KR102395611B1 - Battery charging system for vessel and method of charging thereof - Google Patents

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KR102395611B1
KR102395611B1 KR1020220008085A KR20220008085A KR102395611B1 KR 102395611 B1 KR102395611 B1 KR 102395611B1 KR 1020220008085 A KR1020220008085 A KR 1020220008085A KR 20220008085 A KR20220008085 A KR 20220008085A KR 102395611 B1 KR102395611 B1 KR 102395611B1
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KR1020220008085A
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정성우
황동희
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주식회사 케이티이
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Abstract

The present invention relates to a battery charging system for a ship that can easily and quickly charge a battery in a ship through an external power grid on land without changing the ship's power system. According to an embodiment of the present invention, a battery charging system for a ship may comprise: a power system of a ship including at least one battery; a battery charging panel including at least one connection socket connected to an external power grid and transferring charging power supplied from the external power grid to the battery so that the battery is charged; and at least one electrical connection line electrically connecting the power system of the ship and the battery charging panel.

Description

선박용 배터리 충전 시스템 및 이의 충전 방법{BATTERY CHARGING SYSTEM FOR VESSEL AND METHOD OF CHARGING THEREOF}BATTERY CHARGING SYSTEM FOR VESSEL AND METHOD OF CHARGING THEREOF

본 발명은 선박 기술에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 선박용 배터리 충전 시스템 및 이의 충전 방법에 관한 것이다.The present invention relates to marine technology, and more particularly, to a battery charging system for a vessel and a charging method thereof.

일반적으로 화석에너지 고갈의 문제를 해결할 수 있는 대체에너지로서 수소에너지가 각광받고 있으며 수소에너지의 이용 매체인 연료전지에 대한 연구 및 개발이 활발하게 이루어지고 있다. 또한, 해양의 선박에서도 배출가스 환경규제가 강화됨에 따라 특정 지역에서는 기존 내연기관으로는 운항을 할 수 없는 지역이 점차 늘어나고 있다. 이러한 대안 중 하나가 전기 추진에 의해 선박을 구동하는 방식이며 이에 따라 선박 내 전기 추진에 필요한 배터리와 연료전지 그리고 발전기에 대한 응용 기술이 연구 개발되고 있다. In general, hydrogen energy is in the spotlight as an alternative energy to solve the problem of fossil energy depletion, and research and development of fuel cells, which are the medium for using hydrogen energy, are being actively conducted. In addition, as the environmental regulations on emissions of marine vessels are strengthened, the number of areas that cannot be operated with an existing internal combustion engine in a specific area is gradually increasing. One of these alternatives is a method of driving a ship by electric propulsion, and accordingly, application technologies for batteries, fuel cells, and generators necessary for electric propulsion in ships are being researched and developed.

종래 배터리를 선박 내 설비의 구동 전력으로 사용하거나 배터리를 추진 전력으로 사용하는 선박의 경우에, 발전기를 통해 선내 교류 전원을 공급하고 AC/DC 컨버터를 통해 상기 배터리를 충전할 수 있다. 그러나, 상기 선박이 부두에 정박해 있거나 선내 배터리 이외의 전력이 없는 순수 배터리로 구동하는 선박의 경우에는 육상으로부터 전원을 공급받아 충전할 필요가 있다.In the case of a ship using a conventional battery as driving power for in-ship facilities or using a battery as propulsion power, in-board AC power may be supplied through a generator and the battery may be charged through an AC/DC converter. However, in the case of a ship that is moored at a wharf or a ship powered by a pure battery that does not have power other than an onboard battery, it is necessary to receive power from the land and charge it.

그러므로, 육상의 외부 전력망을 통해서 선박 내 배터리를 선박의 전력 계통 변경 없이 용이하게 충전시키는 기술이 요구된다.Therefore, there is a need for a technology for easily charging a battery in a ship through an external power grid on land without changing the power system of the ship.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 육상의 외부 전력망을 통해서 선박 내 배터리를 선박의 전력 계통 변경 없이 쉽고 빠르게 충전시키는 선박용 배터리 충전 시스템을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a battery charging system for a ship that easily and quickly charges a battery in a ship through an external power grid on land without changing the power system of the ship.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 전술한 이점을 갖는 선박용 배터리 충전 시스템의 충전 방법을 제공하는 것이다.In addition, another technical problem to be achieved by the present invention is to provide a charging method for a battery charging system for a ship having the above-described advantages.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 적어도 하나 이상의 배터리를 포함하는 선박의 전력 계통; 외부 전력망과 연결되는 적어도 하나의 연결 소켓을 포함하며, 상기 배터리가 충전되도록 상기 외부 전력망으로부터 공급되는 충전 전력을 상기 배터리로 전달하는 배터리 충전 패널; 및 상기 선박의 전력 계통과 상기 배터리 충전 패널 사이를 전기적으로 연결하는 적어도 하나의 전기 연결선을 포함하는 선박용 배터리 충전 시스템이 제공될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the power system of a ship including at least one or more batteries; a battery charging panel including at least one connection socket connected to an external power grid and transmitting charging power supplied from the external power grid to the battery so that the battery is charged; and at least one electrical connection line electrically connecting between the power system of the ship and the battery charging panel may be provided.

일 실시예에서, 상기 선박의 전력 계통은 적어도 하나의 발전기로부터의 제 1 교류 신호를 제 1 직류 신호로 변환하는 적어도 하나의 컨버터; 상기 컨버터로부터 변환된 상기 제 1 직류 신호를 제 2 교류 신호로 변환하는 적어도 하나의 인버터; 상기 배터리로부터의 전원을 변환하는 적어도 하나의 양방향 전력변환장치(PCS, Power Conversion System); 및 상기 컨버터, 상기 인버터 및 상기 양방향 전력변환장치를 공통으로 연결하는 직류 배전 버스를 포함할 수 있다. 상기 인버터는 모터의 속도를 조절하는 교류 신호를 생성하는 제 1 인버터 및 분전반으로 제공되는 교류 신호를 생성하는 제 2 인버터를 포함할 수 있다. In one embodiment, the power system of the ship includes at least one converter for converting a first AC signal from at least one generator into a first DC signal; at least one inverter converting the first DC signal converted from the converter into a second AC signal; At least one bidirectional power conversion device for converting the power from the battery (PCS, Power Conversion System); and a DC distribution bus for connecting the converter, the inverter, and the bidirectional power converter in common. The inverter may include a first inverter that generates an AC signal for controlling the speed of the motor and a second inverter that generates an AC signal that is provided to a distribution board.

일 실시예에서, 상기 선박의 전력 계통은 상기 컨버터와 상기 직류 배전 버스 사이의 제 1 스위치, 상기 인버터와 상기 직류 배전 버스 사이의 제 2 스위치 및 상기 양방향 전력변환장치와 상기 직류 배전 버스 사이의 제 3 스위치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 선박의 전력 계통은 상기 인버터와 연결되어 상기 제 2 교류 신호를 상용 교류 전압으로 분배하는 분전반; 및 상기 인버터의 상기 제 2 교류 신호를 승압 또는 강압하여 상기 분전반으로 출력하는 트랜스포머를 더 포함할 수 있다. 상기 적어도 하나의 전기 연결선 중 제 1 전기 연결선은 상기 분전반과 상기 적어도 하나의 연결 소켓 중 제 1 연결 소켓 사이의 전기적 연결을 제공할 수 있다. 상기 적어도 하나의 전기 연결선 중 제 2 전기 연결선은 상기 배터리와 상기 양방향 전력변환장치 사이 임의 지점과 상기 적어도 하나의 연결 소켓 중 제 2 연결 소켓 사이의 전기적 연결을 제공하고, 상기 적어도 하나의 전기 연결선 중 제 3 전기 연결선은 상기 직류 배전 버스의 임의 지점과 상기 적어도 하나의 연결 소켓 중 제 3 연결 소켓 사이의 전기적 연결을 제공할 수 있다. In one embodiment, the power system of the ship includes a first switch between the converter and the DC distribution bus, a second switch between the inverter and the DC distribution bus, and a second switch between the bidirectional power converter and the DC distribution bus. It may include at least one of 3 switches. The power system of the ship is connected to the inverter, the distribution board for distributing the second AC signal to a commercial AC voltage; and a transformer for boosting or stepping-down the second AC signal of the inverter and outputting it to the distribution board. A first electrical connection line of the at least one electrical connection line may provide an electrical connection between the distribution board and a first connection socket of the at least one connection socket. A second electrical connection line of the at least one electrical connection line provides an electrical connection between an arbitrary point between the battery and the bidirectional power converter and a second connection socket of the at least one connection socket, of the at least one electrical connection line The third electrical connection line may provide an electrical connection between an arbitrary point of the DC distribution bus and a third one of the at least one connection socket.

일 실시예에서, 상기 배터리 충전 패널은 상기 선박의 전력 계통과 상기 배터리 충전 패널 사이에 적어도 하나 이상의 스위치; 및 상기 스위치를 on/off 시키는 선택 소자를 더 포함할 수 있다. 상기 선택 소자는 통합제어시스템에 의해 원격 제어될 수 있다. 상기 스위치의 on/off 생태는 통합제어시스템으로 전달되어 시각 정보로 표시될 수 있다. In one embodiment, the battery charging panel includes at least one switch between the power system of the vessel and the battery charging panel; and a selection element for turning on/off the switch. The selection element may be remotely controlled by an integrated control system. The on/off ecology of the switch may be transmitted to the integrated control system and displayed as visual information.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 배터리 충전 패널의 복수의 연결 소켓들 중 어느 하나와 외부 전력망을 연결하는 단계; 상기 외부 전력망으로부터 공급되는 충전 전력을 배터리와 연결된 선박의 전력 계통으로 공급하는 단계; 상기 선박의 전력 계통 내에 구성된 배터리 충전 경로를 통해 상기 배터리를 충전시키는 단계를 포함하는 선박용 배터리 충전 시스템의 충전 방법이 제공될 수 있다. According to another embodiment of the present invention, the method comprising: connecting any one of a plurality of connection sockets of a battery charging panel to an external power grid; supplying the charging power supplied from the external power grid to the power system of the vessel connected to the battery; A charging method for a battery charging system for a vessel may be provided, comprising the step of charging the battery through a battery charging path configured in the power system of the vessel.

일 실시예에서, 상기 배터리 충전 경로는 상기 연결 소켓과 연결된 AC 분전반 → 상기 AC 분전반과 연결된 트랜스포머(TF) → 상기 트랜스포머(TF)와 양방향 인버터 → 상기 양방향 인버터와 연결된 직류 배전 버스(DC bus) → 상기 직류 배전 버스(DC bus)와 연결된 양방향 전력변환장치 → 상기 양방향 전력변환장치와 연결된 배터리로 구성될 수 있다. In one embodiment, the battery charging path is an AC distribution board connected to the connection socket → a transformer (TF) connected to the AC distribution panel → a bidirectional inverter with the transformer (TF) → a direct current distribution bus connected to the bidirectional inverter → The bidirectional power converter connected to the direct current distribution bus (DC bus) → may be composed of a battery connected to the bidirectional power converter.

일 실시예에서, 상기 배터리 충전 경로는 상기 연결 소켓과 연결된 직류 배전 버스(DC bus) → 상기 직류 배전 버스(DC bus)와 연결된 양방향 전력변환장치 → 상기 양방향 전력변환장치와 연결된 배터리로 구성될 수 있다. In one embodiment, the battery charging path may be composed of a DC bus connected to the connection socket → a bidirectional power converter connected to the DC bus → a battery connected to the bidirectional power converter there is.

일 실시예에서, 상기 배터리 충전 경로는 상기 연결 소켓과 연결된 배터리로 구성될 수 있다. In an embodiment, the battery charging path may consist of a battery connected to the connection socket.

본 발명의 실시예에 따르면, 외부 전력망과 연결되는 적어도 하나의 연결 소켓을 포함하며, 상기 배터리가 충전되도록 상기 외부 전력망으로부터 공급되는 충전 전력을 상기 배터리로 전달하는 배터리 충전 패널을 포함함으로써, 육상의 외부 전력망을 통해서 선박 내 배터리를 선박의 전력 계통 변경 없이 쉽고 빠르게 충전시키는 선박용 배터리 충전 시스템을 제공할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, by including a battery charging panel that includes at least one connection socket connected to an external power grid and transmits charging power supplied from the external power grid to the battery so that the battery is charged, It is possible to provide a battery charging system for ships that easily and quickly charges batteries in a ship through an external power grid without changing the ship's power system.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 배터리 충전 시스템을 설명하기 위한 구성도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 전력변환장치의 상세한 구성도이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 인버터의 상세한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 상세한 배터리 충전 패널의 구성도이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충전 패널을 통한 선박용 배터리를 충전하는 것을 나타내는 도면이다.
1 is a configuration diagram for explaining a battery charging system for a ship according to an embodiment of the present invention.
2A is a detailed configuration diagram of a bidirectional power conversion device according to an embodiment of the present invention.
2B is a detailed configuration diagram of a bidirectional inverter according to an embodiment of the present invention.
3 is a configuration diagram of a detailed battery charging panel according to an embodiment of the present invention.
4A to 4C are views illustrating charging of a marine battery through a battery charging panel according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.Examples of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those of ordinary skill in the art, and the following examples may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is as follows It is not limited to an Example. Rather, these examples are provided so that this disclosure will be more thorough and complete, and will fully convey the spirit of the invention to those skilled in the art.

또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.In addition, in the drawings, the thickness or size of each layer is exaggerated for convenience and clarity of description, and the same reference numerals refer to the same elements in the drawings. As used herein, the term “and/or” includes any one and all combinations of one or more of those listed items.

본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.The terminology used herein is used to describe specific embodiments, not to limit the present invention. As used herein, the singular form may include the plural form unless the context clearly dictates otherwise. Also, as used herein, “comprise” and/or “comprising” refers to specifying the presence of the recited shapes, numbers, steps, actions, members, elements, and/or groups thereof. and does not exclude the presence or addition of one or more other shapes, numbers, movements, members, elements and/or groups.

본 명세서에서 제 1, 제 2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역 또는 부분을 다른 영역 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제 1 부재, 부품, 영역 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제 2 부재, 부품, 영역 또는 부분을 지칭할 수 있다.Although the terms first, second, etc. are used herein to describe various members, parts, regions, and/or parts, these members, parts, regions, and/or parts should not be limited by these terms. is self-evident These terms are used only to distinguish one member, component, region or part from another region or part. Accordingly, a first member, component, region or portion discussed below may refer to a second member, component, region or portion without departing from the teachings of the present invention.

이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명된다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 부재들의 크기와 형상은 설명의 편의와 명확성을 위하여 과장될 수 있으며, 실제 구현시, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 본 명세서에 도시된 부재 또는 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 된다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention are described with reference to the drawings which schematically show ideal embodiments of the present invention. In the drawings, for example, the size and shape of the members may be exaggerated for convenience and clarity of description, and in actual implementation, variations of the illustrated shape may be expected. Accordingly, embodiments of the present invention should not be construed as limited to the specific shapes of the members or regions shown herein.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 배터리 충전 시스템(100)을 설명하기 위한 구성도이다. 1 is a configuration diagram for explaining a marine battery charging system 100 according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 선박용 배터리 충전 시스템(100)은 선박의 전력 계통(PS), 선박의 전력 계통(PS)에 결합된 적어도 하나 이상의 배터리(B1, B2)를 충전시키는 배터리 충전 패널(BCP), 및 선박의 전력 계통(PS)과 배터리 충전 패널(BCP) 사이를 전기적으로 연결하는 적어도 하나의 전기 연결선(L1, L2, L3, L4)을 포함할 수 있다. 또한, 적어도 하나 이상의 발전기(G1, G2)가 선박의 전력 계통(PS)에 결합될 수 있다.1, the battery charging system 100 for a ship is a battery charging panel (BCP) for charging at least one battery (B1, B2) coupled to the ship's power system (PS) and the ship's power system (PS) , and at least one electrical connection line (L1, L2, L3, L4) electrically connecting between the ship's power system (PS) and the battery charging panel (BCP). In addition, at least one or more generators (G1, G2) may be coupled to the power system (PS) of the ship.

일 실시예에서, 선박의 전력 계통(PS)은 적어도 하나의 컨버터(C1, C2), 적어도 하나의 인버터(INV1 내지 INV4), 적어도 하나의 양방향 전력변환장치(Power Conversion System)(PCS1, PCS2) 및 컨버터(C1, C2), 인버터(INV1 내지 INV4) 및 양방향 전력변환장치(PCS1, PCS2)를 공통으로 연결하는 직류 배전 버스(DC bus)를 포함할 수 있다. 컨버터(C1, C2)는 각각 발전기(G1, G2)로부터 발생되는 제 1 교류 신호를 제 1 직류 신호로 변환하여 직류 배전 버스(DC bus)로 제공할 수 있다. 인버터(INV1 내지 INV4)는 직류 배전 버스(DC bus)를 통해 공급되는 상기 제 1 직류 신호를 제 2 교류 신호로 변환하여 변환된 제 2 교류 신호를 모터(M1, M2) 또는 AC 분전반(DP)으로 출력할 수 있다. 상기 제 2 교류 신호의 크기 및 주파수 성분은 상기 제 1 교류 신호의 크기 및 주파수 성분과 동일하거나 다를 수 있다.In one embodiment, the ship's power system (PS) is at least one converter (C1, C2), at least one inverter (INV1 to INV4), at least one bi-directional power conversion device (Power Conversion System) (PCS1, PCS2) and a DC distribution bus that commonly connects converters C1 and C2, inverters INV1 to INV4, and bidirectional power converters PCS1 and PCS2 in common. The converters C1 and C2 may convert the first AC signal generated from the generators G1 and G2 into a first DC signal, respectively, and provide the converted first DC signal to a DC bus. The inverters INV1 to INV4 convert the first DC signal supplied through a DC bus into a second AC signal and convert the converted second AC signal to the motors M1 and M2 or the AC distribution panel DP. can be output as The magnitude and frequency component of the second AC signal may be the same as or different from the magnitude and frequency component of the first AC signal.

일 실시예에서, 인버터(INV1, INV4)를 통해 출력되는 상기 제 2 교류 신호는 인버터(INV1, INV4)와 각각 연결되어 있는 모터(M1, M2)에 대한 구동 신호로 사용될 수 있으며, 인버터(INV2, INV3)를 통해 출력되는 상기 제 2 교류 신호는 통상의 가전제품과 같은 가정용 교류 전압으로 사용될 수 있다. 모터(M1, M2)의 구동 신호는 모터(M1, M2)의 속도를 조절할 수 있다. 상기 가정용 교류 전압은 AC 110V, 및 AC 220V 중 어느 하나일 수 있다. 인버터(INV2, INV3)는 양방향 인버터로서, 직류 배전 버스(DC bus)에서 AC 분전반(DP) 방향(제 1 방향이라 함)으로 교류 신호를 제공하며 AC 분전반(DP)에서 직류 배전 버스(DC bus) 방향(제 2 방향이라 함)으로 직류 신호를 제공할 수 있다. In one embodiment, the second AC signal output through the inverters INV1 and INV4 may be used as a driving signal for the motors M1 and M2 respectively connected to the inverters INV1 and INV4, and the inverter INV2 , INV3), the second AC signal outputted may be used as a household AC voltage such as a typical home appliance. The driving signal of the motors M1 and M2 may control the speed of the motors M1 and M2. The household AC voltage may be any one of AC 110V and AC 220V. Inverters INV2 and INV3 are bidirectional inverters that provide an AC signal from the DC bus to the AC distribution board (DP) direction (referred to as the first direction), and from the AC panel (DP) to the DC distribution bus (DC bus). ) direction (referred to as a second direction) may provide a DC signal.

일 실시예에서, 양방향 전력변환장치(PCS1, PCS2)는 직류를 교류로 교류를 직류로 변환하는 장치로서, 배터리(B1, B2)의 전력을 선박의 전력 계통(PS)에서 사용되는 전력으로 변환하여 배터리(B1, B2)에서 직류 배전 버스(DC bus) 방향(제 1 방향이라 함)으로 제공하며, 직류 배전 버스(DC bus)를 통해 제공되는 충전 전력을 직류 배전 버스(DC bus)에서 배터리(B1, B2) 방향(제 2 방향이라 함)으로 제공할 수 있다. In one embodiment, the bidirectional power converter (PCS1, PCS2) is a device that converts direct current to alternating current to direct current, and converts the power of the batteries (B1, B2) into power used in the ship's power system (PS). to provide from the batteries B1 and B2 to the DC bus direction (referred to as the first direction), and charge power provided through the DC bus is transferred from the DC bus to the battery. (B1, B2) direction (referred to as a second direction) may be provided.

도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 전력변환장치(PCS1, PCS2)의 상세한 구성도이고, 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 인버터(INV2, INV3)의 상세한 구성도이다. Figure 2a is a detailed configuration diagram of the bidirectional power converter (PCS1, PCS2) according to an embodiment of the present invention, Figure 2b is a detailed configuration diagram of the bidirectional inverter (INV2, INV3) according to an embodiment of the present invention.

도 2a를 참조하면, 일 실시예에서, 양방향 전력변환장치(PCS1, PCS2)는 교류 신호를 직류 신호로 변환하는 ADC, 직류 신호를 교류 신호로 변환하는 DAC 및 제 1 직류 신호를 제 2 직류 신호로 변환하는 DC-DC 컨버터를 포함할 수 있다. 바람직하게, 양방향 전력변환장치(PCS1, PCS2)는 DC-DC 컨버터를 통해서 배터리(B1, B2)에서 직류 배전 버스(DC bus)와 연결된 스위치(SW2, SW3)방향으로 제 1 DC 전력을 제 2 DC 전력으로 승압 또는 강압하여 제공할 수 있다. 상기 제 1 DC 전력은 배터리(B1, B2)의 출력 전압 또는 출력 전류이며 상기 제 2 DC 전력은 선박의 전력 계통(PS) 내에서 사용되는 출력 전력일 수 있다. 또한, 양방향 전력변환장치(PCS1, PCS2)는 DC-DC 컨버터를 통해서 직류 배전 버스(DC bus)와 연결된 스위치(SW2, SW3)에서 배터리(B1, B2) 방향으로 제 3 DC 전력을 제 4 DC 전력으로 승압 또는 강압하여 제공할 수 있다. 상기 제 3 DC 전력은 컨버터(C1, C2)를 통해 공급되는 DC 전력이거나 인버터(INV2, INV3)를 통해 공급되는 DC 전력이거나 후술할 배터리 충전 패널(BCP)를 통해 공급되는 외부 전력망의 DC 전력일 수 있으며, 상기 제 4 DC 전력은 배터리(B1, B2)를 충전하기 위한 충전 전력일 수 있다. Referring to Figure 2a, in one embodiment, the bidirectional power converter (PCS1, PCS2) is an ADC for converting an AC signal into a DC signal, a DAC for converting a DC signal into an AC signal, and a first DC signal to a second DC signal It may include a DC-DC converter that converts to . Preferably, the bidirectional power converters (PCS1, PCS2) transmit the first DC power in the direction of the switches (SW2, SW3) connected to the DC bus from the batteries (B1, B2) through the DC-DC converter to the second It can be provided by step-up or step-down with DC power. The first DC power may be an output voltage or output current of the batteries B1 and B2, and the second DC power may be an output power used in the power system PS of the ship. In addition, the bidirectional power converters (PCS1, PCS2) transmit the third DC power in the direction of the batteries (B1, B2) from the switches (SW2, SW3) connected to the DC bus through the DC-DC converter to the fourth DC It can be provided by step-up or step-down with power. The third DC power is DC power supplied through converters C1 and C2, DC power supplied through inverters INV2 and INV3, or DC power from an external power grid supplied through a battery charging panel (BCP) to be described later. The fourth DC power may be charging power for charging the batteries B1 and B2.

도 2b를 참조하면, 인버터(INV2, INV3)는 교류 신호를 직류 신호로 변환하는 ADC, 직류 신호를 교류 신호로 변환하는 DAC를 포함할 수 있다. 바람직하게, 인버터(INV2, INV3)는 DAC 컨버터를 통해서 직류 배전 버스(DC bus)와 연결된 스위치(SW6, SW7)에서 교류 변압기인 트랜스포머(TF, transformer) 방향으로 제 5 DC 전력을 제 3 AC 전력으로 변환하여 제공할 수 있다. 상기 제 5 DC 전력은 직류 배전 버스(DC bus)로부터 공급되는 DC 전력일 수 있으며, 상기 제 5 DC 전력은 상기 제 2 DC 전력 또는 상기 제 3 DC 전력과 동일하거나 다를 수 있다. 상기 제 3 AC 전력은 상용 또는 가정용 교류 전압을 제공하도록 트랜스포머(TF, transformer)에 의해 승압 또는 강압될 수 있다. 또한, 인버터(INV2, INV3)는 ADC를 통해서 트랜스포머(TF)에서 직류 배전 버스(DC bus)와 연결된 스위치(SW6, SW7) 방향으로 제 4 AC 전력을 제 6 DC 전력으로 변환하여 제공할 수 있다. 상기 제 6 DC 전력은 상기 제 2 DC 전력, 상기 제 3 DC 전력, 또는 상기 제 5 DC 전력과 과 동일하거나 다를 수 있다.Referring to FIG. 2B , inverters INV2 and INV3 may include an ADC for converting an AC signal into a DC signal and a DAC for converting a DC signal into an AC signal. Preferably, the inverters INV2 and INV3 transmit the fifth DC power from the switches SW6 and SW7 connected to the DC bus through the DAC converter to the TF, which is an AC transformer, to the third AC power. can be converted to . The fifth DC power may be DC power supplied from a DC bus, and the fifth DC power may be the same as or different from the second DC power or the third DC power. The third AC power may be step-up or step-down by a transformer (TF) to provide a commercial or household AC voltage. In addition, the inverters INV2 and INV3 may convert the fourth AC power into the sixth DC power in the direction of the switches SW6 and SW7 connected to the DC bus from the transformer TF through the ADC. . The sixth DC power may be the same as or different from the second DC power, the third DC power, or the fifth DC power.

다시 도 1을 참조하면, 선박의 전력 계통(PS)은 컨버터(C1, C2)와 직류 배전 버스(DC bus) 사이의 스위치(SW1, SW4), 인버터(INV1 내지 INV4)와 직류 배전 버스(DC bus) 사이의 스위치(SW5 내지 SW8), 및 양방향 전력변환장치(PCS1, PCS2)와 직류 배전 버스(DC bus) 사이의 스위치(SW2, SW4)를 더 포함할 수 있다.Referring back to Figure 1, the ship's power system (PS) is a switch (SW1, SW4) between the converters (C1, C2) and the DC distribution bus (DC bus), the inverters (INV1 to INV4) and the DC distribution bus (DC) bus) between the switches SW5 to SW8, and switches SW2 and SW4 between the bidirectional power converters PCS1 and PCS2 and the DC bus.

일 실시예에서, 스위치(SW1 내지 SW8)의 on/off 상태를 통해서 배터리 충전 경로를 형성하거나 선박의 전력 계통(PS) 내의 구성 요소들을 액티브(active) 모드와 스탠바이 모드로 구분할 수 있다. In an embodiment, the battery charging path may be formed through the on/off state of the switches SW1 to SW8 or components in the power system PS of the ship may be divided into an active mode and a standby mode.

예컨대, 선박 내의 발전기(G1, G2)를 이용하여 배터리(B1, B2)를 충전하는 경우, 다른 스위치(SW5 내지 SW8)의 on/off 상태와 상관없이 스위치(SW1 내지 SW4)가 on 상태를 유지하여야 발전기(G1, G2)를 이용하여 배터리(B1, B2)를 충전시킬 수 있다. 또는 발전기(G1, G2)가 동작하지 않은 상태, 즉, 선박이 부두 같은 곳에 정박하여 발전기(G1, G2)의 동작이 필요 없은 경우에 배터리(B1, B2)를 충전하기 위해서는 외부 전력망으로부터 전원을 공급받아 충전할 필요가 있다. 전기 연결선(L1)를 통해 공급되는 AC 전원을 이용하여 배터리(B1, B2)를 충전하는 경우, 스위치 SW2, SW3, SW6, SW7만이 on 상태를 유지하고, 전기 연결선(L2)를 통해 공급되는 DC 전원을 이용하여 배터리(B1, B2)를 충전하는 경우, 스위치 SW2, SW3만이 on 상태를 유지하고, 전기 연결선(L3, L4)를 통해 공급되는 DC 전원을 이용하여 배터리(B1, B2)를 충전하는 경우, 모든 스위치(SW1 내지 SW9)는 off 상태를 유지할 수 있다. For example, when the batteries B1 and B2 are charged using the generators G1 and G2 in the ship, the switches SW1 to SW4 maintain the on state regardless of the on/off state of the other switches SW5 to SW8. Only then can the batteries B1 and B2 be charged using the generators G1 and G2. Alternatively, when the generators G1 and G2 are not in operation, that is, when the ship is anchored at a pier and the operation of the generators G1 and G2 is not required, power is supplied from the external power grid to charge the batteries B1 and B2. It needs to be supplied and recharged. When the batteries B1 and B2 are charged using the AC power supplied through the electrical connection line L1, only the switches SW2, SW3, SW6, and SW7 remain on, and the DC supplied through the electrical connection line L2 When charging the batteries (B1, B2) using power, only the switches SW2 and SW3 remain on, and the batteries (B1, B2) are charged using DC power supplied through the electrical connection lines (L3, L4). In this case, all the switches SW1 to SW9 may maintain an off state.

선박의 전력 계통(PS) 내의 구성 요소들을 액티브(active) 모드와 스탠바이 모드로 구분하는 이유는 액티브 모드의 선박의 전력 계통(PS1)이 고장이 나면, 스탠바이 모드의 선박의 전력 계통(PS2)를 액티브(active) 모드로 변경할 필요가 있으며, 액티브(active) 모드에서 스탠바이 모드로 또는 스탠바이 모드에서 액티브(active) 모드의 변경은 SW1 내지 SW9의 on/off 동작으로 수행될 수 있다. 예를 들면, 평상 시, 발전기(G1), 배터리(B1), 인버터(INV1, INV2), 모터(M1)는 액티브(active) 모드로서 동작하기 위해서 SW1, SW2, SW5, SW6이 on 상태를 유지하고 발전기(G2), 배터리(B2), 인버터(INV3 INV4), 모터(M2)는 스탠바이 모드로서 동작하기 위해서 SW3, SW4, SW7, SW8이 off 상태를 유지할 수 있다. 이후 액티브(active) 모드의 전력 계통(PS)이 고장나는 경우, SW1, SW2, SW5, SW6은 on 상태에서 off 상태로 되고 SW3, SW4, SW7, SW8은 off 상태에서 on 상태로 변환될 수 있다. 다른 실시예에서, 전력 계통(PS)의 일부 구성 요소, 예컨대, 모터(M1), 인버터(INV1, INV2)가 정상 동작이 안되는 경우, SW5, SW6를 차단한 후 SW7, SW8를 on 시켜서 모터(M1), 인버터(INV1, INV2) 대신 인버터(INV3 INV4), 모터(M2)로 대체하여 전력 계통(PS)을 구성할 수 있다. 전술한 스위치들(SW1 내지 SW9)의 on/off 동작은 전력 관리 시스템(power management system: PMS, 미도시함)에 의해 제어될 수 있다. The reason for dividing the components in the ship's power system (PS) into active mode and standby mode is that if the ship's power system (PS1) in active mode fails, the standby mode ship's power system (PS2) It is necessary to change to an active mode, and a change from an active mode to a standby mode or from a standby mode to an active mode may be performed by on/off operations of SW1 to SW9. For example, in normal operation, the generator G1, the battery B1, the inverters INV1, INV2, and the motor M1 maintain the on state of SW1, SW2, SW5, and SW6 to operate in an active mode. In order to operate the generator G2, the battery B2, the inverter INV3 INV4, and the motor M2 as a standby mode, SW3, SW4, SW7, and SW8 may maintain an off state. Afterwards, when the power system (PS) of the active mode fails, SW1, SW2, SW5, SW6 may be turned from an on state to an off state, and SW3, SW4, SW7, SW8 may be converted from an off state to an on state. . In another embodiment, when some components of the power system (PS), for example, the motor (M1), inverters (INV1, INV2) do not operate normally, SW5 and SW6 are cut off and then SW7 and SW8 are turned on to turn on the motor ( M1) and inverters INV1 and INV2 can be replaced with inverters INV3 INV4 and motor M2 to configure the power system PS. The on/off operations of the above-described switches SW1 to SW9 may be controlled by a power management system (PMS, not shown).

일 실시예에서, 선박의 전력 계통(PS)은 인버터(INV3 INV4)와 연결되는 AC 분전반(DP) 및 인버터(INV3 INV4)와 AC 분전반(DP) 사이 배치되는 트랜스포머(TF)를 더 포함할 수 있다. AC 분전반(DP)은 상용 교류 전원을 필요로 하는 부하(LO), 예컨대, 선박 내의 냉장고, 컴퓨터 같은 장치가 있는 장소에 교류 전원을 공급하고, 트랜스포머 (TA)는 입력 교류 전력을 승압 또는 감압하여 출력하는 교류 변압기를 포함할 수 있다. In one embodiment, the power system (PS) of the ship may further include an AC distribution board (DP) connected to the inverter (INV3 INV4) and a transformer (TF) disposed between the inverter (INV3 INV4) and the AC distribution board (DP) there is. The AC distribution board (DP) supplies AC power to a load (LO) that requires commercial AC power, for example, a refrigerator in a ship and a place where there is a device such as a computer, and the transformer (TA) boosts or reduces the input AC power by It may include an AC transformer that outputs.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 상세한 배터리 충전 패널(BCP)의 구성도이다.3 is a configuration diagram of a detailed battery charging panel (BCP) according to an embodiment of the present invention.

도 3를 참조하면, 배터리 충전 패널(BCP)은 외부 전력망과 연결되는 적어도 하나의 연결 소켓(SO1 내지 SO4)을 포함하며, 배터리(B1, B2)가 충전되도록 상기 외부 전력망으로부터 공급되는 충전 전력을 전기 연결선(L1, L2, L3, L4)를 통해 배터리(B1, B2)로 전달할 수 있다. 상기 외부 전력망은 다양한 종류의 전압 및 전류를 공급할 수 있는 전력망으로서, 선박이 정박해 있는 부두가 근처에 설치된 충전소일 수 있다. Referring to FIG. 3 , the battery charging panel BCP includes at least one connection socket SO1 to SO4 connected to an external power grid, and the charging power supplied from the external power grid so that the batteries B1 and B2 are charged. It may be transmitted to the batteries B1 and B2 through the electrical connection lines L1, L2, L3, and L4. The external power grid is a power grid capable of supplying various types of voltages and currents, and may be a charging station installed near a pier where a ship is moored.

바람직하게, 전력 계통(PS)은 선박의 하단에 배치 운영 되며, 외부 전력망을 이용하여 배터리(B1, B2)를 빠르게 충전하기 위해서 배터리 충전 패널(BCP)은 오픈된 배의 갑판 상에 설치 및 배치될 수 있다. 따라서, 배터리 충전 패널(BCP)은 외부 원격을 통해 제어될 수 있다. Preferably, the power system (PS) is arranged and operated at the bottom of the ship, and in order to quickly charge the batteries (B1, B2) using the external power grid, the battery charging panel (BCP) is installed and placed on the deck of the open ship can be Accordingly, the battery charging panel BCP can be controlled via an external remote.

일 실시예에서, 선박의 전력 계통(PS)과 배터리 충전 패널(BCP) 사이에 적어도 하나 이상의 차단 스위치(SW10 내지 SW13) 및 차단 스위치(SW10 내지 SW13)를 on/off 시키는 선택 소자(SU)를 더 포함할 수 있다. 선택 소자(SU)는 선박의 전력 계통(PS)에 위치한 전력 관리 시스템(power management system: PMS)에 의해 원격 제어될 수 있다. 또한, 차단 스위치(SW10 내지 SW13)의 on/off 생태는 PMS으로 전달되어 시각 정보로 표시될 수 있다. 이를 통해 운영자는 멀리 떨어져 있는 배터리 충전 패널(BCP)의 상태를 시각적으로 확인하 수 있다. In one embodiment, at least one cutoff switch (SW10 to SW13) and the cutoff switch (SW10 to SW13) between the ship's power system (PS) and the battery charging panel (BCP) is a selection element (SU) that turns on/off may include more. The selection element SU may be remotely controlled by a power management system (PMS) located in the ship's power system PS. In addition, the on/off ecology of the cut-off switches SW10 to SW13 may be transmitted to the PMS and displayed as visual information. This allows the operator to visually check the status of the battery charging panel (BCP) at a distance.

일 실시예에서, 연결 소켓(SO1)은 제 1 전기 연결선(L1)과 연결되며, 연결 소켓(SO2)은 제 2 전기 연결선(L2)과 연결되고, 연결 소켓(SO3)은 제 3 전기 연결선(L3)과 연결되고, 연결 소켓(SO4)은 제 4 전기 연결선(L4)과 연결되고, 연결 소켓(SO5)은 제 5 전기 연결선(L5)과 연결될 수 있다. 그러나, 본 발명에서 연결 소켓 개수는 이들에 한정되지 배터리 충전 패널(BCP) 내의 연결 소켓 개수는 4개 이상일 수 있다. 선박의 전력 계통(PS) 상에 배터리(B1, B2)를 충전시키는 전력을 공급할 수 있는 임의의 지점의 개수에 따라 연결 소켓 개수는 결정될 수 있다. In one embodiment, the connection socket SO1 is connected to the first electrical connection line L1, the connection socket SO2 is connected to the second electrical connection line L2, and the connection socket SO3 is the third electrical connection line ( L3 , the connection socket SO4 may be connected to the fourth electrical connection line L4 , and the connection socket SO5 may be connected to the fifth electrical connection line L5 . However, in the present invention, the number of connection sockets is not limited thereto, and the number of connection sockets in the battery charging panel (BCP) may be four or more. The number of connection sockets may be determined according to the number of arbitrary points capable of supplying power for charging the batteries B1 and B2 on the ship's power system PS.

일 실시예에서, 제 1 전기 연결선(L1)은 AC 분전반(DP)과 제 1 연결 소켓(SO1) 사이의 전기적 연결을 제공할 수 있다. 제 2 전기 연결선(L2)은 직류 배전 버스(DC bus)의 임의 지점(②)과 제 3 연결 소켓(SO2) 사이의 전기적 연결을 제공할 수 있다. 제 3 전기 연결선(L3)은 배터리(B1)와 양방향 전력변환장치(PCS1) 사이 임의 지점(③)과 제 3 연결 소켓(SO3) 사이의 전기적 연결을 제공하며, 제 4 전기 연결선(L3)은 배터리(B2)와 양방향 전력변환장치(PCS2) 사이 임의 지점(④)과 제 4 연결 소켓(SO4) 사이의 전기적 연결을 제공하고, 제 5 전기 연결선(L5)은 직류 배전 버스(DC bus)의 임의 지점(⑤)과 제 4 연결 소켓(SO5) 사이의 전기적 연결을 제공할 수 있다.In an embodiment, the first electrical connection line L1 may provide an electrical connection between the AC distribution board DP and the first connection socket SO1. The second electrical connection line L2 may provide an electrical connection between the arbitrary point ② of the DC bus and the third connection socket SO2. The third electrical connection line L3 provides an electrical connection between the arbitrary point ③ between the battery B1 and the bidirectional power conversion device PCS1 and the third connection socket SO3, and the fourth electrical connection line L3 is Provides an electrical connection between the arbitrary point ④ between the battery B2 and the bidirectional power converter PCS2 and the fourth connection socket SO4, and the fifth electrical connection line L5 is the An electrical connection between the arbitrary point ⑤ and the fourth connection socket SO5 may be provided.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충전 패널을 통한 선박용 배터리를 충전하는 것을 나타내는 도면이다.4A to 4C are views illustrating charging of a marine battery through a battery charging panel according to an embodiment of the present invention.

도 4a를 참조하면, 외부 전력망의 AC 교류 전력을 배터리 충전 패널(BCP)의 제 1 연결 소켓(SO1)을 통해 AC 분전반(DP)으로 공급하여 배터리(B1, B2)를 충전시킬 수 있다. 이때, SW2, SW6은 on 상태를 유지하며, AC 분전반(DP) → 트랜스포머(TF) → 인버터(INV2) → 스위치(SW6) → 직류 배전 버스(DC bus) → 스위치(SW2) → 양방향 전력변환장치(PCS1) → 배터리(B1)로 구성되는 제 1 충전 경로가 형성될 수 있다. 선택적으로 또는 동시에, SW3, SW7은 on 상태를 유지하며, AC 분전반(DP) → 트랜스포머(TF) → 인버터(INV3) → 스위치(SW7) → 직류 배전 버스(DC bus) → 스위치(SW3) → 양방향 전력변환장치(PCS2) → 배터리(B2)로 구성되는 제 2 충전 경로가 제 1 충전 경로와 선택적으로 또는 동시에 형성될 수 있다.Referring to FIG. 4A , the batteries B1 and B2 may be charged by supplying AC AC power from an external power grid to the AC distribution board DP through the first connection socket SO1 of the battery charging panel BCP. At this time, SW2, SW6 maintain the on state, AC distribution panel (DP) → Transformer (TF) → Inverter (INV2) → Switch (SW6) → DC distribution bus (DC bus) → Switch (SW2) → Bidirectional power converter (PCS1) → A first charging path composed of the battery B1 may be formed. Optionally or simultaneously, SW3, SW7 remain on, AC distribution panel (DP) → Transformer (TF) → Inverter (INV3) → Switch (SW7) → DC distribution bus (DC bus) → Switch (SW3) → Bidirectional The second charging path composed of the power converter PCS2 → the battery B2 may be formed selectively or simultaneously with the first charging path.

도 4b를 참조하면, 외부 전력망의 제 1 DC 전력을 배터리 충전 패널(BCP)의 제 2 연결 소켓(SO2) 또는 제 5 연결 소켓(SO5)을 통해 직류 배전 버스(DC bus)로 공급하여 배터리(B1, B2)를 충전시킬 수 있다. 이때, SW2는 on 상태를 유지하며, 제 5 연결 소켓(SO5) → 직류 배전 버스(DC bus) ⑤ → 스위치(SW2) → 양방향 전력변환장치(PCS1) → 배터리(B1)로 구성되는 제 3 충전 경로가 형성될 수 있다. 선택적으로 또는 동시에, SW3은 on 상태를 유지하며, 제 2 연결 소켓(SO2) → 직류 배전 버스(DC bus) ② → 스위치(SW3) → 양방향 전력변환장치(PCS2) → 배터리(B2)로 구성되는 제 4 충전 경로가 제 3 충전 경로와 함께 형성될 수 있다.Referring to FIG. 4B , the first DC power of the external power grid is supplied to the DC bus through the second connection socket SO2 or the fifth connection socket SO5 of the battery charging panel (BCP) to supply the battery ( B1, B2) can be charged. At this time, SW2 maintains the on state, and the third charging consisting of the fifth connection socket (SO5) → DC bus ⑤ → switch (SW2) → bidirectional power converter (PCS1) → battery (B1) A path may be formed. Optionally or simultaneously, SW3 maintains the on state, and consists of a second connection socket (SO2) → DC bus ② → switch (SW3) → bidirectional power converter (PCS2) → battery (B2) A fourth charging path may be formed together with the third charging path.

도 4c를 참조하면, 외부 전력망의 제 2 DC 전력이 배터리 충전 패널(BCP)의 제 3 또는 제 4 연결 소켓(SO3, SO4)을 통해 배터리(B1, B2)에 직접 공급될 수 있다. 이때, 외부 전력망의 제 2 DC 전력이 직류 배전 버스(DC bus)로 공급되지 않도록 스위치(SW2, SW3)는 off 상태를 유지할 수 있다. 다른 실시예에서, 외부 전력망의 제 2 DC 전력이 직류 배전 버스(DC bus)로 공급되지 않도록 스위치(SW2, SW3) 대신 배터리(B1, B2)와 양방향 전력변환장치(PCS1, PCS2) 사이에 차단 스위치가 배치될 수도 있다. Referring to FIG. 4C , the second DC power from the external power grid may be directly supplied to the batteries B1 and B2 through the third or fourth connection sockets SO3 and SO4 of the battery charging panel BCP. At this time, the switches SW2 and SW3 may maintain an off state so that the second DC power of the external power grid is not supplied to the DC bus. In another embodiment, the second DC power of the external power grid is blocked between the batteries (B1, B2) and the bidirectional power converters (PCS1, PCS2) instead of the switches (SW2, SW3) so that the second DC power is not supplied to the DC bus A switch may be arranged.

전술한 바와 같이, 배터리(B1, B2)를 전력으로 사용하는 선박의 경우 선내 발전기(G1, G2)을 통해서 배터리를 충전할 수도 있으나 정박 시 또는 선내 배터리 이외의 전력이 없는 순수 배터리 선박의 경우에는 배터리 충전 패널(BCP)을 이용하여 육상의 전원(예컨대, 외부 전력망으로부터의 교류 전압 또는 DC 전압)을 통해 배터리(B1, B2)를 충전할 수 있다. As described above, in the case of a ship using the batteries B1 and B2 as power, the batteries may be charged through the onboard generators (G1, G2), but in the case of a pure battery ship that does not have power other than the onboard battery or at anchor The batteries B1 and B2 may be charged through a land power source (eg, an AC voltage or a DC voltage from an external power grid) using the battery charging panel BCP.

예컨대, 선내에 배터리 충전 패널(BCP)을 구성할 때 AC 전력 계통으로의 전기 연결선 (①번), 직류 배전 버스(DC bus)로의 전기 연결선(②, ⑤번), 배터리(B1, b2)로의 직결선(③, ④)의 3가지 전력 경로를 구성하여 어떠한 전력이 공급되더라도 충전이 가능하다. 그러나 본 발명은 이들에 한정되지 않으며, 발전기(G1, G2)을 통해서 배터리를 충전시키는 모든 충전 경로에 배터리 충전 패널(BCP)과 연결시킬 수 있다. 인버터(INV2, INV3)는 양방향 인버터로서 DC 전력망으로 구성된 선박에서 선내에 필요한 AC 전력을 공급하기 위한 DC-AC 인버터로 사용되고, 외부에서 공급되는 AC 전력을 내부 배터리(B1, B2)를 충전하는데 사용할 수 있다. 또한, 배터리 충전 패널(BCP) 내에 연결 회로를 전환할 수 있도록 차단 스위치(SW10 내지 SW13)을 구성하고 차단 스위치(SW10 내지 SW13)는 외부의 커넥션 패널이나 PMS에서 원격으로 제어 가능하도록 구성되어 충전 전원의 종류에 따라 대응할 수 있다.For example, when configuring the battery charging panel (BCP) on board, the electrical connection line to the AC power system (No. ①), the electrical connection line to the DC bus (No. ②, ⑤), and the battery (B1, b2) By composing three power paths of direct lines (③, ④), charging is possible no matter what kind of power is supplied. However, the present invention is not limited thereto, and may be connected to the battery charging panel BCP in all charging paths for charging the battery through the generators G1 and G2. Inverters (INV2, INV3) are bidirectional inverters that are used as DC-AC inverters to supply AC power required onboard in ships with DC power grids, and use AC power supplied from outside to charge internal batteries (B1, B2). can In addition, the cut-off switches SW10 to SW13 are configured to switch the connection circuit in the battery charging panel (BCP), and the cut-off switches SW10 to SW13 are configured to be remotely controllable from an external connection panel or PMS. It can respond according to the type of

차단 스위치(SW10 내지 SW13)의 제어 위치는 배터리 충전 패널(BCP) 내부에 LOCAL/REMOTE 스위치를 추가 설치하여 LOCAL로 선택된 경우 충전 패널의 선택 스위치로 조작되게 하고 REMOTE로 선택된 경우 PMS에서 원격 제어가 가능하다. 또한, 각 차단 스위치(SW10 내지 SW13)의 상태는 보조 접점을 이용하여 PMS로 정보가 전달되어 디스플레이나 LED 표시등으로 시각적으로 배터리 충전 패널(BCP) 상태 확인이 가능하다. The control position of the cut-off switches (SW10 to SW13) is to be operated with the selection switch of the charging panel when LOCAL is selected by additionally installing a LOCAL/REMOTE switch inside the battery charging panel (BCP), and remote control from the PMS is possible when REMOTE is selected Do. In addition, the state of each cut-off switch (SW10 to SW13) is information is transmitted to the PMS using the auxiliary contact, it is possible to visually check the battery charging panel (BCP) state with a display or LED indicator.

따라서, 다양한 종류의 전력을 선내 배터리의 충전용으로 사용이 가능하며, 선내 인버터, 컨버터 일부만 양방향으로 대체하여 별다른 추가 장비 없이 배터리 충전 설비 구축이 가능하다. Therefore, it is possible to use various types of power for charging the onboard battery, and it is possible to construct a battery charging facility without additional equipment by replacing only a part of the onboard inverter and converter in both directions.

이상에서 설명한 본 발명이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.It is common in the art to which the present invention pertains that the present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and that various substitutions, modifications, and changes are possible without departing from the technical spirit of the present invention. It will be clear to those who have knowledge.

Claims (14)

적어도 하나 이상의 모터와 적어도 하나 이상의 배터리를 포함하는 선박의 전력 계통;
상기 선박과 물리적으로 거리를 가지며 상기 선박이 계류하는 항만에 배치된 충전소의 충전케이블과 연결되는 적어도 하나의 연결 소켓을 포함하는 배터리 충전 패널; 및
상기 선박의 전력 계통과 상기 배터리 충전 패널 사이를 전기적으로 연결하며, 상기 충전케이블이 상기 연결 소켓에 연결될 때 상기 배터리가 충전되도록 상기 충전소로부터 공급되는 충전 전력을 상기 배터리로 전달하는 적어도 하나의 전기 연결선을 포함하며,
상기 선박의 전력 계통은
적어도 하나의 발전기로부터 생성되는 제 1 교류 신호를 제 1 직류 신호로 변환하는 적어도 하나의 컨버터;
상기 컨버터로부터 변환된 상기 제 1 직류 신호를 제 2 교류 신호로 변환하는 적어도 하나의 인버터;
상기 배터리로부터의 전원을 변환하는 적어도 하나의 양방향 전력변환장치(PCS, Power Conversion System); 및
상기 컨버터, 상기 인버터 및 상기 양방향 전력변환장치를 연결하는 직류 배전 버스를 포함하고,
상기 인버터는 상기 모터의 속도를 조절하는 교류 신호를 생성하는 제 1 인버터 및 상용 교류 신호가 상기 선박 내의 AC 분전반으로 공급되도록 상기 직류 배전 버스로부터 전달되는 직류 신호를 교류 신호로 변환하는 DAC와 상기 배터리가 충전되도록 상기 AC 분전반을 통해 상기 충전소로부터 공급되며 상기 제 1 교류 신호와 다른 교류 신호를 직류 전력으로 변환하는 ADC를 포함하는 양방향 인버터를 포함하는 선박용 배터리 충전 시스템.
a power system of a vessel including at least one motor and at least one battery;
a battery charging panel having a physical distance from the vessel and including at least one connection socket connected to a charging cable of a charging station disposed in a port where the vessel is moored; and
At least one electrical connection line electrically connecting the ship's power system and the battery charging panel, and transmitting charging power supplied from the charging station to the battery so that the battery is charged when the charging cable is connected to the connection socket includes,
The power system of the ship is
at least one converter for converting a first AC signal generated from the at least one generator into a first DC signal;
at least one inverter converting the first DC signal converted from the converter into a second AC signal;
At least one bidirectional power conversion device for converting the power from the battery (PCS, Power Conversion System); and
and a DC distribution bus connecting the converter, the inverter, and the bidirectional power converter,
The inverter includes a first inverter that generates an AC signal for controlling the speed of the motor, and a DAC that converts a DC signal transmitted from the DC distribution bus into an AC signal so that the commercial AC signal is supplied to an AC distribution board in the ship and the battery is supplied from the charging station through the AC distribution board so that the battery is charged, and a bidirectional inverter including an ADC for converting an AC signal different from the first AC signal into DC power.
적어도 하나 이상의 모터와 적어도 하나 이상의 배터리를 포함하는 선박의 전력 계통;
상기 선박과 물리적으로 거리를 가지며 상기 선박이 계류하는 항만에 배치된 충전소의 충전케이블과 연결되는 적어도 하나의 연결 소켓을 포함하는 배터리 충전 패널; 및
상기 선박의 전력 계통과 상기 배터리 충전 패널 사이를 전기적으로 연결하며, 상기 충전케이블이 상기 연결 소켓에 연결될 때 상기 배터리가 충전되도록 상기 충전소로부터 공급되는 충전 전력을 상기 배터리로 전달하는 적어도 하나의 전기 연결선을 포함하며,
상기 선박의 전력 계통은
적어도 하나의 발전기로부터 생성되는 제 1 교류 신호를 제 1 직류 신호로 변환하는 적어도 하나의 컨버터;
상기 컨버터로부터 변환된 상기 제 1 직류 신호를 제 2 교류 신호로 변환하는 적어도 하나의 인버터;
상기 배터리로부터의 전원을 변환하는 적어도 하나의 양방향 전력변환장치(PCS, Power Conversion System); 및
상기 컨버터, 상기 인버터 및 상기 양방향 전력변환장치를 연결하는 직류 배전 버스를 포함하고,
상기 인버터는 상기 모터의 속도를 조절하는 교류 신호를 생성하는 제 1 인버터 및 상용 교류 신호가 상기 선박 내의 AC 분전반으로 공급되도록 상기 직류 배전 버스로부터 전달되는 직류 신호를 교류 신호로 변환하는 DAC와 상기 배터리가 충전되도록 상기 AC 분전반을 통해 상기 충전소로부터 공급되며 상기 제 1 교류 신호와 다른 교류 신호를 직류 전력으로 변환하는 ADC를 포함하는 양방향 인버터를 포함하고,
상기 충전케이블이 상기 연결 소켓에 연결될 때 상기 배터리가 상기 선박의 전력 계통에 연결된 발전기로부터 생성되는 제 1 교류 신호에 의해 충전되지 않도록 상기 발전기와 상기 직류 배전 버스 사이의 연결이 차단되는 선박용 배터리 충전 시스템.
a power system of a vessel including at least one motor and at least one battery;
a battery charging panel having a physical distance from the vessel and including at least one connection socket connected to a charging cable of a charging station disposed in a port where the vessel is moored; and
At least one electrical connection line electrically connecting the ship's power system and the battery charging panel, and transmitting charging power supplied from the charging station to the battery so that the battery is charged when the charging cable is connected to the connection socket includes,
The power system of the ship is
at least one converter for converting a first AC signal generated from the at least one generator into a first DC signal;
at least one inverter converting the first DC signal converted from the converter into a second AC signal;
At least one bidirectional power conversion device for converting the power from the battery (PCS, Power Conversion System); and
and a DC distribution bus connecting the converter, the inverter, and the bidirectional power converter,
The inverter includes a first inverter that generates an AC signal for controlling the speed of the motor, and a DAC that converts a DC signal transmitted from the DC distribution bus into an AC signal so that the commercial AC signal is supplied to an AC distribution board in the ship and the battery A bidirectional inverter is supplied from the charging station through the AC distribution board to be charged and includes an ADC for converting an AC signal different from the first AC signal into DC power,
A marine battery charging system in which the connection between the generator and the DC distribution bus is cut off so that the battery is not charged by the first AC signal generated from the generator connected to the power system of the ship when the charging cable is connected to the connection socket .
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 선박의 전력 계통은
상기 컨버터와 상기 직류 배전 버스 사이의 제 1 스위치, 상기 인버터와 상기 직류 배전 버스 사이의 제 2 스위치 및 상기 양방향 전력변환장치와 상기 직류 배전 버스 사이의 제 3 스위치 중 적어도 하나를 포함하는 선박용 배터리 충전 시스템.
The method of claim 1,
The power system of the ship is
A marine battery charging comprising at least one of a first switch between the converter and the DC distribution bus, a second switch between the inverter and the DC distribution bus, and a third switch between the bidirectional power converter and the DC distribution bus system.
제 1 항에 있어서,
상기 선박의 전력 계통은
상기 인버터와 연결되어 상기 제 2 교류 신호를 상용 교류 전압으로 분배하는 분전반; 및
상기 인버터의 상기 제 2 교류 신호를 승압 또는 강압하여 상기 분전반으로 출력하는 트랜스포머를 더 포함하는 선박용 배터리 충전 시스템.
The method of claim 1,
The power system of the ship is
a distribution board connected to the inverter to distribute the second AC signal as a commercial AC voltage; and
The battery charging system for ships further comprising a transformer for boosting or stepping-down the second AC signal of the inverter and outputting it to the distribution board.
제 5 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 전기 연결선 중 제 1 전기 연결선은 상기 분전반과 상기 적어도 하나의 연결 소켓 중 제 1 연결 소켓 사이의 전기적 연결을 제공하는 선박용 배터리 충전 시스템.
6. The method of claim 5,
A first electrical connection line of the at least one electrical connection line provides an electrical connection between the distribution board and a first connection socket of the at least one connection socket.
제 1 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 전기 연결선 중 제 2 전기 연결선은 상기 배터리와 상기 양방향 전력변환장치 사이 임의 지점과 상기 적어도 하나의 연결 소켓 중 제 2 연결 소켓 사이의 전기적 연결을 제공하고,
상기 적어도 하나의 전기 연결선 중 제 3 전기 연결선은 상기 직류 배전 버스의 임의 지점과 상기 적어도 하나의 연결 소켓 중 제 3 연결 소켓 사이의 전기적 연결을 제공하는 선박용 배터리 충전 시스템.
The method of claim 1,
A second electrical connection line of the at least one electrical connection line provides an electrical connection between an arbitrary point between the battery and the bidirectional power converter and a second connection socket of the at least one connection socket,
A third electrical connection line of the at least one electrical connection line provides an electrical connection between an arbitrary point of the DC distribution bus and a third connection socket of the at least one connection socket.
제 1 항에 있어서,
상기 배터리 충전 패널은
상기 선박의 전력 계통과 상기 배터리 충전 패널 사이에 적어도 하나 이상의 스위치; 및
상기 스위치를 on/off 시키는 선택 소자를 더 포함하는 선박용 배터리 충전 시스템.
The method of claim 1,
The battery charging panel
at least one switch between the ship's power system and the battery charging panel; and
Marine battery charging system further comprising a selection element for turning the switch on / off.
제 8 항에 있어서,
상기 선택 소자는 통합제어시스템에 의해 원격 제어되는 선박용 배터리 충전 시스템.
9. The method of claim 8,
The selection element is a battery charging system for a vessel that is remotely controlled by an integrated control system.
제 8 항에 있어서,
상기 스위치의 on/off 생태는 통합제어시스템으로 전달되어 시각 정보로 표시되는 선박용 배터리 충전 시스템.
9. The method of claim 8,
The on/off ecology of the switch is transmitted to the integrated control system and displayed as visual information.
선박과 물리적으로 거리를 가지며 상기 선박이 계류하는 항만에 배치된 충전소의 충전케이블과 연결되는 배터리 충전 패널의 복수의 연결 소켓들 중 어느 하나와 상기 충전케이블을 통해 충전소를 연결하는 단계;
상기 충전소로부터 공급되는 충전 전력을 배터리와 연결된 선박의 전력 계통으로 공급하는 단계;
상기 선박의 전력 계통 내에 구성된 배터리 충전 경로를 통해 상기 배터리를 충전시키는 단계를 포함하며,
상기 선박의 전력 계통은
적어도 하나의 발전기로부터 생성되는 제 1 교류 신호를 제 1 직류 신호로 변환하는 적어도 하나의 컨버터;
상기 컨버터로부터 변환된 상기 제 1 직류 신호를 제 2 교류 신호로 변환하는 적어도 하나의 인버터;
상기 배터리로부터의 전원을 변환하는 적어도 하나의 양방향 전력변환장치(PCS, Power Conversion System); 및
상기 컨버터, 상기 인버터 및 상기 양방향 전력변환장치를 연결하는 직류 배전 버스를 포함하고,
상기 인버터는 모터의 속도를 조절하는 교류 신호를 생성하는 제 1 인버터 및 상용 교류 신호가 상기 선박 내의 AC 분전반으로 공급되도록 상기 직류 배전 버스로부터 전달되는 직류 신호를 교류 신호로 변환하는 DAC와 상기 배터리가 충전되도록 상기 AC 분전반을 통해 상기 충전소로부터 공급되며 상기 제 1 교류 신호와 다른 교류 신호를 직류 전력으로 변환하는 ADC를 포함하는 양방향 인버터를 포함하는 선박용 배터리 충전 시스템의 충전 방법.
connecting a charging station through the charging cable to any one of a plurality of connection sockets of a battery charging panel that is physically distant from a vessel and is connected to a charging cable of a charging station disposed in a port where the vessel is moored;
supplying the charging power supplied from the charging station to the power system of the vessel connected to the battery;
charging the battery through a battery charging path configured within the vessel's power system;
The power system of the ship is
at least one converter for converting a first AC signal generated from the at least one generator into a first DC signal;
at least one inverter converting the first DC signal converted from the converter into a second AC signal;
At least one bidirectional power conversion device for converting the power from the battery (PCS, Power Conversion System); and
and a DC distribution bus connecting the converter, the inverter, and the bidirectional power converter,
The inverter includes a first inverter that generates an AC signal for controlling the speed of the motor, and a DAC that converts the DC signal transmitted from the DC distribution bus into an AC signal so that the commercial AC signal is supplied to the AC distribution board in the ship and the battery. A charging method for a marine battery charging system comprising a bidirectional inverter supplied from the charging station through the AC distribution board to be charged and including an ADC for converting an AC signal different from the first AC signal into DC power.
제 11 항에 있어서,
상기 배터리 충전 경로는
상기 연결 소켓과 연결된 AC 분전반 → 상기 AC 분전반과 연결된 트랜스포머(TF) → 상기 트랜스포머(TF)와 양방향 인버터 → 상기 양방향 인버터와 연결된 직류 배전 버스(DC bus) → 상기 직류 배전 버스(DC bus)와 연결된 양방향 전력변환장치 → 상기 양방향 전력변환장치와 연결된 배터리로 구성되는 선박용 배터리 충전 시스템의 충전 방법.
12. The method of claim 11,
The battery charging path is
AC distribution board connected to the connection socket → Transformer (TF) connected to the AC distribution panel → The transformer (TF) and bidirectional inverter → DC distribution bus connected to the bidirectional inverter → DC distribution bus connected to Bi-directional power converter → Charging method of a battery charging system for ships consisting of a battery connected to the bi-directional power converter.
제 11 항에 있어서,
상기 배터리 충전 경로는
상기 연결 소켓과 연결된 직류 배전 버스(DC bus) → 상기 직류 배전 버스(DC bus)와 연결된 양방향 전력변환장치 → 상기 양방향 전력변환장치와 연결된 배터리로 구성되는 선박용 배터리 충전 시스템의 충전 방법.
12. The method of claim 11,
The battery charging path is
A method of charging a battery charging system for a ship consisting of a DC bus connected to the connection socket → a bidirectional power converter connected to the DC bus → a battery connected to the bidirectional power converter.
제 11 항에 있어서,
상기 배터리 충전 경로는
상기 연결 소켓과 연결된 배터리로 구성되는 선박용 배터리 충전 시스템의 충전 방법.
12. The method of claim 11,
The battery charging path is
A charging method of a battery charging system for a vessel comprising a battery connected to the connection socket.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115498622A (en) * 2022-11-07 2022-12-20 中国人民解放军海军工程大学 Direct-current integrated power system of electric-electric hybrid ship and control method

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190025024A (en) * 2016-08-11 2019-03-08 지멘스 악티엔게젤샤프트 Distribution system and method
KR102251779B1 (en) * 2019-11-12 2021-05-13 주식회사 에디슨전기 Ess linked power supply control system for ship

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190025024A (en) * 2016-08-11 2019-03-08 지멘스 악티엔게젤샤프트 Distribution system and method
KR102251779B1 (en) * 2019-11-12 2021-05-13 주식회사 에디슨전기 Ess linked power supply control system for ship

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115498622A (en) * 2022-11-07 2022-12-20 中国人民解放军海军工程大学 Direct-current integrated power system of electric-electric hybrid ship and control method

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