KR20190091882A - 소형선박용 전기모터추진시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시 예에서는, 소형선박에 추진동력을 제공하는 영구자석형동기모터(30)(pmsm, permanent magnet synchronous motor)를 포함하여 구비되는 모터구동시스템에 있어서, 외부로부터 공급되는 전원을 충전하여 상기 영구자석형동기모터(30)에 전원을 제공하는 착탈식 배터리부(10);와 상기 배터리에서 공급되는 직류전원을 교류전원으로 변환시키는 인버터(20, 560);와 선박의 프로펠러에 회전동력을 제공하는 영구자석형동기모터(30);와 상기 영구자석형동기모터(30)의 구동, 회전방향 및 회전속도를 자극의 위치검출 센서 없이 제어하는 모터제어부(40);를 포함하여 구성되고, 상기 착탈식 배터리부(10)는 상기 소형선박이 정박하는 곳에서 충전시스템(50)에서 충전후 재사용하는 것을 특징으로 하는 소형선박용 전기모터추진시스템의 구성을 제공한다.

Description

소형선박용 전기모터추진시스템 {electric motor propulsion system for small sized vessels}
본 발명은 소형선박에 구비되는 전기모터추진시스템에 관한 것이다.
상세히, 소형선박의 운전효율, 구동 신뢰성 향상 및 에미션(emission) 저감을 목표로 탈착 가능한 배터리의 전원을 이용하고, 위치센서를 구비하지 않는 영구자석형동기모터(30)(pmsm, permanent magnet synchronous motor) 기반의 전기모터추진시스템의 구축을 가능케 하는 구성에 관한 것이다.
환경 규제 강화나 원유가 상승 등의 요인으로 환경성능이나 연비가 좋은 선박에 대한 요구가 증가하는 추세이다. 이는 결국 화석연료 사용을 축소하기 위한 노력으로 이어지고 있으나, 태양광, 풍력, 연료전지를 접목한 하이브리드 선박 추진 기술은 아직 초기 단계에 있다.
한편, 기존 선박의 전기추진시스템은 말단에 프로펠러가 연결된 추진축을 발전기에서 공급되는 전원을 이용한 추진용 전기모터로 구동시켜 선박을 추진하는 것으로서, LNG 운반선, 유람선, 시추선 등 다양한 종류의 선박에서 이미 전기추진시스템을 적용하고 있는 경우가 있다.
일반적으로 프로펠러는 400 rpm 이하의 속도로 회전하면서 선박을 추진시키는데, 종래에는 추진용 전기모터로서 속도가 400 rpm 이상(실제, 640 rpm 정도) 또는 1,200 rpm 정도인 중속 전기모터를 채택하고 감속 기어를 사용하여 프로펠러의 회전 속도에 상응하게 감속하여 추진축을 회전시켰다.
즉, 종래에는 중속 전기모터인 추진용 전기모터의 구동축과 말단에 프로펠러가 연결된 추진축의 사이에 감속 기어를 설치하여, 추진용 전기모터의 구동축의 회전속도를 프로펠러의 회전 속도에 상응하게 감속시켜서 추진축을 회전시키도록 구성되어 있다.
여기에서, 고속선 등에서 사용하는 2축 시스템의 경우, 2개의 추진용 전기모터의 각각의 구동축이 감속 기어를 통해 1개의 추진축에 연결되도록 구성되어 있다. 따라서, 종래에는 중속 전기모터를 작동시킨 후 감속 기어를 사용하여 추진용 전기 모터의 구동축의 회전 속도를 감속시키는 구성이므로 효율이 낮아 운전 비용이 많이 드는 문제가 있다. 실제 감속 기어는 효율을 1 내지 2 % 저하시킨다.
또한, 종래에는 감속 기어의 설치로 인해 설비 비용이 증가하고 선박의 구조가 복잡해지고 감속 기어라는 구성요소가 추가되는 만큼 전체 시스템의 신뢰성이 감소되는 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 소형선박의 운전효율, 구동 신뢰성 향상 및 에미션(emission) 저감을 목표로 발전기 대신 탈착 가능한 배터리의 전원을 이용하고, 위치센서를 구비하지 않는 영구자석형동기모터(30)(pmsm, permanent magnet synchronous motor) 기반의 전기모터추진시스템의 구축을 가능케 하는 구성을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 실시 예에 따른 소형선박에 구비되는 모터구동시스템에 있어서, 외부로부터 공급되는 전원을 충전하여 상기 영구자석형동기모터(30)에 전원을 제공하는 착탈식 배터리부(10);와 상기 배터리에서 공급되는 직류전원을 교류전원으로 변환시키는 인버터(20, 560);와, 선박의 프로펠러에 회전동력을 제공하는 영구자석형동기모터(30);와 상기 영구자석형동기모터(30)의 구동, 회전방향 및 회전속도를 자극의 위치검출 센서 없이 제어하는 모터제어부(40);를 포함하여 구성되고, 상기 착탈식 배터리부(10)는 상기 소형선박이 정박하는 곳에서 충전시스템(50)에서 충전 후 재사용하는 것을 특징으로 하는 소형선박용 전기모터추진시스템의 구성을 제공한다.
그리고, 상기 착탈식 배터리부(10)는, 상기 모터구동시스템이 구비된 선박의 일측에 1개 이상 구비되어, 상기 영구자석형동기모터(30)에 전원을 공급하기 위해서 상기 인버터(20, 560)와 직렬 또는 병렬로 다수개가 연결되어 전원을 공급하는 것이 가능한 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 충전시스템(50)은, 상기 소형선박이 정박하는 곳에 구비되고,
상기 착탈식 배터리부(10)가 안착되어 충전되는 크래들(510)과, 외부에서 공급되는 교류전원을 직류전원으로 변환시켜주는 컨버터부(520)와, 상기 컨버터부(520)와 크래들(510)의 충전작업을 제어하는 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 소형선박용 전기모터추진시스템의 구성을 제공한다.
이때, 상기 충전시스템(50)에는, 태양에너지를 집광하여 전기에너지로 바꿔주는 태양광 모듈과, 상기 태양광모듈(540)에서 공급되는 전기에너지를 저장하는 축전지(550)와, 상기 축전지(550)에 저장된 전기에너지를 교류전원으로 바꿔주는 인버터(20, 560)와, 상기 인버터(20, 560) 및 축전지(550)의 충전 및 전력변환을 제어하는 충전컨트롤부(570)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 제어부는, 상기 외부에서 공급되는 교류전원과, 상기 태양광 모듈에서 충전된 축전지(550)에 저장된 전기에너지를 선택적으로 이용하여 상기 크래들(510)에 장착되는 배터리를 충전하는 것을 특징으로 한다.
발명의 다른 실시 예로써, 소형선박에 추진동력을 제공하는 영구자석형동기모터(30)(pmsm, permanent magnet synchronous motor)를 포함하여 구비되는 모터구동시스템에 있어서, 외부로부터 공급되는 전원을 충전하여 상기 영구자석형동기모터(30)에 전원을 제공하는 착탈식 배터리부(10);와 상기 배터리에서 공급되는 직류전원을 교류전원으로 변환시키는 인버터(20, 560);와 선박의 프로펠러에 회전동력을 제공하는 영구자석형동기모터(30);와 상기 영구자석형동기모터(30)의 구동, 회전방향 및 회전속도를 제어하는 모터제어부(40);와 상기 배터리를 충전하는 충전시스템(50);을 포함하여 구성되고, 상기 착탈식 배터리부(10)는 상기 소형선박이 정박하는 곳에서 충전시스템(50)에서 충전후 재사용하는 것을 특징으로 하는 소형선박용 전기모터추진시스템의 구성을 제공한다.
이때, 상기 착탈식 배터리부(10)는, 상기 모터구동시스템이 구비된 선박의 일측에 1개 이상 구비되어, 상기 영구자석형동기모터(30)에 전원을 공급하기 위해서 상기 인버터(20, 560)와 직렬 또는 병렬로 다수개가 연결되어 전원을 공급하는 것이 가능한 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 충전시스템(50)은, 상기 소형선박이 정박하는 곳에 구비되고, 상기 착탈식 배터리부(10)가 안착되어 충전되는 크래들(510)과, 외부에서 공급되는 교류전원을 직류전원으로 변환시켜주는 컨버터부(520)와, 상기 컨버터부(520)와 크래들(510)의 충전작업을 제어하는 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 충전시스템(50)에는, 태양에너지를 집광하여 전기에너지로 바꿔주는 태양광 모듈과, 상기 태양광모듈(540)에서 공급되는 전기에너지를 저장하는 축전지(550)와, 상기 축전지(550)에 저장된 전기에너지를 교류전원으로 바꿔주는 인버터(20, 560)와, 상기 인버터(20, 560) 및 축전지(550)의 충전 및 전력변환을 제어하는 충전컨트롤부(570)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 제어부는, 상기 외부에서 공급되는 교류전원과, 상기 태양광 모듈에서 충전된 축전지(550)에 저장된 전기에너지를 선택적으로 이용하여 상기 크래들(510)에 장착되는 배터리를 충전하는 것을 특징으로 하는 소형선박용 전기모터추진시스템의 구성을 제공한다.
본 실시 예에 의할 때, 배출가스에 대한 환경 규제가 엄격한 항해 구간이거나 짧은 항해거리를 이용한 구간에서는 전기모터만의 동력으로 추진하는 전기모터 추진시스템을 구비한 소형선박의 동력시스템을 구성을 제공할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 전기모터 구동으로 내연기관 구동에 따른 폐유, 잔존유가 일체 발생하지 않으므로 연안생태계 보전에도 크게 기여할 수 있다.
또한, 간단하고도 단순한 구조를 가지기 때문에 기존선의 개조 탑재가 쉬울 뿐만 아니라 설치 공간도 대폭 줄일 수 있을 뿐더러 수리 및 유지가 용이하다는 효과 또한 기대할 수 있다.
뿐만 아니라 추진 축계를 별도로 구성하지 않고 모터와 프로펠러를 일체형으로 탑재한 선외기 형태의 선박 추진장치가 가능하다는 장점도 있다.
도 1 내지 3은 본 발명의 실시 예에 따른 소형선박용 전기모터추진시스템의 전체 및 개별 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 소형선박용 전기모터추진시스템에 구비되는 배터리의 방전전압 특성곡선을 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 소형선박용 전기모터추진시스템의 벡터제어 기반의 영구자석형동기모터(pmsm)의 센서리스 제어의 개략도를 나타낸 것이다.
이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 구체적인 실시 예를 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이다.
도 1 내지 3은 본 발명의 실시 예에 따른 소형선박용 전기모터추진시스템의 전체 및 개별 구성을 나타낸 도면이다. 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 소형선박용 전기모터추진시스템에 구비되는 배터리의 방전전압 특성곡선을 나타낸 것이다. 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 소형선박용 전기모터추진시스템의 벡터제어 기반의 영구자석형동기모터(pmsm)의 센서리스 제어의 개략도를 나타낸 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 소형선박에 추진동력을 제공하는 영구자석형동기모터(30)(pmsm, permanent magnet synchronous motor)를 포함하여 구비되는 모터구동시스템에 있어서, 외부로부터 공급되는 전원을 충전하여 상기 영구자석형동기모터(30)에 전원을 제공하는 착탈식 배터리부(10);와 상기 배터리에서 공급되는 직류전원을 교류전원으로 변환시키는 인버터(20, 560);와 선박의 프로펠러에 회전동력을 제공하는 영구자석형동기모터(30);와 상기 영구자석형동기모터(30)의 구동, 회전방향 및 회전속도를 제어하는 모터제어부(40);를 포함하여 구성되고, 상기 착탈식 배터리부(10)는 상기 소형선박이 정박하는 곳에서 충전시스템(50)에서 충전 후 재사용하는 것을 특징으로 하는 소형선박용 전기모터추진시스템의 구성을 제공한다.
상기와 같이, 본 실시 예에 의할 때, 배출가스에 대한 환경 규제가 엄격한 항해 구간이거나 짧은 항해거리를 이용한 구간에서는 전기모터만의 동력으로 추진하는 전기모터추진시스템을 구비한 소형선박의 동력시스템을 구성할 수 있다. 특히 간단하고도 단순한 구조를 가지기 때문에 기존선의 개조 탑재가 쉬울 뿐만 아니라 설치 공간도 대폭 줄일 수 있을 뿐더러 수리 및 유지가 용이한 구성을 가진다.
상기 착탈식 배터리부(10)는 기본적으로 모터에 전력을 제공하는 구동원으로써, 착탈이 가능한 구조이고, 충전작업을 통해서 반복해서 사용이 가능하다.
그리고, 선박내에서 1개 이상이 구비되고, 상기 인버터(20, 560)와 직렬 또는 병렬로 다수개가 한꺼번에 연결이 가능하고, 상기 모터제어부(40)는 상기 착탈식 배터리에서 공급되는 전원을 이용하여 모터를 구동하여 항해가 가능하도록 제어한다.
상기 모터제어부(40)는, 상기 인버터(20, 560) 등에 연결된 상기 착탈식 배터리부(10)의 잔존 충전량 및 전압상태 등을 파악하여 항해에 필요한 전력량을 계산하고, 부족시에는 항해자 또는 조타실로 그 내용을 디스플레이 등을 통해서 도시하여 알릴 수 있다.
항해자 또는 선원은 상기 도시되는 내용에 따라, 여분으로 구비한 착탈식 배터리를 교체하는 등의 조치를 취할 수 있다.
그리고, 상기 착탈식 배터리부(10)는, 상기 모터구동시스템이 구비된 선박의 일측에 1개 이상 구비되어, 상기 영구자석형동기모터(30)에 전원을 공급하기 위해서 상기 인버터(20, 560)와 직렬 또는 병렬로 다수개가 연결되어 전원을 공급하는 것이 가능한 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 충전시스템(50)은, 상기 소형선박이 정박하는 곳에 구비되고,
상기 착탈식 배터리부(10)가 안착되어 충전되는 크래들(510)과, 외부에서 공급되는 교류전원을 직류전원으로 변환시켜주는 컨버터부(520)와, 상기 컨버터부(520)와 크래들(510)의 충전작업을 제어하는 제어부(530)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 소형선박용 전기모터추진시스템의 구성을 제공한다.
이때, 상기 충전시스템(50)에는, 태양에너지를 집광하여 전기에너지로 바꿔주는 태양광 모듈과, 상기 태양광 모듈(540)에서 공급되는 전기에너지를 저장하는 축전지(550)와, 상기 축전지(550)에 저장된 전기에너지를 교류전원으로 바꿔주는 인버터(20, 560)와, 상기 인버터(20, 560) 및 축전지(550)의 충전 및 전력변환을 제어하는 충전컨트롤부(570)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 제어부(530)는, 상기 외부에서 공급되는 교류전원과, 상기 태양광 모듈에서 충전된 축전지(550)에 저장된 전기에너지를 선택적으로 이용하여 상기 크래들(510)에 장착되는 배터리를 충전하는 것을 특징으로 한다.
발명의 다른 실시 예로써, 소형선박에 추진동력을 제공하는 영구자석형동기모터(30)(pmsm, permanent magnet synchronous motor)를 포함하여 구비되는 모터구동시스템에 있어서, 외부로부터 공급되는 전원을 충전하여 상기 영구자석형동기모터(30)에 전원을 제공하는 착탈식 배터리부(10);와 상기 배터리에서 공급되는 직류전원을 교류전원으로 변환시키는 인버터(20, 560);와 선박의 프로펠러에 회전동력을 제공하는 영구자석형동기모터(30);와 상기 영구자석형동기모터(30)의 구동, 회전방향 및 회전속도를 제어하는 모터제어부(40);와 상기 배터리를 충전하는 충전시스템(50);을 포함하여 구성되고, 상기 착탈식 배터리부(10)는 상기 소형선박이 정박하는 곳에서 충전시스템(50)으로 충전 후 재사용하는 것을 특징으로 하는 소형선박용 전기모터추진시스템의 구성을 제공한다.
이때, 상기 착탈식 배터리부(10)는, 상기 모터구동시스템이 구비된 선박의 일측에 1개 이상 구비되어, 상기 영구자석형동기모터(30)에 전원을 공급하기 위해서 상기 인버터(20, 560)와 직렬 또는 병렬로 다수개가 연결되어 전원을 공급하는 것이 가능한 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 착탈식 배터리부(10)는, 상기 선박이 정박하는 곳에 구비된 충전시스템(50)에서 충전하여 재사용하는 것이 가능하다.
한편, 상기 충전시스템(50)은, 상기 소형선박이 정박하는 곳에 구비되고, 상기 착탈식 배터리부(10)가 안착되어 충전되는 크래들(510)과, 외부에서 공급되는 교류전원을 직류전원으로 변환시켜주는 컨버터부(520)와, 상기 컨버터부(520)와 크래들(510)의 충전작업을 제어하는 제어부(530)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 충전시스템(50)은, 일반적으로 사용되는 3상전원 또는 교류전원을 이용하여 상기 착탈식 배터리부(10)의 충전을 하는 것 뿐만 아니라, 태양광을 이용하여 충전하는 시스템을 구비하여 이를 통해 충전하는 것 또한 가능하다.
상기 충전시스템(50)에 구비된 제어부(530)는 상기 두가지 전원을 이용해서 상기 크래들(510)에 장착되는 상기 착탈식 배터리부(10)를 선택적으로 충전하는 것이 가능하다.
이때, 3상전원과 교류전원과 같은 일반적인 전원은 태양광을 통해서 충전작업이 용이하지 않은 야간 시간대나 혹은 기상상태가 좋지 않은 경우에 보조적으로 이용할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
이때, 상기 충전시스템(50)에는, 태양에너지를 집광하여 전기에너지로 바꿔주는 태양광 모듈과, 상기 태양광 모듈(540)에서 공급되는 전기에너지를 저장하는 축전지(550)와, 상기 축전지(550)에 저장된 전기에너지를 교류전원으로 바꿔주는 인버터(20, 560)와, 상기 인버터(20, 560) 및 축전지(550)의 충전 및 전력변환을 제어하는 충전컨트롤부(570)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 제어부(530)는, 상기 외부에서 공급되는 교류전원과, 상기 태양광 모듈에서 충전된 축전지(550)에 저장된 전기에너지를 선택적으로 이용하여 상기 크래들(510)에 장착되는 배터리를 충전하는 것을 특징으로 하는 소형선박용 전기모터추진시스템의 구성을 제공한다.
상기와 같은 구성을 통해서, 전기모터추진시스템이 구비된 소형선박은, 정박하는 장소에 구비된 충전시스템(50)을 이용하여 방전된 착탈식 배터리부(10)와, 상기 크래들(510)에 충전이 완료된 배터리를 교환해서 반복적으로 사용하고, 선박에 여분의 상기 착탈식 배터리부(10)를 소정의 위치에 비치하여 사용하는 것이 가능하다.
이때, 상기 착탈식 배터리 뿐만 아니라, 프로펠러를 포함한 전기모터로 구동되는 전기모터추진시스템 자체 또한 착탈이 가능한 구성을 가질 수 있다. 즉, 전기모터와 프로펠러를 일체형으로 한 선외기 형태로도 구성이 가능하다 할 것이다.
상기와 같은 착탈이 가능한 전기모터추진시스템을 구비함으로써, 이를 예비 동력원으로 활용하는 것 또한 가능하다.
즉, 배출가스에 대한 환경 규제가 엄격한 항해 구간에는 전기모터추진시스템의 동력으로 추진하고, 환경 규제가 없는 지역에서는 내연기관 엔진의 동력으로 추진할 수 있는 등 추진 동력을 선택할 수 있으며, 특히 단순한 구조를 가지기 때문에 효율적으로 설치할 수 있고 내연기관 엔진을 구비한 기존선에 적용 시 개조가 용이하다는 장점 또한 기대할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시 예로써, 소형선박에 구비되는 모터구동시스템에 있어서, 외부로부터 공급되는 전원을 충전하여 상기 영구자석형동기모터(30)에 전원을 제공하는 착탈식 배터리부(10);와 상기 배터리에서 공급되는 직류전원을 교류전원으로 변환시키는 인버터(20, 560);와 선박의 프로펠러에 회전동력을 제공하는 영구자석형동기모터(30);와 상기 영구자석형동기모터(30)의 구동, 회전방향 및 회전속도를 제어하는 모터제어부(40);를 포함하여 구성되고, 상기 착탈식 배터리부(10)는 상기 소형선박이 정박하는 곳에서 충전시스템(50)에서 충전 후 재사용하는 것을 특징으로 하는 소형선박용 전기모터추진시스템의 구성을 제공하는 것이 가능하다.
상기와 같이, 본 실시 예에 의할 때, 배출가스에 대한 환경 규제가 엄격한 항해 구간이거나 짧은 항해거리를 이용한 구간에서는 전기모터만의 동력으로 추진하는 전기모터 추진시스템을 구비한 소형선박의 동력시스템을 구성할 수 있다. 특히 간단하고도 단순한 구조를 가지기 때문에 기존선의 개조 탑재가 쉬울 뿐만 아니라 설치 공간도 대폭 줄일 수 있을 뿐더러 수리 및 유지가 용이한 구성을 가진다.
상기 착탈식 배터리부(10)는 기본적으로 모터에 전력을 제공하는 구동원으로써, 착탈이 가능한 구조이고, 충전작업을 통해서 반복해서 사용이 가능하다.
그리고, 선박 내에서 1개 이상이 구비되고, 상기 인버터(20, 560)와 직렬 또는 병렬로 다수개가 한꺼번에 연결이 가능하고, 상기 모터제어부(40)는 상기 착탈식 배터리에서 공급되는 전원을 이용하여 모터를 구동하여 항해가 가능하도록 제어한다. 특히, 효율이 좋은 영구자석형 동기모터를 자극의 위치 검출을 위한 센서 없이도 구동이 가능한 센서리스 제어기술을 포함한다.
상기 모터제어부(40)는, 상기 인버터(20, 560) 등에 연결된 상기 착탈식 배터리부(10)의 잔존 충전량 및 전압상태 등을 파악하여 항해에 필요한 전력량을 계산하고, 부족시에는 항해자 또는 조타실로 그 내용을 디스플레이 등을 통해서 도시하여 알릴 수 있다.
항해자 또는 선원은 상기 도시되는 내용에 따라, 여분으로 구비한 착탈식 배터리를 교체하는 등의 조치를 취할 수 있다.
그리고, 상기 착탈식 배터리부(10)는, 상기 모터구동시스템이 구비된 선박의 일측에 1개 이상 구비되어, 상기 영구자석형동기모터(30)에 전원을 공급하기 위해서 상기 인버터(20, 560)와 직렬 또는 병렬로 다수개가 연결되어 전원을 공급하는 것이 가능한 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 충전시스템(50)은, 상기 소형선박이 정박하는 곳에 구비되고,
상기 착탈식 배터리부(10)가 안착되어 충전되는 크래들(510)과, 외부에서 공급되는 교류전원을 직류전원으로 변환시켜주는 컨버터부(520)와, 상기 컨버터부(520)와 크래들(510)의 충전작업을 제어하는 제어부(530)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 소형선박용 전기모터추진시스템의 구성을 제공한다.
이때, 상기 충전시스템(50)에는, 태양에너지를 집광하여 전기에너지로 바꿔주는 태양광 모듈과, 상기 태양광 모듈(540)에서 공급되는 전기에너지를 저장하는 축전지(550)와, 상기 축전지(550)에 저장된 전기에너지를 교류전원으로 바꿔주는 인버터(20, 560)와, 상기 인버터(20, 560) 및 축전지(550)의 충전 및 전력변환을 제어하는 충전컨트롤부(570)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 제어부(530)는, 상기 외부에서 공급되는 교류전원과, 상기 태양광 모듈에서 충전된 축전지(550)에 저장된 전기에너지를 선택적으로 이용하여 상기 크래들(510)에 장착되는 배터리를 충전하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 제어부(530)는, 상기 외부에서 공급되는 교류전원과, 상기 태양광 모듈에서 충전된 축전지(550)에 저장된 전기에너지를 선택적으로 이용하여 상기 크래들(510)에 장착되는 배터리를 충전하는 것을 특징으로 하는 소형선박용 전기모터추진시스템의 구성을 제공한다.
상기와 같은 구성을 통해서, 전기모터추진시스템이 구비된 소형선박은, 정박하는 장소에 구비된 충전시스템(50)을 이용하여 방전된 착탈식 배터리부(10)와, 상기 크래들(510)에 충전이 완료된 배터리를 교환해서 반복적으로 사용하고, 선박에 여분의 상기 착탈식 배터리부(10)를 소정의 위치에 비치하여 사용하는 것이 가능하다.
이때, 상기 착탈식 배터리 뿐만 아니라, 프로펠러를 포함한 전기모터로 구동되는 전기모터추진시스템 자체 또한 착탈이 가능한 구성을 가질 수 있다.
상기와 같은 착탈이 가능한 전기모터추진시스템을 구비함으로써, 이를 예비 동력원으로 활용하는 것 또한 가능하다.
즉, 배출가스에 대한 환경 규제가 엄격한 항해 구간에는 전기모터추진시스템의 동력으로 추진하고, 환경 규제가 없는 지역에서는 내연기관 엔진의 동력으로 추진할 수 있는 등 추진 동력을 선택할 수 있으며, 특히 단순한 구조를 가지기 때문에 효율적으로 설치할 수 있고 내연기관 엔진을 구비한 기존선에 적용 시 개조가 용이하다는 장점 또한 기대할 수 있다.
10. 착탈식 배터리부 20. 인버터
30. 영구자석형동기모터 40. 모터제어부
50. 충전시스템 510. 크래들
520. 컨버터부 530. 제어부
540. 태양광 모듈 550. 축전지
560. 인버터 570. 충전컨트롤부

Claims (10)

  1. 소형선박에 구비되는 모터구동시스템에 있어서,
    외부로부터 공급되는 전원을 충전하여 상기 영구자석형동기모터(30)에 전원을 제공하는 착탈식 배터리부(10);와
    상기 배터리에서 공급되는 직류전원을 교류전원으로 변환시키는 인버터(20, 560);와,
    선박의 프로펠러에 회전동력을 제공하는 영구자석형동기모터(30);와
    상기 영구자석형동기모터(30)의 구동, 회전방향 및 회전속도를 자극의 위치검출 센서 없이 제어하는 모터제어부(40);를 포함하여 구성되고,
    상기 착탈식 배터리부(10)는 상기 소형선박이 정박하는 곳에서 충전시스템(50)에서 충전 후 재사용하는 것을 특징으로 하는 소형선박용 전기모터추진시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 착탈식 배터리부(10)는,
    상기 모터구동시스템이 구비된 선박의 일측에 1개 이상 구비되어,
    상기 영구자석형동기모터(30)에 전원을 공급하기 위해서 상기 인버터(20, 560)와 직렬 또는 병렬로 다수개가 연결되어 전원을 공급하는 것이 가능한 것을 특징으로 하는 소형선박용 전기모터추진시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 충전시스템(50)은,
    상기 소형선박이 정박하는 곳에 구비되고,
    상기 착탈식 배터리부(10)가 안착되어 충전되는 크래들(510)과,
    외부에서 공급되는 교류전원을 직류전원으로 변환시켜주는 컨버터부(520)와,
    상기 컨버터부(520)와 크래들(510)의 충전작업을 제어하는 제어부(530)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 소형선박용 전기모터추진시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 충전시스템(50)에는,
    태양에너지를 집광하여 전기에너지로 바꿔주는 태양광 모듈과,
    상기 태양광 모듈(540)에서 공급되는 전기에너지를 저장하는 축전지(550)와,
    상기 축전지(550)에 저장된 전기에너지를 교류전원으로 바꿔주는 인버터(20, 560)와,
    상기 인버터(20, 560) 및 축전지(550)의 충전 및 전력변환을 제어하는 충전컨트롤부(570)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 소형선박용 전기모터추진시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제어부(530)는,
    상기 외부에서 공급되는 교류전원과, 상기 태양광 모듈에서 충전된 축전지(550)에 저장된 전기에너지를 선택적으로 이용하여 상기 크래들(510)에 장착되는 배터리를 충전하는 것을 특징으로 하는 소형선박용 전기모터추진시스템.
  6. 소형선박에 추진동력을 제공하는 영구자석형동기모터(30)(pmsm, permanent magnet synchronous motor)를 포함하여 구비되는 모터구동시스템에 있어서,
    외부로부터 공급되는 전원을 충전하여 상기 영구자석형동기모터(30)에 전원을 제공하는 착탈식 배터리부(10);와
    상기 배터리에서 공급되는 직류전원을 교류전원으로 변환시키는 인버터(20, 560);와,
    선박의 프로펠러에 회전동력을 제공하는 영구자석형동기모터(30);와
    상기 영구자석형동기모터(30)의 구동, 회전방향 및 회전속도를 자극의 위치검출 센서 없이 제어하는 모터제어부(40);와
    상기 배터리를 충전하는 충전시스템(50);을 포함하여 구성되고,
    상기 착탈식 배터리부(10)는 상기 소형선박이 정박하는 곳에서 충전시스템(50)에서 충전 후 재사용하는 것을 특징으로 하는 소형선박용 전기모터추진시스템.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 착탈식 배터리부(10)는,
    상기 모터구동시스템이 구비된 선박의 일측에 1개 이상 구비되어,
    상기 영구자석형동기모터(30)에 전원을 공급하기 위해서 상기 인버터(20, 560)와 직렬 또는 병렬로 다수개가 연결되어 전원을 공급하는 것이 가능한 것을 특징으로 하는 소형선박용 전기모터추진시스템.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 충전시스템(50)은,
    상기 소형선박이 정박하는 곳에 구비되고,
    상기 착탈식 배터리부(10)가 안착되어 충전되는 크래들(510)과,
    외부에서 공급되는 교류전원을 직류전원으로 변환시켜주는 컨버터부(520)와,
    상기 컨버터부(520)와 크래들(510)의 충전작업을 제어하는 제어부(530)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 소형선박용 전기모터추진시스템.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 충전시스템(50)에는,
    태양에너지를 집광하여 전기에너지로 바꿔주는 태양광 모듈과,
    상기 태양광 모듈(540)에서 공급되는 전기에너지를 저장하는 축전지(550)와,
    상기 축전지(550)에 저장된 전기에너지를 교류전원으로 바꿔주는 인버터(20, 560)와,
    상기 인버터(20, 560) 및 축전지(550)의 충전 및 전력변환을 제어하는 충전컨트롤부(570)를 포함하여 구성되는 것을 특지으로 하는 소형선박용 전기모터추진시스템.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제어부(530)는,
    상기 외부에서 공급되는 교류전원과, 상기 태양광 모듈에서 충전된 축전지(550)에 저장된 전기에너지를 선택적으로 이용하여 상기 크래들(510)에 장착되는 배터리를 충전하는 것을 특징으로 하는 소형선박용 전기모터추진시스템.
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