KR20130044459A - 태양광 충전을 이용한 전기추진선박 - Google Patents

태양광 충전을 이용한 전기추진선박 Download PDF

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Abstract

본 발명은 태양광 충전을 이용한 전기추진선박에 관한 것이다. 보다 상세하게는 펄스폭 변조 방식에 의한 스위칭 레귤레이터를 이용하여 충전 제어반을 구성하고 태양전지 모듈을 직렬로 연결함으로써, 태양전지 모듈에서 제공된 직류 전기에너지를 교류로 변환함이 없이 직접 축전기에 충전할 수 있도록 직류 전압을 조정하고, 불균일한 태양광 설비의 전압을 축전지 충전이 가능한 일정 전압으로 만들어 친환경 신재생 에너지를 활용하되 손실을 최소화할 수 있는 태양광 충전을 이용한 전기추진선박에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 직렬로 연결된 태양전지 모듈; 상기 태양전지 모듈에 전기적으로 연결되어 상기 태양전지 모듈이 제공한 직류 전기에너지를 저장하며 병렬로 연결되는 축전지; 상기 태양전지 모듈 및 상기 축전지에 전기적으로 연결되어 상기 태양전지 모듈에서 제공된 직류 전기에너지를 상기 축전지에 직접 충전할 수 있도록 직류 전압을 조정하되, 불균일한 상기 태양전지 모듈의 전압을 상기 축전지 충전이 가능한 일정한 전압으로 만들어주는 스위칭 레귤레이터(Switching Regulator)를 이용하는 충전 제어반; 및 상기 축전지에 저장된 전기에너지를 이용하여 회전 동력을 발생시키는 추진 전동기를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 충전을 이용한 전기추진 선박을 제공한다.

Description

태양광 충전을 이용한 전기추진선박{Electric propulsion ship using solar cell charging}
본 발명은 태양광 충전을 이용한 전기추진선박에 관한 것이다. 보다 상세하게는 펄스폭 변조 방식에 의한 스위칭 레귤레이터를 이용하여 충전 제어반을 구성하고 태양전지 모듈을 직렬로 연결함으로써, 태양전지 모듈에서 제공된 직류 전기에너지를 교류로 변환함이 없이 직접 축전기에 충전할 수 있도록 직류 전압을 조정하고, 불균일한 태양광 설비의 전압을 축전지 충전이 가능한 일정 전압으로 만들어 친환경 신재생 에너지를 활용하되 손실을 최소화할 수 있는 태양광 충전을 이용한 전기추진선박에 관한 것이다.
일반적인 선박은 후미에 장착된 프로펠러를 구동시키기 위한 동력추진장치를 구비하고 있다. 동력추진장치로는 여러 종류의 것들이 있으나, 대표적으로는 스팀터빈 시스템(Steam Turbine System)과 전기추진 시스템(Electric Propulsion System)이 있다.
스팀터빈 시스템은 회전식 증기력 원동기로, 보일러에서 발생한 고압의 증기를 노즐로부터 분출시켜 고속의 증기분류를 만들고, 이를 회전하는 날개차에 분사함으로써 동력을 얻는 외연기관의 일종이다.
이러한 스팀터빈 시스템은 진동이 적고 능률이 좋을 뿐만 아니라, 고속 및 대(大)마력을 얻을 수 있기 때문에 화력발전은 물론 선박의 추진기관에 널리 적용되고 있다. 그러나, 스팀터빈 시스템은 소음이 심하고 규모가 지나치게 커서 선박의 무게를 불필요하게 증가시키는 단점이 있다.
이러한 단점을 개선하기 위한 것으로 스팀터빈 시스템에 비해 소음이 적고 오염정도가 적으며 추진력이 강한 전기모터를 이용한 전기추진 시스템이 적용되고 있다. 선박의 전기추진 시스템은 말단에 프로펠러가 연결된 추진축을 추진용 전기 모터에 의해 구동시켜 선박을 추진하는 것으로서, LNG 운반선, 유람선, 시추선 등 다양한 종류의 선박에서 전기추진 시스템을 적용하고 있다.
한편, 선박은 메인 엔진의 출력으로부터 추진력을 얻어 운항하는 것이 일반적이며, 메인 엔진을 구동시키는 화석 연료, 특히 원유가 비싸지면서 선박의 운항비용이 크게 증가하고 있다. 전기추진 시스템은 화석 연료로부터 전기를 생산하고 이를 통해 모터를 구동시킴으로써 선박의 후미에 있는 프로펠러를 회전시킨다. 또한, 선박에는 데크 등에 동력을 공급하는 보조 전원으로서 디젤엔진 발전기가 설치되며, 이러한 디젤엔진 발전기도 화석 연료를 이용하여 전력을 발생시킨다.
이와 같이 화석 연료에 의한 선박의 운항비를 줄이기 위해 많은 연구가 이루어지고 있다. 일례로, 선박 운항 중 발생되는 폐열을 비롯한 폐에너지 일부를 재활용하거나, 선박 운항 중 쉽게 얻을 수 있는 자연 에너지를 이용하는 것이다. 폐에너지를 재활용하여 선박 운항에 필요한 에너지를 보완하는 데에는 양적으로 한계가 있다. 선박 운항 중 쉽게 얻을 수 있는 자연 에너지로는 태양광과 바람 등이 있다.
도 1은 일반적인 태양광 충전 전기추진 선박의 충전 구성도이다.
도 1과 같이 일반적인 태양광 충전에 의한 전기추진 선박은 태양광 모듈(1)에서 생산된 DC 전력이 DC 컨버터(2)를 통해 고용량 축전지(4)에 충전되며, 또한, DC 컨버터(2)를 통한 DC 전력은 인버터(3)를 통해 AC 전력으로 변환된 후 AC전원 소비처(5)로 전달되도록 하고 있다. 태양광을 이용한 축전지 충전시에는 태양의 광도에 따라 생산되는 전압과 전력이 수시로 변하기 때문에, 도 1과 같이 중간에 여러 번의 변환을 수행하여야 한다.
이러한 일반적인 충전 구성에 의하면 DC 전력에서 AC 전력으로 변환하는 과정에서 1차 전력손실이 발생하고, AC 전력에서 DC 전력으로 다시 변환하면서 2차 전력손실이 발생하게 된다. 이와 같이 전력 변환이 이루어질 경우 태양광은 발생 전력량에 제한이 있기 때문에 대략 10% 이상의 전력 손실이 발생한다.
따라서, 태양광 모듈에서 생산하는 전기에너지를 전기추진선박의 동력원으로 활용하면서도 잦은 전력변환에 따른 전력손실을 최소화할 수 있는 기술의 개발 필요성이 대두된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 특히 태양전지 모듈에서 제공된 직류 전기에너지를 교류로 변환함이 없이 직접 축전기에 충전할 수 있도록 직류 전압을 조정하고, 불균일한 태양광 설비의 전압을 축전지 충전이 가능한 일정 전압으로 만들어 친환경 신재생 에너지를 활용하되 손실을 최소화할 수 있는 태양광 충전을 이용한 전기추진선박을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명에 따른 태양광 충전을 이용한 전기추진 선박은 직렬로 연결된 태양전지 모듈; 상기 태양전지 모듈에 전기적으로 연결되어 상기 태양전지 모듈이 제공한 직류 전기에너지를 저장하며 병렬로 연결되는 축전지; 상기 태양전지 모듈 및 상기 축전지에 전기적으로 연결되어 상기 태양전지 모듈에서 제공된 직류 전기에너지를 상기 축전지에 직접 충전할 수 있도록 직류 전압을 조정하되, 불균일한 상기 태양전지 모듈의 전압을 상기 축전지 충전이 가능한 일정한 전압으로 만들어주는 스위칭 레귤레이터(Switching Regulator)를 이용하는 충전 제어반; 및 상기 축전지에 저장된 전기에너지를 이용하여 회전 동력을 발생시키는 추진 전동기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스위칭 레귤레이터는 펄스폭 변조(PWM) 방식을 이용하여 출력전압을 조정하는 것일 수 있다.
또한, 상기 스위칭 레귤레이터는 전체 주기에 대하여 온(ON) 되는 시간을 조정하고, LC 필터를 이용하여 직류로 만들어주는 것일 수 있다.
또한, 상기 전기추진 선박은 상기 태양전지 모듈, 상기 축전지, 상기 충전 제어반, 상기 추진 전동기와 전기적으로 연결되어 상기 추진 전동기의 회전수를 제어하고 상기 축전지의 충전, 방전, 배전을 제어하는 전력관리 제어반(Power Management System)을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 전기추진 선박은 선내 일반부하에 전력을 공급하기 위해 상기 축전지의 직류전원을 교류전원으로 변환하는 인버터; 선내 난방 및 상기 축전지의 충전을 위한 직류 발전기; 상기 직류 발전기에 구비된 디젤 엔진의 시동 및 선내 일반부하에 전력을 공급하기 위한 직류 전압으로 조정하는 컨버터; 상기 추진 전동기에 전력을 공급하기 위해 상기 축전지의 전원을 상기 추진 전동기의 구동용 전원으로 변환하는 추진용 컨버터; 및 육상 전기설비를 통해 상기 축전지를 충전하기 위한 육전 연결부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면 펄스폭 변조 방식에 의한 스위칭 레귤레이터를 이용하여 충전 제어반을 구성하고 태양전지 모듈을 직렬로 연결함으로써, 태양전지 모듈에서 제공된 직류 전기에너지를 교류로 변환함이 없이 직접 축전기에 충전할 수 있도록 직류 전압을 조정하고, 불균일한 태양광 설비의 전압을 축전지 충전이 가능한 일정 전압으로 만들어 친환경 신재생 에너지를 활용하되 손실을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 태양광 충전 전기추진 선박의 충전 구성도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양광 충전을 이용한 전기추진선박의 회로도,
도 3은 도 2 중 충전 제어반의 PWM 방식 스위칭 레귤레이터의 전압 특성도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양광 충전을 이용한 전기추진선박의 회로도이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양광 충전을 이용한 전기추진선박은, 도 2를 참조하면, 태양전지 모듈(10), 충전 제어반(20), 축전지(30), 추진 전동기(40), 인버터(50), 컨버터(60), 직류 발전기(70), 육전 연결부(80), 및 전력관리 제어반(90)을 포함하여 이루어진다.
태양전지 모듈(10)은 축전지(30)의 충전을 위한 에너지 공급원이다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기추진 선박은 태양전지 모듈(10)에서 생산된 전기에너지를 즉시 축전지(30)에 저장함으로써, 기존의 화석연료로 발전하여 잉여 전기에너지를 낭비하는 선박과 달리, 청정 에너지인 신재생 에너지를 이용함으로써 환경영향과 에너지 낭비를 최소화한다.
태양전지 모듈(10)은 축전지(30) 충전이 가능하도록 직렬로 연결되며, 태양전지 모듈(10)에서 생산된 직류 전력은 전력관리 제어반(90)에 직접 공급된다.
충전 제어반(20)은 태양전지 모듈(10) 및 축전지(30)에 전기적으로 연결되어 태양전지 모듈(10)에서 제공된 직류 전기에너지를 축전지(30)에 적접 충전할 수 있도록 정전압(Constant Voltage), 정전류(Constant Current) 모드로 충전하며, 각종 보호기능과 경보 기능이 내장되어 있다. 즉, 충전 제어반(20)은 태양전지 모듈(10)에서 직류 전원을 공급받아 충전이 가능한 전압으로 조정한 후 축전지(30)에 충전되도록 한다. 충전 제어반(20)은 운항중에 축전지(30)의 방전이 진행되면서 전압이 서서히 강하되고 종지전압 이전에 보 충전을 시키는 보조용 충전장치로써, IGBT 고주파변환 방식을 적용하고 출력전압의 안정도는 0.5% 이내에서 안정화된다.
태양광을 이용한 축전지 충전시, 태양광 설비는 태양의 광도에 따라 생산되는 전압과 전력이 변하게 된다. 충전 제어반(20)은 이러한 불균일한 태양광 설비의 전압을 축전지 충전이 가능한 전압으로 일정하게 만들어 주는 역할을 수행한다. 태양광 설비를 이용한 충전은 태양광 설비의 발전 용량에 관계없이 항상 일정한 전압의 전력을 생산할 수 있어야 하며, 생산된 전력에 대응되는 전류로 축전지를 충전할 수 있어야 하기 때문이다.
충전 제어반(20)은 축전지(30)에 직접 충전할 수 있도록 직류 전압을 조정하되, 불균일한 태양전지 모듈(10)의 전압을 축전지(30) 충전이 가능한 일정한 전압으로 만들기 위해 스위칭 레귤레이터(Switching Regulator)를 이용한다.
스위칭 레귤레이터는 스위칭 소자에 의해서 직류를 단속하고, 그 단속주기를 1주기 내의 온/오프 시간비를 변화시킴으로써 부하에 공급하는 평균전류를 조정하도록 한 직류 전원장치이다. 충전 제어반(20)에 적용되는 스위칭 레귤레이터는 일례로 도 3과 같이 펄스폭 변조(PWM, Pulse Width Modulation) 방식을 이용하여 출력전압을 조정할 수 있다. 전체 주기(period)에 대하여 ON 되는 시간을 조정해 주고, 여기에 LC 필터를 이용해 직류로 만들어 줌으로써 이론상 손실은 전혀 없고 열도 발생하지 않게 된다.
결론적으로 충전 제어반(20)은 태양전지 모듈(10)에서 생산되는 직류 전력을 교류로 변환하지 않고, 충전 가능한 직류 전력으로 변환해 줌으로써 에너지 손실을 최소화하여 축전지(30)를 충전할 수 있도록 한다.
충전 제어반(20)을 통한 축전지(30)의 충전시, 축전지(30)에서 역전류를 통해 충전 제어반(20)이 손상되지 않도록 각종 보호기능과 경보 기능이 내장되어 있고, 원격운전 제어 및 감시가 가능한 통신포트를 내장하고 있다. 축전지(30)는 충전 제어반(20)을 통해서만 충전되며, 축전지(30)에 저장된 에너지는 상시 방전이 가능하도록 한다.
축전지(30)는 태양전지 모듈(10)에 전기적으로 연결되어 태양전지 모듈(10)에 제공한 직류 전기에너지를 저장한다. 축전지(30)는 고효율/고용량 축전지를 사용하며, 추진 전동기(40)의 운용 전압을 고려하여 축전지 모듈을 병렬로 연결하는 것이 바람직하다. 이와 같이 축전지(30)를 구성함으로써 축전지의 단위 모듈에 고장이 발생한 경우에도 이에 무관하게 연속적으로 사용할 수 있도록 한다.
추진 전동기(40)는 축전지(30)에 저장된 전기에너지를 이용하여 회전 동력을 발생시킴으로써 선박에 추진력을 제공한다. 추진 전동기(40)는 전력관리 제어반(90) 내에 포함된 회전수 제어용 드라이브를 통해 정회전과 역회전 및 회전수(RPM)가 제어된다. 추진 전동기(40)는 원하는 추진력을 얻고 동력의 크기를 조절할 수 있도록 하기 위해 복수개 구비되는 것이 바람직하다.
인버터(50)는 선내 일반부하에 전력을 공급하기 위해 축전지(30)의 직류전원을 교류전원으로 변환하는 DC/AC Inverters이다. 일례로 인버터(50)는 축전지(30)의 직류전원을 AC 220V로 변환하여 선내의 각종 주방기구나 가전제품에 전원을 공급한다. 인버터(50)는 IGBT 고주파변환 방식을 적용하고 출력전압의 안정도는 0.5% 이내에서 안정화되고, 정전압 모드 운전이 가능하며 각종 보호기능과 경보기능이 내장되어 있다. 또한, 원격운전 제어 및 감시가 가능한 통신포트를 내장하고 있다.
컨버터(60)는 축전지의 전압을 직류 발전기(70)에 구비된 디젤 엔진의 시동 및 선내 일반부하에 전력을 공급하기 위한 직류 전압으로 조정하는 DC/DC Converters이다. 즉, 컨버터(60)는 축전지 전력을 DC 12V로 변환하여 디젤엔진의 시동을 위해 직류 발전기(70)에 공급하거나 일반부하의 용량을 기준으로 DC 12V 전원을 공급한다. 컨버터(60)는 IGBT 고주파변환 방식을 적용하고 출력전압의 안정도는 0.5% 이내에서 안정화되고, 정전압 모드 운전이 가능하며 각종 보호기능과 경보 기능이 내장되어 있다. 또한, 원격운전 제어 및 감시가 가능한 통신포트를 내장하고 있다.
도시되지 않았으나, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양광 충전을 이용한 전기추진 선박에는 추진용 컨버터가 더 구비될 수 있다. 추진용 컨버터는 축전지(30)의 전압을 추진 전동기(40)의 구동용 전원으로 사용하기 위하여 직류전압을 강압하기 위한 변환장치이다. 추진용 컨버터는 IGBT 고주파변환 방식을 적용하고 출력전압의 안정도는 0.5% 이내에서 안정화되고, 정전압 모드 운전이 가능하며 각종 보호기능과 경보 기능이 내장되어 있다. 또한, 원격운전 제어 및 감시가 가능한 통신포트를 내장하고 있다.
직류 발전기(70)는 디젤엔진을 비롯한 원동기를 포함하며, 함내 난방시, 비상시 또는 운항거리에 대한 함의 요구성능을 충족하도록 축전지(30)의 충전을 위해 운용된다.
육전 연결부(80)는 선박의 항구 정박시 육상의 충전설비와 연결되는 부분으로 축전지(30)를 급속 충전하기 위한 장치이다. 육전 연결부(80)는 육상의 선착장 부근에 설치되고 옥외형으로 제작되며, 충전설비와의 연결이 이루어지면 자동 또는 수동으로 축전지(30)를 충전한다.
육전 연결부(80)는 IGBT 고주파변환 방식을 적용하고 출력전압의 안정도는 0.5% 이내에서 안정화되고, 정전압 모드 운전이 가능하며, 각종 보호기능과 경보 기능이 내장되어 있다. 또한, 원격운전 제어 및 감시가 가능한 통신포트를 내장하고 있다.
전력관리 제어반(90)은 태양전지 모듈(10), 충전 제어반(20), 축전지(30), 추진 전동기(40)와 전기적으로 연결되어, 추진 전동기(40)의 회전수를 제어하고 축전지(30)의 충전과 방전 및 배전을 제어한다. 전력관리 제어반(90)은 전기추진선박에서 가장 중요한 축전지, 발전기 및 태양전지 모듈과 같은 전기 에너지원을 통해 추진 전동기를 구동할 수 있도록 단일화된 장비에서 배전 및 스위칭 기능을 제공하며, 최적의 효율로 추진이 가능하도록 한다.
전력관리 제어반(90)은 일반적인 전기추진선박에 적용되는 배전반 기능뿐만 아니라 추진 전동기(40)의 추력을 제어하는 드라이브 기능을 포함한다. 즉, 전력관리 제어반(90)은 추진 전동기(40)의 rpm을 제어하고 정회전과 역회전을 제어한다.
전력관리 제어반(90)은 배전 및 스위칭 기능을 수행한다. 이때, 전력관리 제어반(90)은 회로차단기의 용량에 따른 에너지 공급이 가능하도록 구성되며, 회로차단기는 고장전류 발생시 회로 차단이 가능하도록 한다.
전력관리 제어반(90)은 선내의 모든 운용 설비를 통합제어하기 위한 전자장치로, 선내에 설치된 각종 전원설비, 변환설비, 축전지(30) 및 기타 제어장치를 LCD 모니터를 통하여 일괄적으로 제어 및 감시하게 된다. 각종 장치로부터 수집된 정보를 분석하여 실시간으로 화면에 수치나 그림으로 표현하고, 설정을 원하는 모듈을 선택하여 각종 정보의 변경이나 설정이 가능한 터치스크린 방식의 제어장치이며, 통신방식은 CAN 방식을 적용한다. 또한, 수집된 모든 정보는 데이터로 저장되고 고장정보 및 운행정보를 활용하여 다양한 기능개선에 반영할 수 있다.
태양광을 통한 축전지의 충전시, 전력관리 제어반(90)은 충전가능한 전력이 생산되면 자동 또는 수동으로 축전지(30)를 충전하도록 관련 스위치를 온(ON) 시킨다. 만일, 축전지의 충전이 불가능한 수준의 전력을 선내 일반부하에 사용하는 경우에는 잦은 회로차단으로 불편이 예상되므로, 선내의 일반부하는 축전지에서 공급하는 전기에너지를 직접 변환하여 사용할 수 있다.
해상에서 추진시 또는 정박시, 전력관리 제어반(90)은 DC 디젤 발전기를 구동하여 자동 또는 수동으로 축전지(30)를 충전하기 위해 관련 스위치를 온(ON) 시킨다. 이때, 디젤 발전기를 통한 축전지의 충전은 육전을 이용한 충전을 제외하고 선반의 현재 운용상태와 무관하게 충전할 수 있다.
항구 정박시 육전 연결이 이루어지면, 전력관리 제어반(90)은 자동 또는 수동으로 축전지 충전을 위해 관련 스위치를 온(ON) 시킨다. 육전을 통한 충전시에는 추진 및 비용절감을 위해 DC 발전기를 이용한 충전을 중단하는 것이 바람직하다.
선내 일반 부하용 전원은 컨버터 및 인버터를 통해 상시 공급이 가능하도록 전력관리 제어반(90)이 관련 스위치를 온(ON) 시키며, 일반 부하용 컨버터 및 인버터는 전류 용량에 따라 회로 차단기를 적용한다.
최근 환경오염으로 인한 탄소배출 제한, 화석에너지 비용증가, 그리고 해양 생태계 보호로 인해 전기추진선박의 이용이 급속히 증가할 것으로 예상된다. 이러한 상황에서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양광 충전을 이용한 전기추진선박은 기존의 태양광 에너지 이용방식과 달리, 생산된 태양광 에너지를 즉시 축전지에 저장하여 에너지 손실을 최소화시키고 이용효율을 극대화하기 때문에 환경오염을 방지하면서도 운용비용을 최소화하여 효율성과 유연성을 극대화할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양광 충전을 이용한 전기추진 선박은 태양전지 모듈에서 생산된 전기 에너지를 DC에서 AC로, 다시 AC에서 DC로 변환함에 의한 에너지 손실없이 축전지의 충전이 가능하게 하기 위해, 태양전지 모듈에서 생성된 전기에너지를 축전지 충전이 가능하도록 충전 전압조정이 가능한 전용 충전기를 설치하여 충전함으로써 최대의 효율을 달성한다. 그리고, 축전지에 저장된 전기에너지를 선박 추진에 직접 이용하거나 AC 또는 DC 전원으로 변환하여 선박의 거주구에 구비된 조명 및 가전제품을 운용하고 기타 전기설비를 동작시키도록 하여 전기에너지 손실을 최소화하고 운용 비용을 경감할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양광 충전을 이용한 전기추진 선박은 태양전지 모듈을 직렬로 연결하여 축전지 충전이 가능한 전압을 생산하고, 축전지의 원활한 충전을 위해 충전 제어반에서 축전지 충전 가능 전압보다 조금 더 높은 전압을 인가하여 최대의 축전지 충전 효율을 향상시킨다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 - 태양전지 모듈 20 - 충전 제어반
30 - 축전지 40 - 추진 전동기
50 - 인버터 60 - 컨버터
70 - 직류 발전기 80 - 육전 연결부
90 - 전력관리 제어반

Claims (5)

  1. 직렬로 연결된 태양전지 모듈;
    상기 태양전지 모듈에 전기적으로 연결되어 상기 태양전지 모듈이 제공한 직류 전기에너지를 저장하며 병렬로 연결되는 축전지;
    상기 태양전지 모듈 및 상기 축전지에 전기적으로 연결되어 상기 태양전지 모듈에서 제공된 직류 전기에너지를 상기 축전지에 직접 충전할 수 있도록 직류 전압을 조정하되, 불균일한 상기 태양전지 모듈의 전압을 상기 축전지 충전이 가능한 일정한 전압으로 만들어주는 스위칭 레귤레이터(Switching Regulator)를 이용하는 충전 제어반; 및
    상기 축전지에 저장된 전기에너지를 이용하여 회전 동력을 발생시키는 추진 전동기
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 충전을 이용한 전기추진 선박.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭 레귤레이터는 펄스폭 변조(PWM) 방식을 이용하여 출력전압을 조정하는 것을 특징으로 하는 태양광 충전을 이용한 전기추진 선박.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭 레귤레이터는 전체 주기에 대하여 온(ON) 되는 시간을 조정하고, LC 필터를 이용하여 직류로 만들어주는 것을 특징으로 하는 태양광 충전을 이용한 전기추진 선박.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 태양전지 모듈, 상기 축전지, 상기 충전 제어반, 상기 추진 전동기와 전기적으로 연결되어 상기 추진 전동기의 회전수를 제어하고 상기 축전지의 충전, 방전, 배전을 제어하는 전력관리 제어반(Power Management System)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 충전을 이용한 전기추진 선박.
  5. 제1항에 있어서,
    선내 일반부하에 전력을 공급하기 위해 상기 축전지의 직류전원을 교류전원으로 변환하는 인버터;
    선내 난방 및 상기 축전지의 충전을 위한 직류 발전기;
    상기 직류 발전기에 구비된 디젤 엔진의 시동 및 선내 일반부하에 전력을 공급하기 위한 직류 전압으로 조정하는 컨버터;
    상기 추진 전동기에 전력을 공급하기 위해 상기 축전지의 전원을 상기 추진 전동기의 구동용 전원으로 변환하는 추진용 컨버터; 및
    육상 전기설비를 통해 상기 축전지를 충전하기 위한 육전 연결부
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 충전을 이용한 전기추진선박.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103991533A (zh) * 2014-06-03 2014-08-20 浙江洛洋游艇制造有限公司 电动观光游艇
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CN107040201A (zh) * 2017-06-15 2017-08-11 武汉洁美雅科技有限公司 一种基于太阳能的警用电动巡逻车控制***
KR20230052661A (ko) * 2021-10-13 2023-04-20 주식회사 해민중공업 직류배전 전기추진선
KR20230082256A (ko) * 2021-12-01 2023-06-08 재단법인한국조선해양기자재연구원 이차전지가 구비된 전기추진식 반잠수정

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