KR102620294B1 - 전기추진선박용 발전원 제어 시스템 - Google Patents

전기추진선박용 발전원 제어 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기추진선박용 발전원 제어 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 변동되는 부하율에 따라 기본전력 출력부, 가변전력 출력부의 담당 출력값을 조정함으로써, 연료전지가 안정적인 출력이 이루어질 수 있도록 하는 전기추진선박용 발전원 제어 시스템에 관한 것이다.
이러한 본 발명은, 배터리를 구동제어하는 BMS(Battery Management System); 연료전지를 구동제어하는 FCS(Fuel Cell System); 서비스 부하를 측정하고, 복수 개의 발전기를 구동제어하는 PMS(Power Management System); 선박의 추진동력에 소비되는 추진부하 소비전력을 제어하는 ECS(Engine Control System); 상기 BMS, FCS 및 PMS를 통합적으로 제어 및 모니터링하고, 상기 ECS에서 발생되는 추진부하 및 상기 PMS에서 발생되는 서비스 부하를 모니터링하는 TCS(Total Control System);으로 구성되는 전기추진선박용 발전원 시스템에 있어서, 상기 TCS에서 시간대비 부하율을 측정하여 저부하안정구간, 고부하안정구간, 저부하급변구간 또는 고부하급변구간을 기준으로 분할하여 부하특성 구간데이터를 도출하는 사용부하 출력부; 상기 부하특성 구간데이터에서 저부하안정구간의 부하율 평균값을 상기 연료전지의 담당 출력값으로 지정하는 기본전력 출력부; 각 구간에서 상기 기본전력 출력부의 출력값을 제외한 부하율을 상기 배터리 또는 발전기를 담당 출력값으로 지정하여 충당하는 가변전력 출력부;를 포함하여 이루어지는 일반 운용모드로 운전함으로써, 변동되는 부하율에 따라 기본전력 출력부, 가변전력 출력부의 담당 출력값을 조정함으로써, 연료전지가 안정적인 출력이 이루어질 수 있는 것을 특징으로 하는 전기추진선박용 발전원 제어 시스템를 기술적 요지로 한다.

Description

전기추진선박용 발전원 제어 시스템{POWER SOURCE CONTROL SYSTEM FOR ELECTRIC PROPULSION VESSELS}
본 발명은 전기추진선박용 발전원 제어 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 변동되는 부하율에 따라 기본전력 출력부, 가변전력 출력부의 담당 출력값을 조정함으로써, 연료전지가 안정적인 출력이 이루어질 수 있도록 하는 전기추진선박용 발전원 제어 시스템에 관한 것이다.
최근 적용되고 있는 전기추진선박용 발전원 시스템은 순간적인 부하에 맞추어 발전원(발전기, 연료전지, 배터리)을 운용하도록 하며, 발전원의 각 출력당 운용 비용을 계산하여 발전원의 구동을 제어할 수 있다.
이와 같은 전기추진선박용 발전원 시스템에 대한 기술로서, '전력관리제어시스템을 구비하는 전기추진선박(등록번호 : 10-1117306)'에서는 전력관리 제어반이 추진 전동기의 회전수를 제어하고 축전지의 충전과 방전 및 배전을 제어함으로써, 축전지, 발전기 및 태양전지 모듈과 같은 전기 에너지원을 통해 추진 전동기를 구동할 수 있도록 단일화된 장비에서 배전 및 스위칭 기능을 제공하여 최적의 효율로 추진이 가능할 뿐만 아니라, 다양한 조건별로 충전과 방전 제어를 수행하도록 제어하는 전기추진선박용 발전원 시스템을 개시하고 있다.
그리고, '전기추진선박용 하이브리드 인버터 시스템의 제어 파워모듈(등록번호 : 10-1998985)'에서는 직류에서 교류로 변환하는 인버터의 주파수를 제어하여 추진 장치의 속도를 제어하고, 추진 장치에 인가되는 입력 파라미터 값을 측정 및 계산하고, 배터리의 파라미터 값을 계산하여 전원라인의 오결선 체크를 수행하고, 결과를 제어실로 통신하여 원격제어를 수행하는 전기추진선박용 발전원 시스템을 개시하고 있다.
이러한 전기추진선박은 해상에서 운전함으로써, 날씨와 같은 운항 환경에 따라 부하가 지속적으로 변하고, 전기추진선박의 항해, 입항, 출항, 정박과 같은 운항 상태에서도 각각의 부하율이 가변적이다.
그러나, 전기추진선박의 발전원 중에서 연료전지는 급격한 부하 변화에 대한 반응속도가 떨어지는 단점이 있으며, 이러한 전기추진선박용 발전원 시스템은 연료전지의 출력에 높은 변동이 일어날 때 전기추진선박의 안정적인 운항이 어려운 문제점이 있으므로, 이를 개선하기 위한 기술 개발 연구가 요구되고 있는 시점이다.
한국등록특허 10-1117306 전력관리제어시스템을 구비하는 전기추진선박 한국등록특허 10-1998985 전기추진선박용 하이브리드 인버터 시스템의 제어 파워모듈
본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로, 연료전지가 일정한 출력값을 담당하여 전기추진선박의 안정적이고 효율적인 운항이 이루어지고, 발전원(연료전지, 배터리, 발전기)의 출력당 연료비를 연산하여 전기추진선박의 운용 비용을 최소화할 수 있고, 전기추진선박의 운항 상태에 따라 알맞은 발전원을 구성하게 되어 배출물 규제에 대비할 수 있도록 전기추진선박용 발전원 제어 시스템을 제공하는 것을 기술적 해결과제로 한다.
상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 배터리를 구동제어하는 BMS(Battery Management System); 연료전지를 구동제어하는 FCS(Fuel Cell System); 서비스 부하를 측정하고, 복수 개의 발전기를 구동제어하는 PMS(Power Management System); 선박의 추진동력에 소비되는 추진부하 소비전력을 제어하는 ECS(Engine Control System); 상기 BMS, FCS 및 PMS를 통합적으로 제어 및 모니터링하고, 상기 ECS에서 발생되는 추진부하 및 상기 PMS에서 발생되는 서비스 부하를 모니터링하는 TCS(Total Control System);으로 구성되는 전기추진선박용 발전원 시스템에 있어서, 상기 TCS에서 시간대비 부하율을 측정하여 저부하안정구간, 고부하안정구간, 저부하급변구간 또는 고부하급변구간을 기준으로 분할하여 부하특성 구간데이터를 도출하는 사용부하 출력부; 상기 부하특성 구간데이터에서 저부하안정구간의 부하율 평균값을 상기 연료전지의 담당 출력값으로 지정하는 기본전력 출력부; 각 구간에서 상기 기본전력 출력부의 출력값을 제외한 부하율을 상기 배터리 또는 발전기를 담당 출력값으로 지정하여 충당하는 가변전력 출력부;를 포함하여 이루어지는 일반 운용모드로 운전함으로써, 변동되는 부하율에 따라 기본전력 출력부, 가변전력 출력부의 담당 출력값을 조정함으로써, 연료전지가 안정적인 출력이 이루어지고, 상기 일반 운용모드는 상기 저부하안정구간에서 부족전원을 배터리로 충족시키는 배터리 단독추가 운용모드; 상기 고부하안정구간, 저부하급변구간 또는 고부하급변구간에서 부족전원을 발전기로 충족시키는 발전기 조합추가 운용모드; 추진부하의 돌발적 변화가 발생되는 부하급변구간에서 부족전원을 배터리 또는 발전기에서 신속 충족시켜 안정화시키는 가용가능전원 신속추가 운용모드; 상기 고부하안정구간, 저부하급변구간 또는 고부하급변구간에서 연료전지 출력조정에 의해 발생되는 요동부하를 충족시키기 위하여 배터리 또는 발전기를 추가 운용시키는 연료전지 출력조정모드; 를 포함하여 이루어져 운용모드에 따라서 상기 연료전지, 발전기 또는 배터리의 담당 출력값을 조정함으로써, 운항 환경 또는 부하특성 구간데이터에 따라 안정적으로 운전될 수 있는 전기추진선박용 발전원 제어 시스템을 특징으로 한다.
삭제
본 발명에 있어서, 상기 TCS는 우선순위 지정부를 더 포함하여 하기의 수학식 1, 수학식 2, 수학식 3 또는 수학식 4에 따라 발전원(연료전지, 배터리, 발전기)의 출력당 연료비를 연산하여, 비용 효율에 따라 발전원 우선순위를 지정하고, 우선순위에 따라 저부하안정구간, 고부하안정구간, 저부하급변구간 또는 고부하급변구간에서 저부하안정구간, 고부하안정구간, 저부하급변구간 또는 고부하급변구간에서 발전원을 구동시키는 전기추진선박용 발전원 제어 시스템을 특징으로 한다.
[수학식 1]
Figure 112021142529976-pat00001
Figure 112021142529976-pat00002
: 연료 가격
Figure 112021142529976-pat00003
: 연료 전지 전력 생성량
Figure 112021142529976-pat00004
: 연료 소비량
[수학식 2]
Figure 112021142529976-pat00005
Figure 112021142529976-pat00006
: 연료 가격
Figure 112021142529976-pat00007
: 발전기 전력 생성량
Figure 112021142529976-pat00008
: 연료 소비량
[수학식 3]
Figure 112021142529976-pat00009
Figure 112021142529976-pat00010
Figure 112021142529976-pat00011
: 배터리 전력 금액
Figure 112021142529976-pat00012
: 배터리 충전 전력
Figure 112021142529976-pat00013
: 발전기 전력 발전량
Figure 112021142529976-pat00014
: 연료 전지 전력 발전량
[수학식 4]
Figure 112021142529976-pat00015
Figure 112021142529976-pat00016
Figure 112021142529976-pat00017
: 배터리 전력 금액
Figure 112021142529976-pat00018
: 배터리 충전 전력
Figure 112021142529976-pat00019
: 방전 전 배터리 충전 전력
Figure 112021142529976-pat00020
: 방전 후 배터리 충전 전력
본 발명에 있어서, 상기 일반 운용모드는 상기 사용부하 출력부에서 출력되는 현재 구간의 가변적인 부하율을 일정 범위를 기준으로 부하운용 변화범위(Band)를 더 포함하여 하기의 [조건 A-1]을 만족하면 배터리 단독추가 운용모드로 전환하는 전기추진선박용 발전원 제어 시스템을 특징으로 한다.
[조건 A-1]
Figure 112021142529976-pat00021
Figure 112021142529976-pat00022
Figure 112021142529976-pat00023
: 부하운용 변화범위 최대값[kWh]
Figure 112021142529976-pat00024
: 연료전지출력[kWh]
Figure 112021142529976-pat00025
: 부하운용 변화범위 크기[kWh]
Figure 112021142529976-pat00026
: 배터리 충전 상태[%]
Figure 112021142529976-pat00027
: 배터리 단독추가 운용모드에서 권장되는 충전 상태 설정값[%]
본 발명에 있어서, 상기 배터리 단독추가 운용모드는 하기의 [조건 A-2]를 만족하면 일반 운용모드로 전환하는 전기추진선박용 발전원 제어 시스템을 특징으로 한다.
[조건 A-2]
Figure 112021142529976-pat00028
Figure 112021142529976-pat00029
Figure 112021142529976-pat00030
: 배터리 충전 상태[%]
Figure 112021142529976-pat00031
: 배터리 단독추가 운용모드에서 최대 충전 상태 설정값[%]
Figure 112021142529976-pat00032
: 배터리 단독추가 운용모드에서 최저 충전 상태 설정값[%]
본 발명에 있어서, 상기 일반 운용모드는 [수학식 5]에 따른 하기의 [조건 B-1]을 만족하면 발전기 조합추가 운용모드로 전환하는 전기추진선박용 발전원 제어 시스템을 특징으로 한다.
[수학식 5]
Figure 112021142529976-pat00033
Figure 112021142529976-pat00034
Figure 112021142529976-pat00035
Figure 112021142529976-pat00036
Figure 112021142529976-pat00037
Figure 112021142529976-pat00038
: k대수 n번째 발전기 집합
Figure 112021142529976-pat00039
: k대수 n번째 조합의 부하율[%]
Figure 112021142529976-pat00040
: 현재 선내 부하[kW]
Figure 112021142529976-pat00041
: k대수 n번째 조합의 발전기 총용량[kWh]
Figure 112021142529976-pat00042
: k대수 n번째 조합의 출력당 에너지 소비량[k/kWh]
Figure 112021142529976-pat00043
: 조건을 만족하는
Figure 112021142529976-pat00044
집합
Figure 112021142529976-pat00045
: 발전기 운전 대수(k)에 따른 고부하 운전의 Parameter[%]
Figure 112021142529976-pat00046
: 현재 선내 부하에 대한 최적화된 발전기 조합
[조건 B-2]
Figure 112021142529976-pat00047
Figure 112021142529976-pat00048
No Adjust Fuel Cell mode
No Changed Load rapidly mode
Figure 112021142529976-pat00049
Figure 112021142529976-pat00050
: 현재 발전기 조합
Figure 112021142529976-pat00051
: 최적 조합에 운용되지 않는 시간
Figure 112021142529976-pat00052
: 발전기 최적 조합에서 운용되지 않을 수 있는 시간[s] 설정값
Figure 112021142529976-pat00053
: 부하 운용 범위가 일정하게 유지된 시간[s]
Figure 112021142529976-pat00054
: 부하 운용 범위가 일정하게 유지되는 설정 시간[s]
본 발명에 있어서, 상기 발전기 조합추가 운용모드는 하기의 [조건 B-2]를 만족하면 일반 운용모드로 전환하는 전기추진선박용 발전원 제어 시스템을 특징으로 한다.
[조건 B-2]
Figure 112021142529976-pat00055
Figure 112021142529976-pat00056
Figure 112021142529976-pat00057
: 요구된 발전기 최적 조합
본 발명에 있어서, 상기 일반 운용모드는 상기 사용부하 출력부에서 출력되는 현재 구간의 가변적인 부하율을 일정 범위를 기준으로 부하운용 변화범위(Band)를 더 포함하여, 하기의 [조건 C-1]을 만족하면 가용가능전원 신속추가 운용모드로 전환하는 전기추진선박용 발전원 제어 시스템을 특징으로 한다.
[조건 C-1]
Figure 112021142529976-pat00058
Figure 112021142529976-pat00059
Figure 112021142529976-pat00060
: 가용가능전원 신속추가 운용모드에서 부하 운용 모드 임계치[kWh]
Figure 112021142529976-pat00061
: 스택에 쌓인 데이터 중 최고값[kWh]
Figure 112021142529976-pat00062
: 스택에 쌓인 데이터 중 최저값[kWh]
Figure 112021142529976-pat00063
: 부하의 변화율[kWh/s]
본 발명에 있어서, 상기 가용가능전원 신속추가 운용모드는 하기의 [조건 C-2]를 만족하면 일반 운용모드로 전환하는 전기추진선박용 발전원 제어 시스템을 특징으로 한다.
[조건 C-2]
Figure 112021142529976-pat00064
Figure 112021142529976-pat00065
Figure 112021142529976-pat00066
: 가용가능전원 신속추가 운용모드에서 부하 운용 모드 임계치[kWh]
Figure 112021142529976-pat00067
: 스택에 쌓인 데이터 중 최고값[kWh]
Figure 112021142529976-pat00068
: 스택에 쌓인 데이터 중 최저값[kWh]
Figure 112021142529976-pat00069
: 부하의 변화율[kWh/s]
본 발명에 있어서, 상기 일반 운용모드는 하기의 [조건 D-1]을 만족하면 연료전지 출력조정모드로 전환하는 전기추진선박용 발전원 제어 시스템을 특징으로 한다.
[조건 D-1]
Figure 112021142529976-pat00070
Figure 112021142529976-pat00071
: 연료 전지의 운용 시 최저점[kWh] 설정값
본 발명에 있어서, 상기 연료전지 출력조정모드는 하기의 [조건 D-2]를 만족하면)일반 운용모드로 전환하는 전기추진선박용 발전원 제어 시스템을 특징으로 한다.
[조건 D-1]
Figure 112021142529976-pat00072
Figure 112021142529976-pat00073
: 연료 전지의 운용 시 최저점[kWh] 설정값
Figure 112021142529976-pat00074
: 연료 전지의 운용 시 최고점[kWh] 설정값
상기 과제의 해결 수단에 의한 전기추진선박용 발전원 제어 시스템에 따르면, 연료전지가 일정한 출력값을 담당하여 전기추진선박의 안정적이고 효율적인 운항이 이루어지고, 발전원(연료전지, 배터리, 발전기)의 출력당 연료비를 연산하여 전기추진선박의 운용 비용을 최소화할 수 있고, 전기추진선박의 운항 상태에 따라 알맞은 발전원을 구성하게 되어 배출물 규제에 대비할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명인 전기추진선박용 발전원 제어 시스템을 나타낸 블록도.
도 2는 전기추진선박의 운항 상태에 따른 부하율을 나타낸 예시 그래프.
도 3은 본 발명의 발전원 운용 모드를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 부하운용 변화범위(Band)를 나타낸 도면.
이하 도면을 참조하여 본 발명에 관하여 살펴보기로 하며, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 발명을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명은 도 1을 참고하여 배터리(12)를 구동제어하는 BMS(10)(Battery Management System), 연료전지(22)를 구동제어하는 FCS(20)(Fuel Cell System), 서비스 부하를 측정하고, 복수 개의 발전기(32)를 구동제어하는 PMS(30)(Power Management System); 선박의 추진동력에 소비되는 추진부하 소비전력을 제어하는 ECS(40)(Engine Control System), BMS(10), FCS(20) 및 PMS(30)를 통합적으로 제어 및 모니터링하고, ECS(40)에서 발생되는 추진부하 및 PMS(30)에서 발생되는 서비스부하를 모니터링하는 TCS(50)(Total Control System)으로 구성으로 구성되는 전기추진선박용 발전원 시스템을 배경 기술로 한다.
이러한 전기추진선박은 운항 환경 및 운항 상태에 따라 다양한 부하 특성을 가지며, 발전원(발전기(32), 연료전지(22), 배터리(12))이 각 담당해야 하는 전력도 그에 맞춰 변환된다.
본 발명인 전기추진선박용 발전원 제어 시스템은 사용부하 출력부(60), 기본 전력 출력부(70) 및 가변 전력 출력부(80)를 포함하여 구성된다.
사용부하 출력부(60)는 TCS(50)에서 시간 대비 부하율을 측정하여 저부하안정구간, 고부하안정구간, 저부하급변구간 또는 고부하급변구간을 기준으로 분할하여 데이터 도출한다.
여기서 도 2를 참고하여 저부하안정구간, 고부하안정구간, 저부하급변구간 또는 고부하급변구간에 대한 각 부하특성 구간데이터를 전기추진선박의 운항 환경 또는 운항 상태에 따라 각기 다른 부하율을 도출할 수 있는 것을 보여준다.
예컨대, 저부하안정구간은 전기추진선박의 정박 상태에서 나타날 수 있는 부하 특성으로, 선박을 멈춘 상태이므로 시간 대비 부하율은 낮고 부하 변동이 크지 않고, 고부하안정구간은 전기추진선박의 항해 상태에서 나타날 수 있는 부하 특성으로, 선박의 운전 상태이므로 시간 대비 부하율은 높고 부하 변동이 크지 않다.
그리고 저부하급변구간은 전기추진선박의 입항 또는 출항상태에서 나타날 수 있는 부하 특성으로, 선박이 항구에 들어오거나 떠나가는 상태이므로 시간 대비 부하율은 낮고 부하 변동이 크고, 고부하급변구간은 전기추진선박의 황천항해 상태에서 나타날 수 있는 부하 특성으로, 비바람이 심한 날씨에서 항해중인 상태이므로 시간 대비 부하율은 높고 부하 변동도 크게 나타난다.
기본전력 출력부(70)는 저부하안정구간의 부하율 평균값을 연료전지(22)의 담당 출력값으로 지정하는 것으로써, 연료전지(22)의 안정적이고 효율적인 출력이 이루어질 수 있다.
그리고, 가변전력 출력부(80)는 각 부하 구간에서 기본전력 출력부(70)의 출력값을 제외한 부하율은 발전기(32) 또는 배터리(12)를 담당 출력값으로 지정하여 충당한다.
이때, TCS(50)는 운선순위 지정부(90)를 더 포함하여 기본전력 출력부(70)와 가변전력 출력부(80)에서 FCS(20), PMS(30) 및 BMS(10)의 출력값 지정은 하기의 수학식 1 내지 수학식 4에 따라 발전원(연료전지(22), 배터리(12), 발전기(32))의 출력당 연료비를 연산할 수 있고, 비용 효율에 따라 발전원 우선순위를 지정하고, 우선순위에 따라 발전원을 구동시킬 수 있다.
여기서, 본 발명은 전기추진선박 유지비 및 인건비는 전력 사용 효율에 포함시키지 않고, 연료비만 산정하여 연료유의 낭비를 줄여 전력 효율을 도출할 수 있다.
연료전지(22)는 수소를 연료로 사용하여 발전하고, 수학식 1에 따르면, 연료전지의 단위 출력당 연료비를 연산할 수 있으며, 연료가격, 연료 전지 전력 생성량 및 연료 소비량으로 결과를 도출할 수 있다.
이때, 연료전지(22)에서 소비되는 연료의 양을 계측하기 위해서 연료 공급 파이프에 유량 센서를 구비되어야 하며, 이를 통해 출력되는 전력을 전압과 전류의 곱으로 연산하여 소비되는 연료 소비량과 전력 생성량을 확인할 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112021142529976-pat00075
Figure 112021142529976-pat00076
: 연료 가격
Figure 112021142529976-pat00077
: 연료 전지 전력 생성량
Figure 112021142529976-pat00078
: 연료 소비량
발전기(32)는 LNG(Liquefied Natural Gas), HFO(Heavy Fuel Oil), LSFO(Low Sulfur Fuel Oil), ammonia 등을 연료로 사용하는 것이고, 수학식 2에 따르면, 발전기(32)의 단위 출력당 연료비를 연산할 수 있으며, 연료 가격, 발전기 전력 생성량 및 연료 소비량으로 결과를 도출할 수 있다.
이때, 발전기에서 소비되는 연료의 양을 계측하기 위해서 연료 공급 파이프에 유량 센서 및 전력 관련 센서를 구비되어야 하며, 이를 통해 출력되는 전력을 전압과 전류의 곱으로 연산하여 소비되는 연료 소비량과 전력 생성량을 확인할 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112021142529976-pat00079
Figure 112021142529976-pat00080
: 연료 가격
Figure 112021142529976-pat00081
: 발전기 전력 생성량
Figure 112021142529976-pat00082
: 연료 소비량
배터리(12)는 연료를 직접적으로 소비하지 않고, 발전기(32) 혹은 연료전지(22)의 출력 전력을 통하여 충전되기 때문에 사용된 연료를 적산하여 확인할 수 있다.
수학식 3에 따라서, 배터리 단위 출력당 연료비는 배터리 전력 금액과 배터리 충전 전력으로 연산할 수 있고, 배터리 충전 전력 금액비는 배터리의 충전 전력을 위해 사용된 연료 전지(22) 혹은 발전기(32)의 전력을 생성하기 위해 소비된 연료를 통하여 BMS(10)로부터 확인할 수 있으며, 배터리 전력 금액을 적산하고 도출할 수 있다.
[수학식 3]
Figure 112021142529976-pat00083
Figure 112021142529976-pat00084
Figure 112021142529976-pat00085
: 배터리 전력 금액
Figure 112021142529976-pat00086
: 배터리 충전 전력
Figure 112021142529976-pat00087
: 발전기 전력 발전량
Figure 112021142529976-pat00088
: 연료 전지 전력 발전량
수학식 4에 따라서, 배터리 단위 출력당 연료비는 배터리 전력 금액과 배터리 방전 전력으로 연산할 수 있고, 배터리 방전 전력 금액비는 소비된 전력 금액을 차감하여 확인할 수 있다.
[수학식 4]
Figure 112021142529976-pat00089
Figure 112021142529976-pat00090
Figure 112021142529976-pat00091
: 배터리 전력 금액
Figure 112021142529976-pat00092
: 배터리 충전 전력
Figure 112021142529976-pat00093
: 방전 전 배터리 충전 전력
Figure 112021142529976-pat00094
: 방전 후 배터리 충전 전력
더불어, 본 발명은 변동되는 부하율에 따라 기본전력 출력부(70), 가변전력 출력부(80)의 담당 출력값을 조정함으로써, 연료전지(22)가 안정적인 출력이 이루어질수 있는 일반 운용모드(100)로 운전할 수 있고, 각 발전원의 출력당 연료비를 연산하여 비용 효율대로 구동되어 전기추진선박의 운용 비용을 절감할 수 있다.
도 3은 본 발명의 발전원 운용 모드를 나타낸 도면으로, 일반 운용모드(100)에서 배터리 단독추가 운용모드(110), 발전기 조합추가 운용모드(120), 가용가능전원 신속추가 운용모드(130) 또는 연료전지 출력조정모드(140)로 전환 조건 및 부하특성 구간데이터에 따라 전환될 수 있다.
이때, 도 4를 참고하여 사용부하 출력부(60)에서 출력되는 현재 구간의 가변적인 부하율을 일정 범위를 기준으로 부하운용 변화범위(Band)를 더 포함하여
Figure 112021142529976-pat00095
(부하운용 변화범위 최대값),
Figure 112021142529976-pat00096
(부하운용 변화범위 최소값),
Figure 112021142529976-pat00097
(부하운용 변화범위 크기[kWh]), Criteria(부하운용 변화범위 중앙값)을 도출할 수 있다.
배터리 단독추가 운용모드(110)는 일반 운용모드의 저부하안정구간에서 부족전원을 배터리로 충족시키기 위한 것으로, 연료전지(22)의 출력 제어를 배터리(12)가 제어할 수 있으며, 하기의 [조건 A-1]을 만족하면 배터리 단독추가 운용모드(110)로 전환할 수 있다.
[조건 A-1]
Figure 112021142529976-pat00098
Figure 112021142529976-pat00099
Figure 112021142529976-pat00100
: 부하변동구간 최대값[kWh]
Figure 112021142529976-pat00101
: 연료전지출력[kWh]
Figure 112021142529976-pat00102
: 부하변동구간 크기[kWh]
Figure 112021142529976-pat00103
: 배터리 충전 상태[%]
Figure 112021142529976-pat00104
: 배터리 단독추가 운용모드에서 권장되는 충전 상태 설정값[%]
[조건 A-1]에 따르면, 첫번째 조건(
Figure 112021142529976-pat00105
)은 연료 전지의 기본 출력이 부하운용 변화범위(Band) 내에서 운용되고 있는지 판별하기 위한 수식으로, 연료전지만으로 부하를 감당할 수 있는지 확인하는 것이다.
두번째 조건(
Figure 112021142529976-pat00106
)은 연료전지(22)만으로 감당하지 못할 경우에는 배터리의 출력을 통하여 감당할 수 있는지 확인하는 것으로, BMS(10)로부터 배터리(12)의 SOC(State of Charge)를 측정하여 배터리(10)의 출력 가능 여부를 확인할 수 있다.
여기서 첫번째 조건과 두번째 조건을 만족하면 배터리 단독추가 운용모드(110)로 전환할 수 있다.
배터리 단독추가 운용모드(110)는 하기의 [조건 A-2]를 만족하면 일반 운용모드(100)로 전환할 수 있다.
[조건 A-2]
Figure 112021142529976-pat00107
Figure 112021142529976-pat00108
Figure 112021142529976-pat00109
: 배터리 충전 상태[%]
Figure 112021142529976-pat00110
: 배터리 단독추가 운용모드에서 최대 충전 상태 설정값[%]
Figure 112021142529976-pat00111
: 배터리 단독추가 운용모드에서 최저 충전 상태 설정값[%]
[조건 A-2]는 연료전지의 출력만으로 선내 부하를 감당하기 어려울 경우에 발전기를 구동하기 위하여 일반 운용 모드로 변경하기 위한 것으로, 첫번째 조건(
Figure 112021142529976-pat00112
)은 현재 배터리가 최대 충전 상태 설정값을 초과했기에 배터리 충전이 불가능하고, 두번째 조건(
Figure 112021142529976-pat00113
)는 현재 배터리가 최저 충전 상태 설정값보다 낮아졌기 때문에 배터리 방전이 불가능하게 된다.
여기서, 첫번째 조건과 두번째 조건을 만족하게 되면 일반 운용모드(100)로 전환된다.
발전기 조합추가 운용모드(120)는 일반운용모드(100)의 고부하안정구간, 저부하급변구간 또는 고부하급변구간에서 부족전원을 발전기로 충족시키기 위한 것으로, 발전기의 최적 조합은 수학식 5로부터 도출할 수 있다.
[수학식 5]
Figure 112021142529976-pat00114
Figure 112021142529976-pat00115
Figure 112021142529976-pat00116
Figure 112021142529976-pat00117
Figure 112021142529976-pat00118
Figure 112021142529976-pat00119
: k대수 n번째 발전기 집합
Figure 112021142529976-pat00120
: k대수 n번째 조합의 부하율[%]
Figure 112021142529976-pat00121
: 현재 선내 부하[kW]
Figure 112021142529976-pat00122
: k대수 n번째 조합의 발전기 총용량[kWh]
Figure 112021142529976-pat00123
: k대수 n번째 조합의 출력당 에너지 소비량[k/kWh]
Figure 112021142529976-pat00124
: 조건을 만족하는
Figure 112021142529976-pat00125
집합
Figure 112021142529976-pat00126
: 발전기 운전 대수(k)에 따른 고부하 운전의 Parameter[%]
Figure 112021142529976-pat00127
: 현재 선내 부하에 대한 최적화된 발전기 조합
수학식 5에 따르면, 모든 발전기(32) 조합에 따른 용량을 연산하고, 해당 부하를 운용할 수 있는 부하율을 계산한다. 이때, 부하율에 대한 발전기(32)의 출력 당 에너지 소비량을 구하고, 에너지 소비량과 발전기(32)의 부하를 곱하여 총 에너지 소비량을 도출한다. 총 에너지 소비량이 작은 발전기 조합이 최적 조합이 되어, 총 운전 대수와 조합을 나타냄으로써,
Figure 112021142529976-pat00128
를 도출할 수 있다.
일반 운용모드(100)는 하기의 [조건 B-1]을 만족하면 발전기 조합추가 운용모드(120)로 전환할 수 있다.
[조건 B-1]
Figure 112021142529976-pat00129
Figure 112021142529976-pat00130
No Adjust Fuel Cell mode
No Changed Load rapidly mode
Figure 112021142529976-pat00131
Figure 112021142529976-pat00132
: 현재 발전기 조합
Figure 112021142529976-pat00133
: 최적 조합에 운용되지 않는 시간
Figure 112021142529976-pat00134
: 발전기 최적 조합에서 운용되지 않을 수 있는 시간[s] 설정값
Figure 112021142529976-pat00135
: 부하 운용 범위가 일정하게 유지된 시간[s]
Figure 112021142529976-pat00136
: 부하 운용 범위가 일정하게 유지되는 설정 시간[s]
[조건 B-1]에 따르면, 첫번째 조건(
Figure 112021142529976-pat00137
)을 통해 현재 발전기의 조합과 최적 발전기 조합을 비교하여 다른 것을 확인하고, 두번째 조건(
Figure 112021142529976-pat00138
)을 통해 순간적인 부하 변화로 발전기 조합이 변경되었는지, 최소한의 시간을 유지하였는지 판단함으로써, 발전기 운전이 급격하게 변화하는 것을 방지할 수 있다. 그리고 세번째 조건(No Adjust Fuel Cell mode)은 연료전지 출력조정모드(140)에 해당하지 않고, 네번째 조건(No Changed Load rapidly mode)은 가용가능전원 신속추가 운용모드(130)에 해당되지 않아야 발전기의 변경이 안정성을 크게 해치지 않는다. 또한, 다섯번째 조건(
Figure 112021142529976-pat00139
)은 부하운용 변화범위가 일정하게 유지되는 시간이 설정된 시간을 비교하는 것으로, 발전기(32)의 출력이 변경되어도 안정적으로 전력 공급을 할 수 있는지에 대한 안정성을 판단한다.
이때, 첫번째 조건 내지 다섯번째 조건이 만족하면 발전기 조합추가 운용모드(120)로 전환한다.
발전기 조합추가 운용모드(130)는 하기의 [조건 B-2]를 만족하면 일반 운용모드(100)로 전환할 수 있다.
[조건 B-2]
Figure 112021142529976-pat00140
Figure 112021142529976-pat00141
Figure 112021142529976-pat00142
: 요구된 발전기 최적 조합
[조건 B-2]에 따르면, 첫번째 조건(
Figure 112021142529976-pat00143
)은 현재 발전기 최적 조합이 현재 조합과 같거나, 두번째 조건 (
Figure 112021142529976-pat00144
)은 요구되는 조합과 현재 조합이 같아짐을 나타낸다.
이때, 첫번째 조건을 만족하거나, 두번째 조건을 만족하면 일반 운용 모드(100)로 전환된다.
가용가능전원 신속추가 운용모드(130)는 추진부하의 돌발적 변화가 발생되는 부하급변구간에서 부족전원을 배터리 또는 발전기에서 신속 충족시켜 안정화시키는 것으로 주로 황천항해시 나타날 수 있다. 이때 여유 전력을 확보하지 않으면 전력 안정성에 큰 영향을 미치게됨으로써, 효율성보다 안정성을 중요시하며 발전원 운용이 이루어진다.
[조건 C-1]을 만족하면 일반 운용모드(100)에서 가용가능전원 신속추가 운용모드(130)로 전환할 수 있다.
[조건 C-1]
Figure 112021142529976-pat00145
Figure 112021142529976-pat00146
Figure 112021142529976-pat00147
: 가용가능전원 신속추가 운용모드에서 부하 운용 모드 임계치[kWh]
Figure 112021142529976-pat00148
: 스택에 쌓인 데이터 중 최고값[kWh]
Figure 112021142529976-pat00149
: 스택에 쌓인 데이터 중 최저값[kWh]
Figure 112021142529976-pat00150
: 부하의 변화율[kWh/s]
[조건 C-1]에 따르면, 첫번째 조건(
Figure 112021142529976-pat00151
)은 부하운용 변화범위의 크기가 가용가능전원 신속추가 운용모드에서 부하 운용 모드 임계치보다 큰 지 확인한다. 여기서 임계치는 부하운용 변화범위의 크기가 임계치보다 커야 부하가 급변한다고 판단하는 BMS(10) 설정값이다.
그리고 두번째 조건(
Figure 112021142529976-pat00152
)은 현재까지 쌓인 부하 데이터(stack)의 변화율을 확인하여 최대값과 최소값의 변화율이 설정값보다 큰 경우 부하 급변 상태로 확인한다.
이때, 첫번째 조건 및 두번째 조건을 만족하면 가용가능전원 신속추가 운용모드(130)로 전환한다.
가용가능전원 신속추가 운용모드(130)는 하기의 [조건 C-2]를 만족하면 일반 운용모드(100)로 전환할 수 있다.
[조건 C-2]
Figure 112021142529976-pat00153
Figure 112021142529976-pat00154
Figure 112021142529976-pat00155
: 가용가능전원 신속추가 운용모드에서 부하 운용 모드 임계치[kWh]
Figure 112021142529976-pat00156
: 스택에 쌓인 데이터 중 최고값[kWh]
Figure 112021142529976-pat00157
: 스택에 쌓인 데이터 중 최저값[kWh]
Figure 112021142529976-pat00158
: 부하의 변화율[kWh/s]
[조건 C-2]는 고부하급변구간이 아님을 확인하는 것으로, 첫번째 조건(
Figure 112021142529976-pat00159
)은 임계치가 부하운용 변화범위보다 작은 것을 만족하고, 두번째 조건(
Figure 112021142529976-pat00160
)은 부하 데이터의 변화율을 확인하기 위해서 최대값과 최소값의 변화율이 설정값보다 작은 것을 만족한다.
이때, 첫번째 조건 및 두번째 조건을 만족하게 되면 가용가능전원 신속추가 운용모드(130)를 종료하고, 일반운용모드(100)로 전환된다.
연료전지 출력조정모드(140)는 일반운용모드(100)의 고부하안정구간, 저부하급변구간 또는 고부하급변구간에서 연료전지(22) 출력조정에 의해 발생되는 요동부하를 충족시키기 위하여 배터리 또는 발전기를 추가 운용시키는 것이다. 연료전지(22)는 연료 전지의 출력이 감소하게 되면 배터리와 발전기에서의 요구 출력이 증가하며, 연료전지의 출력이 증가하게 되면 배터리와 발전기에서의 요구 출력이 감소하게 됨으로써, 발전기(32)와 배터리(12)의 운용에 큰 영향을 미친다.
일반 운용모드(100)는 하기의 [조건 D-1]을 만족하면 연료전지 출력조정모드(140)로 전환할 수 있다.
[조건 D-1]
Figure 112021142529976-pat00161
Figure 112021142529976-pat00162
: 연료 전지의 운용 시 최저점[kWh] 설정값
[조건 D-1]에 따르면, 첫번째 조건(
Figure 112021142529976-pat00163
)은 연료전지(22)의 출력이 작아 연료 전지(22)의 운전을 높여야 할 경우를 나타낸 것으로, 연료전지(22)의 출력값이 감소될 경우 전력기기에 큰 영향을 주지 않으나, 연료전지(22)의 출력을 증가될 경우 전력기기에 영향을 끼치게된다. 따라서 연료전지(22)의 출력이 작을 경우를 확인한다.
연료전지 출력조정모드(140)는 하기의 [조건 D-2]를 만족하면 일반 운용모드(100)로 전환할 수 있다.
[조건 D-1]
Figure 112021142529976-pat00164
Figure 112021142529976-pat00165
: 연료 전지의 운용 시 최저점[kWh] 설정값
Figure 112021142529976-pat00166
: 연료 전지의 운용 시 최고점[kWh] 설정값
[조건 D-1]에 따르면, 첫번째 조건(
Figure 112021142529976-pat00167
)은 연료전지(22)의 출력이 원하는 값에 들어올 경우를 확인하는 것으로, 연료전지(22)의 출력이 정상 범위에 들어올 경우에는 연료전지 출력조정모드(140)를 종료한다.
상기와 같이 구성되는 운용모드의 전환에 따라서 배터리(12), 연료전지(22) 또는 배터리(32)의 담당 출력값을 조정함으로써, 운항 환경 또는 부하특성 구간 데이터에 따라 안정적으로 운전될 수 있다.
이러한 전기추진선박용 발전원 제어 시스템은 연료전지(22)가 일정한 출력값을 담당하여 전기추진선박의 안정적이고 효율적인 운항이 이루어지고, 발전원(연료전지(22), 배터리(12), 발전기(32))의 출력당 연료비를 연산하여 전기추진선박의 운용 비용을 최소화할 수 있고, 전기추진선박의 운항 상태에 따라 알맞은 발전원을 구성하게 되어 배출물 규제에 대비할 수 있다.
이상 본 발명의 설명을 위하여 도시된 도면은 본 발명이 구체화되는 하나의 실시예로서 도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 요지가 실현되기 위하여 다양한 형태의 조합이 가능함을 알 수 있다.
따라서 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
10 : BMS
12 : 배터리
20 : FCS
22 : 연료전지
30 : PMS
32 : 배터리
40 : ECS
50 : TCS
60 : 사용부하 출력부
70 : 기본전력 출력부
80 : 가변전력 출력부
90 : 우선순위 지정부
100 : 일반운용모드
110 : 배터리 단독추가 운용모드
120 : 발전기 조합추가 운용모드
130 : 가용가능전원 신속추가 운용모드
140 : 연료전지 출력조정모드

Claims (11)

  1. 배터리를 구동제어하는 BMS(Battery Management System); 연료전지를 구동제어하는 FCS(Fuel Cell System); 서비스 부하를 측정하고, 복수 개의 발전기를 구동제어하는 PMS(Power Management System); 선박의 추진동력에 소비되는 추진부하 소비전력을 제어하는 ECS(Engine Control System); 상기 BMS, FCS 및 PMS를 통합적으로 제어 및 모니터링하고, 상기 ECS에서 발생되는 추진부하 및 상기 PMS에서 발생되는 서비스 부하를 모니터링하는 TCS(Total Control System);으로 구성되는 전기추진선박용 발전원 시스템에 있어서,
    상기 TCS에서 시간대비 부하율을 측정하여 저부하안정구간, 고부하안정구간, 저부하급변구간 또는 고부하급변구간을 기준으로 분할하여 부하특성 구간데이터를 도출하는 사용부하 출력부;
    상기 부하특성 구간데이터에서 저부하안정구간의 부하율 평균값을 상기 연료전지의 담당 출력값으로 지정하는 기본전력 출력부;
    각 구간에서 상기 기본전력 출력부의 출력값을 제외한 부하율을 상기 배터리 또는 발전기를 담당 출력값으로 지정하여 충당하는 가변전력 출력부;
    를 포함하여 이루어지는 일반 운용모드로 운전함으로써,
    변동되는 부하율에 따라 기본전력 출력부, 가변전력 출력부의 담당 출력값을 조정함으로써, 연료전지가 안정적인 출력이 이루어지고,
    상기 일반 운용모드는
    상기 저부하안정구간에서 부족전원을 배터리로 충족시키는 배터리 단독추가 운용모드;
    상기 고부하안정구간, 저부하급변구간 또는 고부하급변구간에서 부족전원을 발전기로 충족시키는 발전기 조합추가 운용모드;
    추진부하의 돌발적 변화가 발생되는 부하급변구간에서 부족전원을 배터리 또는 발전기에서 신속 충족시켜 안정화시키는 가용가능전원 신속추가 운용모드;
    상기 고부하안정구간, 저부하급변구간 또는 고부하급변구간에서 연료전지 출력조정에 의해 발생되는 요동부하를 충족시키기 위하여 배터리 또는 발전기를 추가 운용시키는 연료전지 출력조정모드;
    를 포함하여 이루어져
    운용모드에 따라서 상기 연료전지, 발전기 또는 배터리의 담당 출력값을 조정함으로써, 운항 환경 또는 부하특성 구간데이터에 따라 안정적으로 운전될 수 있는 것을 특징으로 하는 전기추진선박용 발전원 제어 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 TCS는
    우선순위 지정부를 더 포함하여
    하기의 수학식 1, 수학식 2, 수학식 3 또는 수학식 4에 따라 발전원(연료전지, 배터리, 발전기)의 출력당 연료비를 연산하여,
    비용 효율에 따라 발전원 우선순위를 지정하고, 우선순위에 따라 저부하안정구간, 고부하안정구간, 저부하급변구간 또는 고부하급변구간에서저부하안정구간, 고부하안정구간, 저부하급변구간 또는 고부하급변구간에서 발전원을 구동시키는 것을 특징으로 하는 전기추진선박용 발전원 제어 시스템.
    [수학식 1]
    Figure 112021142529976-pat00168

    Figure 112021142529976-pat00169
    : 연료 가격
    Figure 112021142529976-pat00170
    : 연료 전지 전력 생성량
    Figure 112021142529976-pat00171
    : 연료 소비량
    [수학식 2]
    Figure 112021142529976-pat00172

    Figure 112021142529976-pat00173
    : 연료 가격
    Figure 112021142529976-pat00174
    : 발전기 전력 생성량
    Figure 112021142529976-pat00175
    : 연료 소비량
    [수학식 3]
    Figure 112021142529976-pat00176

    Figure 112021142529976-pat00177

    Figure 112021142529976-pat00178
    : 배터리 전력 금액
    Figure 112021142529976-pat00179
    : 배터리 충전 전력
    Figure 112021142529976-pat00180
    : 발전기 전력 발전량
    Figure 112021142529976-pat00181
    : 연료 전지 전력 발전량
    [수학식 4]
    Figure 112021142529976-pat00182

    Figure 112021142529976-pat00183

    Figure 112021142529976-pat00184
    : 배터리 전력 금액
    Figure 112021142529976-pat00185
    : 배터리 충전 전력
    Figure 112021142529976-pat00186
    : 방전 전 배터리 충전 전력
    Figure 112021142529976-pat00187
    : 방전 후 배터리 충전 전력
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 일반 운용모드는
    상기 사용부하 출력부에서 출력되는 현재 구간의 가변적인 부하율을 일정 범위를 기준으로 부하운용 변화범위(Band)를 더 포함하여
    하기의 [조건 A-1]을 만족하면 배터리 단독추가 운용모드로 전환하는 것을 특징으로 하는 전기추진선박용 발전원 제어 시스템.
    [조건 A-1]
    Figure 112023070752392-pat00188

    Figure 112023070752392-pat00189

    Figure 112023070752392-pat00190
    : 부하운용 변화범위 최대값[kWh]
    Figure 112023070752392-pat00191
    : 연료전지출력[kWh]
    Figure 112023070752392-pat00192
    : 부하운용 변화범위 크기[kWh]
    Figure 112023070752392-pat00193
    : 배터리 충전 상태[%]
    Figure 112023070752392-pat00194
    : 배터리 단독추가 운용모드에서 권장되는 충전 상태 설정값[%]
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 배터리 단독추가 운용모드는 하기의 [조건 A-2]를 만족하면 일반 운용모드로 전환하는 것을 특징으로 하는 전기추진선박용 발전원 제어 시스템.
    [조건 A-2]
    Figure 112021142529976-pat00195

    Figure 112021142529976-pat00196

    Figure 112021142529976-pat00197
    : 배터리 충전 상태[%]
    Figure 112021142529976-pat00198
    : 배터리 단독추가 운용모드에서 최대 충전 상태 설정값[%]
    Figure 112021142529976-pat00199
    : 배터리 단독추가 운용모드에서 최저 충전 상태 설정값[%]
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 일반 운용모드는
    [수학식 5]에 따른 하기의 [조건 B-1]을 만족하면 발전기 조합추가 운용모드로 전환하는 것을 특징으로 하는 전기추진선박용 발전원 제어 시스템.
    [수학식 5]
    Figure 112023070752392-pat00200

    Figure 112023070752392-pat00201

    Figure 112023070752392-pat00202

    Figure 112023070752392-pat00203

    Figure 112023070752392-pat00204

    Figure 112023070752392-pat00205
    : k대수 n번째 발전기 집합
    Figure 112023070752392-pat00206
    : k대수 n번째 조합의 부하율[%]
    Figure 112023070752392-pat00207
    : 현재 선내 부하[kW]
    Figure 112023070752392-pat00208
    : k대수 n번째 조합의 발전기 총용량[kWh]
    Figure 112023070752392-pat00209
    : k대수 n번째 조합의 출력당 에너지 소비량[k/kWh]
    Figure 112023070752392-pat00210
    : 조건을 만족하는
    Figure 112023070752392-pat00211
    집합
    Figure 112023070752392-pat00212
    : 발전기 운전 대수(k)에 따른 고부하 운전의 Parameter[%]
    Figure 112023070752392-pat00213
    : 현재 선내 부하에 대한 최적화된 발전기 조합
    [조건 B-2]
    Figure 112023070752392-pat00214

    Figure 112023070752392-pat00215

    No Adjust Fuel Cell mode
    No Changed Load rapidly mode
    Figure 112023070752392-pat00216

    Figure 112023070752392-pat00217
    : 현재 발전기 조합
    Figure 112023070752392-pat00218
    : 최적 조합에 운용되지 않는 시간
    Figure 112023070752392-pat00219
    : 발전기 최적 조합에서 운용되지 않을 수 있는 시간[s] 설정값
    Figure 112023070752392-pat00220
    : 부하 운용 범위가 일정하게 유지된 시간[s]
    Figure 112023070752392-pat00221
    : 부하 운용 범위가 일정하게 유지되는 설정 시간[s]
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 발전기 조합추가 운용모드는 하기의 [조건 B-2]를 만족하면 일반 운용모드로 전환하는 것을 특징으로 하는 전기추진선박용 발전원 제어 시스템.
    [조건 B-2]
    Figure 112021142529976-pat00222

    Figure 112021142529976-pat00223

    Figure 112021142529976-pat00224
    : 요구된 발전기 최적 조합
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 일반 운용모드는
    상기 사용부하 출력부에서 출력되는 현재 구간의 가변적인 부하율을 일정 범위를 기준으로 부하운용 변화범위(Band)를 더 포함하여,
    하기의 [조건 C-1]을 만족하면 가용가능전원 신속추가 운용모드로 전환하는 것을 특징으로 하는 전기추진선박용 발전원 제어 시스템.
    [조건 C-1]
    Figure 112023070752392-pat00225

    Figure 112023070752392-pat00226

    Figure 112023070752392-pat00227
    : 가용가능전원 신속추가 운용모드에서 부하 운용 모드 임계치[kWh]
    Figure 112023070752392-pat00228
    : 스택에 쌓인 데이터 중 최고값[kWh]
    Figure 112023070752392-pat00229
    : 스택에 쌓인 데이터 중 최저값[kWh]
    Figure 112023070752392-pat00230
    : 부하의 변화율[kWh/s]
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 가용가능전원 신속추가 운용모드는 하기의 [조건 C-2]를 만족하면 일반 운용모드로 전환하는 것을 특징으로 하는 전기추진선박용 발전원 제어 시스템.
    [조건 C-2]
    Figure 112021142529976-pat00231

    Figure 112021142529976-pat00232

    Figure 112021142529976-pat00233
    : 가용가능전원 신속추가 운용모드에서 부하 운용 모드 임계치[kWh]
    Figure 112021142529976-pat00234
    : 스택에 쌓인 데이터 중 최고값[kWh]
    Figure 112021142529976-pat00235
    : 스택에 쌓인 데이터 중 최저값[kWh]
    Figure 112021142529976-pat00236
    : 부하의 변화율[kWh/s]
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 일반 운용모드는 하기의 [조건 D-1]을 만족하면 연료전지 출력조정모드로 전환하는 것을 특징으로 하는 전기추진선박용 발전원 제어 시스템.
    [조건 D-1]
    Figure 112023070752392-pat00237

    Figure 112023070752392-pat00238
    : 연료 전지의 운용 시 최저점[kWh] 설정값
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 연료전지 출력조정모드는 하기의 [조건 D-2]를 만족하면)일반 운용모드로 전환하는 것을 특징으로 하는 전기추진선박용 발전원 제어 시스템.
    [조건 D-1]
    Figure 112021142529976-pat00239

    Figure 112021142529976-pat00240
    : 연료 전지의 운용 시 최저점[kWh] 설정값
    Figure 112021142529976-pat00241
    : 연료 전지의 운용 시 최고점[kWh] 설정값
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