KR20200088481A

KR20200088481A - 선박의 발전 시스템

Info

Publication number: KR20200088481A
Application number: KR1020207019097A
Authority: KR
Inventors: 료타 구로이와; 구니아키 야마토
Original assignee: 미츠비시 조우센 가부시키가이샤
Priority date: 2018-02-21
Filing date: 2018-11-21
Publication date: 2020-07-22
Also published as: CN111527026B; JP7158156B2; EP3733502A1; EP3733502B1; JP2019142376A; EP3733502A4; CN111527026A; KR102401148B1; WO2019163228A1

Abstract

선박의 발전 시스템은, 선박의 선내에 전력을 공급하는 복수의 발전기(11, 12, 13)와, 복수의 발전기(11, 12, 13)로부터 출력된 전력을 비축하고, 비축한 전력을 선내에 공급하는 이차 전지(14)와, 선박의 통상 항해 시에 있어서, 복수의 발전기(11, 12, 13) 중 제1 발전기(11)와, 이차 전지(14)에 의하여 선박에 전력을 공급하는 제어 장치(20)를 구비한다. 제어 장치(20)는, 선박의 입출항 시에 있어서, 제1 발전기(11)와 동등한 전력을 출력할 수 있도록 이차 전지(14)를 충전한다.

Description

선박의 발전 시스템

본 발명은, 선박의 발전 시스템에 관한 것이다.

페리 등의 선박에 있어서는, 선내 설비에 전력을 공급하기 위하여, 항장성이나 필요한 최대 전력을 고려하여 복수(예를 들면, 3대)의 발전기를 탑재하고 있으며, 각 발전기를 운전 시간이 균등해지도록 가동시키고 있다. 최대 전력이 필요한 경우는, 예를 들면 입출항 시에 바우 쓰러스터 등의 기기를 사용하는 경우이다. 이 경우, 3대의 발전기가 고부하로 운전된다. 한편, 통상 항해 중에 있어서는, 2대의 발전기로 선내에 전력을 공급하고, 나머지의 1대는 대기시키는 운용이 된다.

통상, 발전기는 정격 출력으로 연비 효율이 양호하도록 설계되어 있기 때문에, 입출항 시에 있어서는, 연비 효율에 문제는 발생하지 않는다. 그러나, 입출항 시에 있어서의 필요한 전력에 근거하여 발전기의 정격 전력을 설정하고 있기 때문에, 통상 항해 시에 있어서는 2대의 발전기를 저부하(예를 들면, 정격 출력의 60%)로 가동시키게 되어, 연비 효율이 악화되어 버리는 문제가 있다. 이 때문에, 통상 항해 시에 있어서도 발전기를 고부하로 가동시켜 연비 효율을 악화시키지 않기 위하여, 예를 들면 정격 출력이 작은 발전기와, 이차 전지를 조합하여 사용하는 것이 요망되고 있다.

특허문헌 1은, 발전기와, 이차 전지를 구비한, 회전 출력에 대한 요구 토크 및 요구 회전수가 변화하는 경우에도, 높은 효율로 운전할 수 있는 전동기 시스템을 개시하고 있다.

특허문헌 1: 일본 공개특허공보 2003-189690호

그러나, 특허문헌 1에는 이차 전지를 이용하여 연비 효율의 악화를 억제하는 것에 대하여 기재되어 있지 않다. 따라서, 특허문헌 1에 기재된 전동기 시스템을 선박에 적용했다고 해도, 선박의 통상 항해 시에 있어서의 발전기의 연비 효율의 악화를 억제하는 것은 곤란하다.

따라서, 본 발명은, 선박에 있어서, 통상 항해 시에 있어서의 발전기의 연비 효율의 악화를, 이차 전지를 이용함으로써 억제하는 것을 과제로 한다.

본 발명의 선박의 발전 시스템은, 선박의 선내에 전력을 공급하는 복수의 발전기와, 상기 복수의 발전기로부터 출력된 전력을 비축하고, 비축한 전력을 상기 선내에 공급하는 이차 전지와, 상기 선박의 통상 항해 시에 있어서, 상기 복수의 발전기 중 제1 발전기와, 상기 이차 전지에 의하여 상기 선박에 전력을 공급하는 제어 장치를 구비하며, 상기 제어 장치는, 상기 선박의 입출항 시에 있어서, 상기 제1 발전기와 동등한 전력을 출력할 수 있도록 상기 이차 전지를 충전한다.

이 구조에 의하면, 고부하로 가동시킨 발전기와, 이차 전지에 의하여 선박에 필요한 전력을 조달할 수 있다. 따라서, 발전기의 연비 효율을 향상시킬 수 있다.

상기 이차 전지는, 상기 제1 발전기의 정격 전력의 90% 이상 120% 이하의 용량을 갖는 것이 바람직하다.

이 구조에 의하면, 이차 전지를 발전기와 동일하게 사용할 수 있다. 따라서, 발전기의 연비 효율을 향상시킬 수 있다.

또, 상기 제어 장치는, 상기 선박의 통상 항해 시에 있어서, 상기 제1 발전기와, 상기 복수의 발전기 중 제2 발전기에 의하여 상기 선내에 전력을 공급하고, 상기 복수의 발전기 중 제3 발전기에 의하여 상기 이차 전지를 충전하는 것이 바람직하다.

이 구조에 의하면, 통상 항해 시에 있어서, 각 발전기를 고부하로 가동시키면서, 이차 전지를 충전할 수 있다. 따라서, 연비의 효율을 향상시킬 수 있다.

또, 상기 제어 장치는, 상기 선박의 통상 항해 시에 있어서, 상기 제1 발전기와, 상기 복수의 발전기 중 제2 발전기에 의하여 상기 선내에 전력을 공급하고, 상기 선내에 공급한 전력 중, 잉여 전력을 이용하여 상기 이차 전지를 충전하는 것이 바람직하다.

또, 추진 기기의 회전축에 마련된 축발전기를 더 구비하는 것이 바람직하다.

이 구조에 의하면, 고부하로 가동시킨 발전기와, 이차 전지와, 축발전기에 의하여 선박에 필요한 전력을 조달할 수 있다. 따라서, 발전기의 연비 효율을 향상시킬 수 있다.

또, 상기 제어 장치는, 상기 선박의 통상 항해 시에 있어서, 상기 제1 발전기와, 상기 복수의 발전기 중 제2 발전기에 의하여 상기 선내에 전력을 공급하고, 상기 복수의 발전기 중 제3 발전기와, 상기 축발전기에 의하여 상기 이차 전지를 충전하는 것이 바람직하다.

이 구조에 의하면, 통상 항해 시에 있어서, 각 발전기를 고부하로 가동시키면서, 이차 전지를 충전할 수 있다. 따라서, 발전기의 연비 효율을 향상시킬 수 있다.

또, 상기 제어 장치는, 상기 선박의 통상 항해 시에 있어서, 상기 제1 발전기와, 상기 축발전기에 의하여 상기 선내에 전력을 공급하고, 상기 복수의 발전기 중 제2 발전기에 의하여 상기 이차 전지를 충전하는 것이 바람직하다.

또, 상기 제어 장치는, 상기 선박의 통상 항해 시에 있어서, 상기 제1 발전기와, 상기 복수의 발전기 중 제2 발전기에 의하여 상기 선내에 전력을 공급하고, 상기 복수의 발전기 중 제3 발전기에 의하여 상기 이차 전지를 충전하며, 상기 이차 전지에 의하여 상기 축발전기에 전력을 공급하는 것이 바람직하다.

이 구조에 의하면, 통상 항해 시에 있어서, 각 발전기를 고부하로 가동시키면서, 이차 전지를 충전하고, 또한 이차 전지를 이용하여 축발전기에 전력을 공급할 수 있다. 따라서, 발전기의 연비 효율을 향상시킬 수 있다. 또, 이차 전지에 의하여 프로펠러의 회전을 가세(加勢)할 수 있으므로, 주기관의 소비 연료를 줄일 수 있다.

또, 상기 제어 장치는, 상기 선박의 통상 항해 시에 있어서, 상기 제1 발전기와, 상기 복수의 발전기 중 제2 발전기에 의하여 상기 선내에 전력을 공급하고, 상기 선내에 공급한 전력 중, 잉여 전력과, 상기 축발전기에 의하여 상기 이차 전지를 충전하는 것이 바람직하다.

또, 상기 제어 장치는, 상기 선박의 통상 항해 시에 있어서, 상기 제1 발전기와, 상기 복수의 발전기 중 제2 발전기에 의하여 상기 선내에 전력을 공급하고, 상기 선내에 공급한 전력 중, 잉여 전력을 이용하여 상기 이차 전지를 충전하며, 상기 이차 전지에 의하여 상기 축발전기에 전력을 공급하는 것이 바람직하다.

도 1은, 본 발명의 제1 실시형태에 관한 발전 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는, 본 발명의 제1 실시형태에 관한 발전 시스템의 입출항 시에 있어서의 동작의 일례를 나타내는 플로차트이다.
도 3은, 본 발명의 제1 실시형태에 관한 발전 시스템의 선박의 통상 항해 시에 있어서의 동작의 일례를 나타내는 플로차트이다.
도 4는, 본 발명의 제1 실시형태의 변형예에 관한 발전 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 5는, 본 발명의 제1 실시형태의 변형예에 관한 발전 시스템의 선박의 통상 항해 시에 있어서의 동작의 일례를 나타내는 플로차트이다.
도 6은, 본 발명의 제2 실시형태에 관한 발전 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 7은, 본 발명의 제2 실시형태에 관한 발전 시스템의 선박의 통상 항해 시에 있어서의 동작의 일례를 나타내는 플로차트이다.
도 8은, 본 발명의 제2 실시형태에 관한 발전 시스템의 선박의 통상 항해 시에 있어서의 동작의 일례를 나타내는 플로차트이다.
도 9는, 본 발명의 제2 실시형태에 관한 발전 시스템의 선박의 통상 항해 시에 있어서의 동작의 일례를 나타내는 플로차트이다.
도 10은, 본 발명의 제2 실시형태의 변형예에 관한 발전 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 11은, 본 발명의 제2 실시형태의 변형예에 관한 발전 시스템의 선박의 통상 항해 시에 있어서의 동작의 일례를 나타내는 플로차트이다.
도 12는, 본 발명의 제2 실시형태의 변형예에 관한 발전 시스템의 선박의 통상 항해 시에 있어서의 동작의 일례를 나타내는 플로차트이다.

이하에 첨부 도면을 참조하여, 본 발명에 관한 선박의 발전 시스템의 적절한 실시형태를 상세하게 설명한다. 또한, 이 실시형태에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니고, 또, 실시형태가 복수 있는 경우에는, 각 실시형태를 조합하여 구성하는 것도 포함한다.

도 1을 이용하여, 본 발명의 제1 실시형태에 관한 발전 시스템의 구성에 대하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 관한 발전 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 발전 시스템(1)은, 주발전기(10)와, 제어 장치(20)를 구비한다. 주발전기(10)는, 제1 발전기(11)와, 제2 발전기(12)와, 제3 발전기(13)와, 이차 전지(14)를 갖는다. 또한, 발전 시스템(1)은, 3대의 발전기를 갖지만, 이것은 예시이며, 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 발전 시스템(1)은, 더 많은 발전기를 갖고 있어도 된다.

제1 발전기(11)와, 제2 발전기(12)와, 제3 발전기(13)는, 선박의 선내에 설치된 발전기이다. 제1 발전기(11)와, 제2 발전기(12)와, 제3 발전기(13)는, 선박의 선내에 설치되어 있는 각 설비에 대하여 전력을 공급한다. 제1 발전기(11)와, 제2 발전기(12)와, 제3 발전기(13)는, 각각 동일한 정격 전력을 갖는 것이 바람직하다. 이 경우, 제1 발전기(11)와, 제2 발전기(12)와, 제3 발전기(13)의 정격 출력은, 예를 들면 1000kW이다. 또한, 제1 발전기(11)와, 제2 발전기(12)와, 제3 발전기(13)의 정격 출력은, 선박의 입출항 시에 필요한 전력에 따라 설정하면 된다.

이차 전지(14)는, 선박의 선내에 설치되어 있으며, 선내에 설치되어 있는 각 설비에 전력을 공급한다. 이차 전지(14)는, 예를 들면 선내에 필요한 전력 중, 고부하(예를 들면, 90%)로 가동시킨 1대의 발전기에 의하여 선내에 공급된 전력으로는 부족한 분량의 전력을 선내에 공급한다. 이차 전지(14)는, 제1 발전기(11)와, 제2 발전기(12)와, 제3 발전기(13)에 의하여 충전된다. 이차 전지(14)의 정격 전력은, 제1 발전기(11)와, 제2 발전기(12)와, 제3 발전기(13)의 정격 전력이 1000kW인 경우, 예를 들면 1500kW이다. 즉, 이차 전지(14)는, 비교적 대용량의 이차 전지이며, 제1 발전기(11)와, 제2 발전기(12)와, 제3 발전기(13)와 동일한 정도의 전력을 출력할 수 있다. 구체적으로는, 이차 전지(14)는, 각 발전기의 정격 출력의 90% 이상 120% 이하의 전력을 출력할 수 있는 것이 바람직하다. 이차 전지(14)의 용량의 상한은, 이차 전지(14)의 사이클 특성을 고려하여 결정된다. 예를 들면, 이차 전지(14)의 용량이 80%로 열화된 경우여도, 제1 발전기(11)로부터 제3 발전기(13)의 정격 전력의 90% 이상의 전력을 출력할 수 있도록 결정된다. 이 때문에, 이차 전지(14)는, 제1 발전기(11)와, 제2 발전기(12)와, 제3 발전기(13) 대신 사용할 수 있다.

제어 장치(20)는, 제1 발전기(11)와, 제2 발전기(12)와, 제3 발전기(13)와, 이차 전지(14)를 제어한다. 구체적으로는, 제어 장치(20)는, 도시하지 않은 기억 장치에 기억되어 있는 프로그램을 전개하여 실행함으로써, 제1 발전기(11)와, 제2 발전기(12)와, 제3 발전기(13)와, 이차 전지(14)를 제어한다. 제어 장치(20)는, 예를 들면 CPU(Central Processing Unit)를 포함하는, 전자적인 회로 등으로 실현될 수 있다.

다음으로, 도 2 및 도 3을 참조하여, 도 1에 도시한 발전 시스템(1)의 동작에 대하여 설명한다. 도 2는, 선박의 입출항 시에 있어서의 발전 시스템(1)의 동작을 나타내는 플로차트이다. 도 3은, 선박의 통상 항해 시에 있어서의 발전 시스템(1)의 동작을 나타내는 플로차트이다. 또한, 이하에서는, 선박이 입출항 시에 필요한 전력이 4500kW, 통상 항해 시에 필요한 전력이 1800kW인 것으로서 설명하지만, 이것에 한정되지 않는다.

먼저, 도 2를 이용하여, 선박의 입출항 시에 있어서의 발전 시스템(1)의 동작에 대하여 설명한다. 제어 장치(20)는, 제1 발전기(11)와, 제2 발전기(12)와, 제3 발전기(13)를 가동시킨다(스텝 S101). 여기에서는, 제어 장치(20)는, 제1 발전기(11)와, 제2 발전기(12)와, 제3 발전기(13)를 정격 출력으로 가동시킨다. 제1 발전기(11)와, 제2 발전기(12)와, 제3 발전기(13)의 정격 전력은, 1000kW인 것으로 한다. 즉, 제어 장치(20)는, 제1 발전기(11)와, 제2 발전기(12)와, 제3 발전기(13)에 의하여 3000kW의 전력을 출력시킨다. 그리고, 제어 장치(20)는, 스텝 S102로 진행된다.

제어 장치(20)는, 이차 전지(14)를 가동시킨다(스텝 S102). 여기에서, 이차 전지(14)에는, 통상 항해하고 있는 동안에, 제1 발전기(11)와, 제2 발전기(12)와, 제3 발전기(13)와 동일한 정도의 전력을 출력할 수 있도록, 충전되어 있다. 구체적으로는, 제어 장치(20)는, 이차 전지(14)에 1500kW의 전력을 출력시킨다. 그리고, 제어 장치(20)는, 스텝 S103으로 진행된다.

제어 장치(20)는, 제1 발전기(11)와, 제2 발전기(12)와, 제3 발전기(13)와, 이차 전지(14)에 의하여, 선내에 4500kW의 전력을 공급한다(스텝 S103).

다음으로, 도 3을 이용하여, 선박의 통상 항해 시에 있어서의 발전 시스템(1)의 동작에 대하여 설명한다.

먼저, 제어 장치(20)는, 제1 발전기(11)를 가동시킨다(스텝 S201). 여기에서는, 제어 장치(20)는, 예를 들면 제1 발전기(11)를 고부하(예를 들면, 정격 출력의 90%)로 가동시키고, 제2 발전기(12)와, 제3 발전기(13)를 대기시킨다. 구체적으로는, 제1 발전기의 정격 전력이 1000kW인 경우, 제어 장치(20)는, 제1 발전기(11)에 900kW의 전력을 출력시킨다. 그리고, 제어 장치(20)는, 스텝 S202로 진행된다.

제어 장치(20)는, 이차 전지(14)를 가동시킨다(스텝 S202). 여기에서는, 제어 장치(20)는, 선내에 필요한 전력을 출력시킨다. 예를 들면, 선내에 필요한 전력은 1800kW이며, 제1 발전기(11)는 900kW의 전력을 출력하고 있으므로, 제어 장치(20)는, 부족분의 900kW의 전력을 이차 전지(14)에 출력시킨다. 그리고, 제어 장치(20)는, 스텝 S203으로 진행된다.

제어 장치(20)는, 제1 발전기(11)와, 이차 전지(14)에 의하여 선내에 1800kW의 전력을 공급한다(스텝 S203). 그리고, 제어 장치(20)는, 스텝 S204로 진행된다.

다음으로, 제어 장치(20)는, 이차 전지(14)의 충전량을 확인한다(스텝 S204). 그리고, 제어 장치(20)는, 스텝 S205로 진행된다.

이차 전지(14)에 충전이 필요하지 않은 경우(스텝 S205의 “No”), 제어 장치(20)는, 스텝 S203으로 되돌아간다. 즉, 이차 전지(14)의 충전량이 충분히 있는 경우에는, 제1 발전기(11)와, 이차 전지(14)에 의하여, 선내로의 전력의 공급을 계속한다. 한편, 이차 전지(14)에 충전이 필요한 경우(스텝 S205의 “Yes”), 제어 장치(20)는, 스텝 S206으로 진행된다. 이차 전지(14)에 충전이 필요한 경우란, 예를 들면 입출항 시에 각 발전기와 동등한 전력을 출력할 수 없는 경우를 의미한다.

제어 장치(20)는, 이차 전지를 정지시킨다(스텝 S206). 그리고, 제어 장치(20)는, 스텝 S207로 진행된다.

제어 장치(20)는, 제2 발전기(12)와, 제3 발전기(13)를 가동시킨다(스텝 S207). 여기에서는, 제어 장치(20)는, 예를 들면 제2 발전기(12)와, 제3 발전기(13)를 고부하(예를 들면, 정격 전력의 90%)로 가동시킨다. 구체적으로는, 제2 발전기(12)와, 제3 발전기(13)의 정격 전력이 1000kW인 경우, 제어 장치(20)는, 제2 발전기(12)와, 제3 발전기(13)에 900kW의 전력을 출력시킨다. 즉, 제어 장치(20)는, 제1 발전기(11)와, 제2 발전기(12)와, 제3 발전기(13)의 3대의 발전기를 고부하로 가동시킨다. 그리고, 제어 장치(20)는, 스텝 S208로 진행된다.

제어 장치(20)는, 제1 발전기(11)와, 제2 발전기(12)에 의하여 선내에 필요한 1800kW의 전력을 공급한다(스텝 S208). 그리고, 제어 장치(20)는, 스텝 S209로 진행된다.

제어 장치(20)는, 제3 발전기(13)에 의하여 이차 전지(14)를 충전한다(스텝 S209). 여기에서는, 제어 장치(20)는, 제3 발전기(13)에 의하여, 선박이 입출항 시에 있어서 필요한 전력을 확보할 수 있도록 이차 전지(14)를 충전한다. 구체적으로는, 제1 발전기(11)와, 제2 발전기(12)와, 제3 발전기(13)의 정격 전력이 1000kW인 경우, 1500kW의 전력을 출력할 수 있도록 이차 전지(14)를 충전한다. 또한, 제1 발전기(11)와, 제2 발전기(12)와, 제3 발전기(13)는 동일한 정격 출력을 갖고 있으므로, 가동률이 동일해지도록, 각각이 로 텐션되어 운용된다.

다음으로, 도 4를 참조하여, 제1 실시형태에 관한 발전 시스템(1)의 변형예에 대하여 설명한다. 도 4는, 제1 실시형태의 변형예에 관한 발전 시스템(1A)의 구성을 나타내는 블록도이다.

도 4에 나타내는 바와 같이, 발전 시스템(1A)은, 주발전기(10A)와, 제어 장치(20)를 구비한다. 주발전기(10A)는, 제1 발전기(11)와, 제2 발전기(12)와, 이차 전지(14)를 갖는다. 즉, 발전 시스템(1A)은, 2대의 발전기와, 이차 전지에 의하여 선박에 전력을 공급하는 점에서, 발전 시스템(1)과 상이하다. 이 경우, 제1 발전기(11)와, 제2 발전기(12)의 정격 출력은, 선박이 입출항 시에 필요한 전력이 4500kW인 경우, 1500kW인 것으로 한다.

다음으로, 도 5를 참조하여, 도 4에 도시한 발전 시스템(1A)의 동작에 대하여 설명한다. 도 5는, 선박의 통상 항해 시에 있어서의 발전 시스템(1A)의 동작을 나타내는 플로차트이다. 또한, 입출항 시에 있어서의 동작에 대해서는 발전 시스템(1)과 동일하므로 설명은 생략한다. 이하에서는, 선박이 입출항 시에 필요한 전력이 4500kW, 통상 항해 시에 필요한 전력이 1800kW인 것으로서 설명한다.

제어 장치(20)는, 제1 발전기(11)를 가동시킨다(스텝 S301). 여기에서는, 제어 장치(20)는, 예를 들면 제1 발전기(11)를 고부하(예를 들면, 정격 전력의 90%)로 가동시켜, 제2 발전기(12)를 대기시킨다. 구체적으로는, 제1 발전기의 정격 전력이 1500kW인 경우, 제어 장치(20)는, 제1 발전기(11)에 1350kW의 전력을 출력시킨다. 그리고, 제어 장치(20)는, 스텝 S302로 진행된다.

제어 장치(20)는, 이차 전지(14)를 가동시킨다(스텝 S302). 여기에서는, 제어 장치(20)는, 선내에 필요한 전력을 출력시킨다. 예를 들면, 선내에 필요한 전력은 1800kW이며, 제1 발전기(11)는 1350kW의 전력을 출력하고 있으므로, 제어 장치(20)는, 부족분의 450kW의 전력을 이차 전지(14)에 출력시킨다. 그리고, 제어 장치(20)는, 스텝 S303으로 진행된다.

제어 장치(20)는, 제1 발전기(11)와, 이차 전지(14)에 의하여 선내에 1800kW의 전력을 공급한다(스텝 S303). 그리고, 제어 장치(20)는, 스텝 S304로 진행된다.

다음으로, 제어 장치(20)는, 이차 전지(14)의 충전량을 확인한다(스텝 S304). 그리고, 제어 장치(20)는, 스텝 S305로 진행된다.

이차 전지(14)에 충전이 필요하지 않은 경우(스텝 S305의 “No”), 제어 장치(20)는, 스텝 S303으로 되돌아간다. 한편, 이차 전지(14)에 충전이 필요한 경우(스텝 S305의 “Yes”), 제어 장치(20)는, 스텝 S306으로 진행된다.

제어 장치(20)는, 이차 전지(14)를 정지시킨다(스텝 S306). 그리고, 제어 장치(20)는, 스텝 S307로 진행된다.

제어 장치(20)는, 제2 발전기(12)를 가동시킨다(스텝 S307). 여기에서는, 제어 장치(20)는, 예를 들면 제2 발전기(12)를 고부하(예를 들면, 정격 전력의 90%)로 가동시킨다. 구체적으로는, 제2 발전기(12)의 정격 전력이 1500kW인 경우, 제어 장치(20)는, 제2 발전기(12)에 1350kW의 전력을 출력시킨다. 즉, 제어 장치(20)는, 제1 발전기(11)와, 제2 발전기(12)를 고부하로 가동시킨다. 그리고, 제어 장치(20)는, 스텝 S308로 진행된다.

제어 장치(20)는, 제1 발전기(11)와, 제2 발전기(12)에 의하여 선내에 필요한 1800kW의 전력을 공급한다(스텝 S308). 그리고, 제어 장치(20)는, 스텝 S309로 진행된다.

제어 장치(20)는, 제1 발전기(11)와, 제2 발전기(12)에 의하여 이차 전지(14)를 충전한다(스텝 S309). 여기에서는, 제1 발전기(11)와, 제2 발전기(12)가 선내에 공급한 전력 중, 잉여 전력을 이용하여, 선박이 입출항 시에 있어서 필요한 전력을 확보할 수 있도록 이차 전지(14)를 충전한다. 구체적으로는, 선내에 필요한 전력이 1800kW이며, 제1 발전기(11)와, 제2 발전기(12)는 합하여 2700kW의 전력을 출력하고 있으므로, 제어 장치(20)는, 잉여분의 900kW의 전력을 이용하여, 이차 전지(14)를 충전한다.

상술한 바와 같이, 본 실시형태에서는, 이차 전지를 이용함으로써, 각 발전기의 정격 출력을 종래보다 작게 할 수 있으므로, 통상 항해 시에 있어서, 상시, 각 발전기를 고부하로 가동시킬 수 있다. 따라서, 본 실시형태는, 선박의 통상 항해 시에 있어서의 발전 시스템의 연비 효율의 악화를 억제할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 주기관은, 디젤 기관으로 움직여도 되고, 전기로 움직여도 된다. 주기관을 전기 구동으로 움직이는 경우에는, 복수의 발전기를 추가로 탑재함으로써, 본 실시형태를 적용할 수 있다. 이로써, 주기관을 전기 구동시키는 경우여도, 이차 전지로 전력을 조달하면서, 각 발전기를 고부하로 가동시킬 수 있다. 따라서, 주기관을 전기 구동시키는 경우여도, 연비 효율의 악화를 억제할 수 있다.

도 6을 이용하여, 본 발명의 제2 실시형태에 관한 발전 시스템(1B)에 대하여 설명한다. 도 6은, 본 발명의 제2 실시형태에 관한 발전 시스템(1B)의 구성을 나타내는 블록도이다.

도 6에 나타내는 바와 같이, 발전 시스템(1B)은, 주발전기(10)와, 제어 장치(20)와, 축발전기(30)와, 프로펠러(40)를 구비한다.

축발전기(30)는, 추진 기기의 회전축에 마련된 회전식의 발전기이다. 구체적으로는, 축발전기(30)는, 주기관의 동력을 프로펠러(40)에 전달하는 샤프트의 회전을 이용하여 발전시킨다. 축발전기(30)는, 선박의 통상 항해 시에 있어서, 발전시킨 전력을 선내에 공급하거나, 발전한 전력을 이용하여 이차 전지(14)를 충전하거나 한다. 또, 축발전기(30)는, 입출항 시에 있어서는, 통상, 선내에 전력을 공급하지 않고, 이차 전지(14)를 충전하지도 않는다. 또한, 선내에 공급하는 전력이 부족하거나 하는 등의 경우에는, 축발전기(30)는, 선내에 전력을 공급해도 된다.

다음으로, 도 7을 참조하여, 도 6에 도시한 발전 시스템(1B)의 동작에 대하여 설명한다. 도 7은, 선박의 통상 항해 시에 있어서의 발전 시스템(1B)의 동작을 나타내는 플로차트이다. 도 7에 나타내는 동작은, 이차 전지(14)의 충전이 필요해진 경우에, 제1 발전기(11)와, 제2 발전기(12)로 선내에 전력을 공급하고, 제3 발전기(13)와, 축발전기(30)로 이차 전지(14)를 충전하는 동작이다. 또한, 입출항 시에 있어서의 동작에 대해서는 발전 시스템(1)과 동일하므로 설명은 생략한다. 이하에서는, 선박이 입출항 시에 필요한 전력이 4500kW, 통상 항해 시에 필요한 전력이 1800kW인 것으로서 설명한다.

먼저, 제어 장치(20)는, 제1 발전기(11)를 가동시킨다(스텝 S401). 여기에서는, 제어 장치(20)는, 예를 들면 제1 발전기(11)를 고부하(예를 들면, 정격 출력의 90%)로 가동시키고, 제2 발전기(12)와, 제3 발전기(13)를 대기시킨다. 그리고, 제어 장치(20)는, 스텝 S402로 진행된다.

제어 장치(20)는, 이차 전지(14)를 가동시킨다(스텝 S402). 여기에서는, 제어 장치(20)는, 선내에 필요한 전력을 출력시킨다. 그리고, 제어 장치(20)는, 스텝 S403으로 진행된다.

제어 장치(20)는, 제1 발전기(11)와, 이차 전지(14)에 의하여 선내에 1800kW의 전력을 공급한다(스텝 S403). 여기에서, 제어 장치(20)는, 축발전기(30)를 이용하여, 선내에 전력을 공급해도 된다. 그리고, 제어 장치(20)는, 스텝 S404로 진행된다.

다음으로, 제어 장치(20)는, 이차 전지(14)의 충전량을 확인한다(스텝 S404). 그리고, 제어 장치(20)는, 스텝 S405로 진행된다.

이차 전지(14)에 충전이 필요하지 않은 경우(스텝 S405의 “No”), 제어 장치(20)는, 스텝 S403으로 되돌아간다. 한편, 이차 전지(14)에 충전이 필요한 경우(스텝 S405의 “Yes”), 제어 장치(20)는, 스텝 S406으로 진행된다. 이차 전지(14)에 충전이 필요한 경우란, 예를 들면 입출항 시에 각 발전기와 동등한 전력을 출력할 수 없는 경우를 의미한다.

제어 장치(20)는, 이차 전지를 정지시킨다(스텝 S406). 그리고, 제어 장치(20)는, 스텝 S407로 진행된다.

제어 장치(20)는, 제2 발전기(12)와, 제3 발전기(13)와, 축발전기(30)를 가동시킨다(스텝 S407). 여기에서는, 제어 장치(20)는, 제2 발전기(12)에 선내에 필요한 전력을 출력시킨다. 그리고, 제어 장치(20)는, 스텝 S408로 진행된다.

제어 장치(20)는, 제1 발전기(11)와, 제2 발전기(12)에 의하여 선내에 필요한 1800kW의 전력을 공급한다(스텝 S408). 그리고, 제어 장치(20)는, 스텝 S409로 진행된다.

제어 장치(20)는, 제3 발전기(13)와, 축발전기(30)에 의하여 이차 전지(14)를 충전한다(스텝 S409). 여기에서는, 제어 장치(20)는, 제3 발전기(13)와, 축발전기(30)에 의하여, 선박이 입출항 시에 있어서 필요한 전력을 확보할 수 있도록 이차 전지(14)를 충전한다. 제3 발전기(13) 또는 축발전기(30)만으로 이차 전지(14)를 충분히 충전할 수 있는 경우에는, 제어 장치(20)는, 스텝 S407에 있어서 제3 발전기(13)와, 축발전기(30) 중 일방만을 가동시켜도 된다.

다음으로, 도 8을 참조하여, 도 6에 도시한 발전 시스템(1B)의 도 7과는 상이한 동작에 대하여 설명한다. 도 8은, 선박의 통상 항해 시에 있어서의 발전 시스템(1B)의 도 7과는 상이한 동작을 나타내는 플로차트이다. 구체적으로는, 도 8에 나타내는 동작은, 이차 전지(14)의 충전이 필요해진 경우에, 제1 발전기(11)와, 축발전기(30)로 선내에 전력을 공급하고, 제2 발전기(12)로 이차 전지(14)를 충전하는 동작이다.

스텝 S501~스텝 S506에 대해서는, 도 7에 도시한 스텝 S401~스텝 S406과 동일하므로 설명을 생략한다.

제어 장치(20)는, 제2 발전기(12)와, 축발전기(30)를 가동시킨다(스텝 S507). 여기에서는, 제어 장치(20)는, 축발전기(30)에 선내에 필요한 전력을 출력시킨다. 예를 들면, 선내에 필요한 전력은 1800kW이며, 제1 발전기(11)는 900kW의 전력을 출력하고 있으므로, 제어 장치(20)는, 부족분의 900kW의 전력을 축발전기(30)에 출력시킨다. 도 8의 처리에서는, 제3 발전기(13)는, 대기 상태가 된다.

제어 장치(20)는, 제1 발전기(11)와, 축발전기(30)에 의하여 선내에 필요한 1800kW의 전력을 공급한다(스텝 S508). 그리고, 제어 장치(20)는, 스텝 S509로 진행된다.

제어 장치(20)는, 제2 발전기(12)에 의하여 이차 전지(14)를 충전한다(스텝 S509). 여기에서는, 제어 장치(20)는, 제2 발전기(12)에 의하여, 선박이 입출항 시에 있어서 필요한 전력을 확보할 수 있도록 이차 전지(14)를 충전한다. 구체적으로는, 제1 발전기(11)와, 제2 발전기(12)와, 제3 발전기(13)의 정격 전력이 1000kW인 경우, 1500kW의 전력을 출력할 수 있도록 이차 전지(14)를 충전한다.

다음으로, 도 9를 참조하여, 도 6에 도시한 발전 시스템(1B)의 도 7 및 도 8과는 상이한 동작에 대하여 설명한다. 도 9는, 선박의 통상 항해 시에 있어서의 발전 시스템(1B)의 도 7 및 도 8과는 상이한 동작을 나타내는 플로차트이다. 구체적으로는, 도 9에 나타내는 동작은, 제1 발전기(11)와, 제2 발전기(12)로 선내에 전력을 공급하고, 제3 발전기(13)와, 이차 전지(14)를 충전하여, 이차 전지(14)로 프로펠러(40)의 회전을 가세하는 동작이다.

스텝 S601~스텝 S605에 대해서는, 도 7에 도시한 스텝 S401~스텝 S405와 동일하므로 설명은 생략한다.

제어 장치(20)는, 제2 발전기(12)와, 제3 발전기(13)를 가동시킨다(스텝 S606). 여기에서는, 제어 장치(20)는, 예를 들면 제2 발전기(12)와, 제3 발전기(13)를 고부하(예를 들면, 정격 전력의 90%)로 가동시킨다. 구체적으로는, 제2 발전기(12)와, 제3 발전기(13)의 정격 전력이 1000kW인 경우, 제어 장치(20)는, 제2 발전기(12)와, 제3 발전기(13)에 900kW의 전력을 출력시킨다. 즉, 제어 장치(20)는, 제1 발전기(11)와, 제2 발전기(12)와, 제3 발전기(13)의 3대의 발전기를 고부하로 가동시킨다. 그리고, 제어 장치(20)는, 스텝 S607로 진행된다.

제어 장치(20)는, 제1 발전기(11)와, 제2 발전기(12)로 선내에 필요한 1800kW의 전력을 공급한다(스텝 S607). 그리고, 제어 장치(20)는, 스텝 S608로 진행된다.

제어 장치(20)는, 제3 발전기(13)에 의하여 이차 전지(14)를 충전한다(스텝 S608). 여기에서는, 제어 장치(20)는, 적어도, 프로펠러(40)의 회전을 가세할 수 있을 정도로 이차 전지(14)를 충전한다. 여기에서, 이차 전지(14)가 축발전기(30)를 가세하는 데에 충분한 전력이 충전되어 있으면, 제어 장치(20)는 스텝 S608을 생략해도 된다. 그리고, 제어 장치(20)는, 스텝 S609로 진행된다.

제어 장치(20)는, 이차 전지(14)로 축발전기(30)에 전력을 공급한다(스텝 S609). 이로써, 축발전기(30)로부터 프로펠러(40)의 회전 이동력에 전력이 공급되어, 프로펠러(40)의 회전을 가세한다.

다음으로, 도 10을 참조하여, 제2 실시형태에 관한 발전 시스템(1B)의 변형예에 대하여 설명한다. 도 10은, 제2 실시형태의 변형예에 관한 발전 시스템(1C)의 구성을 나타내는 블록도이다.

도 10에 나타내는 바와 같이, 발전 시스템(1C)은, 주발전기(10A)와, 제어 장치(20)와, 축발전기(30)와, 프로펠러(40)를 구비한다. 주발전기(10A)는, 제1 발전기(11)와, 제2 발전기(12)와, 이차 전지(14)를 갖는다. 즉, 발전 시스템(1C)은, 2대의 발전기와, 이차 전지에 의하여 선박에 전력을 공급하는 점에서, 발전 시스템(1B)과 상이하다. 또한, 이차 전지(14)의 충전이 필요해진 경우에, 제1 발전기(11)와, 축발전기(30)로 선내에 전력을 공급하고, 제2 발전기(12)로 이차 전지(14)를 충전하는 동작에 대해서는, 제3 발전기(13)를 대기시키는 것을 제외하고, 도 8에 도시한 동작과 동일하므로 설명은 생략한다.

도 11을 참조하여, 도 10에 도시한 발전 시스템(1C)의 동작에 대하여 설명한다. 도 11은, 선박의 통상 항해 시에 있어서의 발전 시스템(1C)의 동작을 나타내는 플로차트이다.

스텝 S701~스텝 S706에 대해서는, 도 5에 도시한 스텝 S301~스텝 S306과 동일하므로 설명은 생략한다.

제어 장치(20)는, 제2 발전기(12)와, 축발전기(30)를 가동시킨다(스텝 S707). 여기에서는, 제어 장치(20)는, 예를 들면 제2 발전기(12)를 고부하(예를 들면, 정격 전력의 90%)로 가동시킨다. 구체적으로는, 제2 발전기(12)의 정격 전력이 1500kW인 경우, 제어 장치(20)는, 제2 발전기(12)에 1350kW의 전력을 출력시킨다. 즉, 제어 장치(20)는, 제1 발전기(11)와, 제2 발전기(12)를 고부하로 가동시킨다. 제어 장치(20)는, 이차 전지(14)를 충전할 수 있도록 축발전기(30)를 가동시킨다. 그리고, 제어 장치(20)는, 스텝 S708로 진행된다.

제어 장치(20)는, 제1 발전기(11)와, 제2 발전기(12)에 의하여 선내에 필요한 1800kW의 전력을 공급한다(스텝 S708). 그리고, 제어 장치(20)는, 스텝 S709로 진행된다.

제어 장치(20)는, 제1 발전기(11)와, 제2 발전기(12)와, 축발전기(30)에 의하여 이차 전지(14)를 충전한다(스텝 S709). 여기에서는, 제1 발전기(11)와, 제2 발전기(12)가 선내에 공급한 전력 중, 잉여 전력과 축발전기(30)이 출력하는 전력을 이용하여, 선박이 입출항 시에 있어서 필요한 전력을 확보할 수 있도록 이차 전지(14)를 충전한다. 구체적으로는, 선내에 필요한 전력이 1800kW이며, 제1 발전기(11)와, 제2 발전기(12)는 합하여 2700kW의 전력을 출력하고 있으므로, 제어 장치(20)는, 잉여분의 900kW의 전력을 이용하여, 이차 전지(14)를 충전한다. 또한, 제1 발전기(11)와, 제2 발전기(12)로 이차 전지를 충분히 충전할 수 있는 경우에는, 제어 장치(20)는, 스텝 S707에 있어서, 축발전기(30)를 가동시키지 않아도 된다.

다음으로, 도 12를 참조하여, 도 10에 도시한 발전 시스템(1C)의 도 11과는 상이한 동작에 대하여 설명한다.

스텝 S801~스텝 S805에 대해서는, 도 5에 도시한 스텝 S301~스텝 S305와 동일하므로 설명은 생략한다.

제어 장치(20)는, 제2 발전기(12)를 가동시킨다(스텝 S806). 여기에서는, 제어 장치(20)는, 예를 들면 제2 발전기(12)를 고부하(예를 들면, 정격 전력의 90%)로 가동시킨다. 구체적으로는, 제2 발전기(12)의 정격 전력이 1500kW인 경우, 제어 장치(20)는, 제2 발전기(12)에 1350kW의 전력을 출력시킨다. 즉, 제어 장치(20)는, 제1 발전기(11)와, 제2 발전기(12)를 고부하로 가동시킨다. 그리고, 제어 장치(20)는, 스텝 S807로 진행된다.

제어 장치(20)는, 제1 발전기(11)와, 제2 발전기(12)에 의하여 선내에 필요한 1800kW의 전력을 공급한다(스텝 S807). 그리고, 제어 장치(20)는, 스텝 S808로 진행된다.

제어 장치(20)는, 제1 발전기(11)와, 제2 발전기(12)에 의하여 이차 전지(14)를 충전한다(스텝 S808). 여기에서는, 제1 발전기(11)와, 제2 발전기(12)가 선내에 공급한 전력 중, 잉여 전력을 이용하여, 선박이 입출항 시에 있어서 필요한 전력을 확보할 수 있도록 이차 전지(14)를 충전한다. 구체적으로는, 선내에 필요한 전력이 1800kW이며, 제1 발전기(11)와, 제2 발전기(12)는 합하여 2700kW의 전력을 출력하고 있으므로, 제어 장치(20)는, 잉여분의 900kW의 전력을 이용하여, 이차 전지(14)를 충전한다. 그리고, 제어 장치(20)는, 스텝 S809로 진행된다.

제어 장치(20)는, 이차 전지(14)에 의하여, 축발전기(30)에 전력을 공급한다(스텝 S809). 또한, 제어 장치(20)는, 스텝 S809를 생략해도 된다.

또, 본 실시형태는, 통상 항해 시에 있어서, 각 발전기와 축발전기에 의하여, 선내에 전력을 공급하거나 이차 전지를 충전하거나 할 수 있다. 본 실시형태는, 선박의 통상 항해 시에 있어서의 발전 시스템의 연비 효율의 악화를 보다 억제할 수 있다. 또, 본 실시형태는, 주기관의 소비 연료를 줄일 수 있다.

1, 1A, 1B, 1C 발전 시스템
10, 10A 주발전기
11 제1 발전기
12 제2 발전기
13 제3 발전기
14 이차 전지
30 축발전기
40 프로펠러

Claims

선박의 선내에 전력을 공급하는 복수의 발전기와,
상기 복수의 발전기로부터 출력된 전력을 비축하고, 비축한 전력을 상기 선내에 공급하는 이차 전지와,
상기 선박의 통상 항해 시에 있어서, 상기 복수의 발전기 중 제1 발전기와, 상기 이차 전지에 의하여 상기 선박에 전력을 공급하며, 또한 상기 제1 발전기와 동등한 전력을 입출항 시에 출력할 수 있도록 상기 이차 전지를 충전하는 제어 장치를 구비하는, 선박의 발전 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 이차 전지는, 상기 제1 발전기의 정격 전력의 90% 이상 120% 이하의 용량을 갖는, 선박의 발전 시스템.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 제어 장치는, 상기 선박의 통상 항해 시에 있어서, 상기 제1 발전기와, 상기 복수의 발전기 중 제2 발전기에 의하여 상기 선내에 전력을 공급하고, 상기 복수의 발전기 중 제3 발전기에 의하여 상기 이차 전지를 충전하는, 선박의 발전 시스템.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 제어 장치는, 상기 선박의 통상 항해 시에 있어서, 상기 제1 발전기와, 상기 복수의 발전기 중 제2 발전기에 의하여 상기 선내에 전력을 공급하고, 상기 선내에 공급한 전력 중, 잉여 전력을 이용하여 상기 이차 전지를 충전하는, 선박의 발전 시스템.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 선박의 추진 기기의 회전축에 마련된 축발전기를 더 구비하는, 선박의 발전 시스템.
청구항 5에 있어서,
상기 제어 장치는, 상기 선박의 통상 항해 시에 있어서, 상기 제1 발전기와, 상기 복수의 발전기 중 제2 발전기에 의하여 상기 선내에 전력을 공급하고, 상기 복수의 발전기 중 제3 발전기와, 상기 축발전기에 의하여 상기 이차 전지를 충전하는, 선박의 발전 시스템.
청구항 5에 있어서,
상기 제어 장치는, 상기 선박의 통상 항해 시에 있어서, 상기 제1 발전기와, 상기 축발전기에 의하여 상기 선내에 전력을 공급하고, 상기 복수의 발전기 중 제2 발전기에 의하여 상기 이차 전지를 충전하는, 선박의 발전 시스템.
청구항 5에 있어서,
상기 제어 장치는, 상기 선박의 통상 항해 시에 있어서, 상기 제1 발전기와, 상기 복수의 발전기 중 제2 발전기에 의하여 상기 선내에 전력을 공급하고, 상기 복수의 발전기 중 제3 발전기에 의하여 상기 이차 전지를 충전하며, 상기 이차 전지에 의하여 상기 축발전기에 전력을 공급하는, 선박의 발전 시스템.
청구항 5에 있어서,
상기 제어 장치는, 상기 선박의 통상 항해 시에 있어서, 상기 제1 발전기와, 상기 복수의 발전기 중 제2 발전기에 의하여 상기 선내에 전력을 공급하고, 상기 선내에 공급한 전력 중, 잉여 전력과, 상기 축발전기에 의하여 상기 이차 전지를 충전하는, 선박의 발전 시스템.
청구항 5에 있어서,
상기 제어 장치는, 상기 선박의 통상 항해 시에 있어서, 상기 제1 발전기와, 상기 복수의 발전기 중 제2 발전기에 의하여 상기 선내에 전력을 공급하고, 상기 선내에 공급한 전력 중, 잉여 전력을 이용하여 상기 이차 전지를 충전하며, 상기 이차 전지에 의하여 상기 축발전기에 전력을 공급하는, 선박의 발전 시스템.