KR20230018916A - Device for Estimating the Remaining Operating Distance of a Small Electric Propulsion Vessel and Method Thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 소형 전기추진 잔존운항거리 추정 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 소형 전기추진 선박을 대상으로 다양한 해상 환경 조건을 고려한 소형 전기추진 선박의 잔존운항거리 추정 장치 및 그 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus and method for estimating the remaining operating distance of a small electric propulsion ship, and more particularly, to an apparatus and method for estimating the remaining operating distance of a small electric propulsion ship in consideration of various maritime environmental conditions targeting a small electric propulsion ship. .
각종 선박을 추진하는 수단으로 각종 추진기가 이용되고 있다. 예를 들어, 디젤 엔진 및 가솔린 엔진 등 석유 자원을 소모하는 추진 기관에서 생성된 동력에 의해 스크류가 회전될 수 있다. 그리고, 이때의 스크류의 회전으로 선박은 추진하게 된다. 그런데, 화석 연료를 사용하는 엔진의 경우 화석 연료가 연소되는 과정에서 발생되는 배출 가스와 기관에서 발생하는 기름찌꺼기 및 기름의 유출로 인해 해상 환경이 오염되는 문제가 있었다.Various types of propellers are used as means for propelling various ships. For example, the screw may be rotated by power generated by a propulsion engine consuming petroleum resources, such as a diesel engine or a gasoline engine. And, the rotation of the screw at this time propels the ship. However, in the case of engines using fossil fuels, there is a problem in that the marine environment is polluted due to exhaust gases generated in the process of burning fossil fuels and oil residues and oil leaks generated from engines.
환경 오염에 대한 심각성으로 인해 화석 연료의 사용으로 인해 유발되는 오염 물질을 최소화시키는 방안이 필요하다. 따라서, 최근에는 해상 환경규제의 일환으로 선박의 에너지효율을 고려한 설계가 필수적으로 적용됨에 따라 최근 어선 및 소형선박을 대상으로 다양한 전기추진 시스템 개발 연구가 진행되고 있다Due to the seriousness of environmental pollution, it is necessary to minimize pollutants caused by the use of fossil fuels. Therefore, recently, as the design considering the energy efficiency of ships has been applied as a part of maritime environmental regulations, research on the development of various electric propulsion systems for fishing boats and small ships has recently been conducted.
한편, 선박의 경우 운항 환경이 육상과 상이하고, 바람, 파고, 및 조류 등과 같은 운항 환경이 운항 가능 거리 및 운항 시간 등에 큰 영향을 미칠 수 있으므로, 선박의 운항 성능을 고도화하기 위해서는 선박 내부의 기기 및 동력 장치에 대한 모니터링을 수행하는 것이 요구되어 왔다. On the other hand, in the case of a ship, the operating environment is different from that of the land, and operating environments such as wind, wave height, and current can have a great impact on the possible operating distance and operating time. and monitoring of the power plant.
공개특허공보 제10-2018-0077538호에 선박의 운항패턴 분석장치(이하 '종래기술 1'이라 한다.)가 나타나 있으나, 이는 전기추진 선박에 관한 것이 아닐 뿐 아니라, 선박의 실시간 잔존 운항거리를 추정하는 기술이 나타나 있지 않다. Although a vessel operation pattern analysis device (hereinafter referred to as 'prior art 1') is shown in Laid-Open Patent Publication No. 10-2018-0077538, it is not related to an electric propulsion vessel and measures the remaining operating distance of the vessel in real time. There is no technique for estimating.
등록특허공보 제10-1154308호에 전기자동차의 잔존주행거리 추정 방법(이하, '종래기술 2'라 한다.)이 나타나 있다. 종래기술 2에는 전기추진 시스템의 잔존주행거리 추정 방법이 나타나 있으나, 이는 운행 환경이 적은 육상에서 운행하는 전기자동차에 관한 것이고, 운항 환경의 영향이 큰 전기추진 선박에 관한 것이 아니다. Patent Registration No. 10-1154308 discloses a method for estimating the remaining mileage of an electric vehicle (hereinafter referred to as 'Prior Art 2').
선박의 경우, 특히 소형 전기추진 선박의 경우 바람, 파고 및 조류 등의 영향을 많이 받으므로, 소형 선박의 운항 성능 고도화를 위해서는 선박의 동적 특성 및 운항 환경적 요인 등을 고려하는 것이 필히 요구되고 있다. In the case of ships, especially small electric propulsion ships, since they are greatly affected by wind, wave height, and current, it is essential to consider the dynamic characteristics of ships and operational environmental factors in order to advance the operation performance of small ships. .
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 소형 전기추진 선박을 대상으로 다양한 해상 환경 조건을 고려한 선박의 잔존운항거리 추정 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.A technical problem to be achieved by the present invention is to provide an apparatus and method for estimating remaining sailing distance of a small electric propulsion vessel considering various marine environmental conditions.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 소형 전기추진 선박의 잔존운항거리 추정 장치는, 소형 전기추진 선박에 설치된 배터리의 사양 및 온도에 따른 충전 상태를 포함한 배터리 정보를 획득할 수 있도록 컴퓨터에 구비된 배터리 정보 산출부(110); 상기 선박에 설치된 모터의 사양 및 현재 운전 속도를 포함한 정보를 획득할 수 있도록 컴퓨터에 구비된 모터 정보 산출부(120); 상기 선박의 요구되는 속도에 대한 추정 요구 마력을 획득할 수 있도록 컴퓨터에 구비된 마력 추정부(130); 및 상기 선박의 요구되는 속도에 대한 잔존운항거리를 추정할 수 있도록 컴퓨터에 구비된 잔존운항거리 추정부(140);를 포함하고 있을 수 있다. The apparatus for estimating the remaining operating distance of a small electric propulsion vessel of the present invention for solving the above technical problem is provided in a computer to obtain battery information including the state of charge according to the specification and temperature of the battery installed in the small electric propulsion vessel
또한, 상기 잔존운항거리 추정부(140)는, 상기 배터리 정보 산출부(110)에서 도출한 배터리 잔존 전력량; 상기 모터 정보 산출부(120)에서 도출한 모터 전력량; 및 상기 추정 요구 마력 산출부(133)에서 도출한 추정 요구 마력;을 이용하여 추정 잔존운항거리를 산출하도록 구성되어 있을 수 있다. In addition, the remaining driving
또한, 본 발명의 소형 전기추진 선박의 잔존운항거리 추정 방법은, 컴퓨터에서 각 단계를 수행하는 소형 전기추진 선박의 잔존운항거리 추정 방법으로서, 상기 선박에 대한 요구 속도를 입력하는 단계(S100); 상기 선박의 배터리 잔존 전력량을 산출하는 단계(S200); 상기 선박의 모터 전력량을 산출하는 단계(S300); 상기 선박의 추정 요구 마력을 산출하는 단계(S400); 및 상기 단계에서 산출한 배터리 잔존 전력량, 모터 전력량 및 추정 요구 마력 정보를 이용하여 상기 선박의 잔존운항거리를 추정하는 단계(S500)를 포함하고 있을 수 있다. In addition, the method for estimating the remaining operating distance of a small electric propulsion vessel of the present invention is a method for estimating the remaining operating distance of a small electric propulsion vessel in which each step is performed by a computer, comprising the steps of inputting a required speed for the vessel (S100); Calculating the remaining power amount of the battery of the ship (S200); Calculating the amount of motor power of the ship (S300); Calculating the estimated required horsepower of the vessel (S400); and estimating the remaining sailing distance of the ship using the remaining battery power amount, motor power amount, and estimated required horsepower information calculated in the above step (S500).
또한, 상기 추정 요구 마력을 산출하는 단계(400)는, 상기 선박의 현재 속도를 측정하는 단계(410); 상기 선박의 전달 마력을 산출하는 단계(420); 및 상기 선박의 바람, 파고 및 조류 중의 적어도 하나를 포함하는 모델링을 통하여 해상 환경 인자를 산출하는 단계(430);를 포함하고 있을 수 있다.In addition, the step of calculating the estimated required horsepower (400) includes measuring the current speed of the ship (410); Calculating the transmitted horsepower of the vessel (420); and calculating (430) a marine environmental factor through modeling including at least one of wind, wave height, and current of the vessel.
이와 같이 본 발명에 따른 소형 전기추진 선박의 잔존운항거리 추정 장치 및 방법은, 요구되는 선박 속도에 대한 잔존운항거리를 추정할 수 있어, 임의의 배터리 전력량이 남아 있는 경우에도 선박의 효율적인 운항 시나리오를 도출해 낼 수 있는 효과가 있다. As such, the apparatus and method for estimating the remaining sailing distance of a small electric propulsion ship according to the present invention can estimate the remaining sailing distance for the required ship speed, and thus, even when a certain amount of battery power remains, an efficient sailing scenario of the ship There are effects that can be derived.
또한, 본 발명에 따른 선박의 잔존운항거리 추정 방법은, 선박의 속도 변화에 따른 추정 잔존운항거리의 변화를 도출해 낼 수 있어, 최대 잔존운항거리를 갖는 최적의 선박 속도를 도출해 낼 수 있을 뿐 아니라, 선박 운항 속도 등과 같은 운전자의 평소 운전 성향 등을 고려하여 운전자 별 추정 잔존운항거리도 도출해 낼 수 있는 효과가 있다. In addition, the method for estimating the remaining sailing distance of a ship according to the present invention can derive the change in the estimated remaining sailing distance according to the change in the speed of the ship, so that the optimal ship speed with the maximum remaining sailing distance can be derived. It is also effective in deriving the estimated remaining driving distance for each driver by considering the driver's usual driving tendency, such as the ship's operating speed, etc.
또한 본 발명에 따른 선박의 잔존운항거리 추정 방법은, 실적선 데이터 및 운항 시나리오를 적용한 실증적인 결과 대비를 통하여 다양한 크기의 전기추진 선박에 적용 가능하여 선박의 전기추진 시스템의 성능 평가 방안 도출할 수 있는 효과가 있다. In addition, the method for estimating the remaining sailing distance of a ship according to the present invention can be applied to electric propulsion ships of various sizes through comparison of empirical results using actual ship data and operating scenarios, so that a method for evaluating the performance of the electric propulsion system of the ship can be derived. There is an effect.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 소형 전기추진 선박의 잔존운항거리 추정 장치의 블록도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 선박의 잔존운항거리 추정을 위한 흐름도.
도 3은 본 발명에 따른 소형 전기추진 선박의 잔존운항거리 추정방법의 순서도.
도 4는 도 3에 도시된 S400 단계의 세부 순서도.
도 5는 본 발명에 따라 추정된 운항가능 시간 및 잔존운항거리의 모사시험 결과.1 is a block diagram of an apparatus for estimating remaining sailing distance of a small electric propulsion vessel according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart for estimating the remaining navigation distance of a ship according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a flow chart of a method for estimating the remaining navigation distance of a small electric propulsion vessel according to the present invention.
4 is a detailed flowchart of step S400 shown in FIG. 3;
5 is a simulation test result of the estimated operational time and remaining operational distance according to the present invention.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 또한 본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be embodied in many different forms and, therefore, is not limited to the embodiments described herein. In addition, terms used in this specification are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.
이하에서는 도 1을 이용하여 본 발명의 실시예에 따른 소형 전기추진 선박의 잔존운항거리 추정 장치(100)의 블록도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 선박의 잔존운항거리 추정을 위한 흐름도이다. Hereinafter, a block diagram of an
본 발명에 따른 소형 전기추진 선박의 잔존운항거리 추정 장치(100)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 컴퓨터에 구비된 배터리 정보 산출부(110), 모터 정보 산출부(120), 해상 환경 조건 산출부(130), 및 잔존운항거리 추정부(140)를 포함한다. As shown in FIG. 1, the
먼저, 배터리 정보 산출부(110)는 선박의 배터리 정보를 획득한다. First, the battery
배터리는 전기추진 선박을 구동하는 에너지원으로 선박을 추진하기 위한 가장 중요한 구성요소 중의 하나이다. 선박의 잔존운항거리를 추정하기 위해서는 배터리의 충전 상태 및 잔존 전력량을 산출하는 것이 필수적이며, 본 배터리 정보 산출부(110)에서는 이와 같은 기본적으로 배터리 잔존 전력량을 산출할 수 있도록 구성되어 있다. 배터리의 전력량은 배터리의 사양 및 배터리의 온도에 따라 달라질 수 있으므로, 배터리 정보 산출부(110)에서는 이에 대한 정보를 수신하고, 이를 고려하여 배터리의 잔존 전력량을 보다 정확하게 산출하는데 사용하는 것이 바람직할 것이다. A battery is one of the most important components for propelling a ship as an energy source for driving an electric propulsion ship. In order to estimate the remaining sailing distance of the ship, it is essential to calculate the state of charge and remaining power of the battery, and the battery
모터 정보 산출부(120)는 해당되는 선박의 모터 정보를 획득하기 위한 구성요소이다. The motor
전기추진 선박에서는 모터가 상기 배터리의 에너지원을 사용하여 구동기의 기능을 하고 있으므로, 선박의 잔존운항거리를 보다 정확하게 추정하기 위해서는 상기 모터의 사양(예를 들면, 모터 전력량(kWh), 최대 제동 마력, 가동 운전 범위, 및 전달 마력) 및 현재 운전 속도 등에 대한 정확한 정보가 필요하고, 상기 모터 정보 산출부(120)는 이에 대한 정보를 획득할 수 있도록 구성되어 있다. In an electric propulsion ship, since the motor functions as an actuator using the energy source of the battery, in order to more accurately estimate the remaining sailing distance of the ship, the specifications of the motor (eg, motor power (kWh), maximum braking horsepower) , operating operating range, and transmitted horsepower) and current operating speed are required, and the motor
이 때, 상기 모터의 경우도 온도 및 부하 조건 등에 따라 성능이 달라질 수 있으므로, 상기 모터 정보 산출부(120)는 이에 대한 정보를 수신하여 고려할 수 있도록 구성되어 있을 수도 있다. At this time, even in the case of the motor, since performance may vary depending on temperature, load conditions, etc., the motor
그리고, 마력 추정부(130)는 상기 선박의 요구되는 속도에 요구되는 마력을 추정하는 구성요소이다. And, the
본 발명에서 추정하고자 하는 선박의 잔존운항거리는 해당 선박에서 배터리의 잔존 전력량이 동일한 경우에도 선박의 운항 속도, 선박의 전기추진 성능, 선박의 구조적 저항 특성 및 선박이 운항 중인 해상 환경 조건에 따라 달라질 수 있다. 특히, 소형 선박의 경우, 해상 환경 조건, 예를 들면, 바람, 파고(wave height) 및 조류 속도(current speed) 등에 영향을 많이 받을 수 있으므로, 본 마력 추정부(130)에서는 선박의 구조적 저항 특성과 전기추진 시스템의 성능 및 해상 환경 조건을 고려하여 요구되는 마력을 추정하도록 구성되어 있다. The remaining operating distance of the ship to be estimated in the present invention may vary depending on the operating speed of the ship, the electric propulsion performance of the ship, the structural resistance characteristics of the ship, and the marine environmental conditions in which the ship is operating even when the remaining power of the battery in the corresponding ship is the same. there is. In particular, in the case of a small ship, since it can be greatly affected by marine environmental conditions, for example, wind, wave height, current speed, etc., in this
도 2에 도시된 바와 같이 마력 추정부(130)는 상기 선박의 요구되는 속도 입력부, 상기 선박의 저항 특성에 따른 전달 마력 산출부(131), 해상 환경 정보 인자 산출부(132) 및 추정 요구 마력 산출부(133)를 포함하고 있다.As shown in FIG. 2, the
상기 선박의 요구 속도 입력부는 선박이 운항하고자 하는 속도를 입력하는 구성요소이다. The requested speed input unit of the ship is a component for inputting the speed at which the ship wants to operate.
상기 선박의 요구 속도는 선택하여 입력하여 해당 요구 속도에 대한 추정 요구 마력을 산출할 수도 있고, 선박의 요구 속도를 순차적으로 변화시켜 가면서 각 속도에 대한 추정 요구 마력을 산출할 수도 있을 것이다. The estimated required horsepower for the required speed may be calculated by selecting and inputting the required speed of the vessel, or the estimated required horsepower for each speed may be calculated while sequentially changing the required speed of the vessel.
상기 선박의 저항 특성에 따른 전달 마력 산출부(131)는 도 2에 도시된 바와 같이 해당 선박의 현재 속도를 측정하고 이로부터 선박의 전달 마력(DHP, delivered horsepower)을 산출하는 구성요소이다. As shown in FIG. 2 , the delivered
선박의 전달 마력(DHP)은 선박의 구조적 저항 특성에 따라 산출하는 방법이 널리 공지되어 있고, 이로부터 해당 선박의 저항 특성에 따른 해당 선박의 전달 마력 커브(DHP curve)를 도출해 낼 수 있다. A method for calculating the delivered horsepower (DHP) of a ship according to the structural resistance characteristics of the ship is widely known, and from this, the delivered horsepower curve (DHP curve) of the ship according to the ship's resistance characteristics can be derived.
산출된 상기 선박의 전달 마력(DHP)은 선박의 구조적 저항 특성 및 선박의 전기 추진 시스템의 특성을 포함하고 있을 수 있지만, 해상 환경 조건, 예를 들어, 바람, 파고, 및 조류 등에 대한 특성은 고려하고 있지 않다. The calculated delivery horsepower (DHP) of the ship may include the structural resistance characteristics of the ship and the characteristics of the electric propulsion system of the ship, but considering the characteristics of the marine environment conditions, such as wind, wave height, and current Not doing it.
상기 해상 환경 조건은 상기 해상 환경 정보 인자 산출부(132)에서 고려한다.The marine environment condition is considered by the marine environment information
해상 환경 정보 인자 산출부(132)에서는 바람, 파고, 및 조류 중의 적어도 하나를 측정하고 이로부터 해상 환경 정보 인자를 도출해 낸다. The maritime environment information
해상 환경 정보 인자 산출부(132)에서는 바람, 파고 및 조류 등에 대한 모델링을 통하여 이로부터 해상 환경 정보 인자를 도출해 낼 수 있다. The maritime environment information
추정 요구 마력 산출부(133)에서는 상기 산출된 선박의 전달 마력(DHP)과 해상 환경 정보 인자를 함께 고려하여 해상 환경 조건이 고려된 추정 요구 마력(estimated required horsepower)을 산출해 낸다. The estimated required
상기 잔존운항거리 추정부(140)는 상기 선박의 요구되는 속도에 대한 잔존운항거리를 추정할 수 있도록 모델링 및 연산을 할 수 있도록 컴퓨터에 구비되어 있다. The remaining
상기 잔존운항거리 추정부(140)는 도 2에 도시된 바와 같이 상기 배터리 정보 산출부(110)에서 도출한 배터리 잔존 전력량 정보와, 상기 모터 정보 산출부(120)에서 도출한 모터 전력량 정보 및 상기 추정 요구 마력 산출부(133)에서 도출된 추정 요구 마력을 이용하여 추정 잔존운항거리를 산출하는 연산을 할 수 있도록 컴퓨터에 구비되어 있는 구성요소이다. As shown in FIG. 2 , the remaining
즉, 상기 잔존운항거리 추정부(140)에서는 선박의 요구 속도가 입력되면, 배터리 잔존 전력량, 모터 전력량 및 해상 환경 조건이 고려된 추정 요구 마력을 이용하여 선박의 추정 잔존 운항거리를 산출해 낼 수 있다. That is, when the required speed of the ship is input, the remaining
이와 같은 구성을 갖는 소형 전기추진 선박의 잔존운항거리 추정 방법을 아래에서 구체적으로 살펴본다. A method for estimating the remaining navigation distance of a small electric propulsion ship having such a configuration will be described in detail below.
도 3에 도시된 바와 같이, 컴퓨터에서 각 단계를 수행하는 본 발명에 따른 소형 전기추진 선박의 잔존운항거리 추정 방법은, 상기 선박에 대한 요구 속도를 입력하는 단계(S100); 상기 선박의 배터리 잔존 전력량을 산출하는 단계(S200); 상기 선박의 모터 전력량을 산출하는 단계(S300); 상기 선박의 추정 요구 마력을 산출하는 단계(S400); 및 상기 단계에서 산출한 배터리 잔존 전력량, 모터 전력량 및 추정 요구 마력 정보를 이용하여 상기 선박의 잔존운항거리를 추정하는 단계(S500)를 포함하고 있다. As shown in FIG. 3, the method for estimating the remaining navigation distance of a small electric propulsion vessel according to the present invention, in which each step is performed by a computer, inputs a required speed for the vessel (S100); Calculating the remaining power amount of the battery of the ship (S200); Calculating the amount of motor power of the ship (S300); Calculating the estimated required horsepower of the ship (S400); and estimating the remaining sailing distance of the ship using the remaining battery power, motor power, and estimated required horsepower information calculated in the above step (S500).
상기 선박에 대한 요구 속도를 입력하는 단계(S100)는 선박이 운항할 속도를 입력하는 단계이다.The step of inputting the required speed for the ship (S100) is a step of inputting the speed at which the ship will operate.
선박이 운항하는 속도에 따라 잔존운항거리에 차이가 있다. 따라서, 선박의 잔존운항거리를 추정하고자 할 때에는 먼저 운항할 선박의 속도인 요구 속도를 입력하는 것이 필요한데, 본 단계는 이에 해당하는 단계이다. There is a difference in the remaining sailing distance depending on the speed at which the ship is operating. Therefore, when estimating the remaining operating distance of a ship, it is necessary to first input the required speed, which is the speed of the ship to be operated, and this step corresponds to this.
다음으로, 상기 선박의 배터리 잔존 전력량을 산출하는 단계(S200)는 선박의 배터리의 충전 상태를 확인하고 이로부터 배터리 잔존 전력량을 도출해 내는 단계이다. Next, the step of calculating the remaining power of the battery of the ship (S200) is a step of determining the state of charge of the battery of the ship and deriving the remaining power of the battery therefrom.
본 단계는 상기 배터리 정보 산출부(110)에서 배터리의 사양 정보, 배터리의 충전 상태 및 배터리의 온도 등을 측정하여 이로부터 배터리 잔존 전력량을 도출해 내는 단계이다. This step is a step in which the battery
상기 선박의 모터 전력량을 산출하는 단계(S300)는 대상 선박에 장착된 모터의 사양 정보로부터 모터의 전력량을 도출해 내는 단계이다. 본 단계는 상기 모터 정보 산출부(120)에서 모터의 사양 및 모터의 부하, 온도 등을 측정하여 이로부터 보다 더 정확한 모터 전력량을 도출해 낼 수 있을 것이다. Calculating the amount of power of the motor of the ship (S300) is a step of deriving the amount of power of the motor from specification information of the motor installed in the target ship. In this step, the motor
상기 선박의 추정 요구 마력을 산출하는 단계(S400)는 상기 마력 추정부(130)에서 선박의 구조적 저항 특성과 전기추진 시스템의 성능 및 해상 환경 조건을 고려하여 추정 요구 마력을 산출해 내는 단계이다. The step of calculating the estimated required horsepower of the ship (S400) is a step of calculating the estimated required horsepower in consideration of the structural resistance characteristics of the ship, the performance of the electric propulsion system, and marine environmental conditions in the
상기 추정 요구 마력을 산출하는 단계(400)는, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 선박의 현재 속도를 측정하는 단계(410), 상기 선박의 마력을 산출하는 단계(420); 및 해상 환경 조건을 고려하기 위한 해상 환경 인자를 산출하는 단계(430)를 포함할 수 있다. The step of calculating the estimated required horsepower (400) includes measuring the current speed of the ship (410), calculating the horsepower of the ship (420), as shown in FIG. and calculating (430) a marine environment factor for considering marine environment conditions.
상기 선박의 현재 속도를 측정하는 단계(410)는 대상 선박의 구조적 저항 특성 대상 선박에 구비된 전기추진 시스템의 성능에 의한 선박의 마력을 산출하기 위하여 선박의 현재 속도를 측정하는 단계이다.The step 410 of measuring the current speed of the ship is a step of measuring the current speed of the ship in order to calculate the structural resistance characteristics of the target ship and the horsepower of the ship based on the performance of the electric propulsion system provided in the target ship.
상기 선박의 마력을 산출하는 단계(420)는 상기 단계에서 측정한 대상 선박의 현재 운항 속도를 이용하여 대상 선박의 전달 마력(DHP)을 산출해 내는 단계이다. 본 단계에서 산출된 선박의 마력은 해상 환경 조건에 대한 고려는 포함되지 않은 통상적인 선박의 마력이다. The step 420 of calculating the horsepower of the ship is a step of calculating the delivered horsepower (DHP) of the target ship using the current sailing speed of the target ship measured in the above step. The ship's horsepower calculated in this step is the horsepower of a normal ship, which does not include consideration of marine environmental conditions.
다음으로, 해상 환경 인자를 산출하는 단계(430)는 상기 대상 선박이 해상에서 어떤 환경에서 운항하고 있는지를 고려하고 이를 모델링하여 해상 환경 인자를 산출하는 단계이다. 해상 환경 조건으로는 바람, 파고 및 조류 등이 포함될 수 있고, 이 중의 적어도 하나를 포함하는 모델링을 통하여 대상 선박의 잔존운항거리에 영향을 미치는 인자를 도출해 낼 수 있다. Next, calculating the marine environment factor (430) is a step of calculating the marine environment factor by considering the environment in which the target ship is operating in the sea and modeling it. Marine environmental conditions may include wind, wave height, current, etc., and a factor affecting the remaining sailing distance of the target vessel may be derived through modeling including at least one of these.
상기 추정 요구 마력을 산출하는 단계(400)는 상기 S420 단계에서 도출한 선박의 전달 마력(DHP)과 상기 S430 단계에서 도출한 해상 환경 인자를 함께 고려하여 추정 요구 마력을 도출해 낼 수 있다. In step 400 of calculating the estimated required horsepower, the estimated required horsepower may be derived by considering the delivered horsepower (DHP) of the ship derived in step S420 and the maritime environment factor derived in step S430.
상기 선박의 잔존운항거리를 추정하는 단계(S500)는 대상 선박의 요구 속도에 대한 선박의 추정 잔존운항거리를 산출해 내는 단계이다. The step of estimating the remaining sailing distance of the ship (S500) is a step of calculating the estimated remaining sailing distance of the ship for the requested speed of the target ship.
본 단계에서는 상기 S200 단계에서 산출한 배터리 잔존 전력량, 상기 S300 단계에서 산출한 모터 전력량 및 상기 S400 단계에서 산출한 추정 요구 마력 정보를 이용하여 대상 선박의 요구 속도에서 선박의 추정 잔존운항거리를 산출하게 된다. In this step, the estimated remaining sailing distance of the ship is calculated at the required speed of the target ship using the remaining power of the battery calculated in step S200, the amount of motor power calculated in step S300, and the estimated required horsepower information calculated in step S400. do.
이와 같은 방법을 이용하여 선박의 추정 잔존운항거리를 실시간으로 산출해 낼 수 있을 뿐 아니라, 요구 속도의 변화에 다른 선박의 추정 잔존운항거리 변화를 도 5에서와 같이 그래프로 나타낼 수도 있을 것이다. Using this method, not only can the estimated remaining sailing distance of a ship be calculated in real time, but also the change in the estimated remaining sailing distance of other ships in response to a change in the requested speed may be graphed as shown in FIG. 5 .
도 5는 선박의 요구 속도에 대하여 추정된 운항가능 시간 및 운항 가능 거리, 즉 잔존운항거리를 시뮬레이션을 통하여 도출해 낸 결과를 나타낸 도면이다. 5 is a view showing the result obtained through simulation of the estimated navigable time and navigable distance, that is, the remaining navigable distance, with respect to the required speed of the ship.
도 5에는 선박과 동일 방향 강풍에 따른 파도의 영향을 받으며 운항하는 경우, 선박과 동일 방향 약풍에 따른 파도의 영향을 받으며 운항하는 경우, 및 조류 및 풍랑의 영향이 큰 악천후 상태에서 운항하는 경우에서 선박의 요구 속도에 대한 잔존운항거리의 변화 결과가 도시되어 있다. 5, in the case of operating under the influence of waves due to strong winds in the same direction as the ship, in the case of operating under the influence of waves due to weak winds in the same direction as the ship, and in bad weather conditions with a large influence of tides and winds The change result of the remaining voyage distance for the required speed of the ship is shown.
도 5에 도시된 그래프를 살펴보면 운항 시나리오에 따른 운항 가능 시간 및 잔존운항거리는, 해상 환경 조건에 큰 영향을 받을 수 있는 것을 확인할 수 있고, 소형 선박의 경우, 바람의 세기 및 파도의 영향이 클수록 운항을 위한 높은 출력이 요구되기 때문에 한정된 배터리의 잔존 전량으로 운항할 때, 운항 가능 시간 및 잔존운항거리가 감소할 수 있는 것을 알 수 있고, 잔존운항거리가 최대가 되는 특정 선박 속도가 존재하는 것을 알 수 있다. Looking at the graph shown in FIG. 5, it can be seen that the possible navigation time and remaining sailing distance according to the navigation scenario can be greatly influenced by the marine environmental conditions. Since high output is required for the operation, it can be seen that the time available for navigation and the remaining sailing distance can decrease when operating with the remaining amount of the limited battery, and that there is a specific ship speed at which the remaining sailing distance is maximized. can
이와 같이 본 발명에 따른 소형 전기추진 선박의 잔존운항거리 추정 장치 및 그 방법은 대상 전기추진 선박이 보유하고 있는 에너지량(배터리, 모터)과 저항성능 및 해상 환경 조건 등을 구성하는 변수간 인과관계를 토대로 운항 시나리오에 따른 실시간 잔존운항거리를 추정할 수 있다. As such, the apparatus and method for estimating the remaining operating distance of a small electric propulsion vessel according to the present invention has a causal relationship between the amount of energy (battery, motor) possessed by the target electric propulsion vessel and the variables constituting resistance performance and marine environmental conditions, etc. Based on this, it is possible to estimate the remaining operating distance in real time according to the operating scenario.
또한 본 발명에 따른 소형 전기추진 선박의 잔존운항거리 추정 장치 및 그 방법은 도 5에 도시된 바와 같이 선박의 요구 속도 변화에 따른 선박의 잔존운항거리 변화를 도출해 낼 수 있으므로 실적선 데이터 및 시나리오를 적용한 실증적인 결과 제안을 통해 다양한 크기의 선박에 적용 가능한 전기추진 시스템의 성능 평가 방안을 도출하는데 효과적으로 사용할 수도 있을 것이다. In addition, the apparatus and method for estimating the remaining sailing distance of a small electric propulsion ship according to the present invention can derive the change in the remaining sailing distance of the ship according to the change in the required speed of the ship, as shown in FIG. Through the proposed empirical results applied, it can be effectively used to derive performance evaluation methods for electric propulsion systems applicable to ships of various sizes.
또한, 선박 요구 속도에 따른 선박의 잔존운항거리의 변화를 나타낼 수 있으므로, 운전자의 평소 운전 성향 등을 고려하여 운전자 별 추정 잔존운항거리도 도출해 낼 수 있는 효과가 있다.In addition, since the change in the remaining sailing distance of the ship according to the requested speed of the ship can be expressed, there is an effect of deriving the estimated remaining sailing distance for each driver in consideration of the driver's usual driving tendency.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, this is only exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. will be. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the claims below.
100 : 선박의 실시간 잔존운항거리 추정 장치
110 : 배터리 정보 산출부 120 : 모터 정보 산출부
130 : 마력 추정부 131 : 전달 마력 산출부
132 : 해상 환경 정보 인자 산출부
133 : 추정 요구 마력 산출부
140 : 잔존운항거리 추정부100: Ship's real-time remaining navigation distance estimation device
110: battery information calculation unit 120: motor information calculation unit
130: horsepower estimation unit 131: transmission horsepower calculation unit
132: marine environment information factor calculation unit
133: estimated required horsepower calculator
140: Remaining operating distance estimation unit
Claims (5)
상기 선박에 설치된 모터의 사양 및 현재 운전 속도를 포함한 정보를 획득할 수 있도록 컴퓨터에 구비된 모터 정보 산출부(120);
상기 선박의 요구되는 속도에 대한 추정 요구 마력을 획득할 수 있도록 컴퓨터에 구비된 마력 추정부(130); 및
상기 선박의 요구되는 속도에 대한 잔존운항거리를 추정할 수 있도록 컴퓨터에 구비된 잔존운항거리 추정부(140);를 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 전기추진 선박의 잔존운항거리 추정 장치.
A battery information calculation unit 110 provided in a computer to obtain battery information including a state of charge according to specifications and temperatures of a battery installed in a small electric propulsion ship;
A motor information calculation unit 120 provided in a computer to obtain information including specifications and current driving speed of a motor installed in the ship;
a horsepower estimator 130 provided in the computer to obtain estimated required horsepower for the required speed of the ship; and
Remaining sailing distance estimation unit 140 provided in a computer to estimate the remaining sailing distance for the required speed of the vessel; Remaining sailing distance estimating device of a small electric propulsion vessel, characterized in that it comprises a.
상기 마력 추정부(130)는,
상기 선박의 요구 속도 입력부;
상기 선박의 저항 특성에 따른 전달 마력 산출부(131);
해상 환경 정보 인자 산출부(132); 및
추정 요구 마력 산출부(133)를 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 전기추진 선박의 잔존운항거리 추정 장치.
According to claim 1,
The horsepower estimator 130,
a required speed input unit for the vessel;
Transmission horsepower calculation unit 131 according to the resistance characteristics of the vessel;
a marine environment information factor calculator 132; and
Remaining operating distance estimating apparatus for a small electric propulsion vessel, characterized in that it comprises an estimated required horsepower calculation unit (133).
상기 잔존운항거리 추정부(140)는,
상기 배터리 정보 산출부(110)에서 도출한 배터리 잔존 전력량;
상기 모터 정보 산출부(120)에서 도출한 모터 전력량; 및
상기 추정 요구 마력 산출부(133)에서 도출한 추정 요구 마력;을 이용하여 추정 잔존운항거리를 산출하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 소형 전기추진 선박의 잔존운항거리 추정 장치.
According to claim 2,
The remaining navigation distance estimation unit 140,
the remaining battery power amount derived by the battery information calculation unit 110;
motor power amount derived from the motor information calculation unit 120; and
Estimated required horsepower derived from the estimated required horsepower calculation unit 133; Remaining operating distance estimating device for a small electric propulsion vessel, characterized in that configured to calculate the estimated remaining sailing distance by using.
상기 선박에 대한 요구 속도를 입력하는 단계(S100);
상기 선박의 배터리 잔존 전력량을 산출하는 단계(S200);
상기 선박의 모터 전력량을 산출하는 단계(S300);
상기 선박의 추정 요구 마력을 산출하는 단계(S400);
상기 단계에서 산출한 배터리 잔존 전력량, 모터 전력량 및 추정 요구 마력 정보를 이용하여 상기 선박의 잔존운항거리를 추정하는 단계(S500)를 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 전기추진 선박의 잔존운항거리 추정 방법.
In the method for estimating the remaining navigation distance of a small electric propulsion vessel performing each step in a computer,
Inputting a requested speed for the vessel (S100);
Calculating the remaining power amount of the battery of the ship (S200);
Calculating the amount of motor power of the ship (S300);
Calculating the estimated required horsepower of the vessel (S400);
Estimating the remaining operating distance of the ship using the remaining battery power amount, motor power amount and estimated required horsepower information calculated in the step (S500).
상기 추정 요구 마력을 산출하는 단계(400)는,
상기 선박의 현재 속도를 측정하는 단계(410);
상기 선박의 전달 마력을 산출하는 단계(420); 및
상기 선박의 바람, 파고 및 조류 중의 적어도 하나를 포함하는 모델링을 통하여 해상 환경 인자를 산출하는 단계(430);를 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 전기추진 선박의 잔존운항거리 추정 방법.According to claim 4,
In step 400 of calculating the estimated required horsepower,
Measuring (410) the current speed of the vessel;
Calculating the transmitted horsepower of the vessel (420); and
Calculating (430) a maritime environmental factor through modeling including at least one of wind, wave height, and current of the vessel; A method for estimating remaining voyage distance of a small electric propulsion vessel, characterized in that it comprises a.
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