모터/드라이브(126)의 단자 사이에서 닫힐 때 모터 또는 다른 드라이브(126)를 여기하도록 구성될 수 있다. 이해될 수 있는 바와 같이, 각각의 모터(118, 120) 또는 다른 모터/드라이브(126) 또는 다른 부하(156)는 전기 온보드(onboard) 부하(선박, 오프로드 차량 또는 다른 동력식 시스템 상에 위치되는 전력을 소비하는 디바이스를 의미함)를 구성하고, 따라서 각각의 인버터(114, 115, 117)는 인버터에 의해 생성된 제 2 AC 전류에 응답하는 하나 이상의 전기 부하(118, 120, 126 및/또는 156)와 각각 전기 통신한다.
도 3을 계속 참조하면, 정속 엔진(150)은 AC 전기 에너지를 생성하도록 작동 가능한 발전기 시스템(154)에 동력(예를 들어, 엔진의 회전력을 경유하여 전달된 동력)을 공급한다. 발전기 시스템은 교류발전기, 발전기 및 변압기일 수 있거나, 발전기 및 인버터 등(발전기/변압기는 예시의 목적으로 도면에 도시되어 있음)일 수 있다. 제 2 스위치(158)가 닫힌 상태로 제어될 때, 발전기/변압기(154)는 다른 부하/선박 추진외 부하(156)에 AC 전기를 공급하고 또한 격리를 제공한다. 정속 엔진(150)의 사용은 다른 부하/선박 추진외 부하(156)가 고정 주파수 소스로부터 적절하게 작동하기 때문에 충분하다.
부가적으로, 제 2 스위치(158)가 열린 상태에 있고 제 1 스위치(128)가 제 2 상태에 있는[예를 들어, 제 2 내부 스위치부(128B)가 닫힘] 경우에, 인버터(117)는 AC 필터/변압기(160)를 통해 통과한 후에 다른/선박 추진외 부하(156)에 (여기하기 위해) 전력을 제공할 수 있고, 이는 정확한 전압 및 전압 고조파가 부하에 공급되는 것을 보장한다. 대안적으로, 제 1 변압기(발전기와 관련됨, 집합적으로 154) 및 제 2 변압기(160)는 발전기(154) 및 인버터(117)의 전압 레벨에 따라 조합될 수 있다. 따라서, 도 3의 토폴로지는 2개 이상의 상이한 전압/전류[예를 들어, 정류기(108, 110)로부터의 제 1 전압, 발전기/변압기(154)로부터의 제 2 전압 및 배터리(172)로부터의 제 3 전압]를 공급할 수 있다. 도시된 바와 같이, 스위치(158)는 2방향 스위치일 수 있고, 반면에 스위치(128)는 요구되는 바와 같이 전력의 흐름을 결정하기 위해 제어된 제 1 내부 스위치부(128A) 및 제 2 내부 스위치부(128B)를 갖는 3방향 스위치일 수 있다. 이해될 수 있는 바와 같이, 스위치(128)는 SPDT 스위치[인버터(117)가 모터/드라이브(126) 또는 변압기(160)에 항상 접속되도록 하는], SP3T 스위치[인버터(117)와 모터/드라이브(126)와 변압기(160) 사이의 개방 회로 상태를 위한 제 3 상태를 제공하는] 등일 수 있다. 스위치부(128A, 128B)는 예시의 목적으로 도시되어 있고, 스위치(128)가 2개 이상의 상태를 실현하기 위해 단지 하나의 내부 스위치부 또는 2개 초과를 포함하는 것도 가능할 수 있다.
제 1 및 제 2 병렬 엔진(100, 102), 제 1 및 제 2 병렬 교류발전기(104, 106) 및 제 1 및 제 2 병렬 정류기(108, 110)는 하나 이상의 추진 모터(118) 및 추력 모터(120)의 요구 전류를 공급할 수 있다. 또한, 2개의 병렬 인버터(114)는 단일 인버터가 추진 모터(118)를 구동하도록 요구되는 전류를 공급할 수 없는 경우에 선택적인 용례를 위해 예시되어 있다.
DC 버스(112)에 접속된 DC-DC 컨버터(170)는 완전 배터리 충전을 유지하기 위해 요구되는 바와 같이 배터리 또는 다른 에너지 저장 디바이스(172)를 충전한다. 당해의 실시예에 따라, 배터리 또는 다른 에너지 저장 디바이스(172)는 교류발전기, 정류기 및/또는 인버터에 전기적으로 연결하는 것이 가능하고, 도 3의 실시예에 도시된 바와 같이, 배터리 또는 다른 에너지 저장 디바이스(172)는 DC-DC 컨버터(170)를 통해 DC 버스(112)에 연결되고, 그에 따라 정류기(108, 110) 및 인버터(114, 115, 117)에 연결된다. 배터리(172)는 추진 모터(118), 추력 모터(120), 다른 모터/드라이브(126)에, 그리고 스위치(128)가 스위치부(128B)가 닫히는 상태에 있을 때 다른 부하/선박 추진외 부하(156)에 전류를 공급할 수 있다. 상이한 구성이 가능한데, 예를 들어 도 5의 실시예에서, 배터리(202)가 전력 전자 모듈(200)을 통해 교류발전기(106)에 전기적으로 연결된다(이하에 더 상세히 설명됨).
도 3에 도시된 실시예에서, 단지 발전기/변압기(154)는 엔진(150)으로부터 전체 전류 출력을 운반하도록 요구된다. 발전기/변압기(154)는 엔진(150)의 비교적 낮은 전류 용량에 기초하여 치수 설정될 수 있다. 추진 모터(118), 추력 모터(120) 및 다른 모터/드라이브(126)와 같은 대부분의 부하에 제공된 엔진(100, 102)으로부터의 전력은 이들 부하가 일반적으로 격리 없이 운전할 수 있기 때문에 변압기를 통해 진행할 필요는 없다. 엔진(100, 102)의 속도는 연료 효율, 특징 및 DC 버스(112) 상의 부하에 의존하여 변경될 수 있다.
도 4는 2개 이상의 실시예를 도시한다. 일 실시예에서, 발전기/변압기(154)는 정류기/인버터(190)에 AC 전류를 공급할 수 있다. 정류기/인버터는 이어서 제 1 배터리(192)를 충전하기 위해 DC 전류를 공급할 수 있다. 대안적인 또는 부가의 실시예에서, 교류발전기(106)는, 제 2 교류발전기(106)로부터 AC 전류를 수용하고 이어서 제 2 배터리(202)를 충전하기 위해 DC 전류를 공급하는 전력 전자 모듈(200)에 AC 전류를 공급할 수 있다. 적합한 전력 전자 모듈은 AC-DC 인버터, 컨버터 및/또는 요구되는 바와 같은 임의의 디바이스를 포함할 수 있다.
요구되는 및/또는 존재하고 충전되는 것에 따라 제 1 또는 제 2 배터리 내의 전력은 선박 추진외 부하, 다른 모터/드라이브, 추력 모터 또는 추진 모터를 구동하기 위해 시스템 내에 재차 제공될 수 있다. 이들은 제어기(151) 또는 다른 제어 시스템에 의해 제어되는 대응 스위치의 상태에 의해 제어된다. 예시를 위해, "다른 제어 시스템"이 제어기(151)에 의해 표현된다. 당업자들은 제어기(151) 또는 다른 제어 시스템이 시스템의 작동 조건에 기초하여 제어를 실행하고 그리고/또는 제어기(151) 또는 조작자가 다른 제어 시스템에 명령하는 것을 허용할 수 있다는 것을 인식할 수 있을 것이다. 각각의 엔진이 동작하지 않을 때, 제 1 배터리(202)는 부하(118, 120, 126)에 전력을 공급할 수 있고 제 2 배터리(192)는 부하(156)에 전력을 공급할 수 있고, 스위치(128, 158)는 적절하게 구성된다. 컨버터(190)를 위해 요구되는 임의의 리액터/필터/변압기는 가정되고 도시되지 않는다. 이들은 적절한 스위치 기어 장치를 갖고 제 1 변압기(154) 및/또는 제 2 변압기(160)와 조합될 수 있다.
배터리(202)는 엔진(102) 및 교류발전기(106)의 작용에 의해 충전될 수 있고, 배터리(192)는 엔진(150) 및 발전기/변압기(154)의 작용에 의해 충전될 수 있다. 오프로드 전력(도 4에는 도시되지 않음)은 또한 제 1 및 제 2 배터리(192, 202)를 충전할 수 있다. 예를 들어, 도 4의 시스템이 선박에 전개되는 경우에, 오프로드 전력은 선박이 도킹될 때 제공될 수 있다. 부가적으로 이들에 한정되는 것은 아니지만 프로펠러 모터, 추력 모터 및 선박 추진외 부하를 포함하는 전기 부하의 하나 이상은 오프보드(off-board) 소스로부터 충전 가능하다.
사용 중에, 제 1 배터리가 존재하는 경우에, 정속 엔진은 선박 추진외 부하 또는 다른 부하(156)에 의해 적당하게 취해질 수 있는 것보다 많은 전력을 생성할 수 있고 발전기/변압기는 더 많은 전기를 생성할 수 있다. 제어기(151) 또는 다른 제어 시스템은 최적화된 결정된 레벨에서 정속 엔진을 운전하고 제 1 배터리 내에 전기를 포획하도록 선택할 수 있다. 용어 "최적화된"은 장비 수명, 연료 소비, 배기 배출 등과 같은 이러한 파라미터에 기초하는 결정된 레벨을 칭할 수 있다.
도 5는 정류기(108, 110)가 직렬 접속되어 DC 버스(112) 상의 총 전압이 정류기(108)를 가로질러 발생된 전압과 정류기(110)를 가로질러 발생된 전압의 합이 된다. 따라서, 각각의 전압은 독립적으로 설정될 수 있고, 각각의 엔진의 속도는 원하는 총 전압을 생성하기 위해 독립적으로 설정될 수 있다. 각각의 정류기(108, 110)에 의해 발생된 전류는 제 1 및 제 2 엔진(100, 102)이 전압을 생성하기 위해 작동할 때 대략 동일하다.
실시예에서, 장치는 배터리 또는 다른 에너지 저장 디바이스(170, 202)를 포함한다. 장치는 DC 전류를 운반하기 위한 DC 버스(112), DC 버스와 제 1 전기 부하(126) 사이에 개재된 제 1 스위치(128) 및 발전기 및 변압기(154)에 회전력을 공급하기 위한 정속 엔진(150)을 추가로 포함한다. 에너지 저장 디바이스는 DC 버스 등을 경유하여 교류발전기, 정류기 및/또는 인버터에 전기적으로 연결되는 것이 가능한데, 즉 저장 디바이스는 DC 버스 등을 경유하여 교류발전기 출력/입력 또는 정류기 출력/입력 또는 인버터 출력/입력에 직접적으로 또는 간접적으로 전기적으로 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 에너지 저장 디바이스는 DC 버스, 교류발전기, 정류기 및/또는 인버터로부터 전력을 선택적으로 수신하거나 이들에 전력을 제공하기 위해 제어된다. 제 1 스위치(128)는 DC 버스(112)로부터 제 1 전기 부하를 여기하기 위한 제 1 상태(128A) 및 발전기 및 변압기로부터 제 1 전기 부하를 여기하기 위한 제 2 상태(128B)를 갖는다. 부가의 에너지 저장 디바이스(192)가 발전기 및 변압기에 연결되어 제 1 스위치가 부가의 에너지 저장 디바이스와 제 1 부하 사이에 개재되게 된다.
다양한 예시된 실시예에서, 엔진(100, 102, 150) 중 하나 이상은 아이들 운전 또는 정지될 수 있고, 배터리(172, 192, 202) 중 하나 이상은 존재하거나 충전되면, 예시된 부하에 전력 공급하도록 작동될 수 있다. 연료 효율은 배터리가 부하에 계속 공급하는 동안 엔진이 정지되거나 상이한 속도/전력에서 구동되거나 전원 차단될 때 얻어질 수 있다.
다양한 도면은 복수의 교류발전기, 정류기 등을 도시하고 있지만, 일 실시예에서 발전 장치는 교류발전기(104), 정류기(108), 인버터[예를 들어, 도 3에서와 같이 인버터(114, 115 또는 117)와 같은] 및 에너지 저장 디바이스[도 3의 에너지 저장 디바이스(172)와 같은]를 포함한다. 교류발전기(104)는 제 1 AC 전류를 생성하기 위해 엔진(100)에 의해 구동 가능하다. 정류기(108)는 제 1 AC 전류로부터 DC 전류를 생성하기 위해 교류발전기(104)와 전기 통신한다. 인버터(114, 115 또는 117)는 제 2 AC 전류를 생성하기 위해 정류기(108)와 전기 통신한다. 제 2 AC 전류는 수용 가능한 주파수 및/또는 전압을 갖는다. 인버터는 또한 제 2 AC 전류에 응답하여 하나 이상의 전기 부하[예를 들어, 도 3의 부하(118, 120, 126, 156)와 같은]와 전기 통신한다. 에너지 저장 디바이스는 또한 교류발전기, 정류기 및/또는 인버터에 전기적으로 연결하는 것이 가능하다.
다른 실시예는 복수의 교류발전기(104, 106), 복수의 정류기(108, 110), DC 버스(112), 인버터(114, 115, 117 또는 190), 제 1 전기 부하(118, 120 또는 126) 및 에너지 저장 시스템(170, 172 또는 200, 202)을 포함하는 발전 장치에 관한 것이다. 각각의 교류발전기(104, 106)는 각각의 제 1 AC 전기 신호를 생성하기 위해 각각의 가변 속도 엔진(100, 102)에 의해 구동된다. 복수의 정류기(108, 110)의 각각은 각각의 DC 전기 신호를 생성하기 위해 교류발전기(104, 106)의 각각의 하나와 전기 통신한다. DC 버스(112)는 정류기 중 적어도 하나의 출력에 접속된다[예를 들어, 정류기에 의해 생성된 DC 전기 신호를 수신하고 전달하기 위해]. 인버터(114, 115 또는 117)는 제 2 AC 전기 신호를 생성하기 위해 DC 버스와 전기 통신한다. 제 1 전기 부하(118, 120 또는 126)는 인버터(114, 115 또는 117)와 전기 통신하고 제 2 AC 전기 신호에 응답한다. 에너지 저장 시스템(170, 172 또는 200, 202)은 DC 버스로부터 전력을 제어 가능하게 수신하고 DC 버스에 전력을 제공하기 위해 DC 버스(112)에 연결된다.
DC 버스로부터 전력을 제어 가능하게 수신하고 DC 버스에 전력을 제공하기 위해, 에너지 저장 시스템은 제어기(151) 또는 다른 제어 시스템에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, 에너지 저장 시스템은 에너지 저장 시스템이 완전 충전 레벨 미만에 있고 과잉의 전력이 버스 상에 이용 가능할 때 DC 버스로부터 전력을 수신하기 위해 제어될 수 있고, 에너지 저장 시스템은 DC 버스로부터 부하 견인력에 의해 요구되는 것보다 DC 버스 상에 이용 가능한 적은 전력이 존재할 때 DC 버스에 전력을 제공하기 위해 제어될 수 있다.
다른 실시예에서, 장치는 정속 엔진(150), 발전기 시스템(154) 및 적어도 하나의 스위치(120 및/또는 158)를 추가로 포함한다. 발전기 시스템은 제 3 AC 전기 신호를 생성하기 위해 정속 엔진의 출력에 연결된다. 적어도 하나의 스위치는 제 1 및 제 3 AC 전기 신호를 각각 제 2 전기 부하(156)에 선택적으로 제공하기 위해 인버터(117 또는 190) 및 발전기 시스템에 전기적으로 접속된다.
다른 실시예는 교류발전기(104 및/또는 106), 정류기(108 및/또는 110), DC 버스(112), 인버터(114, 115, 170 및/또는 190), 제 1 전기 부하(118, 120 및/또는 126), 에너지 저장 시스템(170, 172), 발전기 시스템(154) 및 적어도 하나의 스위치(128 및/또는 158)를 포함하는 발전 장치에 관한 것이다. 교류발전기는 제 1 AC 전기 신호를 생성하기 위해 가변 속도 엔진(100 및/또는 102)에 의해 구동될 수 있다. 정류기는 DC 전기 신호를 생성하기 위해 교류발전기와 전기 통신한다. DC 버스는 정류기의 출력에 접속된다. 인버터는 제 2 AC 전기 신호를 생성하기 위해 DC 버스와 전기 통신한다. 제 1 전기 부하는 인버터와 전기 통신하고 제 2 AC 전기 신호에 응답한다. 에너지 저장 시스템은 DC 버스로부터 전력을 제어 가능하게 수신하고 DC 버스에 전력을 제공하기 위해 DC 버스에 연결된다. 예를 들어, 에너지 저장 시스템은 제어기(151) 또는 다른 제어 시스템에 의해 제어될 수 있다. 발전기 시스템은 제 3 AC 전기 신호를 생성하기 위해 정속 엔진(150)의 출력에 연결된다. 적어도 하나의 스위치가 제 2 및 제 3 AC 전기 신호 각각을 제 2 전기 부하(156)에 선택적으로 제공하기 위해 인버터 및 발전기 시스템에 전기적으로 접속된다.
임의의 전술된 실시예에서, 제 1 전기 부하는 프로펠러 모터, 추력 모터, 휠 모터 등과 같은 트랙션 모터(이동력을 제공하기 위한 모터를 의미함)일 수 있고, 제 2 전기 부하는 선박 추진외 부하(달리 지시되지 않으면, 트랙션 모터 이외의 부하를 의미함, 선박 추진외 부하는 비모터 부하일 수 있음). 발전 장치는 선박 또는 오프로드 차량을 위한 추진 드라이브 구성의 부분으로서 전개될 수 있다.
특정 실시예에서, 발전 장치는 에너지 저장 디바이스 또는 시스템을 포함하지 않을 수도 있다. 일 이러한 실시예에서, 장치는 교류발전기(가변 속도 엔진에 의해 구동됨), 교류발전기에 의해 생성된 제 1 AC 신호로부터 DC 전기를 생성하기 위한 정류기, 정류기의 출력에 접속된 DC 버스, 버스 상에 존재하는 DC 전기로부터 제 2 AC 신호를 생성하기 위해 DC 버스에 접속된 인버터 및 제 2 AC 신호에 의해 구동된 제 1 전기 부하를 포함한다. 제 1 전기 부하는 트랙션 모터 또는 다른 구동 유닛일 수 있다. 다른 실시예에서, 장치는 제 3 AC 신호를 생성하기 위해 정속 엔진에 의해 구동된 발전기 시스템을 추가로 포함한다. 제 2 전기 부하(예를 들어, 선박 추진외 부하)가 제 3 AC 신호에 의해 전력 공급된다. 다른 실시예에서, 스위치가 제 2 전기 부하를 발전기 시스템의 출력(제 3 신호)에 또는 DC 버스를 오프하는 AC 신호를 생성하는 인버터(이 인버터는 제 2 AC 신호를 생성하는 인버터 또는 부가의 인버터일 수 있음)에 선택적으로 접속하도록 제공된다.
전술된 실시예는 선박과 같은 이러한 동력식 시스템에 적용 가능할 수 있다. 예를 들어, 이에 한정되는 것은 아니지만 선박과 같은 동력식 시스템 상에서 작동시에, 원동력이 이들에 한정되는 것은 아니지만 항구, 선창, 다른 선박 및/또는 해안에 접근할 때와 같이 명령되고, 요청되고, 그리고/또는 요구될 수 있다. 제어기(151)는 복수의 가변 속도 엔진 중 단지 하나 또는 그 이상의 엔진 속도를 정지하거나 감속함으로써 낮은 원동력 명령에 응답할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 낮은 원동력이 조작자에 의해 명령되고 그리고/또는 요구될 수 있다. 낮은 원동력을 제공할 때, 부가의 전력이 선박 상의 부하 중 하나에 대해 요구되면, 제어기(151)는 배터리(192, 202) 중 하나로부터의 전력이 각각의 부하에 제공되도록 명령할 수 있다.
또한 작동시에, 제어기는 이에 한정되는 것은 아니지만 차속, 배출물 레벨, 연료 소비 및/또는 장비 수명과 같은 하나 이상의 변수에 대응하는 신호에 응답하여 복수의 엔진의 속도를 차동적으로 제어하도록 또한 작동 가능하다. 더 구체적으로, 동력식 시스템 상의 제어기 및 센서(도시 생략)(이에 한정되는 것은 아니지만, 정보를 수집하고 그리고/또는 차속, 배출물 레벨, 연료 소비 및/또는 장비 수명과 같은 변수에 대한 정보를 갖는 신호를 제공하는 센서와 같은)가 통신하고, 여기서 제어기는 센서에 의해 측정되는 변수 중 임의의 하나에 응답하여 복수의 엔진 중 임의의 하나의 속도를 제어할 수 있다. 다른 예시적인 실시예에서, 제어기는 최소 내지 제로 조작자 입력으로 복수의 엔진의 각각의 엔진을 제어할 수 있다. 달리 말하면, 센서 판독치에 기초하여, 제어기는 속도를 제어할 수 있다. 당업자들은 이것이 제어기, 센서 및 각각의 엔진 사이의 폐루프 구성에서 발생할 수 있다는 것을 인식할 수 있을 것이다.
이 상세한 설명 및 이어지는 청구범위에서, 이하의 의미를 갖는 다수의 용어를 참조할 것이다. 단수 형태의 용어는 문맥상 명백히 달리 지시하지 않으면 복수의 대상을 포함한다. 상세한 설명 및 청구범위 전체에 걸쳐 본 명세서에서 사용될 때, 개략 언어는 이것이 관련되는 기본 기능의 변화를 초래하지 않고 허용 가능하게 변경될 수 있는 임의의 정량적 표현을 수정하도록 적용될 수 있다. 따라서, "약"과 같은 용어에 의해 수식된 값은 지정된 정확한 값에 한정되지 않는다. 몇몇 상황에서, 개략 언어는 값을 측정하기 위한 기구의 정확도에 대응할 수 있다. "제 1", "제 2" 등과 같은 용어는 하나의 요소를 다른 요소로부터 식별하는데 사용되고, 달리 지시되지 않으면 특정 순서 또는 요소의 수를 칭하도록 의도되는 것은 아니다. 달리 지시되지 않으면, 용어 AC, AC 신호, AC 전류, AC 전기, AC 전기 전류 및 그 변형은 모두 교류 전류 전기 파형을 칭한다. 유사하게, 용어 DC, DC 신호, DC 전류 등은 달리 지시되지 않으면 모두 직류 전기 파형을 칭한다.
본 명세서에 사용될 때, 용어 "~할 수도 있다" 및 "~일 수도 있다"는 상황의 세트, 지정된 특성, 특징 또는 기능의 소유 내의 발생의 가능성을 지시하고 그리고/또는 한정된 동사와 연관된 능력, 기능 또는 가능성 중 하나 이상을 표현함으로써 임의의 동사를 한정한다. 따라서, "~할 수도 있다" 및 "~일 수도 있다"의 사용은 몇몇 상황에서 수식된 용어가 때때로 적절하고, 가능하거나 적합하지 않을 수도 있는 것을 고려하면서, 수식된 용어가 지시된 능력, 기능 또는 사용에 대해 명백하게 적절하고, 가능하거나 적합한 것을 지시한다. 예를 들어, 몇몇 상황에서 이벤트 또는 능력이 예측될 수 있고, 반면 다른 상황에서 이벤트 또는 능력은 발생하지 않을 수 있는데-이 구분은 용어 "~할 수도 있다" 및 "~일 수도 있다"에 의해 캡처된다.
상기 예는 본 발명의 몇몇 특징을 예시한다. 첨부된 청구범위는 넓게 인식되는 바와 같이 본 발명을 청구하는 것으로 의도되고 본 명세서에 제시된 예는 다양한 모든 가능한 실시예로부터 선택된 실시예를 예시한다. 따라서, 첨부된 청구범위는 이용된 예의 선택에 의해 본 발명의 예시된 특징에 한정되는 것은 아니다. 청구범위에 사용될 때, 용어 "포함하는" 및 그 문법적 변형은 논리적으로 또한 예를 들어 이들에 한정되는 것은 아니지만 "본질적으로 이루어지는" 및 "이루어지는"과 같은 다양한 상이한 정도의 구문을 내재하고 포함한다. 필요한 경우에, 범위가 공급되어 있고, 이들 범위는 이들 사이의 모든 하위 범위를 포함한다. 이들 범위의 편차는 당업자에게 자체로 제안될 수 있고, 공중에 이미 전용되어 있지 않는 경우, 첨부된 청구범위는 이러한 편차를 커버해야 한다.
과학 및 기술의 진보는 언어의 부정확성을 이유로 현재 고려되지 않는 가능한 등가물 및 치환을 행할 수 있고, 이들 변형은 첨부된 청구범위에 의해 커버되어야 한다. 이 기록된 설명은 최선의 모드를 포함하여 본 발명을 개시하기 위해, 또한 당업자가 임의의 디바이스 또는 시스템을 제조하고 사용하는 것과 임의의 통합된 방법을 수행하는 것을 포함하여 본 발명을 실시하는 것을 가능하게 하기 위해 예를 사용하였다. 본 발명의 특허 가능한 범주는 청구범위에 의해 규정되고, 당업자들에게 발생하는 다른 예를 포함할 수 있다. 이러한 다른 예는 이들이 청구범위의 문자 언어와 상이하지 않는 구조적 요소를 가지면 또는 이들이 청구범위의 문자 언어와 비실질적인 차이를 갖는 등가의 구조적 요소를 포함하면 청구범위의 범주 내에 있는 것으로 의도된다.
100, 102: 가변 속도 디젤 엔진 104: 제 1 교류발전기
106: 제 2 교류발전기 108, 110: 정류기
112: DC 버스 117: 인버터
118: 추진 모터 120: 추력 모터
126: 모터/드라이브 128: 제 1 스위치
150: 정속 엔진 154: 발전기 시스템
158: 제 2 스위치 160: 변압기
200: 전력 전자 모듈 202: 배터리

Claims (24)

  1. 제 1 AC 전류들(AC electric currents)을 생성하기 위해 복수의 엔진들(plural engines)에 의해 구동되는 복수의 교류발전기들(plural alternators)과,
    DC 전류(a DC electric current)를 생성하기 위해 상기 복수의 교류발전기들 중의 하나와 전기 통신하는 정류기(a rectifier)와,
    제 2 AC 전류(a second AC electric current)를 생성하기 위해 상기 정류기와 전기 통신하는 인버터(an inverter)―상기 제 2 AC 전류는 지정된 주파수 또는 지정된 전압 중 적어도 하나를 가지며, 상기 인버터는 상기 제 2 AC 전류에 응답하는 하나 이상의 전기 부하(one or more electric loads)와 전기 통신함―와,
    상기 복수의 교류발전기들, 상기 정류기, 또는 상기 인버터 중 적어도 하나에 전기적으로 연결될 수 있는 에너지 저장 디바이스(an energy storage device)를 포함하되,
    상기 복수의 교류발전기들 중의 하나는 상기 제 1 AC 전류들 중의 하나를 생성하기 위해 상기 복수의 엔진들 중의 하나인 정속 엔진(a constant-speed engine)에 의해 구동될 수 있는 발전기 시스템(a generator system)을 형성하며,
    나머지 교류발전기들은 엔진 속도들 또는 동력 출력들 중 하나 이상과는 독립적인 전압들 또는 전류들 중의 적어도 하나를 생성하도록 동작가능한
    장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 정류기는 복수의 정류기들 중의 하나이며, 각각의 교류발전기는 전기 통신 상태에 있는 상기 복수의 정류기들 중의 대응하는 정류기를 가지며,
    각각의 교류발전기는 연결된 엔진의 가변 속도 입력에 응답하여 상기 대응하는 정류기에 일정 전압을 공급하도록 동작가능하되,
    상기 교류발전기들은 상기 교류발전기들에 연결된 상기 복수의 엔진들의 필드 전류(field current)를 수정하는 것 또는 상기 교류발전기들의 여기자들(exciters)에 공급되는 전류 또는 전압 중의 하나 이상을 수정하는 것 중 적어도 하나를 수행함으로써 상기 일정 전압을 공급하도록 동작가능한
    장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    각각의 교류발전기는, 각각의 교류발전기로 상이한 동력이 입력되어도 동일한 전압이 출력되도록, 개별적으로 제어될 수 있는
    장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 에너지 저장 디바이스는 상기 정류기에 전기적으로 연결되며, 상기 에너지 저장 디바이스는 DC-DC 컨버터와 배터리를 포함하는
    장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 에너지 저장 디바이스는 상기 복수의 교류발전기들 중의 적어도 하나에 전기적으로 연결되는
    장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 에너지 저장 디바이스는 상기 인버터에 전기적으로 연결되는
    장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 장치는 DC 버스 및 스위치를 더 포함하고,
    상기 DC 버스는 상기 정류기로부터의 상기 DC 전류를 전달하거나 또는 다른 소스로부터의 DC 전류를 전달하며,
    상기 스위치는 상기 DC 버스와 하나 이상의 전기 부하들 사이에 개재(interposed)되고, 상기 스위치는 상기 DC 버스로부터 상기 전기 부하들에 전기를 공급하기 위한 제 1 상태와, 상기 발전기 시스템으로부터 상기 전기 부하들에 전기를 공급하기 위한 제 2 상태를 갖는
    장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 장치는 추가의 에너지 저장 디바이스를 더 포함하며,
    상기 추가의 에너지 저장 디바이스는, 상기 스위치가 상기 추가의 에너지 저장 디바이스와 상기 전기 부하들 사이에 개재되도록, 상기 발전기 시스템에 연결되는
    장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    낮은 원동력(low motive power)을 위한 명령을 제어기가 응답함으로써 상기 복수의 엔진들 중 하나의 가변 속도 엔진만의 엔진 속도를 정지하거나 감속하는
    장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 엔진들 중의 하나는, 상기 복수의 교류발전기들 중의 대응하는 교류발전기를 통해 추진 모터(a propulsion motor)에, 소정의 동력량을 갖지만 가변 속도 엔진인 상기 복수의 엔진 중 또 다른 하나와 비교하여 상이한 동력량을 제공하는 가변 속도 엔진인
    장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 에너지 저장 디바이스는 사용시 상기 복수의 교류발전기들 중 상기 하나로부터만 충전하도록 제어기에 의해 제어되는
    장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 전기 부하들은 프로펠러 모터, 추력 모터 및 다른 비-모터 부하를 포함하며, 상기 에너지 저장 디바이스는 오프보드 소스(off-board source)로부터 충전가능한
    장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 장치는 상기 복수의 엔진들의 엔진 속도들 또는 동력 출력들 중 적어도 하나를 제어하도록 동작가능한 제어기 또는 상기 에너지 저장 디바이스를 부하에 연결하도록 동작가능한 스위치 중 하나 이상을 더 포함하는
    장치.
  14. 복수의 교류발전기들―각각의 교류발전기는 제각기의 제 1 AC 전기 신호를 생성하기 위해 제각기의 가변 속도 엔진에 의해 구동됨―과,
    복수의 정류기들―각각의 정류기는 제각기의 DC 전기 신호를 생성하기 위해 상기 복수의 교류발전기들의 제각기의 교류발전기와 전기 통신함―과,
    상기 복수의 정류기들 중의 적어도 하나의 출력에 연결되는 DC 버스와,
    제 2 AC 전기 신호를 생성하기 위해 상기 DC 버스와 전기 통신하는 인버터와,
    상기 제 2 AC 전기 신호에 응답하며 상기 인버터와 전기 통신하는 제 1 전기 부하와,
    상기 DC 버스에 대해 전력을 제어가능하게 수신하고 공급하기 위해 상기 DC 버스에 연결된 에너지 저장 시스템과,
    정속 엔진과,
    제 3 AC 전기 신호를 생성하기 위해 상기 정속 엔진의 출력에 연결된 발전기 시스템과,
    상기 제 2 AC 전기 신호 및 상기 제 3 AC 전기 신호를 제각기 제 2 전기 부하에 선택적으로 공급하기 위해 상기 인버터 및 상기 발전기 시스템에 전기 접속된 적어도 하나의 스위치를 포함하는
    장치.
  15. AC 전기 신호를 생성하기 위해 가변 속도 엔진에 의해 구동되는 교류발전기와,
    DC 전기 신호를 생성하기 위해 상기 교류발전기와 전기 통신하는 정류기와,
    상기 정류기의 출력에 접속된 DC 버스와,
    제 2 AC 전기 신호를 생성하기 위해 상기 DC 버스와 전기 통신하는 인버터와,
    상기 제 2 AC 전기 신호에 응답하며 상기 인버터와 전기 통신하는 제 1 전기 부하와,
    상기 DC 버스에 대해 전력을 제어가능하게 수신하고 공급하기 위해 상기 DC 버스에 연결된 에너지 저장 시스템과,
    제 3 AC 전기 신호를 생성하기 위해 정속 엔진의 출력에 연결된 발전기 시스템과,
    상기 제 2 AC 전기 신호 및 상기 제 3 AC 전기 신호를 제각기 제 2 전기 부하에 선택적으로 공급하기 위해 상기 인버터 및 상기 발전기 시스템에 전기 접속된 적어도 하나의 스위치를 포함하는
    장치.
  16. 삭제
  17. 삭제
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  20. 삭제
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  22. 제 1 항의 장치를 포함하는 시스템으로서,
    상기 장치는 추진력을 제공하며, 제어기에 응답하며, 그리고 선박 또는 간선 도로 또는 고속도로 이외의 경로를 주행하는 오프로드 차량의 온보드 부하에 전기를 생성하도록 동작가능한
    시스템.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 시스템은 비-모터 부하에 전기 에너지를 공급하기 위한 정속 엔진을 더 포함하는
    시스템.
  24. 제 22 항에 있어서,
    상기 복수의 엔진의 속도는 차량 속도, 배기 수준, 소모량 또는 장비 수명 중 하나 이상에 대응하는 신호에 응답하는 제어기에 의해 상이하게 제어되는
    시스템.
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