KR102463289B1 - 선박용 배터리 시스템 및 그 시스템을 갖는 전기 선박 - Google Patents

선박용 배터리 시스템 및 그 시스템을 갖는 전기 선박 Download PDF

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Abstract

본 발명은 선박용 배터리 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 본 발명은 선박 상가시 저전압 배터리로 공급되는 전력만을 차단함에 따라 저전압 배터리로부터 전력을 공급받아 동작하는 모든 전자 장치들의 전력 공급이 차단되어 선박 상가시 예기치 못한 전자 장치들의 구동으로 발생할 수 있는 미연 사고 방지 및 불필요한 전력소모를 줄일 수 있는 선박용 배터리 시스템에 관한 것이다.

Description

선박용 배터리 시스템 및 그 시스템을 갖는 전기 선박{Battery system of ship and electric ship having the system}
본 발명은 선박용 배터리 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 본 발명은 선박 상가시 저전압 배터리로 공급되는 전력만을 차단함에 따라 저전압 배터리로부터 전력을 공급받아 동작하는 모든 전자 장치들의 전력 공급이 차단되어 선박 상가시 예기치 못한 전자 장치들의 구동으로 발생할 수 있는 미연 사고 방지 및 불필요한 전력소모를 줄일 수 있는 선박용 배터리 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 연료전지 선박은 연료전지의 전기로 움직이는 선박으로, 비상시 선박을 구동시킬 수 있는 전력을 제공할 수 있도록 연료전지 또는 외부로부터 공급받은 전기에너지를 저장할 수 있는 저전압 배터리 및 고전압 배터리가 구성되어 있다.
여기서, 저전압 배터리는 일정량의 전기에너지를 저장할 수 있어 주로 초기 출항시 선박의 시동을 걸기 위한 동력을 제공하며, 연료전지에 의한 전력 공급이 원활하지 않을 경우 모터를 구동시키기 위한 발전 장치를 제외한 선박 내의 모든 전자 장치에 동력을 제공한다.
또한, 고전압 배터리는 대용량의 전기에너지를 저장할 수 있어 연료전지의 출력이 부족할 경우 또는 연료전지의 연료가 부족하여 발전이 원활하지 않거나 발전할 수 없을 경우 선박을 구동시킬 수 있도록 일정한 출력량을 유지시키는 동력을 제공할 수 있다.
일반적으로 해상에 있는 선박들은 정기 점검, 수리, 도색 및 선박 건조 등의 목적으로 조선소로 인양하여 선박들을 상가한다.
이때, 선박 상가는 해상의 선박을 조선소 내의 선대 상에 끌어올리는 것을 의미한다.
한편, 선박 상가시 선박 내의 모든 전원을 차단하는 것이 바람직하나, 종래에는 배터리들로 공급되는 전력을 차단하는 장치가 따로 구비되어 있지 않아 배터리들로 공급되는 전력을 차단할 수 없어 배터리들로부터 전력을 공급받을 수 있는 각종 전자 장치들의 예기치 못한 구동으로 미연의 사고가 발생하거나, 불필요한 전력소모가 이루어지는 문제점이 있었다.
이에, 최근에는 각 전자 장치들로 공급되는 전력을 차단하는 장치를 각각 구비하여 전력 공급을 개별적으로 차단하였으나, 시스템이 복잡해져 선박 내 공간을 많이 차지하게 되고 선박 무게도 증가하며 비용 또한 많이 드는 문제점이 있다.
따라서, 선박 상가시 예기치 못한 전자 장치들의 구동으로 미연의 사고를 방지하고 불필요한 전력 소모를 줄이기 위한 배터리 전력 공급 차단 시스템을 단순화시켜 선박을 차지하는 공간을 줄이고 선박 무게를 감소시킬 수 있으며 비용 또한 절감시킬 수 있는 선박 선박용 배터리 시스템이 필요하다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명은 선박 상가시 배터리들로 공급되는 전력 차단에 의해 배터리들로부터 전력을 공급받아 동작하는 선박 내의 모든 전자 장치들로 공급되는 전력을 차단하여 예기치 못한 선박 구동으로 발생할 수 있는 미연의 사고를 방지하고 불필요한 전력 소모를 줄일 수 있는 선박용 배터리 시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 하나의 차단기가 저전압 배터리로 공급되는 전력을 차단함에 따라 저전압 배터리에 의해 전력을 공급받아 동작하는 선박 내의 모든 전자 장치들의 전력 공급 차단할 수 있기 때문에 시스템이 단순화되어 선박 내 공간을 줄이고 선박 무게를 줄일 수 있으며 비용 또한 절감할 수 있는 선박용 배터리 시스템을 제공하는 것이다.
상술한 목적을 해결하기 위해 본 발명의 선박용 배터리 시스템에 있어서, 연료전지 또는 외부 전력원으로부터 공급받은 전력을 분배하는 DC BUS; 상기 DC BUS로부터 공급된 전력을 감압하는 DC/DC 컨버터; 상기 DC/DC 컨버터로부터 감압된 전력을 저장하며 각종 전자 장치로 전력을 공급할 수 있는 저전압 배터리; 상기 저전압 배터리로부터 전원을 공급받아 동작하고 상기 DC BUS로부터 전력을 공급받아 저장하며, 모터를 구동할 수 있는 동력을 공급하는 고전압 배터리; 및 상기 DC/DC 컨버터와 상기 저전압 배터리 사이에 설치된 차단기;를 포함하며, 선박 상가시 상기 차단기는 상기 저전압 배터리로 공급되는 전력을 차단할 수 있어 고전압 배터리 및 각종 전자 장치들의 작동을 정지시킬 수 있다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 선박용 배터리 시스템은 상기 배터리들의 상태 데이터를 수신받아 외부로 전송할 수 있는 통신모듈을 더 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 통신모듈은 선박 상가 또는 정박시 전원이 차단된 상태인 상기 배터리들의 잔존용량이 일정값 이하로 떨어질 경우 외부로 경고 알림을 전송한다.
또한, 본 발명은 상기 선박용 배터리 시스템을 갖는 전기 선박을 더 제공한다.
본 발명의 선박용 배터리 시스템에 따르면, 선박 상가시 저전압 배터리로 공급되는 전력만 차단함으로 저전압 배터리에 의해 전력을 공급받아 동작할 수 있는 고전압 배터리 및 선박 내의 모든 전자 장치들로 공급되는 전력을 차단할 수 있어 예기치 못한 각종 전자 장치의 구동으로 발생하는 미연의 사고를 방지할 수 있고 불필요한 전력소모 또한 줄일 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 선박용 배터리 시스템에 따르면, 선박 상가시 하나의 차단기가 저전압 배터리로 공급되는 전력을 차단함에 따라 저전압 배터리에 의해 전력을 공급받아 동작할 수 있는 고전압 배터리 및 선박 내의 모든 전자 장치들로 공급되는 전력을 차단할 수 있어 시스템이 단순화되어 선박 내에서 차지하는 공간과 선박 무게를 줄일 수 있으며 비용 또한 최소화할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 선박용 배터리 시스템의 구성을 보여주기 위한 도면이다.
본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명 부분에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.
이하, 첨부한 도면에 도시된 바람직한 실시예들을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.
그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른형태로 구체화될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 선박용 배터리 시스템의 구성을 보여주기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 선박용 배터리 시스템(100)은 선박 상가시 하나의 차단기로 배터리들로 공급되는 전력을 차단시켜 배터리들로부터 전력을 공급받는 모터 및 각종 전자 장치들로 공급되는 전력을 차단할 수 있는 선박용 배터리 시스템(100)으로, DC BUS(110), DC/DC 컨버터(120), 저전압 배터리(130), 고전압 배터리(140) 및 차단기(150)를 포함하여 이루어진다.
상기 DC BUS(110)는 선박의 주전력원인 연료전지로부터 전력을 공급받아, 전기적으로 연결된 상기 DC/DC 컨버터(120), 상기 고전압 배터리(140), 인버터(10) 및 선박 내의 모든 전자 장치들로 전력을 공급할 수 있다.
또한, 상기 DC BUS(110)는 외부 전력원과 전기적으로 연결될 수 있어 선박 정박시 외부 전력원으로부터 전력을 공급받을 수 있다.
상기 DC/DC 컨버터(120)는 공급받은 전력을 승압 또는 감압하여 출력할 수 있으며, 상기 DC BUS(110)와 상기 저전압 배터리(130) 사이에 위치하도록 설치된다.
이를 통해, 상기 DC/DC 컨버터(120)는 상기 DC BUS(110)로부터 공급받은 전력을 감압하여 상기 저전압 배터리(130)로 공급할 수 있고 상기 저전압 배터리(130)에서 출력된 전력을 승압하여 상기 DC BUS(110)로 다시 공급할 수 있다.
한편, 상기 DC BUS(110)는 상기 연료전지로부터 380V 이상의 전력을 공급받을 수 있으며, 상기 저전압 배터리(130)는 12V 이하의 전력을 수용할 수 있다.
이에 따라, 상기 DC/DC 컨버터(120)는 380V 이상의 전력을 공급하는 상기 DC BUS(110)와 12V 이하의 전력을 저장 또는 공급하는 상기 저전압 배터리(130) 사이에서 승압 또는 감압함으로서 전압차가 다른 전자 장치들이 서로 전력을 공급할 수 있도록 도와준다.
상기 저전압 배터리(130)는 상기 DC/DC 컨버터(120)로부터 감압된 전력을 공급받아 저장할 수 있다.
또한, 상기 저전압 배터리(130)는 상기 연료전지에서 상기 DC BUS(110)로 공급되는 출력량이 원활하지 않을 경우 저전압의 전력으로 동작하는 선박 내의 모든 전자 장치에 전력을 공급할 수 있으며, 이 외에도 선박 출항시 필요한 모든 전자 장치에 동력을 공급할 수 있는 전력원으로 사용될 수 있다.
상기 고전압 배터리(140)는 상기 DC BUS(110)로부터 전력을 공급받아 저장할 수 있으며, 상기 저전압 배터리(130)로부터 전원을 공급받아 동작한다.
즉, 상기 고전압 배터리(140)는 상기 저전압 배터리(130)로부터 전원 공급을 받을 수 있도록 서로 전기적으로 연결되어 있다.
또한, 상기 고전압 배터리(140)는 상기 연료전지에서 상기 DC BUS(110)로 공급되는 출력량이 원활하지 않을 경우 선박이 정상적으로 구동할 수 있도록 모터(20)를 구동시키는 동력 및 고전압의 전력으로 동작하는 선박 내의 모든 전자 장치에 전력을 공급할 수 있다.
한편, 상기 저전압 배터리(130) 및 상기 고전압 배터리(140)로는 가볍고 관리하기가 쉬우며 자가 방전으로 인한 전력손실이 적은 배터리를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 리튬이온 배터리를 사용할 수 있다.
상기 차단기(150)는 상기 DC/DC 컨버터(120)와 상기 저전압 배터리(130) 사이에 위치하도록 설치되며, 특정 상황시 상기 저전압 배터리(130)로 공급되는 전력을 차단하는 기능을 수행한다.
상세하게는, 선박 상가시 상기 차단기(150)는 상기 DC/DC 컨버터(120)에서 감압된 전력이 상기 저전압 배터리(130)로 공급되는 것을 차단할 수 있다.
이로 인해, 상기 저전압 배터리(130)로부터 전원을 공급받아 동작하는 상기 고전압 배터리(140) 및 상기 배터리(130,140)들의 전력을 공급받는 선박 내 각종 전자 장치들의 작동을 멈출 수 있다.
또한, 상기 차단기(150)는 선박 상가시 자동으로 작동될 수 있고 선박 출항시에는 자동으로 작동을 멈출 수 있는 프로그램이 설정될 수 있다.
따라서, 본 발명의 선박용 배터리 시스템(100)은 선박 상가시 하나의 차단기(150)로 상기 저전압 배터리(130)로 공급되는 전력을 차단함에 따라 상기 고전압 배터리(140) 및 상기 배터리(130,140)들로부터 전력을 공급받아 동작하는 선박 내의 모든 전자 장치들로 공급되는 전력을 차단할 수 있기 때문에 시스템을 단순화시킬 수 있으며 비용 또한 절감할 수 있다.
한편, 상기 차단기(150)는 별도의 스위치가 구비될 수 있으며, 이에 필요시 선박 관리자가 수동으로 스위치를 작동시켜 동작을 제어할 수 있다.
또한, 상기 차단기(150)는 선박 상가 외에도 비상상황 발생시 자동으로 동작하여 전력 공급을 차단할 수 있어 선박의 충돌 또는 기타사고에 의한 전기화재 및 상기 배터리(130,140)들의 폭발을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 상기 선박용 배터리 시스템(100)은 통신모듈(160)을 더 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 통신모듈(160)은 상기 배터리(130,140)들의 상태 데이터들을 수신받아 통신망을 통해 선박의 관리 시스템 및 선박 관리자와 연동된 스마트기기 등으로 전송할 수 있다.
여기서, 상기 상태 데이터들은 전압, 전류, 온도 및 배터리의 잔존용량 등의 데이터들일 수 있으며, 상기 배터리(130,140)에는 상기 상태 데이터들을 감지하여 수신할 수 있는 다양한 센서가 설치될 수 있다.
또한, 상기 통신모듈(160)은 수신받은 상기 상태 데이터를 비교 분석하여 이상을 판단할 수 있는 기능을 더 포함하며, 이상으로 판단될 경우 외부로 경고 알림을 전송할 수 있다.
예를 들면, 상기 통신모듈(160)은 선박 상가 또는 정박시 전원이 차단된 상태인 상기 배터리(130,140)들의 잔존용량이 기준값 이하일 경우 상기 배터리(130,140)들이 완전히 방전될 가능성이 있다고 판단하여 선박 관리자가 인지할 수 있도록 경고 알림 메세지를 전송할 수 있다.
또한, 상기 통신모듈(160)은 별도의 전원 공급 장치가 구비될 수 있다.
따라서, 선박 상가 또는 정박시 상기 저전압 배터리(130) 및 상기 고전압 배터리(140)로부터 전원 공급이 차단되어도 상기 별도의 전원 공급 장치로부터 전원을 공급받음으로서 상기 배터리(130,140)들의 상태 데이터들을 수신받아 모니터링할 수 있다.
또한, 본 발명의 선박용 배터리 시스템(100)은 도시되진 않았으나 배터리 온도 제어 모듈을 더 포함할 수 있다.
상기 배터리 온도 제어 모듈은 상기 통신모듈(160)로부터 상기 배터리(130,140)들의 온도 데이터를 수신받아 모니터링할 수 있다.
여기서, 상기 배터리(130,140)들은 0~60℃ 사이의 온도에서 정상적으로 기능을 수행할 수 있고 15~40℃ 사이의 온도에서 최적의 성능으로 기능을 수행할 수 있으며, 상기 온도 범위를 벗어난 경우 배터리의 방전율이 높아지거나 배터리의 수명이 줄어들게 된다.
이에 따라, 상기 배터리 온도 제어 모듈은 상기 배터리(130,140)들의 온도가 상기 온도 범위를 유지할 수 있도록 상기 배터리(130,140)들의 온도를 조절하기 위한 히팅 또는 쿨링하는 장치가 구비될 수 있다.
즉, 상기 배터리 온도 제어 모듈은 선박 상가 또는 정박시 상기 통신모듈(160)로부터 수신받은 상기 배터리(130,140)들의 온도가 상기 온도 범위를 벗어난 경우 상기 배터리(130,140)들을 상기 온도 범위로 유지할 수 있도록 조절할 수 있어 상기 배터리(130,140)들의 자연방전율을 낮출 수 있고 상기 배터리(130,140)들의 수명을 연장시킬 수 있다.
따라서, 본 발명은 선박 상가시 배터리의 전력 공급을 차단하는데 있어서, 상기 저전압 배터리(130)로 공급되는 전력을 차단할 수 있는 상기 차단기(150)로 인해 상기 고전압 배터리(140)로 공급되는 전원까지 차단할 수 있어 상기 저전압 배터리(130) 및 상기 고전압 배터리(140)로부터 전력을 공급받아 동작할 수 있는 선박 내의 모든 전자 장치들의 전력 공급까지도 차단할 수 있기 때문에 상기 선박용 배터리 시스템(100)의 구성을 단순화시킬 수 있고 비용 또한 절감할 수 있다.
또한, 본 발명은 선박 상가 또는 정박시 배터리의 전원이 꺼져있는 상태가 지속될 경우 상기 통신모듈(160)에 의해 상기 배터리(130,140)들의 잔존용량을 모니터링하며 기준값 이하일 경우 외부로 경고 알림을 전송할 수 있어 상기 배터리(130,140)들이 자연방전에 의해 완전히 방전되기 전에 상황을 대처할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
10 : 인버터 20 : 모터
100 : 선박용 배터리 시스템 110 : DC BUS
120 : DC/DC 컨버터 130 : 저전압 배터리
140 : 고전압 배터리 150 : 차단기
160 : 통신모듈

Claims (4)

  1. 선박용 배터리 시스템에 있어서,
    연료전지 또는 외부 전원으로부터 공급받은 전력을 분배하는 DC BUS;
    상기 DC BUS로부터 공급된 전력을 감압하는 DC/DC 컨버터;
    상기 DC/DC 컨버터로부터 감압된 전력을 저장하며 각종 전자 장치로 전력을 공급할 수 있는 저전압 배터리;
    상기 저전압 배터리와 상기 DC BUS 사이에 연결되어 상기 저전압 배터리로부터 전원을 공급받아 동작하고 상기 DC BUS로부터 전력을 공급받아 저장하며, 모터를 구동할 수 있는 동력을 공급하는 고전압 배터리; 및
    상기 DC/DC 컨버터와 상기 저전압 배터리 사이에 설치된 차단기;를 포함하며,
    선박 상가시 상기 차단기는 상기 DC/DC 컨버터에서 감압된 전력을 제어하여 상기 저전압 배터리로 공급되는 전력을 차단함에 따라 상기 저전압 배터리로부터 공급되는 전력을 이용하는 전자 장치의 동작 및 상기 고전압 배터리로부터 공급되는 전력을 이용하는 전자 장치와 상기 모터의 동작을 멈출 수 있는 것을 특징으로 하는 선박용 배터리 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 선박용 배터리 시스템은 상기 배터리들의 상태 데이터를 수신받아 외부로 전송할 수 있는 통신모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 배터리 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 통신모듈은 선박 상가 또는 정박시 전원이 차단된 상태인 상기 배터리들의 잔존용량이 일정값 이하로 떨어질 경우 외부로 경고 알림을 전송하는 것을 특징으로 하는 선박용 배터리 시스템.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중, 어느 한 항의 선박용 배터리 시스템을 갖는 전기 선박.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101880986B1 (ko) * 2017-08-29 2018-07-23 주식회사 럭스코 전력관리모듈을 탑재한 선박용 직류배전반
KR101974128B1 (ko) * 2018-10-10 2019-04-30 주식회사 케이티이 선박용 전력계통 시스템

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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