KR101465969B1 - 보트용 추진 시스템 및 이의 운용 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보트 추진에 관한 것으로, 이러한 본 발명은 화석 연료 연소를 통한 물리력을 생산하는 내연 기관, 상기 물리력을 기반으로 발전기의 발전을 수행하여 전력을 생산하고, 생산된 전력을 배터리에 저장하거나 모터 구동에 사용하는 전기 추진부, 상기 전기 추진부의 모터 구동에 따라 회전하는 프로펠러, 상기 배터리의 저장 상태에 따라 상기 내연 기관 구동 제어를 수행하고, 상기 배터리의 전력 또는 상기 발전기에서 발생된 전력 중 적어도 하나를 이용하여 상기 모터 구동을 제어하는 통합 관리 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 보트 추진 시스템 및 이의 운용 방법의 구성을 개시한다.

Description

보트용 추진 시스템 및 이의 운용 방법{Driving System For Boat and Operating Method thereof}

본 발명은 보트용 추진 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 보트 추진 효율 및 연비 개선을 지원하고 친환경적인 에너지 사용을 통하여 환경오염 저감을 달성할 수 있는 보트용 추진 시스템 및 이의 운용 방법에 관한 것이다.

보트는 수상에서 자체 부력과 별도 마련된 추진기를 이용하여 물건이나 인원을 수송하는 중요한 수단으로 사용되어 왔다. 이러한 보트는 최근 들어, 레저용으로 많이 개발 및 제작되고 있다. 한편 종래 보트는 추진 동력을 획득하기 위하여 프로펠러를 배치하고, 프로펠러를 구동시킬 수 있는 내연기관을 배치하였다. 이에 따라 종래 보트는 내연 기관 구동을 위한 디젤 연료를 마련하고, 해당 디젤 연료 연소를 통하여 추진 동력을 얻고 있다.

그런데 종래 디젤 엔진을 이용한 프로펠러 추진 동력 획득 방식은 프로펠러 구동을 위한 추진 동력을 획득하기까지 초기 부하가 심하게 발생하기 때문에 초기 구동 시 불완전 연소로 인하여 환경오염뿐만 아니라 연료 소비 문제가 심각하게 발생하는 문제가 있었다. 또한 종래 보트는 디젤 엔진 구동에 따른 동력을 프로펠러에 전달하기 때문에 다양한 구동축과 연결 기어들을 배치하였기 때문에 추진기의 무게와 크기가 상당하여 설치나 운반 등에 어려움이 많았을 뿐만 아니라 동력 전달 과정에서 소음이나 진동 등이 심하게 발생하여 운전자 등에게 불쾌감을 안겨주는 문제가 있었다. 또한 종래 디젤 엔진은 앞서 설명한 바와 같이 프로펠러 초기 구동을 위해 필요한 동력을 순간적으로 생산하기가 어려웠기 때문에 초기 추진력 획득이 어렵고 결과적으로 속응성이 떨어지는 문제가 있었다.

따라서 상술한 점을 감안한 본 발명의 목적은 추진기를 전기 시스템으로 구성하고, 전기 시스템의 전력을 디젤 엔진을 통하여 생산함으로써 동력 획득의 속응성을 개선하고 디젤 엔진의 구동 효율을 개선하여 연비 개선을 달성하며 CO₂ 배출량을 감소시켜 친환경 에너지 운용이 가능하도록 지원하는 보트용 추진 시스템 및 이의 운용 방법을 제공함에 있다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 화석 연료 연소를 통한 물리력을 생산하는 내연 기관, 상기 물리력을 기반으로 발전기의 발전을 수행하여 전력을 생산하고, 생산된 전력을 배터리에 저장하거나 모터 구동에 사용하는 전기 추진부, 상기 전기 추진부의 모터 구동에 따라 회전하는 프로펠러, 상기 배터리의 저장 상태에 따라 상기 내연 기관 구동 제어를 수행하고, 상기 배터리의 전력 또는 상기 발전기에서 발생된 전력 중 적어도 하나를 이용하여 상기 모터 구동을 제어하는 통합 관리 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 보트 추진 시스템의 구성을 개시한다.

상기 전기 추진부는 상기 물리력을 기반으로 전력을 생산하는 발전기, 상기 발전기에서 생산된 전력을 일정 신호로 컨버팅하는 컨버터, 상기 컨버터의 전력을 저장하는 배터리, 상기 배터리의 출력 또는 상기 컨버터의 출력 중 적어도 하나를 모터 구동에 필요한 신호로 변환하는 인버터, 상기 인버터의 출력에 따라 구동하는 모터를 포함할 수 있다.

또는 상기 전기 추진부는 상기 내연 기관의 물리력을 다수개의 발전기들에게 전달하기 위한 제1 변속기, 상기 제1 변속기를 통해 전달된 물리력을 기반으로 발전을 수행하여 전력을 생산하는 다수개의 발전기를 포함하는 발전기 시스템, 상기 발전기 시스템에서 생산된 전력을 컨버팅하는 컨버터, 상기 컨버터로부터 제공된 전력을 저장하는 배터리, 상기 배터리 및 상기 컨버터 중 적어도 하나로부터 제공된 전력을 기반으로 적어도 하나의 인버터 및 모터를 구동하는 동력 공급부, 상기 동력 공급부에 포함된 다수의 모터에서 생산된 회전력을 상기 프로펠러에 제공하는 제2 변속기를 포함할 수 있다.

한편, 상기 통합 관리 시스템은 요청된 추진력의 크기에 따라 구동할 모터의 개수를 조절할 수 있다.

본 발명은 또한, 일정 추진력 발생을 요청하는 입력 신호 수신을 수신하는 과정, 상기 입력 신호 수신 시 배터리를 검사하는 과정, 상기 배터리 잔량이 사전 정의된 일정량 이하인 경우 내연 기관을 구동하여 적어도 하나의 발전기의 발전을 수행하고 전력을 생산하여 전력을 공급하며, 상기 배터리 잔량이 사전 정의된 일정량 이상인 경우 상기 배터리에 저장된 전력을 공급하는 전력 공급 과정, 상기 적어도 하나의 발전기 및 상기 배터리로부터의 전력을 기반으로 적어도 하나의 인버터 및 모터를 구동하여 상기 모터의 회전력으로 프로펠러를 구동하는 구동 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 보트 추진 운용 방법의 구성을 개시한다.

여기서 상기 방법은 상기 발전기 발전 시 상기 배터리를 충전하는 과정을 더 포함할 수 있다.

상기 구동 과정은 상기 추진력의 크기에 따라 구동할 인버터 및 모터의 개수를 결정하는 과정 및 복수개의 인버터 및 모터에서 생성된 회전력을 변속기를 거쳐 상기 프로펠러에 전달하는 과정을 포함하며, 상기 전력 공급 과정은 상기 추진력의 크기에 따라 상기 내연 기관의 구동 상태를 조절하는 과정 및 상기 내연 기관의 물리력을 변속기를 통하여 복수개의 발전기에 전달하여 복수개의 발전기로 전력을 공급하는 과정을 포함할 수 있다.

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상술한 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따르면 본 발명의 보트용 추진 시스템 및 이의 운용 방법은 기계적으로 구성된 내연기관에 비해 정, 역방향 전환이 비교적 자유로우며, 전기적 제어를 통하여 급정지 운전 조작성이 뛰어난 큰 이점을 가진다.

또한 본 발명은 전기 추진부를 복수개로 마련하는 경우, 고장 등에 대체 능력을 갖출 수 있으며 선택적 전기 추진부 구동에 따라 저출력 구동을 가능케 하며, 전기 추진 시스템의 소형화로 적재 능률의 향상을 이룰 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 보트용 추진 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 전기 추진부 구성을 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 전기 추진부 구성을 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 보트용 추진 시스템 운용 방법을 설명하기 위한 도면.

본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음을 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다.

이하에서 설명하는 본 발명의 보트용 추진 시스템은 디젤기관이나 다른 내연기관으로 프로펠러축을 구동하는 기계적 추진 시스템과는 달리 내연기관에서 발전기를 돌리고 발전된 전력으로 추진용 전동기 운전을 수행하는 구조를 제안한다. 내연기관의 특성상 전 운전 영역에서 최고 효율을 얻기 힘든 실정이며, 저속 운전과 공회전시에 상당한 효율저하와 다량의 오염물질로 인한 환경오염이 심화되지만 본 발명의 보트용 추진 시스템은 다양한 영역대의 최대 효율에서 운전되도록 제어 최적화를 실현할 수 있으며, 저 출력 구동 시에는 한 개의 추진기로 구동하여 에너지 소비를 저감 시킬 수 있다. 이러한 본 발명의 보트용 추진 시스템은 디젤엔진의 효율을 높일 수 있어서 고효율 추진 시스템 구성이 가능하다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 보트용 추진 시스템(10)의 구성을 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 보트용 추진 시스템(10)은 디젤 엔진(100), 전기 추진부(200), 프로펠러(300) 및 통합 관리 시스템(400)의 구성을 포함한다. 여기서 디젤 엔진(100)의 내연 기관의 한 종료로서 예시하여 설명하는 것으로 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 종류의 화석 연료를 이용한 내연 기관 역시 본 발명에 적용될 수 있을 것이다.

이와 같은 구성을 가지는 본 발명의 보트용 추진 시스템(10)은 디젤 엔진(100)을 구동하여 전기 추진부(200)의 발전기를 구동하고, 구동된 발전기에서 생산된 전력을 프로펠러(300)에 전달하도록 제어함으로써, 디젤 엔진(100)의 직접적인 프로펠러(300) 구동을 전기 추진부(200)의 전력에 의한 구동으로 전환하도록 지원한다. 이에 따라 본 발명의 보트용 추진 시스템(10)은 디젤 엔진(100)을 항상 최고 효율에서 구동되도록 제어하여 전기 추진부(200)가 발전기를 구동하도록 제어하고, 전기 추진부(200)에서 제공된 전력을 이용하여 프로펠러(300)를 동작시키도록 제어한다. 특히 본 발명의 보트용 추진 시스템(10)은 전기 추진부(200)의 전력을 기반으로 프로펠러(300)를 동작시키는 모터 구동을 제어함으로써, 정방향 및 역방향으로의 방향 전환을 보다 용이하게 수행하도록 지원할 수 있다. 추가로 본 발명의 보트용 추진 시스템(10)은 모터를 포함하는 동력 생성부를 복수개로 마련함으로써 프로펠러(300) 구동을 위한 동력을 다단으로 지원할 수 있다. 이에 따라 본 발명의 보트용 추진 시스템(10)은 프로펠러(300)의 저출력 및 고출력 구동을 지원하며, 다양한 변속이 가능하도록 지원할 수 있다.

이를 위하여 디젤 엔진(100)은 화석 연료를 연소하여 동력을 생산하는 내연 기관의 일종으로서, 특히 디젤 연료를 이용하여 동력을 생산하는 구성이다. 이러한 디젤 엔진(100)은 디젤 연료를 분사하는 분사기, 분석된 디젤 연료를 연소하는 연소실, 연소 과정에서 발생하는 폭발력을 동력으로 전환하는 축과 기어들을 포함할 수 있다. 디젤 엔진(100)이 발생한 동력은 전기 추진부(200)에 전달된다. 특히 본 발명의 디젤 엔진(100)은 전기 추진부(200)에 포함된 발전기 구동을 위하여 최적의 연소 조건에서 구동될 수 있다. 이를 위하여 디젤 엔진(100)은 통합 관리 시스템(400) 제어에 따라 일정 RPM으로 구동될 수 있다. 예컨대 디젤 엔진(100)은 전기 추진부(200)에 포함된 배터리의 저장 용량에 따라 구동 속도가 달라질 수 있으며, 이때 통합 관리 시스템(400)은 디젤 연료가 완전 연소되도록 또는 최대 효율을 가지도록 RPM 속도 조절을 수행하도록 지원한다. 본 발명의 보트용 추진 시스템(10)은 디젤 엔진(100) 구동을 위하여 추가적인 구성 예컨대 디젤 엔진을 저장하는 연료통 등을 더 포함할 수 있으며, 디젤 엔진(100)의 배기를 위한 배기구를 더 포함할 수 있다.

전기 추진부(200)는 디젤 엔진(100) 구동에 따른 동력을 전력으로 변환하고, 변환된 전력으로 모터를 구동하여 프로펠러(300)를 구동하도록 지원하는 구성이다. 이러한 전기 추진부(200)는 모터 구동을 위하여 배터리를 마련하고, 배터리에 저장된 전원을 이용하여 프로펠러(300)를 구동하도록 제어함으로서 디젤 엔진(100)의 동력을 전력으로 전환한 후 이를 모터 구동에 적용하도록 지원한다. 이에 따라 본 발명의 전기 추진부(200)는 프로펠러(300) 구동 시 배터리에 저장된 전력으로 모터 구동을 즉각적으로 수행하도록 지원하여 프로펠러(300) 구동의 속응성을 개선할 수 있다. 또한 본 발명의 전기 추진부(200)는 배터리에 저장된 전력을 이용하여 모터 구동을 수행함으로 사전 저장된 일정 에너지로 프로펠러(300) 구동을 지원하기 때문에 디젤 엔진(100)을 프로펠러(300) 구동에 관계없이 배터리(240) 충전을 위한 최적의 효율 조건으로 구동하도록 지원할 수 있다. 이에 따라 본 발명의 전기 추진부(200)는 프로펠러(300) 구동 시 최대정지마찰력 등이 발생하는 초기 시점의 부하를 배터리(240)에 저장된 전력으로 처리함으로 디젤 엔진(100)의 과부하 상태 구동 발생을 억제할 수 있다. 상술한 전기 추진부(200)의 보다 상세한 구조에 대하여 도 2 및 도 3을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

프로펠러(300)는 전기 추진부(200)의 모터에 연결되어 모터 구동에 따라 일정 방향으로 회전하여 추진력을 생산하는 구성이다. 이러한 프로펠러(300)는 일 방향으로 회전하는 경우 보트를 정방향으로 추진하도록 추진력을 생산하며, 반대 방향으로 회전하는 경우 보트를 역방향으로 추진하도록 추진력을 생산한다. 즉 전기 추진부(200)의 모터 정방향 구동 또는 역방향 구동에 따라 프로펠러(300)는 일정 방향으로의 추진력을 생성할 수 있다.

통합 관리 시스템(400)은 본 발명의 보트용 추진 시스템(10)의 구성들을 제어하여 프로펠러(300)가 운전자의 요구에 따른 속도 및 운전자의 요구에 따른 방향으로 회전하도록 제어하는 구성이다. 특히 통합 관리 시스템(400)은 프로펠러(300) 구동 요청이 발생하면 전기 추진부(200)의 배터리 저장 용량을 확인하여 디젤 엔진(100) 구동 여부를 결정할 수 있다. 이때 통합 관리 시스템(400)은 최대 효율을 가지며 디젤 엔진(100)이 구동되도록 제어하고, 디젤 엔진(100) 구동에 따라 생산된 동력을 전기 추진부(200)의 전력으로 적절히 전환되도록 제어할 수 있다. 또한 통합 관리 시스템(400)의 전기 추진부(200)의 배터리 제어, 동력 생성부 제어 등을 수행하여 운전자 요구에 따른 조건으로 프로펠러(300)가 구동되도록 전기 추진부(200) 구동 제어를 지원한다. 이를 위하여 통합 관리 시스템(400)은 발전기(220) 전력을 정류하는 정류부, 배터리(240)를 충전 및 방전하는 전력변환 회로부, 인버터(250)와 모터(260)를 구동하는 모터제어부, 보트 또는 선박의 전기 추진부 통합 제어하는 시스템 제어부로 구분될 수 있다.

도 2는 본 발명의 보트용 추진 시스템(10)의 구성 중 제1 실시 예에 따른 전기 추진부(200)의 구성을 보다 상세히 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면 본 발명의 전기 추진부(200)는 제1 변속기(210), 발전기(220), 컨버터(230), 배터리(240), 인버터(250), 모터(260) 및 제2 변속기(270)를 포함할 수 있다. 한편 이하 설명에서 제1 변속기(210)는 디젤 엔진(100)에서 발생한 물리력을 하나의 발전기(220)에 1:1로 전달되도록 구성되기 때문에 시스템 설계자에 의하여 생략될 수도 있다. 동일하게 제2 변속기(270) 역시 하나의 모터(260)와 프로펠러(300)를 연결하도록 구성되기 때문에 시스템 설계자에 의하여 생략될 수도 있다.

제1 변속기(210)는 디젤 엔진(100)과 발전기(220) 사이에 배치되어 디젤 엔진(100)에서 발생한 동력을 발전기(220)에 전달하는 구성이다. 이 과정에서 제1 변속기(210)는 디젤 엔진(100)의 구동 동력을 변속하여 발전기(220)에 전달한다. 제1 변속기(210)는 디젤 엔진(100)의 구동 속도에 따라 변속의 정도가 달라질 수 있으며, 결과적으로 제1 변속기(210)는 발전기(220)가 디젤 엔진(100)의 구동 속도를 따라올 수 있도록 디젤 엔진(100)의 속도를 변속한다.

발전기(220)는 제1 변속기(210)가 전달한 디젤 엔진(100)의 구동 동력을 기반으로 전력을 생산하는 구성이다. 이러한 발전기(220)는 디젤 엔진(100)이 제공한 물리력을 전력으로 바꿀 수 있는 다양한 형태 중 적어도 하나의 형태로 마련될 수 있다. 예컨대 발전기(220)는 전자석의 형태로 마련될 수 있으며, 디젤 엔진(100)의 물리력에 따라 전자석의 이동을 수행하고 그에 따라 유도되는 유도 전력을 생산할 수 있다. 발전기(220)가 생산한 전력을 컨버터(230)에 전달된다.

컨버터(230)는 발전기(220)가 생산한 전력을 직류 신호로 컨버팅하는 구성이다. 발전기(220)가 물리력을 전력으로 변환하는 과정에서 일정 교류 신호를 생성할 수 있으며, 이에 따라 컨버터(230)는 발전기(220)가 생산한 교류 전력을 직류 신호로 변환할 수 있다. 컨버터(230)가 변환한 전원은 배터리(240) 및 인버터(250)에 전달될 수 있다.

배터리(240)는 컨버터(230)가 제공한 직류 전원을 저장하는 구성이다. 이러한 배터리(240)는 충방전이 가능한 형태로 마련될 수 있다. 한편 배터리(240)는 통합 관리 시스템(400) 제어에 따라 저장된 전원을 인버터(250)에 제공한다.

인버터(250)는 발전기(220)가 생산하여 컨버터(230)가 제공한 전력 또는 배터리(240)가 제공한 전력을 모터(260)에 전달한다. 이때 인버터(250)는 모터(260) 구동을 위하여 전달된 전력을 적절한 상을 가지는 신호로 변환하고 이를 모터(260)에 전달할 수 있다. 이 과정에서 인버터(250)는 전달된 전력을 일정 크기로 승압하거나 감압하여 모터(260)에 전달함으로써, 모터(260)의 구동 속도를 조절할 수 있다.

모터(260)는 인버터(250)가 제공한 신호에 따라 구동하여 전달된 전기 신호를 동력으로 전환하는 구성이다. 그리고 모터(260)는 전환된 동력을 제2 변속기(270)를 통하여 프로펠러(300)에 전달한다. 이를 위하여 모터(260)는 인버터(250)가 전달한 전력에 따라 구동하는 모터 본체와 모터 회전력을 제2 변속기(270)에 전달하기 위한 축을 포함할 수 있다. 모터(260)의 축은 제2 변속기(270)에 연결되어 모터 본체 회전력을 제2 변속기(270)에 전달하여 결과적으로 프로펠러(300)가 일정 속도로 회전되도록 지원한다.

제2 변속기(270)는 모터(260)와 프로펠러(300) 사이에 배치되어 모터(260)의 회전력을 프로펠러(300)에 전달하는 과정에서 변속을 수행하는 구성이다. 특히 제2 변속기(270)는 인버터(250)에 의해 구동하는 모터(260)의 회전 속도를 프로펠러(300) 구동에 맞도록 적절한 속도로 변속한다. 특히 제2 변속기(270)는 운전자 요청에 따른 일정 추진력을 가지도록 통합 관리 시스템(400)의 제어에 따라 제2 변속기(270)의 변속 정도를 조정할 수 있다.

상술한 본 발명의 제1 실시 예에 따른 보트용 추진 시스템(10)에서 전기 추진부(200)는 디젤 엔진(100)의 구동에 의해 발생한 동력을 전력으로 변환하고, 변환된 전력으로 모터(260)를 구동하여 프로펠러(300)를 회전하도록 지원한다. 이 과정에서 통합 관리 시스템(400)은 배터리(240)의 구동 상태, 배터리(240)의 전원 저장 상태, 인버터(250) 및 모터(260) 구동 상태 등을 미리 점검하여 전기 추진부(200)가 정상적인 구동이 가능한지 여부를 확인할 수 있다. 이에 따라 통합 관리 시스템(400)은 전기 추진부(200)의 정상 구동 및 비정상 구동 등을 확인하고 그에 따른 알람 신호를 사용자에게 출력할 수 있다.

또한 본 발명의 통합 관리 시스템(400)은 배터리(240)에 일정 크기의 전원이 저장되도록 유지 관리하고, 프로펠러(300) 구동을 위한 요청 신호가 발생하면 우선적으로 배터리(240)에 저장된 전원을 이용하여 프로펠러(300) 구동을 제어하도록 지원할 수 있다. 이에 따라 본 발명의 통합 관리 시스템(400)은 프로펠러(300) 구동 요청을 즉각적으로 확인하고 프로펠러(300) 구동을 수행하도록 제어함으로써 즉각적인 추진력 확보가 가능하도록 지원할 수 있다.

또한 본 발명의 통합 관리 시스템(400)은 보트의 급정지 등을 위한 프로펠러(300) 역방향 구동을 지원하기 위하여 인버터(250)를 제어하여 모터(260)의 회전 방향이 역방향이 되도록 제어할 수 있다. 이에 따라 본 발명의 통합 관리 시스템(400)은 프로펠러(300)의 회전 방향 전환을 즉각적으로 수행할 수 있으며, 보트 운전 제어를 보다 용이하게 할 수 있도록 지원한다.

추가로 본 발명의 통합 관리 시스템(400)은 배터리(240)에 저장된 전원의 크기를 확인하고, 배터리(240)에 저장 전원의 크기에 따라 디젤 엔진(100) 구동을 제어함으로써, 디젤 엔진(100)이 구동 과부하 상태에 진입하지 않도록 제어하며, 단지 발전기(220) 구동을 위한 적절한 속도로 구동하도록 제어할 수 있다. 이에 따라 본 발명의 디젤 엔진(100)은 안정적인 상태에서 연료 소모를 수행하여 개선된 연료 효율을 제공할 수 있을 뿐만 아니라 불완전 연소에 따른 공해 물질 발생을 최소화하도록 지원한다.

도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 전기 추진부(200)의 구성을 보다 상세히 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 보트용 추진 시스템(10)의 전기 추진부(200)는 제1 변속기(210), 발전 시스템(20), 컨버터(230), 배터리(240), 동력 공급(60) 및 제2 변속기(270)를 포함할 수 있다.

발전 시스템(20)은 복수개의 발전기들(201, 202, ,,, , 20N)은 포함하여 구성된다. 예컨대 발전 시스템(20)은 제1 내지 제N 발전기들(201, 202, ,,, , 20N)을 포함하여 구성될 수 있다. 이러한 제1 내지 제N 발전기들(201, 202, ,,, , 20N)은 디젤 엔진(100)과 연결될 수 있으며, 디젤 엔진(100)의 구동력을 전달받아 각각 전력을 생산할 수 있다. 제1 내지 제N 발전기들(201, 202, ,,, , 20N)은 각각 일정 kW 전력을 생산할 수 있는 소형의 발전기들로 구성될 수 있다. 상술한 발전 시스템(20)은 통합 관리 시스템(400)의 제어에 따라 발전할 수 있으며, 이 과정에서 통합 관리 시스템(400)은 디젤 엔진(100)의 구동 상태에 따라 발전 시스템(20)에 포함된 복수개의 발전기들(201, 202, ,,, , 20N) 중 일부 발전기들만 구동되도록 지원할 수 있다. 예컨대 통합 관리 시스템(400)은 디젤 엔진(100)을 상대적으로 낮은 출력을 위해 구동되도록 요청되는 경우 발전 시스템(20)에 포함된 발전기들(201, 202, ,,, , 20N) 중 제1 발전기(220) 만을 구동하도록 제어하며, 상대적으로 높은 출력을 위해 구동되도록 요청되는 경우 복수개의 발전기들(201, 202, ,,, , 20N)을 구동하도록 제어할 수 있다. 결과적으로 발전 시스템(20)은 디젤 엔진(100)의 출력 변화를 적응적으로 수용할 수 있는 형태로 마련될 수 있다.

제1 변속기(210)는 디젤 엔진(100)의 구동에 따른 물리력을 발전 시스템(20)에 제공하는 과정에서 디젤 엔진(100)의 구동 속도를 변속하여 복수개의 발전기들(201, 202, ,,, , 20N)에 전달하도록 지원한다. 이 과정에서 제1 변속기(210)는 복수개의 발전기들(201, 202, ,,, , 20N) 중 적어도 일부 발전기에 해당 물리력을 선택적으로 제공할 수 있도록 마련될 수 있다. 발전 시스템(20)에서 발전한 전력을 컨버터(230)에 전달된다. 이때 컨버터(230)에 전달된 전력은 복수개의 발전기들(201, 202, ,,, , 20N)에서 생산된 전력이 제공될 수 있다. 이에 따라 컨버터(230)는 복수개의 발전기들(201, 202, ,,, , 20N)로부터 전달된 전력에 대한 컨버팅을 수행하여 일정 크기의 직류 전원으로 변환하도록 지원한다. 컨버터(230)가 변환한 직류 전원은 배터리(240) 및 동력 공급(60)에 전달될 수 있다. 컨버터(230)로부터 직류 전원을 공급받은 배터리(240)는 앞서 설명한 바와 같이 해당 전원을 저장하고, 통합 관리 시스템(400) 제어에 따라 저장된 전언을 동력 공급(60)에 전달할 수 있다.

동력 공급(60)는 도시된 바와 같이 복수개의 인버터들(501, 502, ,,, , 50N) 및 복수개의 모터들(601, 602, ,,, , 60N)을 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 복수개의 인버터들(501, 502, ,,, , 50N) 및 복수개의 모터들(601, 602, ,,, , 60N)은 각각 일대일로 연결되도록 마련될 수 있다. 컨버터(230)에서 출력된 전력 또는 배터리(240)에서 출력된 전력은 동력 공급(60)의 각 구성들에 일대일로 연결될 수 있으며, 동력 공급(60)는 컨버터(230) 및 배터리(240) 중 적어도 하나로부터 전달된 전력을 각 인버터들(501, 502, ,,, , 50N) 중 적어도 하나에 선택적으로 공급될 수 있도록 회로를 구성할 수 있다. 이를 위하여 동력 공급(60)는 인버터들(501, 502, ,,, , 50N) 앞단에 스위치들을 각각 마련하고, 통합 관리 시스템(400) 제어에 따라 컨버터(230) 및 배터리(240) 중 적어도 하나로부터의 전력인 일부 인버터 또는 인버터들(501, 502, ,,, , 50N) 전체에 공급되도록 제어할 수 있다. 이에 따라 동력 공급(60)는 통합 관리 시스템(400) 제어에 따라 모터들(601, 602, ,,, , 60N) 중 일부 모터가 구동되도록 제어한다. 복수개의 모터들(601, 602, ,,, , 60N)이 생성한 회전력은 제2 변속기(270)를 통하여 프로펠러(300)에 전달될 수 있다. 이에 따라 제2 변속기(270)는 복수개의 모터들(601, 602, ,,, , 60N)에서 생성된 회전력을 프로펠러(300) 구동에 필요한 변속된 형태로 제공될 수 있도록 지원할 수 있다.

통합 관리 시스템(400)은 운전자로부터 요청된 일정 추진력이 생성되도록 요청되면, 배터리(240)에 저장된 전원을 동력 공급(60)에 제공하여 프로펠러(300)를 구동시키도록 제어한다. 이 과정에서 통합 관리 시스템(400)은 해당 추진력 제공을 위한 모터 회전력을 계산하고, 복수개의 모터들(601, 602, ,,, , 60N) 중 적어도 일부 모터들이 동시 구동되도록 동력 공급(60)의 인버터들(501, 502, ,,, , 50N) 구동을 제어할 수 있다. 이를 위하여 통합 관리 시스템(400)은 동력 공급(60)에 포함된 스위치들을 제어하여 배터리(240)에 저장된 전원이 구동이 요청된 모터들을 구동할 수 있도록 해당 인버터들에게 전달되도록 제어할 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 보트용 추진 시스템(10)의 운용을 설명하기 위한 도면이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 보트용 추진 시스템 운용 방법은 먼저 S101 단계에서 프로펠러(300) 구동을 요청하는 입력 신호가 발생하면, 통합 관리 시스템(400)이 배터리(240)를 검사한다. 그리고 통합 관리 시스템(400)은 S103 단계에서 디젤 엔진(100) 구동이 필요한지 여부를 확인할 수 있다. 예컨대 통합 관리 시스템(400)은 S101 단계에서 검사한 배터리(240)의 잔량이 사전 정의된 일정량 이하인 경우 예컨대 배터리(240) 잔량이 전체 저장량의 50% 이하인 경우, 통합 관리 시스템(400)은 S103 단계에서 디젤 엔진(100)을 구동하도록 제어할 수 있다.

이후 통합 관리 시스템(400)은 디젤 엔진(100)이 구동되면, 디젤 엔진(100)의 물리력이 발전기(220)에 전달되도록 제어할 수 있다. 이 과정에서 통합 관리 시스템(400)은 디젤 엔진(100)과 발전기(220) 사이에 배치된 제1 변속기(210)의 변속 정도를 조정하여 디젤 엔진(100)의 물리력이 발전기(220)에 적절한 속도로 전달되도록 제어할 수 있다. 특히 통합 관리 시스템(400)은 디젤 엔진(100)의 구동 속도에 따라 발전 시스템(20)에 포함된 복수개의 발전기들(201, 202, ,,, , 20N) 중 적어도 일부를 구동할 수 있도록 제어할 수 있다.

다음으로 통합 관리 시스템(400)은 발전기(220)에서 생산된 전력을 컨버터(230)에 전달되도록 지원한다. 그러면 컨버터(230)는 발전기(220)가 생산한 전력을 일정 신호 형태로 컨버팅하여 배터리(240)에 저장할 수 있는 형태의 전원 또는 인버터(250)에 공급할 수 있는 형태의 전원 등으로 전환한다. 디젤 엔진(100)이 구동되는 과정은 배터리(240)에 저장된 전원이 일정 저장량 이하로 줄어든 경우임으로, 발전기(220)에서 생산된 전력은 배터리(240) 충전을 지원할 수 있다. 한편 S101 단계에서 배터리(240)에 저장된 잔량이 사전 정의된 일정량 이상인 경우 통합 관리 시스템(400)은 디젤 엔진(100) 구동을 억제하고, S111 단계로 분기하여 배터리(240)에 저장된 전원이 인버터(250) 또는 동력 공급(60)에 포함된 복수개의 인버터들(501, 502, ,,, , 50N) 중 적어도 일부 인버터에 공급되도록 제어할 수 있다.

디젤 엔진(100) 구동에 따라 발전기(220)가 생산한 전력 또는 배터리(240)에 저장된 전력이 인버터(250) 또는 동력 공급(60)에 공급되면, 인버터(250) 또는 인버터들(501, 502, ,,, , 50N)은 S113 단계에서 공급된 전원을 모터(260) 구동에 필요한 신호로 변환하여 모터(260)에 제공할 수 있다. 모터(260)는 인버터(250)가 제공한 전원에 따라 모터(260) 동작을 수행하고, 그에 따라 생산된 회전력을 제2 변속기(270)를 통하여 프로펠러(300)에 제공할 수 있다. 이에 따라 프로펠러(300)는 S115 단계에서 일정 방향으로 구동하여 추진력을 보트에 제공할 수 있다.

한편, 통합 관리 시스템(400)은 운전자가 요청한 추진력에 따라 복수개의 인버터들(501, 502, ,,, , 50N) 중 적어도 하나의 인버터들에 전력이 공급되도록 제어할 수 있다. 결과적으로 통합 관리 시스템(400)은 요청된 추진력의 크기에 따라 전력이 공급된 복수개의 모터들(601, 602, ,,, , 60N) 중 적어도 일부 모터들을 동작시켜 일정 회전력을 생성하도록 지원하고 이를 제2 변속기(270)를 통하여 프로펠러(300)에 공급하도록 지원한다.

다음으로 통합 관리 시스템(400)은 S117 단계에서 전기 추진부(200) 구동 종료를 위한 입력 신호 발생 여부를 확인하고, 구동 종료를 위한 입력 신호가 발생하면 전기 추진부(200) 구동 종료를 수행한다. 한편 통합 관리 시스템(400)은 전기 추진부(200) 구동 종료를 위한 입력 신호 발생이 없는 경우 S101 단계 이전으로 분기하여 이하 과정을 재수행하도록 지원할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 보트용 추진 시스템 및 이의 운용 방법은 보트의 프로펠러(300) 구동을 배터리(240) 기반으로 구동하도록 함으로써 즉각적인 구동이 가능하도록 지원한다. 또한 본 발명은 배터리(240) 충전을 위하여 안정적인 영역에 디젤 엔진이 구동하도록 지원하여 불완전 연소에 따른 공해물질 발생을 억제함과 아울러 연비를 개선할 수 있다.

이상 본 발명을 몇 가지 바람직한 실시 예를 사용하여 설명하였으나, 이들 실시 예는 예시적인 것이며 한정적인 것이 아니다. 이와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상과 첨부된 특허청구범위에 제시된 권리범위에서 벗어나지 않으면서 균등론에 따라 다양한 변화와 수정을 가할 수 있음을 이해할 것이다.

10 : 보트 추진 시스템 100 : 디젤 엔진
200 : 전기 추진부 210 : 제1 변속기
220 : 발전기 230 : 컨버터
240 : 배터리 250 : 인버터
260 : 모터 270 : 제2 변속기
20 : 발전기 시스템 201, 202, 20N : 발전기들
60 : 동력 공급부 501, 502, 50N : 인버터들
601, 602, 60N : 모터들 300 : 프로펠러
400 : 통합 관리 시스템

Claims (8)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 일정 추진력 발생을 요청하는 입력 신호 수신을 수신하는 과정;
   상기 입력 신호 수신 시 배터리를 검사하는 과정;
   상기 배터리 잔량이 사전 정의된 일정량 이하인 경우 내연 기관을 구동하여 적어도 하나의 발전기의 발전을 수행하고 전력을 생산하여 적어도 하나의 인버터 및 모터로 전력을 공급하며, 상기 배터리의 잔량이 사전 정의된 일정량 이상인 경우 상기 배터리에 저장된 전력을 적어도 하나의 상기 인버터 및 상기 모터로 공급하는 전력 공급 과정;
   상기 적어도 하나의 발전기 및 상기 배터리로부터의 전력을 기반으로 적어도 하나의 상기 인버터 및 상기 모터를 구동하여 상기 모터의 회전력으로 프로펠러를 구동하는 구동 과정;
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 보트 추진 운용 방법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 발전기 발전 시 상기 배터리를 충전하는 과정;
   을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보트 추진 운용 방법.
7. 제5항에 있어서,
   상기 구동 과정은
   상기 추진력의 크기에 따라 구동할 상기 인버터 및 상기 모터의 개수를 결정하는 과정 및 복수개의 상기 인버터 및 상기 모터에서 생성된 회전력을 변속기를 거쳐 상기 프로펠러에 전달하는 과정;을 포함하며,
   상기 전력 공급 과정은
   상기 추진력의 크기에 따라 상기 내연 기관의 구동 상태를 조절하는 과정 및
   상기 내연 기관의 물리력을 변속기를 통하여 복수개의 발전기에 전달하여 복수개의 발전기로 전력을 공급하는 과정;
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 보트 추진 운용 방법.
8. 삭제

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