KR20200041454A - 하이브리드 선박 - Google Patents

하이브리드 선박 Download PDF

Info

Publication number
KR20200041454A
KR20200041454A KR1020180121499A KR20180121499A KR20200041454A KR 20200041454 A KR20200041454 A KR 20200041454A KR 1020180121499 A KR1020180121499 A KR 1020180121499A KR 20180121499 A KR20180121499 A KR 20180121499A KR 20200041454 A KR20200041454 A KR 20200041454A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
power
unit
equipment
fuel cell
battery
Prior art date
Application number
KR1020180121499A
Other languages
English (en)
Inventor
성용욱
손문호
안희원
전원
조택현
Original Assignee
삼성중공업 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성중공업 주식회사 filed Critical 삼성중공업 주식회사
Priority to KR1020180121499A priority Critical patent/KR20200041454A/ko
Publication of KR20200041454A publication Critical patent/KR20200041454A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63J—AUXILIARIES ON VESSELS
    • B63J3/00—Driving of auxiliaries
    • B63J3/04—Driving of auxiliaries from power plant other than propulsion power plant
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04201—Reactant storage and supply, e.g. means for feeding, pipes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/0656—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants by electrochemical means
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
    • B63H2021/003—Use of propulsion power plant or units on vessels the power plant using fuel cells for energy supply or accumulation, e.g. for buffering photovoltaic energy
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
    • B63H21/20—Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being powered by combinations of different types of propulsion units
    • B63H2021/202—Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being powered by combinations of different types of propulsion units of hybrid electric type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63J—AUXILIARIES ON VESSELS
    • B63J3/00—Driving of auxiliaries
    • B63J2003/001—Driving of auxiliaries characterised by type of power supply, or power transmission, e.g. by using electric power or steam
    • B63J2003/002—Driving of auxiliaries characterised by type of power supply, or power transmission, e.g. by using electric power or steam by using electric power
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2250/00—Fuel cells for particular applications; Specific features of fuel cell system
    • H01M2250/20—Fuel cells in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/30—The power source being a fuel cell
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T70/00—Maritime or waterways transport
    • Y02T70/50—Measures to reduce greenhouse gas emissions related to the propulsion system
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/40—Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

하이브리드 선박을 제공한다. 하이브리드 선박은 연료 전지를 구비하여 선내에 구비된 부하 장비로 전력을 공급하는 전력부, 및 상기 전력부의 전력을 상기 부하 장비로 전달하는 배전부를 포함하되, 상기 부하 장비는 상기 전력부를 제어하는 제어 장비를 포함하고, 전력 전달 방해 요인에 의하여 상기 제어 장비로의 전력 공급이 중단되는 경우 상기 배전부는 상기 전력부를 제어하는 이중화 장비로 전력을 공급하며, 상기 연료 전지는 수전해 기능을 구비하여 잉여 전력으로 수소를 생산한다.

Description

하이브리드 선박{Hybrid ship}
본 발명은 배터리 및 연료 전지를 구비한 하이브리드 선박에 관한 것이다.
전통적으로 선박은 내연기관 같은 엔진을 기본 동력원으로 하는 이동수단이다. 하지만, 이러한 엔진은 대기 오염 물질을 다량 배출하고, 효율이 낮다는 단점으로 인해 친환경 하이브리드 시스템으로 점점 대체되고 있다. 여기서 하이브리드라 함은 배터리를 포함하는 복합 동력원을 말하는 것으로 엔진과 연계될 수도 있고, 더 나아가서는 연료전지와 연계될 수도 있다. 이러한 하이브리드 시스템은 기존의 엔진 동력원에 비해서 높은 효율 및 적은 대기 오염 물질의 배출을 제공한다.
연료전지는 연료의 화학에너지를 전기화학적 반응을 통해 직접 전기에너지로 변환하는 일종의 발전장치로 엔진에 비해서 효율이 더 높고, 대기 오염 물질을 거의 배출하지 않는다. 이러한 연료전지와 배터리가 연계된 하이브리드 시스템은 매우 높은 효율과 친환경적 특성으로 인해 친환경 선박의 동력원으로 고려되고 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1349874호 (2014.01.10)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 하이브리드 선박을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 하이브리드 선박의 일 면(aspect)은 연료 전지를 구비하여 선내에 구비된 부하 장비로 전력을 공급하는 전력부, 및 상기 전력부의 전력을 상기 부하 장비로 전달하는 배전부를 포함하되, 상기 부하 장비는 상기 전력부를 제어하는 제어 장비를 포함하고, 전력 전달 방해 요인에 의하여 상기 제어 장비로의 전력 공급이 중단되는 경우 상기 배전부는 상기 전력부를 제어하는 이중화 장비로 전력을 공급하며, 상기 연료 전지는 수전해 기능을 구비하여 잉여 전력으로 수소를 생산한다.
상기 제어 장비는 배터리 관리 시스템(Battery Management System), 에너지 관리 시스템(Energy Management System) 및 전력 관리 시스템(Power Management System) 중 적어도 하나를 포함한다.
상기 전력 전달 방해 요인은 상기 배전부의 내부에서 발생된 단락 또는 지락을 포함한다.
상기 전력부는 배터리를 포함하고, 상기 제어 장비로의 전력 공급이 중단되는 경우 상기 배터리의 전력이 상기 이중화 장비로 공급된다.
상기 생산된 수소를 저장하는 수소 탱크를 더 포함하고, 상기 연료 전지는 상기 수소 탱크에 저장된 수소를 이용하여 전력을 생산한다.
상기 하이브리드 선박은 상기 전력부의 전력으로 추진력을 발생시키는 추진부를 더 포함한다.
상기 잉여 전력은 상기 연료 전지에 의하여 생산된 전력 중 소비되지 않고 남은 전력 및 상기 전력부에 포함된 배터리의 전력 중 적어도 하나를 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 선박을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 각 구성의 세부 구성을 나타낸 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 배전부가 정상 동작하는 것을 나타낸 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 이중화 장비로 비상 시에 전력이 공급되는 것을 나타낸 도면이다.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지의 동작을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 선박을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 선박(10)은 선체(100), 연료 탱크(210), 수소 탱크(220), 전력부(300), 배전부(400), 추진부(500), 부하 장비(600), 이중화 장비(700) 및 제어부(800)를 포함하여 구성된다.
연료 탱크(210)는 선체(100)의 내부에 구비되어 액체 연료를 수용하는 역할을 수행한다. 본 발명에서 액체 연료는 액화 천연 가스(LNG)일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
수소 탱크(220)는 전력부(300)에 구비된 연료 전지에 의하여 생산된 수소를 저장하는 역할을 수행한다. 이를 위하여, 전력부(300)는 적어도 하나의 수전해 기능이 구비된 연료 전지를 구비할 수 있다.
전력부(300)는 추진부(500) 및 선내에 구비된 부하 장비(600)로 전력을 공급하는 역할을 수행한다. 이를 위하여, 전력부(300)는 전력을 생산하거나 저장할 수 있으며, 생산 또는 저장된 전력을 추진부(500) 및 부하 장비(600)로 공급할 수 있다. 전력부(300)는 배터리 및 연료 전지를 포함할 수 있다.
연료 전지는 연료 탱크(210)에서 발생된 기화 가스(BOG; Boil Off Gas)를 이용하여 전력을 생산하고, 생산된 전력을 배터리, 추진부(500) 및 부하 장비(600)로 공급할 수 있다. 전술한 바와 같이, 연료 전지는 수전해 기능을 구비한 것일 수 있다. 수전해 기능을 구비한 연료 전지는 잉여 전력으로 수소를 생산할 수 있다. 본 발명에서 잉여 전력은 연료 전지에 의하여 생산된 전력 중 소비되지 않고 남은 전력 및 배터리의 전력 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
배전부(400)는 전력부(300)의 전력을 추진부(500) 및 부하 장비(600)로 전달하는 역할을 수행한다. 이를 위하여, 배전부(400)는 배선, 스위치 및 컨버터 등을 포함할 수 있다. 스위치의 동작에 의하여 전력의 전달 경로가 결정되고, 컨버터에 의하여 전력부(300)의 직류 전력이 교류 전력으로 변환될 수 있다. 각 부하 장비(600)는 사용 전력에 맞게 전압을 변환하여 이용할 수 있다.
추진부(500)는 전력부(300)의 전력으로 추진력을 발생시키는 역할을 수행한다. 추진부(500)의 추진력으로 선체(100)는 해상에서 항해할 수 있게 된다.
본 발명에서 부하 장비(600)는 선내 유지를 위한 장비를 나타낸 것으로서, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 선박(10)은 전력부(300)의 전력을 이용하여 항해 및 선내 유지를 수행할 수 있다.
부하 장비(600)는 선박 운항에 필요한 장비로서, 배수설비용 펌프, 연료공급용 펌프, 블로워, 공조장치, 전등, GPS 수신기, 레이더 장치, 선박 자동식별장치, 자기 나침반, 무선설비, 선박 위치발신장치 등을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 부하 장비(600)는 전력부(300)를 제어하는 제어 장비(미도시)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어 장비는 배터리 관리 시스템(Battery Management System), 에너지 관리 시스템(Energy Management System) 및 전력 관리 시스템(Power Management System) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
한편, 배전부(400) 내부의 단락 또는 지락 등의 전력 전달 방해 요인에 의하여 배전부(400)가 정상적으로 동작하지 않는 경우 전력부(300)의 전력이 추진부(500) 및 부하 장비(600)로 올바르게 전달되지 못할 수 있다. 제어 장비로 전력이 공급되지 못하여 제어 장비가 올바르게 동작하지 못하는 경우 전력부(300)의 동작까지 중단되고 선내 유지가 수행되지 못할 수 있다.
본 발명에서 이중화 장비(700)는 비상 시에 선내 유지를 위해 동작하는 필수 장비인 것으로 이해될 수 있다. 예를 들어, 이중화 장비(700)는 연료공급용 펌프, 블로워, 비상용 제어 장비, 비상용 전등, 배수설비용 펌프, GPS 수신기, 레이더 장치, 무선설비, 선박 위치발신장치 등을 포함할 수 있다.
이중화 장비(700)는 전력 전달 방해 요인에 의하여 제어 장비로의 전력 공급이 중단되는 경우 전력부(300)를 제어하고, 선내 유지를 위한 동작을 수행할 수 있다. 이를 위하여, 이중화 장비(700)는 제어 장비와 동일한 기능을 수행하는 이중화 제어 장비(미도시) 및 전력부(300)에 구비된 컨버터로 전력을 공급하는 컨버터 전력 공급 장치(미도시)를 포함할 수 있다. 이중화 장비(700)에 의하여 전력부(300)가 제어됨에 따라 정상 상태에서의 배전부(400)의 배선상에 문제가 발생하더라도 전력부(300)의 제어가 지속되고 선내 유지가 수행될 수 있게 된다.
이중화 장비(700)의 동작을 위하여 전력 전달 방해 요인 발생 시 배전부(400)는 이중화 장비(700)로 전력부(300)의 전력이 공급되도록 할 수 있다. 즉, 배전부(400)는 전력부(300)의 전력이 이중화 장비(700)로 전달되도록 전력 전달 경로를 형성할 수 있는 것이다.
제어부(800)는 전력 전달 방해 요인을 감지하고, 전력부(300) 및 배전부(400)에 구비된 스위치를 제어하는 역할을 수행한다. 전력 전달 방해 요인이 감지된 경우 제어부(800)는 전력부(300) 및 배전부(400)에 구비된 스위치를 제어하여 배터리의 전력이 이중화 장비(700)로 전달될 수 있도록 할 수 있다. 제어부(800)는 부하 장비(600) 또는 이중화 장비(700)에 포함된 것일 수 있고, 별도로 구비된 것일 수 있다. 별도로 구비된 경우 제어부(800)는 전력부(300)를 통하여 전력을 공급받거나 별도의 전력을 공급받을 수도 있다.
이하, 도 2를 통하여 전력부(300), 배전부(400), 추진부(500), 부하 장비(600) 및 이중화 장비(700)의 세부 구성을 설명하기로 한다
도 2는 도 1에 도시된 각 구성의 세부 구성을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 전력부(300)는 제1 배터리(311), 제2 배터리(312), 제1 연료 전지(321), 제2 연료 전지(322), 제1 DC/DC 컨버터(331), 제2 DC/DC 컨버터(332), 제3 DC/DC 컨버터(333) 및 제4 DC/DC 컨버터(334)를 포함하여 구성된다.
제1 배터리(311) 및 제2 배터리(312)는 전력을 저장하고, 저장된 전력을 배전부(400)로 전달하는 역할을 수행한다. 제1 배터리(311) 및 제2 배터리(312)의 전력은 제1 DC/DC 컨버터(331) 및 제3 DC/DC 컨버터(333)에 의하여 전압 변환 후에 배전부(400)로 전달될 수 있다.
제1 배터리(311) 및 제2 배터리(312)는 연료 전지(321, 322)로부터 공급된 전력을 이용하여 충전하거나 별도의 경로를 통하여 공급된 전력을 이용하여 충전할 수 있다.
제1 연료 전지(321) 및 제2 연료 전지(322)는 연료 탱크(210)에서 발생된 기화 가스로 전력을 생산하고, 생산된 전력을 배전부(400)로 전달하는 역할을 수행한다. 제1 연료 전지(321) 및 제2 연료 전지(322)의 전력은 제2 DC/DC 컨버터(332) 및 제4 DC/DC 컨버터(334)에 의하여 전압 변환 후에 배전부(400)로 전달될 수 있다.
배전부(400)는 배전반(410), 제1 DC/AC 컨버터(421) 및 제2 DC/AC 컨버터(422)를 포함할 수 있다. 배전반(410)을 통하여 전력부(300)의 전력이 배전부(400)로 유입될 수 있다.
제1 DC/AC 컨버터(421) 및 제2 DC/AC 컨버터(422)는 전력부(300)로부터 공급된 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 역할을 수행한다. 부하 장비(600) 및 이중화 장비(700)는 제1 DC/AC 컨버터(421) 및 제2 DC/AC 컨버터(422)로부터 공급된 교류 전력을 자신에 맞게 변환하여 이용할 수 있다.
추진부(500)는 추진 모터(510, 520) 및 DC/AC 컨버터(511, 521)를 포함할 수 있다. DC/AC 컨버터(511, 521)는 배전부(400)로부터 공급된 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 역할을 수행하고, 추진 모터(510, 520)는 DC/AC 컨버터(511, 521)로부터 공급된 교류 전력을 이용하여 추진력을 발생시키는 역할을 수행한다.
부하 장비(600) 및 이중화 장비(700)는 선내 유지를 위한 동작을 수행할 수 있다. 선내에는 서로 다른 전력을 이용하는 다양한 장비가 구비될 수 있다. 예를 들어, 제1 부하 장비(610), 제2 부하 장비(620) 및 제3 부하 장비(630)는 각각 직류 12V, 직류 24V 및 교류 220V를 이용하는 장비일 수 있고, 이와 마찬가지로 제1 이중화 장비(710), 제2 이중화 장비(720) 및 제3 이중화 장비(730)는 각각 직류 12V, 직류 24V 및 교류 220V를 이용하는 장비일 수 있다. 배전부(400)로부터 공급된 전력을 변환하기 위하여 제1 부하 장비(610), 제2 부하 장비(620), 제1 이중화 장비(710) 및 제2 이중화 장비(720)에는 AC/DC 컨버터(611, 621, 711, 721)가 연결될 수 있다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 배전부가 정상 동작하는 것을 나타낸 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 전력부(300)의 전력은 배전부(400)를 통하여 추진부(500) 및 부하 장비(600)로 공급될 수 있다.
배전부(400)에는 배전반(410)의 배전 스위치(411)를 중심으로 제4 스위치(SW4) 및 제5 스위치(SW5)가 구비될 수 있는데, 도 3에 도시된 바와 같이 제4 스위치(SW4)를 통하여 부하 장비(600)로 전력이 공급되거나 도 4에 도시된 바와 같이 제5 스위치(SW5)를 통하여 부하 장비(600)로 전력이 공급될 수 있다.
효율적인 운전 및 유지 보수를 위하여 배전 스위치(411), 제4 스위치(SW4) 및 제5 스위치(SW5)의 동작에 따라 제1 배터리(311) 및 제1 연료 전지(321)의 전력만이 부하 장비(600)로 공급되거나, 제2 배터리(312) 및 제2 연료 전지(322)의 전력만이 부하 장비(600)로 공급되거나, 제1 배터리(311), 제2 배터리(312), 제1 연료 전지(321) 및 제2 연료 전지(322)의 전력이 부하 장비(600)로 공급될 수 있다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 이중화 장비로 비상 시에 전력이 공급되는 것을 나타낸 도면이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 전력부(300)의 전력은 배전부(400)를 통하여 이중화 장비(700)로 공급될 수 있다.
전력부(300)에 구비된 제1 배터리(311) 또는 제2 배터리(312)의 전력이 이중화 장비(700)로 공급될 수 있다. 연료 전지(321, 322)는 전력을 생산하기 위한 복잡한 과정을 수반하며, 생산과 공급간의 시간 간격이 존재할 수 있다. 배터리(311, 312)는 저장된 전력을 곧바로 공급할 수 있기 때문에 비상 상황이 발생한 경우 신속한 비상 전력 공급이 가능하다.
전력부(300)는 제1 스위치(SW1) 및 제2 스위치(SW2)를 포함할 수 있다. 제1 스위치(SW1) 및 제2 스위치(SW2)는 열림 및 닫힘이 교차하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 제1 스위치(SW1)가 열린 경우 제2 스위치(SW2)는 닫히고, 제1 스위치(SW1)가 닫힌 경우 제2 스위치(SW2)는 열릴 수 있다. 제1 스위치(SW1) 및 제2 스위치(SW2)는 제어부(800)에 의하여 제어될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제1 스위치(SW1)가 열리고, 제2 스위치(SW2)가 닫힌 경우 제2 배터리(312)의 전력이 이중화 장비(700)로 공급될 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 스위치(SW1)가 닫히고, 제2 스위치(SW2)가 열린 경우 제1 배터리(311)의 전력이 이중화 장비(700)로 공급될 수 있다.
제1 배터리(311) 또는 제2 배터리(312)의 전력 전달을 위하여 단락 또는 지락 등의 비상 상황이 발생한 경우 이중화 장비(700)에 연결된 제3 스위치(SW3)가 닫힐 수 있다.
이중화 장비(700)에 포함된 이중화 제어 장비가 배터리(311, 312)를 정상적으로 제어함에 따라 비상 상황이 발생한 경우에도 선내 유지가 정상적으로 수행될 수 있게 된다.
예를 들어, 전력부(300)에 구비된 컨버터(331, 332, 333, 334)는 전력이 공급됨에 따라 동작할 수 있다. 한편, 배전부(400)가 정상적으로 동작하지 않는 경우 컨버터(331, 332, 333, 334)로의 전력 공급이 중단되고, 이로 인해 전력부(300)의 전력이 배전부(400)로 전달되지 못할 수 있다.
전술한 바와 같이, 이중화 장비(700)는 컨버터 전력 공급 장치(미도시)를 구비할 수 있다. 컨버터 전력 공급 장치는 전력부(300)에 구비된 컨버터(331, 332, 333, 334)로 전력을 공급하는 역할을 수행한다. 컨버터 전력 공급 장치는 배터리(311, 312)의 전력을 컨버터(331, 332, 333, 334)로 공급할 수 있다. 컨버터(331, 332, 333, 334)로 전력이 공급됨에 따라 전력부(300)의 전력이 배전부(400)로 전달되고, 선내 유지가 수행될 수 있다.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지의 동작을 나타낸 도면이다.
도 7 내지 도 9를 참조하면, 전력부(300)는 복수의 연료 전지(321, 322)를 포함할 수 있다.
전력부(300)에 포함된 복수의 연료 전지(321, 322) 중 적어도 하나는 수전해 기능이 구비된 연료 전지일 수 있다. 이하, 제1 연료 전지(321)는 수전해 기능이 구비되지 않은 연료 전지고이고, 제2 연료 전지(322)는 수전해 기능이 구비된 연료 전지인 것을 위주로 설명하기로 한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 제1 연료 전지(321) 및 제2 연료 전지(322)는 연료 탱크(210)에서 배출된 기화 가스를 이용하여 전력을 생산할 수 있다. 생산된 전력은 배전부(400)를 거쳐 추진부(500) 및 부하 장비(600)로 전달될 수 있다.
제1 연료 전지(321) 및 제2 연료 전지(322)에서 생산된 전력 중 배전부(400)로 공급하고 남은 전력은 제1 배터리(311) 및 제2 배터리(312)를 충전하는데 이용될 수도 있다. 한편, 제1 배터리(311) 및 제2 배터리(312)가 완전히 충전된 경우 제1 연료 전지(321) 및 제2 연료 전지(322)에서 생산된 전력이 올바르게 소비되지 못하고 방전될 수 있다.
제2 연료 전지(322)는 수전해 기능을 구비할 수 있는데, 이에 제2 연료 전지(322)는 남은 전력을 이용하여 수소를 생산할 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 제2 연료 전지(322)에 의하여 생산된 수소는 수소 탱크(220)에 저장될 수 있다.
연료 탱크(210)로부터 기화 가스를 충분히 공급받지 못하는 경우 도 9에 도시된 바와 같이, 제1 연료 전지(321) 및 제2 연료 전지(322)는 수소 탱크(220)에 저장된 수소를 이용하여 전력을 생산할 수 있다. 연료 탱크(210)로부터 공급되는 기화 가스 및 수소 탱크(220)로부터 공급되는 수소를 이용하여 전력을 생산하기 때문에 제1 연료 전지(321) 및 제2 연료 전지(322)는 안정적인 전력 생산을 수행할 수 있다.
수소 탱크(220)에 저장된 수소는 제1 연료 전지(321) 및 제2 연료 전지(322)의 전력 생산뿐만 아니라 선내 유지를 위한 다양한 용도로 이용될 수도 있다.
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 하이브리드 선박 100: 선체
210: 연료 탱크 220: 수소 탱크
300: 전력부 311, 312: 배터리
321, 322: 연료 전지 400: 배전부
410: 배전반 500: 추진부
510: 추진 모터 600: 부하 장비
700: 이중화 장비 800: 제어부

Claims (6)

  1. 연료 전지를 구비하여 선내에 구비된 부하 장비로 전력을 공급하는 전력부; 및
    상기 전력부의 전력을 상기 부하 장비로 전달하는 배전부를 포함하되,
    상기 부하 장비는 상기 전력부를 제어하는 제어 장비를 포함하고,
    전력 전달 방해 요인에 의하여 상기 제어 장비로의 전력 공급이 중단되는 경우 상기 배전부는 상기 전력부를 제어하는 이중화 장비로 전력을 공급하며,
    상기 연료 전지는 수전해 기능을 구비하여 잉여 전력으로 수소를 생산하는 하이브리드 선박.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제어 장비는 배터리 관리 시스템(Battery Management System), 에너지 관리 시스템(Energy Management System) 및 전력 관리 시스템(Power Management System) 중 적어도 하나를 포함하는 하이브리드 선박.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 전력 전달 방해 요인은 상기 배전부의 내부에서 발생된 단락 또는 지락을 포함하는 하이브리드 선박.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 전력부는 배터리를 포함하고,
    상기 제어 장비로의 전력 공급이 중단되는 경우 상기 배터리의 전력이 상기 이중화 장비로 공급되는 하이브리드 선박.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 생산된 수소를 저장하는 수소 탱크를 더 포함하고,
    상기 연료 전지는 상기 수소 탱크에 저장된 수소를 이용하여 전력을 생산하는 하이브리드 선박.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 전력부의 전력으로 추진력을 발생시키는 추진부를 더 포함하는 하이브리드 선박.
KR1020180121499A 2018-10-12 2018-10-12 하이브리드 선박 KR20200041454A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180121499A KR20200041454A (ko) 2018-10-12 2018-10-12 하이브리드 선박

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180121499A KR20200041454A (ko) 2018-10-12 2018-10-12 하이브리드 선박

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20200041454A true KR20200041454A (ko) 2020-04-22

Family

ID=70472927

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180121499A KR20200041454A (ko) 2018-10-12 2018-10-12 하이브리드 선박

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20200041454A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114348222A (zh) * 2022-02-25 2022-04-15 擎波探索(上海)能源科技有限公司 一种燃料电池和锂电池组组合的船舶动力系统

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101349874B1 (ko) 2011-11-30 2014-01-10 삼성중공업 주식회사 선박 추진용 배터리 관리 시스템 및 그 방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101349874B1 (ko) 2011-11-30 2014-01-10 삼성중공업 주식회사 선박 추진용 배터리 관리 시스템 및 그 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114348222A (zh) * 2022-02-25 2022-04-15 擎波探索(上海)能源科技有限公司 一种燃料电池和锂电池组组合的船舶动力系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10822067B2 (en) Power system of ship
AU2011356248B2 (en) Floating or submerging device with an electrolyser
KR102426966B1 (ko) 하이브리드 선박
US7183742B2 (en) Unmanned underwater vehicle fuel cell powered charging system and method
US20180375137A1 (en) Method for Generating Energy and Energy Generation Device for Mobile Applications
CN110758708A (zh) 一种舰船燃料电池混合推进系统和能量控制方法
GB2405742A (en) Energy and water autonomous generator
KR20200064314A (ko) 하이브리드 선박
KR20200038618A (ko) 하이브리드 선박
KR101670174B1 (ko) 잠수함의 수소 공급 시스템 및 그 운용 방법
KR20200041454A (ko) 하이브리드 선박
US20060071630A1 (en) Hybrid power system
KR20200036448A (ko) 하이브리드 선박
KR20200046607A (ko) 하이브리드 선박
KR20200059742A (ko) 하이브리드 선박
KR102605386B1 (ko) 선박
KR20200049248A (ko) 하이브리드 선박
KR101680321B1 (ko) Ess 제어 장치
KR102477554B1 (ko) 하이브리드 선박
KR102426938B1 (ko) 하이브리드 선박
KR102426890B1 (ko) 하이브리드 선박
KR20200046690A (ko) 하이브리드 선박
KR20200038581A (ko) 하이브리드 선박
KR20200056560A (ko) 하이브리드 선박
Borgogna et al. Innovative power system for autonomous underwater vehicle

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application