KR102400606B1 - 선박의 에너지 회생 시스템 및 방법 - Google Patents

선박의 에너지 회생 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 선박의 감속 또는 제동 시 발생하는 과도한 역전류에 의하여 시스템에 전기적 손상이 발생하는 것을 방지하고 안전하게 회생 에너지를 저장하여 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 선박의 에너지 회생 시스템에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 순차적으로 연결된 선박의 추진 모터(10); 제1 전류 스위치(110); 안전 스위치(50); 양방향 인버터(20); 및 배터리 팩(40); 및 제어부(100)를 포함하고, 상기 제어부(100)는 상기 추진 모터(10)의 감속 또는 제동 시, 상기 제1 전류 센서(110)에서 발생하는 역전류가 설정값 이상일 때 상기 안전 스위치(50)를 오프(Off)되도록 하여 과전류에 의한 선박의 에너지 회생 시스템의 전기적 손상을 방지하면서 회생 에너지를 저장할 수 있도록 구성되어 있다.

Description

선박의 에너지 회생 시스템 및 방법{ENERGY REGENERATION SYSTEM AND METHOD FOR SHIP}
본 발명은 선박의 에너지 회생 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 과전류에 의하여 전기적 손상이 발생하는 것을 방지하며 안전하게 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 선박의 에너지 회생 시스템 및 방법에 관한 것이다.
최근 화석 에너지 고갈 문제와 함께 지구 온난화 및 미세 먼지 등을 비롯한 환경오염 등 환경 문제에 대한 관심이 증가하고 있고, 이러한 문제들을 해결하기 위하여 친환경 에너지에 대한 연구 및 이를 다양한 분야에 활용하는 연구가 활발히 이루어지고 있는데, 선박에서도 친환경 선박으로 전기추진 선박에 관한 연구가 진행되고 있다.
많은 전기추진 선박의 전기추진시스템은 연료전지로 전기에너지를 생산하여 추진모터를 구동하고 있다.
이와 같은 전기추진시스템에서는 에너지 효율을 제고하기 위하여 선박의 감속 또는 제동 시 발생하는 역전류에 의하여 회생되는 에너지를 저장하기 위한 에너지 회생 시스템에 대한 연구도 꾸준히 되고 있다.
그 한 예로 공개특허 제10-2016-0016094호에 제시된 선박 내의 에너지 회생 시스템(이하, 종래기술이라 함)이 있다.
상기 종래기술에 나타난 선박 내의 에너지 회생 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이 선수 추진 모터(10); 모터에 전력을 공급하는 배터리 팩(30); 배터리 팩과 모터 사이에 설치되어 양방향 전류원으로 작용하는 양방향 인버터(20); 충전 가능한 직류 전압원으로 작용하는 슈퍼 커패시터(60); 슈퍼 커패시터를 충전 및 방전시키는 벅-부스트 컨버터(40); 모터의 제동시 양방향 인버터를 통해 흐르는 역전류를 검출하는 전류 센서(51, 52); 및 이들을 제어하는 제어부(70)를 포함하고 있다.
종래기술은 슈퍼 커패시터(60)와 배터리 팩(30)에서 역전류에 의해 회생되는 에너지를 저장할 수 있도록 구성되어 있어 에너지 효율을 향상시킬 수는 있다.
하지만, 종래기술은 선수(船首)에 설치되는 작은 선수 추진기에 적용된 에너지 회생 시스템인데, 이를 대형 전기추진 선박의 전기추진시스템에 적용할 경우에는 과전류에 의하여 양방향 인버터(20)와 배터리 팩(30) 및 슈퍼 커패시터(60) 중의 적어도 하나에서 전기적 손상이 발생할 수 있는 문제점이 있다.
또한, 이러한 손상을 방지하기 위해서 상기 각 구성요소들을 대용량으로 설치할 수도 있지만, 선박 제작 시 요구되는 큰 설치 공간 및 큰 비용 증가하는 것에 비하여 선박의 경우 일반 기차 또는 자동차 등과 달리 제동 동작이 자주 발생하지 않으므로 회생 에너지의 양도 적어 경제성이 현저히 떨어지는 문제가 있다.
이러한 문제점 때문에 역전류를 열로 소모할 수 있는 권선 등을 설치하는 방안도 고려되고 있으나, 이 또한 초기의 과전류 문제를 해결하는데 제한적이고, 추가적인 비용이 발생에 의한 경제성 문제는 여전히 존재한다.
공개특허공보 제10-2016-0016094호(2016.02.15. 공개)
본 발명에서 해결하고자 하는 기술적 과제는 선박의 감속 또는 제동 시 발생하는 과도한 역전류에 의하여 시스템에 전기적 손상이 발생하는 것을 방지하고 안전하게 회생 에너지를 저장하여 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 선박의 에너지 회생 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 나타난 실시예인 선박의 에너지 회생 시스템은, 선박의 추진 모터(10); 상기 추진 모터(10)에 전력을 공급하거나 상기 추진 모터(10)에서 발생하는 역전류에 의하여 발생하는 회생 에너지를 저장할 수 있는 배터리 팩(40); 상기 추진 모터(10)와 상기 배터리 팩(40) 사이에 설치된 양방향 인버터(20); 상기 추진 모터(10)와 상기 양방향 인버터(20) 사이에 설치된 안전 스위치(50); 상기 추진 모터(10)와 상기 안전 스위치(50) 사이에 설치된 제1 전류 센서(110); 및 제어부(100)를 포함하고, 상기 제어부(100)는 상기 추진 모터(10)의 감속 또는 제동 시, 상기 제1 전류 센서(110)에서 발생하는 역전류가 설정값 이상일 때 상기 안전 스위치(50)를 오프(Off)하여 전기적으로 차단하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 추진 모터(10)에 연결된 추진기 축(2)의 회전수 또는 회전속도를 측정하는 회전센서(120);가 추가로 구비되어 있고, 상기 제어부(100)는 상기 회전센서(120)에서 측정한 추진기 축(2)의 회전수 또는 회전속도가 설정값 이하일 때, 상기 안전 스위치(50)를 다시 온(On)하여 전기적으로 재연결하도록 구성되어 있을 수 있다.
또한, 상기 추진기 축(2)의 토크를 측정하는 토크 센서(130);가 추가로 구비되어 있고, 상기 제어부(100)는 상기 토크 센서(130)에서 측정한 추진기 축(2)의 토크 또는 토크의 시간당 변화율이 설정값 이하일 때, 상기 안전 스위치(50)를 다시 온(On)하여 전기적으로 재연결하도록 구성되어 있을 수 있다.
또한, 상기 양방향 인버터(20)와 상기 배터리 팩(40) 사이에 설치된 스위칭 보드(30);가 추가로 형성되어 있을 수 있다.
본 발명에 나타난 또 다른 실시예인 선박의 에너지 회생 방법은, (a) 선박의 추진 모터(10)를 감속 또는 제동하는 단계; (b) 상기 추진 모터(10)에서 발생하는 역전류가 설정값 이상인지 여부를 확인하는 단계; 및 (c) 상기 역전류가 설정값보다 작은 경우, 상기 추진 모터(10)와 양방향 인버터(20)를 매개로 연결된 배터리 팩(40)에 회생 에너지를 충전하고, 상기 역전류가 설정값 이상인 경우, 상기 추진 모터(10)와 상기 양방향 인버터(20) 사이에 설치된 안전 스위치(50)를 오프(Off)하여 전기적으로 차단하는 단계;를 포함하고 있을 수 있다.
또한, (d1) 상기 추진 모터(10)에 결합된 추진기 축(2)의 회전수 또는 회전속도가 설정값 이하인지 여부를 확인하는 단계; 및 (e1) 상기 추진기 축(2)의 회전속도가 설정값 이하인 경우, 상기 안전 스위치(50)를 다시 온(On)하여 전기적으로 재연결하는 단계;를 포함하고 있을 수 있다.
또한, (d2) 상기 추진 모터(10)에 결합된 추진기 축(2)의 토크 또는 토크의 시간당 변화율이 설정값 이하인지 여부를 확인하는 단계; 및 (e2) 상기 추진기 축(2)의 토크 또는 토크의 시간당 변화율이 설정값 이하인 경우, 상기 안전 스위치(50)를 다시 온(On)하여 전기적으로 재연결하는 단계; 및 (f) 상기 배터리 팩(40)에 회생 에너지를 충전하는 단계;를 포함하고 있을 수 있다.
본 발명에 나타난 선박의 에너지 회생 시스템은 전류 센서, 회전센서 또는 토크 센서에 의해 제어되는 안전 스위치가 구비되어 있어, 대형 선박의 추진시스템 등에서도, 제동 초기에 발생하는 과도한 역전류가 양방향 인버터를 비롯한 에너지 회생 시스템과 전기적으로 연결되는 것을 원천적으로 차단하여 과전류에 의한 시스템의 전기적 손상을 방지하고, 과전류 발생 시간이 지난 후부터 회생되는 에너지를 저장할 수 있으므로, 안정적인 에너지 회생 시스템을 구현할 수 있는 장점이 있다.
본 발명에 나타난 선박의 에너지 회생 시스템은 과도한 역전류에 대응할 수 있는 상기 안전 스위치가 구비되어 있어, 배터리와 양방향 인버터 등의 용량 및 크기를 과전류 대비 상대적으로 작게 구성할 수 있어, 컴팩트한 에너지 회생 시스템을 구현할 수 있는 장점이 있다.
도 1. 종래기술에 따른 선박 내의 에너지 회생 시스템의 개략도.
도 2. 본 발명에 따른 선박의 에너지 회생 시스템의 블록도.
도 3. 본 발명에서 따른 선박의 에너지 회생 방법의 흐름도.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.
도 2는 본 발명에 따른 선박의 에너지 회생 시스템의 구성을 개념적으로 도시한 블록도이다.
도 2를 참조하여 살펴보면, 본 발명의 선박의 에너지 회생 시스템은, 선박의 추진 모터(10); 양방향 인버터(20); 스위칭 보드(30); 배터리 팩; 안전 스위치(50); 제어부(100); 제1, 2 전류 센서(110, 111), 회전센서(120) 및 토크 센서(130)의 전부 또는 일부를 포함하고 있다.
선박의 추진 모터(10)는 도 2에 도시된 바와 같이 선박의 추진기 축(2)과 결합되어 추진기(1)를 구동시키는 구동원이다.
또한, 상기 추진 모터(10)는 상기 추진기(1)의 감속 또는 제동 시에 발전기 기능을 하게 되고, 이 때 역방향으로 흐르는 역전류가 발생하게 된다.
배터리 팩(40)은 상기 추진 모터(10)에 전력을 공급하는 전력 공급원이다. 또한, 상기 배터리 팩(40)은 상기 추진 모터(10)에 역전류가 발생할 때, 역전류에 의하여 회생되는 회생 에너지를 저장할 수도 있다.
양방향 인버터(20)는 상기 추진 모터(10)와 상기 배터리 팩(40) 사이에 설치되어 양방향으로 전류를 공급할 수 있다. 즉, 선박이 운항할 때에는 상기 배터리 팩(40)에서 상기 추진 모터(10)로 정방향으로 전류가 흐르도록 하고, 선박의 감속 또는 제동 시에는 상기 추진 모터(10)에서 발생하는 역전류가 상기 배터리 팩(40)으로 흐르도록 하여 배터리 팩(40)에 회생 에너지가 저장되도록 한다.
스위칭 보드(30)는 선박 전체의 각종 전기 설비들이 작동할 수 있도록 각 설비에 적합한 전력을 공급하는 구성요소이다.
상기 스위칭 보드(30)는 상기 배터리 팩(40)으로부터 전력을 공급받을 수도 있지만, 선박에 설치되어 있는 다른 발전기로부터 전력을 공급받을 수도 있다.
제1 전류 센서(110)는 상기 추진 모터(10)와 양방향 인버터(20) 사이의 전류를 측정할 수 있도록 설치되어 있고, 필요에 따라 상기 양방향 인버터(20)와 상기 배터리 팩(40) 사이에 전류를 측정하기 위한 제2 전류 센서(111)를 추가로 설치할 수도 있고, 그 외 다른 전류 센서를 추가로 설치하는 것도 가능할 것이다.
본 발명에 구비된 회전센서(120)는 도 2에 도시된 바와 같이 상기 추진기 축(2)의 회전수 또는 회전속도를 측정할 수 있도록 설치되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서는 토크 센서(130)가 구비되어 있을 수도 있는데, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 추진기 축(2)에 설치되어 상기 추진기 축(2)에서 발생하는 토크를 측정할 수 있도록 설치되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 구비된 안전 스위치(50)는 상기 추진 모터(10)와 상기 양방향 인버터(20) 사이에 설치되어 있는데, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 제1 전류 센서(110)와 상기 추진 모터(10) 사이에 설치되어 있을 수 있다.
상기 안전 스위치(50)는 상기 배터리 팩(40)으로부터 전력을 공급받아서 작동하도록 할 수도 있지만, 에너지 회생 시스템의 상기 배터리 팩(40)이 아닌 다른 배터리(미도시) 또는 선박에 구비된 다른 발전기(미도시)로부터 전력을 공급받아서 작동하도록 구성하는 것이 보다 바람직할 것이다.
상기 안전 스위치(50)는 배터리 팩(40)으로부터 전류가 정방향으로 흘러 상기 추진 모터(10)를 구동시키는 경우에는 온(On) 되어 상기 추진 모터(10)와 상기 양방향 인버터(20)가 전기적으로 연결되도록 구성되어 있다.
선박은 감속 또는 제동 시 초기에 추진기 축(2)의 회전수 또는 회전 속도에서 큰 변화가 발생하고, 제동 토크 또한 큰 값을 가질 수 있다. 이와 같은 현상이 나타나는 선박의 감속 또는 제동 초기에는 상기 추진 모터(2)에서 안정적이지 않으면서 급격한 변화와 함께 순간적으로 과도한 크기의 역전류가 발생할 수 있다.
이와 같은 선박의 감속 또는 제동 초기에 발생하는 과도한 역전류는, 선박의 에너지 회생 시스템에 구비된 양방향 인버터(20)와 스위칭 보드(30) 및 배터리 팩(40) 등 과 같은 구성요소들 중의 적어도 하나에 전기적 손상을 발생시킬 수 있다.
본 발명에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 선박의 감속 또는 제동 시 상기 추진 모터(10)에서 역전류가 설정값 이상으로 과도하게 발생할 때, 상기 안전 스위치(50)가 오프(Off)되도록 제어한다. 이처럼 상기 안전 스위치(50)를 오프(Off)시키면, 상기 추진 모터(10)와 상기 양방향 인버터(20)는 전기적으로 차단되므로, 에너지 회생 시스템이 전기적으로 손상되는 것을 방지할 수 있다.
상기 과도한 역전류의 기준이 되는 설정값은 에너지 회수 시스템의 용량에 따라 달라질 수 있는데, 설정값 이하에서는 설치되어 있는 상기 배터리 팩(40)에서 회생되는 에너지를 안전하게 저장시킬 수 있고, 양방향 인버터(20) 및 스위칭 보드(30) 등도 전기적 손상 없이 안전하게 작동할 수 있는 역전류의 크기를 설정값으로 정하는 것이 바람직할 것이다.
한편, 에너지 회생을 위해서는 상기 안전 스위치(50)가 다시 온(On)되는 것이 필요한데, 본 발명에서는 상기 회전센서(120)에서 측정한 상기 추진기 축(2)의 회전수 또는 회전속도가 설정값 이하가 되었을 때, 상기 안전 스위치(50)가 다시 온(On)되도록 하여 상기 추진 모터(10)와 양방향 인버터(20)를 전기적으로 재연결하여 배터리 팩(40)에 회생 에너지를 안정적으로 저장할 수 있도록 작동한다.
상기 안전 스위치(50)의 작동은 상기 토크 센서(130)의 신호를 통해서도 제어할 수도 있다. 즉, 상기 토크 센서(130)에서 측정한 추진기 축(2)의 토크 또는 토크의 시간당 변화율이 설정값 이하가 되었을 때 상기 안전 스위치(50)가 다시 온(On)되도록 제어할 수도 있다.
또한, 상기 회전센서(120) 및 토크 센서(130)의 신호 모두가 각 설정값 이하가 되었을 때 상기 안전 스위치(50)가 다시 온(On)되도록 제어하는 것도 가능할 것이다.
제어부(100)는 상기 추진 모터(10)의 정방향 회전, 감속 및 제동 등을 제어하고, 상기 각 센서(110, 111, 120, 130)의 신호를 수신하여 상기 안전 스위치(50)의 작동을 제어하는 기능을 수행한다. 상기 제어부(100)도 상기 배터리 팩(40)으로부터 전력을 공급받을 수도 있지만, 선박에 구비된 다른 배터리(미도시) 또는 다른 발전기(미도시)로부터 전력을 공급받을 수 있도록 구성되어 있는 것도 가능할 것이다.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 선박의 에너지 회생 시스템을 이용한 선박의 에너지 회생 방법을 살펴보면 아래와 같다.
본 발명의 선박의 에너지 회생 방법은 도 3에 도시된 바와 같이 먼저 (a) 선박의 추진 모터(10)를 감속 또는 제동하는 단계;가 있다.
선박이 정상적으로 추진하는 단계에서는 추진 모터(10)에서 역전류가 발생하지 않으므로, (a) 단계는 추진 모터(10)에서 역전류가 발생하는 상황인 감속 또는 제동하는 단계를 나타낸다.
다음으로, (b) 상기 추진 모터(10)에서 발생하는 역전류가 설정값 이상인지 여부를 확인하는 단계;가 있다.
이는 추진 모터(10)에서 발생한 역전류를 상기 제1 전류 센서(110)에서 측정하고, 그 값은 제어부(100)에서 수신하여 미리 설정해 둔 역전류 설정값과 측정값을 비교하여 확인하는 단계이다.
다음으로, (c) 상기 역전류가 설정값보다 작은 경우, 상기 추진 모터(10)와 양방향 인버터(20)를 매개로 연결된 배터리 팩(40)에 회생 에너지를 충전하고, 상기 역전류가 설정값 이상인 경우, 상기 추진 모터(10)와 상기 양방향 인버터(20) 사이에 설치된 안전 스위치(50)를 오프(Off)하여 전기적으로 차단하는 단계;가 있다.
본 단계는 추진 모터(10)에서 발생하는 역전류가 발생하는 초기에, 에너지 저장을 할 것인지 손상 방지를 위하여 전기적으로 차단을 할 것인지 결정하는 단계이다. 추진 모터(10)에서 발생되는 역전류의 크기가 최대값이 설정값보다 작은 경우에는, 상기 역전류에 의하여 에너지 회생 시스템에 전기적인 손상이 발생하지 않으므로, 안전 스위치(50)를 온(On) 상태로 유지하여 회생되는 에너지를 전기적으로 연결된 배터리 팩(40)에 저장하여 에너지 효율을 제고할 수 있다.
반면, 상기 역전류가 설정값 이상이 된 경우에는 상기 안전 스위치(50)를 즉시 오프(Off)가 되도록 제어하는 단계이다. 안전 스위치(50)가 오프(Off)되면 상기 추진 모터(10)와 상기 양방향 인버터(20)는 전기적으로 차단이 되므로, 본 단계에서 과도한 크기의 역전류가 상기 양방향 인버터(20)와 배터리 팩(40) 등으로 흘러 전기적 손상을 일으키는 것을 원천적으로 차단할 수 있다.
다음으로, (d1) 상기 추진 모터(10)에 결합된 추진기 축(2)의 회전수 또는 회전속도가 설정값 이하인지 여부를 확인하는 단계; 및/또는 (d2) 상기 추진 모터(10)에 결합된 추진기 축(2)의 토크 또는 토크의 시간당 변화율이 설정값 이하인지 여부를 확인하는 단계;가 있다.
이는 상기 회전센서(120) 또는 토크 센서(130)로부터 추진기 축(2)의 회전수와 토크를 측정하는 단계이다.
본 발명에서 회전센서(120)와 토크 센서(130)는 둘 중의 하나 또는 둘 다 설치되어 있을 수 있다.
추진 모터(10)에서 역전류를 직접 측정하는 것이 적합하지만, 상기 안전 스위치(50)가 오프(Off)된 상태이므로 상기 제1 전류 센서(110)로부터 역전류를 직접 측정할 수는 없다.
따라서, 본 단계에서는 간접적으로 과도한 크기를 갖는 역전류가 발생하는 시기가 도과했는지 여부를 상기 추진기 축(2)의 회전수 또는 회전속도; 및/또는 토크 또는 토크의 시간당 변화율;을 통하여 파악하는 것이다.
다음으로, (e1) 상기 추진기 축(2)의 회전수 또는 회전속도가 설정값 이하인 경우, 상기 안전 스위치(50)를 온(On)하여 전기적으로 재연결하는 단계; 및/또는 (e2) 상기 추진기 축(2)의 토크 또는 토크이 시간당 변화율이 설정값 이하인 경우, 상기 안전 스위치(50)를 온(On)하여 전기적으로 재연결하는 단계;가 있다.
선박 감속 또는 제동 시 상기 추진기 축(2)의 회전수와 토크는 과도 영역(transient region) 초기에 그 크기도 크고 변화도 급격하지만, 시간이 지남에 따라 점차 그 크기 및 변화가 감소하게 된다.
본 단계에서는 회전센서(120)가 설치된 경우에는 추진기 축(2)의 회전수 및/또는 회전속도가 설정값 이하에 도달하면 안전 스위치(50)를 다시 온(On)하고, 토크 센서(130)가 설치된 경우에는 추진기 축(2)의 토크 값 또는 토크의 변화율이 설정값 이하에 도달하면 안전 스위치(50)를 다시 온(On)하여 상기 추진 모터(10)와 양방향 인버터(20)를 다시 전기적으로 재연결하는 단계이다.
이 때, 상기 회전수 관련 설정값과 토크 관련 설정값은 각각 안전 스위치(50)를 온(On)하였을 경우, 추진 모터(10)에서 발생하는 역전류의 크기가 에너지 회수 시스템에 전기적 손상을 주지 않는 값이 되었을 때의 값이 될 수 있도록 설정하는 것이 필요하고, 이는 실험 또는 해석을 통하여 미리 제어부(100)에 입력시켜 두는 것이 바람직할 것이다.
또한, 상기 회전센서(120)와 토크 센서(130)를 함께 설치하여 상기 (e1) 단계와 (e2) 단계를 모두 충족하였을 때, 안전 스위치를 온(On)하는 단계;로 설정할 수도 있을 것이다.
다음으로, (f) 상기 배터리 팩(40)에 회생 에너지를 충전하는 단계;가 있는데, 이는 상기 (e1) 및/또는 (e2) 단계에서 상기 안전 스위치(50)를 온(On)하여 전기적으로 재연결하였을 때 배터리 팩(40)에서 회생 에너지를 저장하는 단계를 나타낸다.
위에서 살펴본 단계를 포함하는 본 발명에 나타난 선박의 에너지 회생 방법을 통하여 컴팩트한 구조를 가지면서 안전하고 효율적으로 회생에너지를 저장할 수 있는 선박의 에너지 회생 시스템을 구성할 수 있을 것이다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1: 추진기 2: 추진기 축 10: 추진 모터
20: 양방향 인버터 30: 메인 스위칭 보드
40: 배터리 팩 50: 안전 스위치 100: 제어부
110: 제1 전류 센서 111: 제2 전류 센서
120: 회전센서 130: 토크 센서

Claims (7)

  1. 선박의 추진 모터(10);
    상기 추진 모터(10)에 전력을 공급하거나 상기 추진 모터(10)에서 발생하는 역전류에 의하여 발생하는 회생 에너지를 저장할 수 있는 배터리 팩(40);
    상기 추진 모터(10)와 상기 배터리 팩(40) 사이에 설치된 양방향 인버터(20);
    상기 추진 모터(10)와 상기 양방향 인버터(20) 사이에 설치된 안전 스위치(50);
    상기 추진 모터(10)와 상기 안전 스위치(50) 사이에 설치된 제1 전류 센서(110); 및 제어부(100)를 포함하고,
    상기 제어부(100)는 상기 추진 모터(10)의 감속 또는 제동 시, 상기 제1 전류 센서(110)에서 발생하는 역전류가 설정값 이상일 때 상기 안전 스위치(50)를 오프(Off)하여 전기적으로 차단하도록 구성되어 있되,
    상기 추진 모터(10)에 연결된 추진기 축(2)의 회전수 또는 회전속도를 측정하는 회전센서(120);
    상기 추진기 축(2)의 토크를 측정하는 토크 센서(130); 및
    상기 양방향 인버터(20)와 상기 배터리 팩(40) 사이에 설치된 스위칭 보드(30);가 추가로 구비되어 있고,
    상기 제어부(100)는,
    상기 회전센서(120)에서 측정한 추진기 축(2)의 회전수 또는 회전속도가 설정값 이하이고,
    상기 토크 센서(130)에서 측정한 추진기 축(2)의 토크 또는 토크의 시간당 변화율이 설정값 이하일 때,
    상기 안전 스위치(50)를 다시 온(On)하여 전기적으로 재연결하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 선박의 에너지 회생 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 나타난 선박의 에너지 회생 시스템을 이용한 선박의 에너지 회생 방법에 있어서,
    (a) 선박의 추진 모터(10)를 감속 또는 제동하는 단계;
    (b) 상기 추진 모터(10)에서 발생하는 역전류를 상기 제1 전류 센서(110)로 측정하여 상기 역전류가 설정값 이상인지 여부를 확인하는 단계; 및
    (c) 상기 역전류가 설정값보다 작은 경우, 상기 추진 모터(10)와 상기 양방향 인버터(20)를 매개로 연결된 상기 배터리 팩(40)에 회생 에너지를 충전하고,
    상기 역전류가 설정값 이상인 경우, 상기 추진 모터(10)와 상기 양방향 인버터(20) 사이에 설치된 상기 안전 스위치(50)를 오프(Off)하여 전기적으로 차단하는 단계;를 포함하되,
    상기 (c) 단계에서 상기 안전 스위치(50)를 오프(Off)하여 전기적으로 차단하는 단계; 이후에
    (d1) 상기 추진 모터(10)에 결합된 상기 추진기 축(2)의 회전수 또는 회전속도가 설정값 이하인지 여부를 확인하는 단계; 및
    (d2) 상기 추진 모터(10)에 결합된 상기 추진기 축(2)의 토크 또는 토크의 시간당 변화율이 설정값 이하인지 여부를 확인하는 단계;를 포함하고,
    (e) 상기 추진기 축(2)의 회전수 또는 회전속도가 설정값 이하이고, 상기 추진기 축(2)의 토크 또는 토크의 시간당 변화율이 설정값 이하인 경우, 상기 안전 스위치(50)를 다시 온(On)하여 전기적으로 재연결하는 단계; 및
    (f) 상기 배터리 팩(40)에 회생 에너지를 충전하는 단계;를 포함하는 선박의 에너지 회생 방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
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