KR102127283B1 - Battery monitoring system using the energy harvesting for the ship - Google Patents

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Abstract

본 발명은 에너지 하베스팅 적용 선박의 배터리 모니터링 시스템에 관한 것으로 선박 배터리를 주 전력원으로 사용하는 선박에 있어서 보조 전력원을 사용해도 되는 경우에는 하베스팅 에너지로 전력을 공급하는 에너지 하베스팅을 적용한 선박의 배터리 모니터링 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 에너지 하베스팅을 적용한 선박의 배터리 모니터링 장치는 선박의 주변 자원을 통해 선박에서 사용 가능한 에너지를 획득하는 하베스팅 센서와 하베스팅 센서로부터 획득한 에너지를 사용 가능한 에너지인 하베스팅 에너지로 변환 및 저장하며 부하에 하베스팅 에너지를 공급하는 에너지 저장부와 에너지 저장부의 용량 및 사용량을 모니터링하고 에너지 저장부를 제어하는 전력 관리부 및 전력 관리부로부터 전송받은 에너지 저장부의 용량 데이터 및 사용량 데이터에 따라 전력 관리부로 하베스팅 에너지 사용에 대한 명령 신호를 전송하는 PMS(Power Monitoring System)를 포함한다.The present invention relates to a battery monitoring system of a ship to which energy harvesting is applied. In a ship using a ship battery as a main power source, when an auxiliary power source may be used, an energy harvesting ship that supplies power with harvesting energy It relates to a battery monitoring system.
The battery monitoring device of the ship to which the energy harvesting of the present invention is applied converts the harvesting sensor that acquires usable energy from the ship through the surrounding resources of the ship and the energy obtained from the harvesting sensor into harvesting energy, which is usable energy, and The energy storage unit that stores and supplies harvesting energy to the load and the energy storage unit monitors the capacity and usage of the energy storage unit and controls the energy storage unit. It includes a PMS (Power Monitoring System) that transmits a command signal for the use of Ting energy.

Description

에너지 하베스팅을 적용한 선박의 배터리 모니터링 시스템{Battery monitoring system using the energy harvesting for the ship}Battery monitoring system using the energy harvesting for the ship

본 발명은 에너지 하베스팅 적용 선박의 배터리 모니터링 시스템에 관한 것으로 선박 배터리를 주 전력원으로 사용하는 선박에 있어서 보조 전력원을 사용해도 되는 경우에는 하베스팅 에너지로 전력을 공급하는 에너지 하베스팅 적용 선박의 배터리 모니터링 시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to a battery monitoring system of an energy harvesting-applied ship, and when an auxiliary power source may be used in a ship using a ship battery as a main power source, the energy harvesting-applied ship that supplies electric power with harvesting energy It relates to a battery monitoring system.

일반적으로 선박 또는 해양 구조물의 경우는 육상 전원 공급과 분리되어 있어 전원 공급을 자체 전원 장치를 사용하여 선박 또는 해양 구조물에 필요한 전원을 생산하여 사용한다. 선박 또는 해양 구조물의 경우 독립적인 전력 체계를 구성하여 발전, 송전, 배전 등의 시스템을 구성하며 전원 공급 관리가 매우 중요하여 전원 공급원 또는 전원 공급 관리 시스템 개발이 지속적으로 이루어지고 있다.In general, in the case of a ship or offshore structure, it is separated from the on-land power supply, so the power supply is generated and used for the ship or offshore structure using its own power supply. In the case of a ship or offshore structure, an independent power system is constructed to construct systems such as power generation, transmission, and distribution, and power supply management is very important, and power supply or power supply management system development continues.

최근에는 이러한 전원 공급원 또는 전원 공급 관리 시스템에 태양광, 풍력 등을 이용한 풍력 발전원으로부터 발전된 전기 에너지를 생산하는 전원 공급 관리 시스템 개발이 이루어지고 있다. 또한, 자가 발전 장치를 구비하여 선박에 전력을 공급하는 장치의 개발도 이루어지고 있다.Recently, a power supply management system has been developed to produce electric energy generated from a wind power source using solar power, wind power, or the like, to such a power source or a power supply management system. In addition, development of a device for supplying electric power to a ship by providing a self-powered device has been made.

하지만 종래 기술은 선박에 자가 발전 장치를 구비하여 전력을 공급하지만, 전력 부하를 해소하고 설비 유지 보수 비용을 절감할 수 없는 문제점이 있다.However, in the prior art, a ship is provided with a self-generating device to supply power, but there is a problem in that power load can be eliminated and facility maintenance costs cannot be reduced.

또한, 전력 공급을 위해 발전원, 또는 자가 발전 장치를 구비해야 하므로 기존의 전력 공급 시스템을 간소화 할 수 없는 문제점이 있다.
In addition, there is a problem that the existing power supply system cannot be simplified because a power source or a self-powered device must be provided for power supply.

한국공개 특허공보 10-2011-0070534호, 발명의 명칭 '선박용 자가발전장치 및 이를 구비하는 선박'Korean Patent Publication No. 10-2011-0070534, title of invention'Ship Self-Generation Device and Ship Equipped With It'

본 발명은 상술한 종래 기술을 개선하기 위한 것으로 선박의 배터리 관리와 수명에 대한 관리에 따른 비용 및 시간을 절감하기 위한 목적이 있다.The present invention has been made to improve the above-described conventional technology and has an object to reduce cost and time associated with managing the battery and managing life of the ship.

또한, 본 발명은 설비 유지 보수 비용을 절감하기 위한 목적이 있다.In addition, the present invention has an object to reduce equipment maintenance costs.

또한, 본 발명은 기존의 배터리 용량을 줄이고 지속 충전할 수 있는 에너지 공급원을 사용하며, 시스템 모니터링을 통해 효율적인 관리와 운용을 하기 위한 목적이 있다.
In addition, the present invention has an object to reduce the existing battery capacity and use an energy source capable of continuously charging, and to efficiently manage and operate through system monitoring.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 에너지 하베스팅을 적용한 선박의 배터리 모니터링 장치는 선박의 주변 자원을 통해 상기 선박에서 사용 가능한 에너지를 획득하는 하베스팅 센서와 상기 하베스팅 센서로부터 획득한 에너지를 사용 가능한 에너지인 하베스팅 에너지로 변환 및 저장하며 부하에 상기 하베스팅 에너지를 공급하는 에너지 저장부와 상기 에너지 저장부의 용량 및 사용량을 모니터링하고 상기 에너지 저장부를 제어하는 전력 관리부 및 상기 전력 관리부로부터 전송받은 상기 에너지 저장부의 용량 데이터 및 사용량 데이터에 따라 상기 전력 관리부로 상기 하베스팅 에너지 사용에 대한 명령 신호를 전송하는 PMS(Power Monitoring System)를 포함한다.The battery monitoring device of a ship to which the energy harvesting of the present invention is applied for solving the above-described problems uses a harvesting sensor for obtaining energy usable from the ship through resources around the ship and energy obtained from the harvesting sensor. An energy storage unit that converts and stores the harvesting energy as possible energy and supplies the harvesting energy to a load, and the power management unit monitoring the capacity and usage of the energy storage unit and controlling the energy storage unit and the power received from the power management unit And a power monitoring system (PMS) that transmits a command signal for the harvesting energy use to the power management unit according to the capacity data and the usage data of the energy storage unit.

상기 하베스팅 센서는 조류, 태양광, 진동, 열 중 어느 하나 이상인 상기 선박의 주변 자원을 통해 에너지를 획득하는 것을 특징으로 한다.The harvesting sensor is characterized in that it acquires energy through the surrounding resources of the ship, which is at least one of algae, sunlight, vibration, and heat.

상기 선박은 선박 배터리를 구비하여 상기 선박 배터리를 상기 선박의 주 전력원으로 사용하는 것을 특징으로 한다.The ship is characterized by using a ship battery to use the ship battery as the main power source of the ship.

상기 선박이 보조 전력원을 사용할 경우, 상기 하베스팅 에너지를 상기 보조 전력원으로 사용하는 것을 특징으로 한다.When the ship uses an auxiliary power source, the harvesting energy is used as the auxiliary power source.

상기 PMS는 상기 선박 배터리의 용량 및 사용량과 상기 전력 관리부로부터 수신한 상기 에너지 저장부의 용량 데이터 및 사용량 데이터, 상기 부하의 전력 소비 현황 중 어느 하나 이상을 모니터링하는 것을 특징으로 한다.The PMS monitors one or more of the capacity and usage of the ship battery, the capacity data and usage data of the energy storage unit received from the power management unit, and the power consumption status of the load.

본 발명의 에너지 하베스팅을 적용한 선박의 배터리 모니터링 방법은 선박의 주변 자원을 통해 에너지를 획득하는 에너지 획득 단계와 상기 에너지 획득 단계에서 획득한 에너지를 사용 가능한 에너지인 하베스팅 에너지로 변환하여 에너지 저장부에 저장하는 하베스팅 에너지 저장 단계와 리부에서 상기 에너지 저장부의 용량 및 사용량을 모니터링하여 에너지 저장부 용량 데이터 및 사용량 데이터를 PMS로 전송하는 에너지 저장부 모니터링 단계와 상기 선박에서 보조 전력원을 사용할 경우 PMS에서 상기 전력 관리부로 에너지 저장부 사용에 대한 명령 신호를 전송하는 사용 신호 전송 단계 및 상기 전력 관리부에서 상기 에너지 저장부로 상기 하베스팅 에너지를 부하에 공급하기 위한 명령 신호를 전송하는 하베스팅 에너지 공급 신호 전송 단계를 포함한다.The battery monitoring method of a ship to which the energy harvesting of the present invention is applied is an energy acquisition step of acquiring energy through the surrounding resources of the ship and an energy storage unit by converting the energy obtained in the energy acquisition step into harvesting energy, which is usable energy. Harvesting energy storage step to be stored in the energy storage section monitoring and monitoring the capacity and usage of the energy storage unit in the livu energy storage unit monitoring step for transmitting the data and the usage data to the PMS and PMS when the ship uses an auxiliary power source A use signal transmission step of transmitting a command signal for the use of an energy storage unit to the power management unit and a harvesting energy supply signal transmission of transmitting a command signal for supplying the harvesting energy to the load from the power management unit to the energy storage unit Includes steps.

상기 에너지 획득 단계는, 조류를 통해 에너지를 획득하는 조류 에너지 획득 단계와 태양광을 통해 에너지를 획득하는 태양광 에너지 획득 단계와 상기 선박에서 발생하는 진동을 통해 에너지를 획득하는 진동 에너지 획득 단계 및 상기 선박에서 발생하는 열을 통해 에너지를 획득 하는 열 에너지 획득 단계중 어느 하나 이상의 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The energy acquisition step includes: an algae energy acquisition step of acquiring energy through algae, a solar energy acquisition step of acquiring energy through sunlight, and a vibration energy acquisition step of acquiring energy through vibration generated in the ship, and It characterized in that it comprises any one or more of the steps of obtaining energy through the heat generated by the ship to obtain energy.

상기 선박에서 주 전력원을 사용할 경우 PMS에서 선박 배터리를 사용하기 위한 명령 신호를 선박 배터리로 전송하는 선박 배터리 사용 신호 전송 단계 및 상기 선박 배터리에서 상기 명령 신호를 수신하면 상기 선박 배터리에서 부하로 전력을 공급하는 선박 배터리 공급 단계를 포함한다.When the main power source is used in the ship, the ship battery use signal transmission step of transmitting a command signal for using the ship battery in the PMS to the ship battery and when the command signal is received from the ship battery, power is transferred from the ship battery to the load. And supplying the ship battery to be supplied.

상기 사용 신호 전송 단계 이전에, 상기 PMS가 상기 선박 배터리의 용량 및 사용량과 상기 전력 관리부로부터 수신한 상기 에너지 저장부의 용량 데이터 및 사용량 데이터, 상기 부하의 전력 소비 현황 중 어느 하나 이상을 모니터링하는 선박 전력 모니터링 단계를 더 포함한다.
Before the use signal transmission step, the ship power that monitors at least one of the capacity and usage of the ship battery, the capacity data and usage data of the energy storage unit received from the power management unit, and the power consumption status of the load The monitoring step further includes.

본 발명은 선박의 배터리 관리와 수명에 대한 관리에 따른 비용 및 시간을 절감하는 효과가 있다.The present invention has the effect of reducing the cost and time according to the management of the battery management and life of the ship.

또한, 본 발명은 설비 유지 보수 비용을 절감하는 효과가 있다.In addition, the present invention has an effect of reducing equipment maintenance costs.

또한, 본 발명은 기존의 배터리 용량을 줄이고 지속 충전할 수 있는 에너지 공급원을 사용하며, 시스템 모니터링을 통해 효율적인 관리와 운용할 수 있는 효과가 있다.
In addition, the present invention has an effect of reducing the existing battery capacity and using an energy source capable of continuously charging, and efficient management and operation through system monitoring.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 에너지 하베스팅을 적용한 선박의 배터리 모니터링 장치를 개략적으로 나타낸 블록도,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 하베스팅 센서부를 개략적으로 나타낸 블록도,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 에너지 하베스팅을 적용한 선박의 배터리 모니터링 방법을 개략적으로 나타낸 순서도,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 에너지 획득 단계를 개략적으로 나타낸 블록도,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 선박 배터리 공급 단계를 개략적으로 나타낸 순서도,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 에너지 하베스팅을 적용한 선박의 배터리 모니터링 장치를 포함하는 선박 또는 해양 구조물을 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a block diagram schematically showing a battery monitoring apparatus of a ship to which energy harvesting is applied according to an embodiment of the present invention,
Figure 2 is a block diagram schematically showing the harvesting sensor according to an embodiment of the present invention,
3 is a flowchart schematically showing a battery monitoring method of a ship to which energy harvesting is applied according to an embodiment of the present invention,
Figure 4 is a block diagram schematically showing the energy acquisition step according to an embodiment of the present invention,
Figure 5 is a flow chart schematically showing the ship battery supply step according to an embodiment of the present invention,
6 is a view schematically showing a ship or offshore structure including a battery monitoring device of a ship to which energy harvesting is applied according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 전술한 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 명세서에 첨부된 도면에 의거한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.The details of the above-described object and technical configuration of the present invention and the effect of the effect thereof will be more clearly understood by the following detailed description based on the accompanying drawings in the specification of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 에너지 하베스팅을 적용한 선박의 배터리 모니터링 장치를 개략적으로 나타낸 블록도이다. 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 에너지 하베스팅을 적용한 선박의 배터리 모니터링 장치(100)는 선박(200)의 주변 자원을 통해 선박(200)에서 사용 가능한 에너지를 획득하는 하베스팅 센서부(110)와 하베스팅 센서부(110)로부터 획득한 에너지를 사용 가능한 에너지인 하베스팅 에너지로 변환 및 저장하며 부하(160)에 하베스팅 에너지를 공급하는 에너지 저장부(120)와 에너지 저장부(120)의 용량 및 사용량을 모니터링하고 에너지 저장부(120)를 제어하는 전력 관리부(130) 및 전력 관리부(130)로부터 전송받은 에너지 저장부(120)의 용량 데이터 및 사용량 데이터에 따라 전력 관리부(130)로 하베스팅 에너지 사용에 대한 명령 신호를 전송하는 PMS(Power Monitoring System)(140)을 포함한다.1 is a block diagram schematically showing a battery monitoring device of a ship to which energy harvesting is applied according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the battery monitoring apparatus 100 of a ship to which the energy harvesting of the present invention is applied has a harvesting sensor unit 110 that acquires energy usable from the ship 200 through the surrounding resources of the ship 200 ) And the energy storage unit 120 and energy storage unit 120 that converts and stores the energy obtained from the harvesting sensor unit 110 into usable energy harvesting energy and supplies harvesting energy to the load 160. To the power management unit 130 according to the capacity data and usage data of the energy management unit 130 and the energy storage unit 120 transmitted from the power management unit 130 and the power management unit 130 to monitor the capacity and usage of the energy storage unit 120 And a Power Monitoring System (PMS) 140 that transmits a command signal for harvesting energy use.

본 발명의 에너지 하베스팅을 적용한 선박의 배터리 모니터링 시스템으로서, 하베스팅 센서부(110)를 통해 획득한 에너지를 선박(200)의 전력원으로 사용한다. 에너지 하베스팅은 주변에서 버려지는 에너지를 수확(하베스팅: harvesting)하여 사용할 수 있는 전기 에너지로 변환하고 이용하는 것을 뜻한다. 에너지 하베스팅의 주요 에너지원은 진동, 사람의 움직임, 빛, 열, 전자기파, 진동, 조류 등이 있습니다. 주위 환경으로부터 에너지를 수확하여 배터리 교체나 충전, 전원 배선을 할 필요가 없이 장기간 이용할 수 있는 전원이다.As a battery monitoring system of a ship to which the energy harvesting of the present invention is applied, the energy obtained through the harvesting sensor unit 110 is used as a power source of the ship 200. Energy harvesting means harvesting (harvesting) energy that is wasted in the surroundings and converting it into usable electrical energy. Energy Harvesting's main energy sources include vibration, human movement, light, heat, electromagnetic waves, vibration, and tides. It is a power source that can be used for a long period of time without harvesting energy from the surrounding environment and without needing to replace or charge the battery or wiring power.

따라서, 본 발명의 에너지 하베스팅을 적용한 선박의 배터리 모니터링 장치(100)는 선박(200)의 주변 자원을 통해 선박(200)에서 사용 가능한 에너지를 획득하게 된다.Therefore, the battery monitoring apparatus 100 of the ship to which the energy harvesting of the present invention is applied acquires energy usable in the ship 200 through the surrounding resources of the ship 200.

선박(200)의 주변 자원이라 함은, 조류, 태양, 바람과 같은 자연 환경의 자원뿐 아니라 선박(200) 내에서 발생하는 진동, 열, 전자기파, 사람의 움직임 등도 포함한다. 하베스팅 센서부(110)는 선박(200)의 전력원으로 사용하기 위해 이러한 주변 자원을 통해 에너지를 획득하게 된다.The surrounding resources of the ship 200 include not only natural environment resources such as tides, sun, and wind, but also vibration, heat, electromagnetic waves, and human movements occurring in the ship 200. The harvesting sensor unit 110 acquires energy through these surrounding resources for use as a power source for the ship 200.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 하베스팅 센서부(110)를 개략적으로 나타낸 블록도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 하베스팅 센서부(110)는 조류를 통해 에너지를 획득하는 조류 센서부(111)와 태양광을 통해 에너지를 획득하는 태양광 센서부(112), 선박(200)에서 발생하는 진동을 통해 에너지를 획득하는 진동 센서부(113), 선박(200)에서 발생하는 열을 통해 에너지를 획득하는 열 센서부(114) 중 어느 하나 이상을 포함한다.2 is a block diagram schematically showing the harvesting sensor unit 110 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the harvesting sensor unit 110 of the present invention includes an algae sensor unit 111 that acquires energy through algae, a solar sensor unit 112 that acquires energy through sunlight, and a ship It includes any one or more of the vibration sensor unit 113 for obtaining energy through vibration generated in 200, and a heat sensor unit 114 for obtaining energy through heat generated by the ship 200.

조류 센서부(111)에서는 선박(200)이 위치한 바다 또는 강의 조류를 통해 에너지를 획득합니다. 조수 간만의 차, 또는 바닷물, 강물에서 발생한 위치 에너지 또는 운동 에너지를 전기 에너지로 생산하는 것이다. 태양광 센서부(112)에서는 태양광을 포집하여 태양 에너지를 전기 에너지로 생산하게 된다. 이러한 조류 센서부(111) 및 태양광 센서부(112)는 일반적으로 사용되는 조류 발전, 태양광 발전 장치 및 방법이 사용될 수 있으며 앞으로 개발되는 장치 및 방법 또한 사용될 수 있다.The tidal current sensor unit 111 acquires energy through tidal currents of the sea or river where the ship 200 is located. It is the production of electric energy from potential energy or kinetic energy generated in the tide of a tidal wave or seawater or river. The solar sensor unit 112 collects sunlight and produces solar energy as electrical energy. The tidal current sensor unit 111 and the solar sensor unit 112 may be generally used algae power generation, photovoltaic power generation devices and methods, and devices and methods developed in the future may also be used.

진동 센서부(113)는 선박(200) 내부에서 발생하는 진동을 통해 에너지를 획득하게 된다. 선박(200)의 엔진, 발전기 등에서 발생하는 진동뿐 아니라 해수에 의한 선박(200)의 진동, 대형 회전기나 구조물의 진동과 같이 선박(200) 내부에서 발생하는 모든 진동에 의해 에너지를 획득할 수 있다. 또한, 진동 에너지는 사람이 보행 시 지면과의 충돌 에너지를 신발에 장착된 압전소자를 이용할 수도 있다. 열 센서부(114)도 마찬가지로 선박(200)의 발전기, 배터리, 엔진 등에서 발생하는 열, 자연 온도와의 온도차 등과 같은 선박(200)의 내부에서 발생하는 모든 열에 의해 에너지를 획득할 수 있다. 이뿐 아니라, 통신 전파, 이동 단말기 전파 등의 전자파 에너지 등 에너지 하베스팅으로 알려진 모든 에너지 획득 장치 및 방법이 이용될 수 있다.The vibration sensor unit 113 acquires energy through vibration generated inside the ship 200. Energy may be obtained by all vibrations occurring inside the vessel 200, such as vibrations of the vessel 200 due to seawater, vibrations of a large-sized rotator, or structures, as well as vibrations generated by an engine, a generator, and the like of the vessel 200. . In addition, the vibration energy may use a piezoelectric element mounted on a shoe for collision energy with the ground when a person walks. The heat sensor unit 114 may also acquire energy by all heat generated inside the ship 200, such as heat generated from a generator, battery, engine, etc. of the ship 200, and a temperature difference from a natural temperature. In addition, all energy acquisition devices and methods known as energy harvesting, such as electromagnetic wave energy such as communication waves and mobile terminal waves, may be used.

하베스팅 센서부(110)에서 획득한 에너지는 선박(200)에서 사용 가능한 에너지로 변환되어 에너지 저장부(120)에 저장되고 이 때의 에너지를 하베스팅 에너지라 한다. 에너지 하베스팅을 적용한 선박의 배터리 모니터링 장치(100)는 제1 전력 변환부(170), 제2 전력 변환부(180)를 통해 획득한 에너지를 변환시킨다. 이는 전력의 전압을 DC-DC 변환, AC-DC 변환, DC-AC 변환 등으로 필요에 따라 변환시키는 것이다.The energy obtained by the harvesting sensor unit 110 is converted into energy usable by the ship 200 and stored in the energy storage unit 120, and the energy at this time is called harvesting energy. The battery monitoring apparatus 100 of the ship to which energy harvesting is applied converts energy obtained through the first power converter 170 and the second power converter 180. This is to convert the voltage of the power as needed by DC-DC conversion, AC-DC conversion, DC-AC conversion, and the like.

전력 관리부(130)는 주로 에너지 저장부(120)의 용량 및 사용량을 모니터링하고 에너지 저장부(120)를 제어하게 된다. 또한, 제1 전력 변환부(170), 제2 전력 변환부(180) 등 본 발명의 에너지 하베스팅을 적용한 선박의 배터리 모니터링 장치(100)를 제어하게 된다.The power management unit 130 mainly monitors the capacity and usage of the energy storage unit 120 and controls the energy storage unit 120. In addition, the first power conversion unit 170, the second power conversion unit 180, and the like to control the battery monitoring device 100 of the ship to which the energy harvesting of the present invention is applied.

전력 관리부(130)는 필요에 따라 전력을 변환시키기 위해 제1 전력 변환부(170), 제2 전력 변환부(180)에 전력 변환에 대한 명령 신호를 전송하여 제1 전력 변환부(170), 제2 전력 변환부(180)가 하베스팅 센서부(110)를 통해 획득한 에너지 또는 에너지 저장부(120)에 저장되어 있는 하베스팅 에너지를 변환시키게 된다.The power management unit 130 transmits a command signal for power conversion to the first power conversion unit 170 and the second power conversion unit 180 in order to convert power as necessary, the first power conversion unit 170, The second power conversion unit 180 converts the energy obtained through the harvesting sensor unit 110 or harvesting energy stored in the energy storage unit 120.

또한, 전력 관리부(130)는 모니터링한 에너지 저장부(120)의 용량 데이터 및 사용량 데이터를 PMS(Power Monitoring System)(140)으로 전송한다. 선박(200)에는 선박 배터리(150)가 구비되어 선박 배터리(150)를 주 전력원으로 사용하게 된다. 선박(200)에서 조명, 센서 등과 같은 보조 전력원을 사용할 경우 본 발명의 하베스팅 에너지를 보조 전력원으로 사용하게 되는 것인데, 이를 위해 PMS(140)는 선박 배터리(160)의 용량 및 사용량과 전력 관리부(130)에서 수신한 에너지 저장부(120)의 용량 데이터 및 사용량 데이터, 부하(160)의 전력 소비량 중 어느 하나 이상을 모니터링하게 된다.In addition, the power management unit 130 transmits the capacity data and usage data of the monitored energy storage unit 120 to the Power Monitoring System (PMS) 140. The ship 200 is provided with a ship battery 150 to use the ship battery 150 as a main power source. When an auxiliary power source such as lighting, sensors, etc. is used in the ship 200, the harvesting energy of the present invention is used as an auxiliary power source, and for this purpose, the PMS 140 has the capacity and usage and power of the ship battery 160 One or more of capacity data and usage data of the energy storage unit 120 received from the management unit 130 and power consumption of the load 160 is monitored.

PMS(140)는 선박 배터리(150), 부하(160) 및 에너지 저장부(120)를 모니터링하여 부하(160)에서 주 전력원을 사용할 경우, 보조 전력원을 사용할 경우를 판단하여 선박 배터리(150)에서 전력을 사용할 것인지 에너지 저장부(120)를 통해 전력을 사용할 것인지 판단하게 된다. 때문에, PMS(140)는 선박(200) 내부의 모든 전력 사용 현황을 모니터링해야 한다. 보조 전력원을 사용하기 위한 전력량보다 에너지 저장부(120)에 하베스팅 에너지가 적은 경우 PMS(140)는 선박 배터리(150)에서 전력을 사용하며, 선박 배터리(150)가 방전되는 등의 비상 상황이 발생했을 때, 에너지 저장부(120)가 비상 전력원으로 사용될 수 있다.The PMS 140 monitors the ship battery 150, the load 160, and the energy storage unit 120 to determine if the main power source is used in the load 160, and determines whether to use the auxiliary power source, and then the ship battery 150 ), it is determined whether to use electric power or to use electric power through the energy storage unit 120. Therefore, the PMS 140 must monitor the current state of all power usage inside the ship 200. When harvesting energy is less in the energy storage unit 120 than the amount of power for using the auxiliary power source, the PMS 140 uses power from the ship battery 150, and an emergency situation such as the ship battery 150 is discharged. When this occurs, the energy storage unit 120 can be used as an emergency power source.

PMS(140)에서 에너지 저장부(120)의 하베스팅 에너지를 사용하는 것을 판단하면, PMS(140)는 전력 관리부(130)로 에너지 저장부 사용 신호를 전송한다. 에너지 저장부 사용 신호를 수신한 전력 관리부(130)는 에너지 저장부(120)에 하베스팅 에너지 공급 신호를 전송하고 하베스팅 에너지 공급 신호를 수신한 에너지 저장부(120)는 부하(160)에 하베스팅 에너지를 공급하게 되는 것이다.When the PMS 140 determines that the harvesting energy of the energy storage unit 120 is used, the PMS 140 transmits an energy storage unit use signal to the power management unit 130. The power management unit 130 receiving the energy storage unit use signal transmits the harvesting energy supply signal to the energy storage unit 120, and the energy storage unit 120 receiving the harvesting energy supply signal harvests the load 160 Ting energy will be supplied.

또한, PMS(140)에서 선박 배터리(150)의 전력을 사용하는 것으로 판단하면, PMS(140)는 선박 배터리(150)로 선박 배터리 공급 신호를 전송하고 선박 배터리 공급 신호를 수신한 선박 배터리(150)는 부하(160)에 전력을 공급하게 된다.In addition, when it is determined that the power of the ship battery 150 is used by the PMS 140, the PMS 140 transmits a ship battery supply signal to the ship battery 150 and receives a ship battery supply signal (150). ) Provides power to the load 160.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 에너지 하베스팅을 적용한 선박의 배터리 모니터링 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 에너지 하베스팅을 적용한 선박의 배터리 모니터링 방법은 선박(200)의 주변 자원을 통해 에너지를 획득하는 에너지 획득 단계(S210), 에너지 획득 단계에서 획득한 에너지를 사용 가능한 에너지인 하베스팅 에너지로 변환하여 에너지 저장부(120)에 저장하는 하베스팅 에너지 저장 단계(S220), 전력 관리부(130)에서 에너지 저장부(120)의 용량 및 사용량을 모니터링하여 에너지 저장부 용량 데이터 및 사용량 데이터를 PMS(Power Monitoring System)(140)로 전송하는 에너지 저장부 모니터링 단계(S230), 선박(200)에서 보조 전력원을 사용할 경우 PMS(140)에서 전력 관리부(130)로 에너지 저장부 사용에 대한 명령 신호를 전송하는 사용 신호 전송 단계(S240), 전력 관리부(130)에서 에너지 저장부(120)로 하베스팅 에너지를 부하(160)에 공급하기 위한 명령 신호를 전송하는 하베스팅 공급 신호 전송 단계(S250)을 포함한다.3 is a flowchart schematically showing a battery monitoring method of a ship to which energy harvesting is applied according to an embodiment of the present invention. As illustrated in FIG. 3, a battery monitoring method of a ship to which energy harvesting is applied includes an energy acquisition step (S210) of acquiring energy through the surrounding resources of the ship 200, and energy obtained in the energy acquisition step is usable energy In the harvesting energy storage step (S220), which is converted into phosphorous harvesting energy and stored in the energy storage unit 120, the power management unit 130 monitors the capacity and usage of the energy storage unit 120 to monitor the energy storage unit capacity data and Energy storage unit monitoring step of transmitting usage data to the Power Monitoring System (PMS) 140 (S230), when an auxiliary power source is used in the ship 200, the energy storage unit is used from the PMS 140 to the power management unit 130 Using signal transmission step for transmitting a command signal for (S240), the power management unit 130, the energy storage unit 120 to transmit the harvesting energy signal to send the command signal for supplying the harvesting energy to the load 160 Step S250 is included.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 에너지 획득 단계(S210)을 나타낸 블록도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 에너지 획득 단계(S210)는 조류를 통해 에너지를 획득하는 조류 에너지 획득 단계(S211), 태양광을 통해 에너지를 획득하는 태양광 에너지 획득 단계(S212), 선박(200)에서 발생하는 진동을 통해 에너지를 획득하는 진동 에너지 획득 단계(S213), 선박에서 발생하는 열을 통해 에너지를 획득하는 열 에너지 획득 단계(S214) 중 어느 하나 이상의 단계를 포함한다.4 is a block diagram showing an energy acquisition step (S210) according to an embodiment of the present invention. As shown in Figure 4, the energy acquisition step (S210) is an algae energy acquisition step (S211) to acquire energy through algae, a solar energy acquisition step (S212) to acquire energy through sunlight, a ship 200 It includes any one or more of the vibration energy acquisition step (S213) of acquiring energy through the vibration generated in the, thermal energy acquisition step (S214) of obtaining energy through heat generated from the ship.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 선박 배터리 공급 단계를 개략적으로 나타낸 순서도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 에너지 하베스팅을 적용한 선박의 배터리 모니터링 장치를 포함하는 선박 또는 해양 구조물을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 선박 배터리 공급 단계는, 에너지 하베스팅을 적용한 선박의 배터리 모니터링 방법은 선박(200)의 주변 자원을 통해 에너지를 획득하는 에너지 획득 단계(S210), 에너지 획득 단계에서 획득한 에너지를 사용 가능한 에너지인 하베스팅 에너지로 변환하여 에너지 저장부(120)에 저장하는 하베스팅 에너지 저장 단계(S220), 전력 관리부(130)에서 에너지 저장부(120)의 용량 및 사용량을 모니터링하여 에너지 저장부 용량 데이터 및 사용량 데이터를 PMS(Power Monitoring System)(140)로 전송하는 에너지 저장부 모니터링 단계(S230), 선박(200)에서 주 전력원을 사용할 경우 PMS(140)에서 선박 배터리(150)를 사용하기 위한 명령 신호를 선박 배터리(150)로 전송하는 선박 배터리 사용 신호 전송 단계(S241), 선박 배터리(150)에서 선박 배터리(150)를 사용하기 위한 명령 신호를 수신하면 선박 배터리(150)에서 부하(160)로 전력을 공급하는 선박 배터리 공급 단계(S251)을 포함한다.5 is a flow chart schematically showing a step of supplying a ship battery according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a ship or offshore structure including a battery monitoring device of a ship to which energy harvesting is applied according to an embodiment of the present invention It is a diagram schematically showing. 5 and 6, the ship battery supply step, the energy monitoring method of the ship to which the energy harvesting is applied is an energy acquisition step (S210) of acquiring energy through the surrounding resources of the ship 200, energy acquisition The harvesting energy storage step (S220) of converting the energy obtained in the step into harvesting energy, which is usable energy, and storing the energy in the energy storage unit 120. Capacity and usage of the energy storage unit 120 in the power management unit 130 Energy storage unit monitoring step of transmitting energy storage capacity data and usage data to the Power Monitoring System (PMS) 140 by monitoring the energy storage unit (S230), when the main power source is used in the ship 200, the ship in the PMS 140 Ship battery use signal transmission step (S241) of transmitting a command signal for using the battery 150 to the ship battery 150, the ship battery 150 receives the command signal for using the ship battery 150 in the ship Ship battery supply step (S251) for supplying power from the battery 150 to the load 160.

사용 신호 전송 단계(S240) 이전에, PMS(140)가 선박 배터리(150)의 용량 및 사용량과 전력 관리부(130)로부터 수신한 에너지 저장부(120)의 용량 데이터 및 사용량 데이터, 부하(160)의 전력 소비량 중 어느 하나 이상을 모니터링하는 선박 전력 모니터링 단계(S231)가 더 포함될 수 있다.Prior to the use signal transmission step (S240), the PMS 140 has the capacity and usage of the ship battery 150 and the capacity data and usage data of the energy storage unit 120 received from the power management unit 130, load 160 Ship power monitoring step (S231) for monitoring any one or more of the power consumption of the may be further included.

이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
As such, those skilled in the art to which the present invention pertains will appreciate that the present invention may be implemented in other specific forms without changing its technical spirit or essential features. Therefore, the embodiments described above should be understood as illustrative in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the above detailed description, and it should be interpreted that all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and equivalent concepts are included in the scope of the present invention. do.

100: 에너지 하베스팅을 적용한 선박의 배터리 모니터링 장치
110: 하베스팅 센서 111: 조류 센서부
112: 태양광 센서부 113: 진동 센서부
114: 열 센서부 120: 에너지 저장부
130: 전력 관리부 140: PMS(Power Monitoring System)
150: 선박 배터리 160: 부하
170: 제1 전력 변환부 180: 제2 전력 변환부
200: 선박100: battery monitoring device of a ship to which energy harvesting is applied
110: harvesting sensor 111: tide sensor unit
112: solar sensor unit 113: vibration sensor unit
114: heat sensor unit 120: energy storage unit
130: power management unit 140: PMS (Power Monitoring System)
150: ship battery 160: load
170: first power conversion unit 180: second power conversion unit
200: ship

Claims (10)

조류, 태양, 바람과 같은 자연 환경의 자원뿐만 아니라 선박 내에서 발생하는 진동, 열, 전자기파, 사람의 움직임을 통한 선박의 주변 자원을 통해 상기 선박에서 사용 가능한 에너지를 획득하는 조류센서부와 태양광 센서부, 진동 센서부, 열 센서부를 포함한 하베스팅 센서부;
상기 하베스팅 센서부로부터 획득한 에너지를 사용 가능한 에너지인 하베스팅 에너지로 변환 및 저장하며 부하에 상기 하베스팅 에너지를 공급하는 에너지 저장부;
상기 에너지 저장부의 용량 및 사용량을 모니터링하고 상기 에너지 저장부를 제어하는 전력 관리부;
상기 전력 관리부로부터 전송받은 상기 에너지 저장부의 용량 데이터 및 사용량 데이터에 따라 상기 전력 관리부로 상기 하베스팅 에너지 사용에 대한 명령 신호를 전송하는 PMS(Power Monitoring System);
을 포함하며,
상기 선박은 선박 배터리를 구비하여 상기 선박 배터리를 상기 선박의 주 전력원으로 사용하고,
상기 선박이 보조 전력원을 사용할 경우, 상기 하베스팅 에너지를 상기 보조 전력원으로 사용하며,
상기 PMS는 상기 선박 배터리의 용량 및 사용량과 상기 전력 관리부로부터 수신한 상기 에너지 저장부의 용량 데이터 및 사용량 데이터, 상기 부하의 전력 소비 현황 중 어느 하나 이상을 모니터링하는 것을 특징으로 하는 에너지 하베스팅을 적용한 선박의 배터리 모니터링 장치.
Algae sensor and solar energy to acquire energy available from the vessel through resources of natural environment such as algae, sun and wind, as well as the surrounding resources of the vessel through vibration, heat, electromagnetic waves, and human movement generated in the vessel A harvesting sensor unit including a sensor unit, a vibration sensor unit, and a thermal sensor unit;
An energy storage unit that converts and stores the energy obtained from the harvesting sensor unit into usable energy harvesting energy and supplies the harvesting energy to a load;
A power management unit that monitors the capacity and usage of the energy storage unit and controls the energy storage unit;
A power monitoring system (PMS) that transmits a command signal for the use of the harvesting energy to the power management unit according to the capacity data and the usage data of the energy storage unit received from the power management unit;
It includes,
The ship is provided with a ship battery to use the ship battery as the main power source of the ship,
When the ship uses an auxiliary power source, the harvesting energy is used as the auxiliary power source,
The PMS monitors any one or more of the capacity and usage of the ship battery, the capacity data and usage data of the energy storage unit received from the power management unit, and the power consumption status of the load. Battery monitoring device.
제 1항에 있어서,
상기 하베스팅 센서부는 조류, 태양광, 진동, 열 중 어느 하나 이상인 상기 선박의 주변 자원을 통해 에너지를 획득하는 것을 특징으로 하는 에너지 하베스팅을 적용한 선박의 배터리 모니터링 장치.
According to claim 1,
The harvesting sensor unit is a battery monitoring device of a ship applying energy harvesting, characterized in that to obtain energy through the surrounding resources of the ship at least one of algae, solar, vibration, heat.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 선박의 주변 자원을 통해 에너지를 획득하는 에너지 획득 단계;
상기 에너지 획득 단계에서 획득한 에너지를 사용 가능한 에너지인 하베스팅 에너지로 변환하여 에너지 저장부에 저장하는 하베스팅 에너지 저장 단계;
전력 관리부에서 상기 에너지 저장부의 용량 및 사용량을 모니터링하여 에너지 저장부 용량 데이터 및 사용량 데이터를 PMS로 전송하는 에너지 저장부 모니터링 단계;
상기 선박에서 보조 전력원을 사용할 경우 PMS에서 상기 전력 관리부로 에너지 저장부 사용에 대한 명령 신호를 전송하는 사용 신호 전송 단계; 및
상기 전력 관리부에서 상기 에너지 저장부로 상기 하베스팅 에너지를 부하에 공급하기 위한 명령 신호를 전송하는 하베스팅 에너지 공급 신호 전송 단계;
를 포함하며,
상기 에너지 획득 단계는,
조류를 통해 에너지를 획득하는 조류 에너지 획득 단계;
태양광을 통해 에너지를 획득하는 태양광 에너지 획득 단계;
상기 선박에서 발생하는 진동을 통해 에너지를 획득하는 진동 에너지 획득 단계;
상기 선박에서 발생하는 열을 통해 에너지를 획득 하는 열 에너지 획득 단계;
중 어느 하나 이상의 단계를 포함하고,
상기 선박에서 주 전력원을 사용할 경우 PMS에서 선박 배터리를 사용하기 위한 명령 신호를 선박 배터리로 전송하는 선박 배터리 사용 신호 전송 단계;
상기 선박 배터리에서 상기 명령 신호를 수신하면 상기 선박 배터리에서 부하로 전력을 공급하는 선박 배터리 공급 단계;
를 포함하며,
상기 사용 신호 전송 단계 이전에, 상기 PMS가 상기 선박 배터리의 용량 및 사용량과 상기 전력 관리부로부터 수신한 상기 에너지 저장부의 용량 데이터 및 사용량 데이터, 상기 부하의 전력 소비 현황 중 어느 하나 이상을 모니터링하는 선박 전력 모니터링 단계;
를 더 포함하는 에너지 하베스팅을 적용한 선박의 배터리 모니터링 방법.
An energy acquisition step of acquiring energy through ship's surrounding resources;
A harvesting energy storage step of converting the energy obtained in the energy acquisition step into harvesting energy, which is usable energy, and storing the energy in an energy storage unit;
An energy storage unit monitoring step of monitoring the capacity and usage of the energy storage unit in the power management unit and transmitting the energy storage unit capacity data and usage data to the PMS;
A use signal transmission step of transmitting a command signal for use of an energy storage unit from the PMS to the power management unit when the auxiliary power source is used in the ship; And
A harvesting energy supply signal transmission step of transmitting a command signal for supplying the harvesting energy to the load from the power management unit to the energy storage unit;
It includes,
The energy acquisition step,
Algae energy acquisition step of obtaining energy through the algae;
A solar energy acquisition step of acquiring energy through sunlight;
A vibration energy obtaining step of obtaining energy through vibration generated in the ship;
A thermal energy acquisition step of acquiring energy through heat generated by the ship;
And any one or more of the steps,
A ship battery usage signal transmission step of transmitting a command signal for using a ship battery in the PMS to the ship battery when the main power source is used in the ship;
A ship battery supply step of supplying power from the ship battery to a load when the command signal is received from the ship battery;
It includes,
Before the use signal transmission step, the ship power that monitors at least one of the capacity and usage of the ship battery, the capacity data and usage data of the energy storage unit received from the power management unit, and the power consumption status of the load Monitoring step;
Battery monitoring method of a ship to which the energy harvesting further comprises a.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1항 내지 제 2항 중 어느 한 항에 따른 상기 에너지 하베스팅을 적용한 선박의 배터리 모니터링 장치를 포함하는 선박.A ship including a battery monitoring device of a ship to which the energy harvesting according to any one of claims 1 to 2 is applied.
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