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KR102415813B1 - Hybrid Electric Propulsion System For Ships - Google Patents

Hybrid Electric Propulsion System For Ships Download PDF

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KR102415813B1
KR102415813B1 KR1020220026194A KR20220026194A KR102415813B1 KR 102415813 B1 KR102415813 B1 KR 102415813B1 KR 1020220026194 A KR1020220026194 A KR 1020220026194A KR 20220026194 A KR20220026194 A KR 20220026194A KR 102415813 B1 KR102415813 B1 KR 102415813B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
unit
engine
shaft
transmission
speed
Prior art date
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Active
Application number
KR1020220026194A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
김도현
이상길
Original Assignee
주식회사 그람
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 주식회사 그람 filed Critical 주식회사 그람
Priority to KR1020220026194A priority Critical patent/KR102415813B1/en
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Priority to PCT/KR2022/017531 priority patent/WO2023163319A1/en
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Abstract

The present invention relates to a hybrid electric propulsion system for ships, and more specifically to the hybrid electric propulsion system for ships, comprising: a power supply unit that provides electrical energy to the inside of a ship; an engine unit connected to the power supply unit and generating a driving force; and a propulsion unit connected to the engine unit and providing propulsion to the ship, wherein the engine unit generates a driving force using electrical energy supplied through the power supply unit, and the propulsion unit can propel the ship with the driving force generated in the engine unit. The engine unit generates the driving force using the electric energy supplied through the power supply unit, and the propulsion unit can propel the ship with the driving force generated by the engine unit.

Description

선박용 하이브리드 전기추진시스템 {Hybrid Electric Propulsion System For Ships}Hybrid Electric Propulsion System For Ships

본 발명은 선박용 하이브리드 전기추진시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 배터리의 전기를 사용하여 추진할 수 있는 선박용 하이브리드 전기추진시스템을 그 목적으로 한다.The present invention relates to a hybrid electric propulsion system for a ship, and more particularly, to a hybrid electric propulsion system for a ship that can be propelled using electricity from a battery.

최근, 선박 대기 오염물질 배출 규제 강화에 따라 미국 유럽 일본 등 선진국을 중심으로 강력한 환경규제 시행이 본격화되고 있으며 전 세계 신조선 중·중소형선박의 경우 전기식 추진선의 비율은 지속적으로 확대될 전망이다.Recently, with the strengthening of ship air pollutant emission regulations, the enforcement of strong environmental regulations is in full swing centering on developed countries such as the US, Europe and Japan.

이러한 추세를 반영하여 특히 선진국을 중심으로 다양한 전기식 원동기를 사용하는 기술의 상용화가 중소형 선박에 적용하기 위해 빠르게 진행되고 있으며, 대형 선박에 확대 적용하기 위한 고효율의 대용량 전동기 및 에너지 저장장치 개발에 관한 연구 또한 활발히 진행되고 있는 실정이다.Reflecting this trend, the commercialization of technologies using various electric motors, especially in developed countries, is rapidly progressing to be applied to small and medium-sized ships, and a study on the development of high-efficiency, large-capacity motors and energy storage devices for expanded application to large ships It is also being actively pursued.

하지만, 아직까지 선박에 관한 하이브리드 기술은 아직 초기 단계에 있다고 할 수 있다.However, it can be said that the hybrid technology for ships is still in its infancy.

예를 들면, 특허문헌 1은 “고효율 하이브리드 추진시스템” 에 관한 기술이 공개되어 있으며, 해당 발명은 배출가스에 대한 환경 규제가 엄격한 항해 구간에는 전기모터의 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 갖는 기존선에 적용 시 개조가 용이한 고효율 하이브리드 추진시스템을 제공하는 것이다.For example, Patent Document 1 discloses a technology related to a “high-efficiency hybrid propulsion system”, and the invention is propelled by the power of an electric motor in a voyage section where environmental regulations on exhaust gas are strict, and internal combustion in an area where there are no environmental regulations To provide a high-efficiency hybrid propulsion system that can be selected as a propulsion power such as propulsion with the power of an engine engine, can be installed efficiently because it has a particularly simple structure, and can be easily retrofitted when applied to an existing ship having an internal combustion engine.

상기의 발명에 따른 고효율 하이브리드 추진시스템은 추진 동력을 선택할 수 있다는 점에서 이점이 있지만, 선박의 운항속도에 따른 변속을 할 수 없고, 배터리를 충전시킬 수 없다는 문제점이 있다.The high-efficiency hybrid propulsion system according to the invention has an advantage in that a propulsion power can be selected, but there is a problem in that it cannot be shifted according to the sailing speed of the ship and the battery cannot be charged.

대한민국공개특허공보 제 10-2017-0116719호Korean Patent Publication No. 10-2017-0116719

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 기관부는 전력공급부를 통하여 공급된 전기에너지를 사용하여 구동력을 발생시키고, 추진부는 상기 기관부에서 발생된 구동력으로 상기 선박을 추진시킬 수 있는 선박용 하이브리드 전기추진시스템을 그 목적으로 한다.Accordingly, the present invention has been devised to solve the problems of the prior art as described above, wherein the engine unit generates a driving force using electric energy supplied through the power supply unit, and the propulsion unit uses the driving force generated from the engine unit to generate the driving force. A hybrid electric propulsion system for ships that can propel a ship is its purpose.

또한, 본 발명은 제 1클러치부 및 제 2클러치부 중에 어느 하나의 동작을 제어하여, 추진부에서 추진력을 발생시키는데 필요한 상기 전기에너지가 최소화될 수 있는 선박용 하이브리드 전기추진시스템을 그 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a hybrid electric propulsion system for ships in which the electric energy required to generate propulsion force in the propulsion unit can be minimized by controlling the operation of any one of the first clutch unit and the second clutch unit.

또한, 본 발명은 배터리의 전기에너지가 부족한 경우에, 기관제어부가 제 1클러치부 및 제 2클러치부 중에 어느 하나의 동작을 제어하여 엔진의 회전동력으로 모터발전기가 구동될 수 있도록 하는 선박용 하이브리드 전기추진시스템을 그 목적으로 한다.In addition, the present invention is a hybrid electric vehicle for a ship in which the engine control unit controls the operation of any one of the first clutch unit and the second clutch unit when the electric energy of the battery is insufficient so that the motor generator can be driven by the rotational power of the engine. The propulsion system is for that purpose.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 여기에 언급되지 않은 본 발명이 해결하려는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems to be solved by the present invention not mentioned here are to those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the description below. can be clearly understood.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 선박용 하이브리드 전기추진시스템은 선박의 내부로 전기에너지를 제공하는 전력공급부, 상기 전력공급부와 연결되어, 구동력을 발생시키는 기관부 및 상기 기관부와 연결되어, 상기 선박에 추진력을 부여하는 추진부를 포함하고, 상기 기관부는, 상기 전력공급부를 통하여 공급된 전기에너지를 사용하여 구동력을 발생시키고, 상기 추진부는 상기 기관부에서 발생된 구동력으로 상기 선박을 추진시킬 수 있는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the hybrid electric propulsion system for a ship according to the present invention is a power supply unit that provides electric energy to the inside of a ship, is connected to the power supply unit, and is connected to the engine unit and the engine unit for generating driving force. , a propulsion unit for imparting propulsion to the vessel, wherein the engine unit generates a driving force using electric energy supplied through the power supply unit, and the propulsion unit propels the vessel with the driving force generated by the engine unit. It is characterized by being able to

또한, 본 발명은 선박의 운항속도를 제공하고 있는 운항정보부를 더 포함하고, 상기 기관부는, 상기 전기에너지로 회전동력을 발생시키는 전동기능과 회전동력을 이용하여 전기출력으로 변환하는 발전기능을 포함하는 모터발전기, 상기 모터발전기의 일측에 구비되어, 상기 모터발전기의 회전속도를 변속시킬 수 있는 변속기 및 상기 운항속도 및 배터리의 상태에 기초하여, 상기 변속기를 제어하는 기관제어부를 포함하고, 상기 기관제어부는, 상기 운항정보부로부터 전달받은 선박의 운항속도를 기초로 상기 변속기의 동작을 제어하여, 상기 모터발전기의 회전속도를 상기 선박의 저속항해에 적합한 저속모드 및 상기 선박의 고속항해에 적합한 고속모드 중에 어느 하나로 변속시킬 수 있는 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention further includes a navigation information unit that provides the sailing speed of the ship, and the engine unit includes an electric function for generating rotational power with the electric energy and a power generation function for converting the rotational power into electrical output using the rotational power. a motor generator, a transmission provided on one side of the motor generator to change the rotational speed of the motor generator, and an engine control unit for controlling the transmission based on the operating speed and the state of the battery, the engine comprising: The control unit controls the operation of the transmission based on the navigation speed of the ship received from the navigation information unit, and sets the rotation speed of the motor generator in a low-speed mode suitable for low-speed navigation of the ship and a high-speed mode suitable for high-speed navigation of the ship. It is characterized in that it can be shifted to any one of them.

또한, 본 발명의 상기 추진부와 일측으로 연결되어, 회전동력을 발생시키는 엔진부를 더 포함하고, 상기 전력공급부는, 전기에너지를 저장할 수 있도록 구비되는 배터리 및 상기 배터리와 연결되어, 상기 모터발전기에 의해 생성된 전기에너지를 이용하여 상기 배터리를 충전시킬 수 있는 충전컨트롤러를 포함하고, 상기 배터리의 전기에너지가 부족한 경우에는, 상기 엔진부의 회전동력으로 상기 모터발전기가 구동될 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.In addition, it is connected to one side of the propulsion unit of the present invention, further comprising an engine unit for generating rotational power, and the power supply unit is connected to a battery and the battery provided to store electric energy, to the motor generator and a charge controller capable of charging the battery using the electric energy generated by .

또한, 본 발명의 상기 엔진부는, 연료를 연소하여, 회전동력을 발생시키는 엔진, 상기 엔진의 일측에 구비되어, 상기 엔진의 회전동력과 상기 추진부를 연결하는 엔진클러치 및 상기 배터리의 상태에 기초하여, 상기 엔진클러치를 제어하는 엔진제어부를 포함하고. 상기 베터리에서 문제가 발생된 경우에는, 상기 기관제어부가 상기 변속기와 상기 추진부 사이의 동력전달을 차단하고, 상기 엔진제어부가 상기 엔진클러치의 동작을 제어하여, 상기 엔진의 회전동력만으로 상기 선박이 추진될 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.In addition, the engine unit of the present invention, an engine for generating rotational power by burning fuel, is provided on one side of the engine, based on the state of the engine clutch and the battery connecting the rotational power of the engine and the propulsion unit , and an engine control unit for controlling the engine clutch. When a problem occurs in the battery, the engine control unit blocks power transmission between the transmission and the propulsion unit, the engine control unit controls the operation of the engine clutch, It is characterized in that it can be promoted.

또한. 본 발명의 상기 모터발전기는 회전속도 및 토크의 제어에 용이하도록 영구 자석형으로 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition. The motor generator of the present invention is characterized in that it is formed in a permanent magnet type to facilitate control of rotational speed and torque.

이상과 같이 본 발명에 의하면 선박용 하이브리드 전기추진시스템은 발전기에서 선박의 운항속도에 따라 변속이 가능하게 구성됨으로써, 배터리의 전기를 효율적으로 사용하면서 운항될 수 있도록 하는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, the hybrid electric propulsion system for ships is configured to be able to shift according to the sailing speed of the ship from the generator, so that it can be operated while efficiently using the electricity of the battery.

또한, 본 발명의 선박용 하이브리드 전기추진시스템은 변속기의 내부에 기어가 복수 개로 구비되는 구조로 인하여, 복수 개의 기어 중에 어느 하나가 파손되더라도 선박이 계속 운항될 수 있는 효과가 있다.In addition, the hybrid electric propulsion system for ships of the present invention has an effect that the ship can continue to operate even if any one of the plurality of gears is damaged due to the structure in which a plurality of gears are provided inside the transmission.

또한, 본 발명의 선박용 하이브리드 전기추진시스템은 엔진과 연결된 구동부로 전기제어부의 배터리를 충전시킬 수 있어, 상기 배터리가 방전되었을 경우에도 선박이 계속 운항될 수 있는 효과가 있다. In addition, the hybrid electric propulsion system for a ship of the present invention can charge the battery of the electric control unit with the driving unit connected to the engine, so that the vessel can continue to operate even when the battery is discharged.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 상세한 설명 및 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the detailed description and description of the claims.

도 1은 본 발명 제 1실시예에 따른 선박용 하이브리드 전기추진시스템의 전체 구성도이다.
도 2는 본 발명 제 1실시예에 따른 선박용 하이브리드 전기추진시스템의 세부 구성도이다.
도 3은 본 발명 제 1실시예에 따른 선박용 하이브리드 전기추진시스템의 기관부 및 추진부를 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명 제 1실시예에 따른 선박용 하이브리드 전기추진시스템의 기관부 및 추진부를 나타내는 평면도이다
도 5는 본 발명 제 1실시예에 따른 선박용 하이브리드 전기추진시스템의 기관부 및 추진부를 나타내는 측면도이다.
도 6은 본 발명 제 1실시예에 따른 선박용 하이브리드 전기추진시스템의 변속기 내부를 나타내는 내부투시 사시도이다.
도 7은 본 발명 제 1실시예에 따른 선박용 하이브리드 전기추진시스템의 변속기 내부를 나타내는 내부투시 정면도이다.
도 8은 도 6에서 변속기의 내부모습을 확대한 정면도이다.
도 9는 도 6에서 ‘A’에 해당하는 제 1클러치부 및 제 2클러치부를 확대한 정면도이다.
도 10은 본 발명 제 2실시예에 따른 선박용 하이브리드 전기추진시스템의 세부 구성도이다.
1 is an overall configuration diagram of a hybrid electric propulsion system for ships according to a first embodiment of the present invention.
2 is a detailed configuration diagram of a hybrid electric propulsion system for ships according to a first embodiment of the present invention.
3 is a perspective view showing the engine unit and the propulsion unit of the hybrid electric propulsion system for ships according to the first embodiment of the present invention.
4 is a plan view showing the engine unit and the propulsion unit of the hybrid electric propulsion system for ships according to the first embodiment of the present invention;
5 is a side view showing the engine unit and the propulsion unit of the hybrid electric propulsion system for ships according to the first embodiment of the present invention.
6 is an inside perspective view showing the inside of the transmission of the hybrid electric propulsion system for ships according to the first embodiment of the present invention.
7 is an inside perspective front view showing the inside of the transmission of the hybrid electric propulsion system for ships according to the first embodiment of the present invention.
8 is an enlarged front view of the internal appearance of the transmission in FIG.
9 is an enlarged front view of the first and second clutch units corresponding to 'A' in FIG. 6 .
10 is a detailed configuration diagram of a hybrid electric propulsion system for ships according to a second embodiment of the present invention.

본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.Terms used in this specification will be briefly described, and the present invention will be described in detail.

본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.The terms used in the present invention have been selected as currently widely used general terms as possible while considering the functions in the present invention, but these may vary depending on the intention or precedent of a person skilled in the art, the emergence of new technology, and the like. Therefore, the term used in the present invention should be defined based on the meaning of the term and the overall content of the present invention, rather than the name of a simple term.

명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함” 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.When a part “includes” a component throughout the specification, this means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless otherwise stated.

아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art can easily implement them. However, the present invention may be embodied in several different forms and is not limited to the embodiments described herein.

본 발명에 대한 해결하고자 하는 과제, 과제의 해결 수단, 발명의 효과를 포함한 구체적인 사항들은 다음에 기재할 실시 예 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다.Specific details including the problem to be solved for the present invention, the means for solving the problem, and the effect of the invention are included in the embodiments and drawings to be described below. Advantages and features of the present invention, and a method for achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings.

도 1은 본 발명 제 1실시예에 따른 선박용 하이브리드 전기추진시스템의 전체 구성도, 도 2는 본 발명 제 1실시예에 따른 선박용 하이브리드 전기추진시스템의 세부 구성도, 도 3은 본 발명 제 1실시예에 따른 선박용 하이브리드 전기추진시스템의 기관부 및 추진부를 나타내는 사시도, 도 4는 본 발명 제 1실시예에 따른 선박용 하이브리드 전기추진시스템의 기관부 및 추진부를 나타내는 평면도, 도 5는 본 발명 제 1실시예에 따른 선박용 하이브리드 전기추진시스템의 기관부 및 추진부를 나타내는 측면도, 도 6은 본 발명 제 1실시예에 따른 선박용 하이브리드 전기추진시스템의 변속기 내부를 나타내는 내부투시 사시도, 도 7은 본 발명 제 1실시예에 따른 선박용 하이브리드 전기추진시스템의 변속기 내부를 나타내는 내부투시 정면도, 도 8은 도 6에서 변속기의 내부모습을 확대한 정면도, 도 9는 도 6에서 ‘A’에 해당하는 제 1클러치부 및 제 2클러치부를 확대한 정면도, 도 10은 본 발명 제 2실시예에 따른 선박용 하이브리드 전기추진시스템의 세부 구성도이다.1 is an overall configuration diagram of a hybrid electric propulsion system for a ship according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a detailed configuration diagram of a hybrid electric propulsion system for a ship according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a first embodiment of the present invention A perspective view showing the engine unit and the propulsion unit of the hybrid electric propulsion system for a ship according to an example, FIG. 4 is a plan view showing the engine unit and the propulsion unit of the hybrid electric propulsion system for a vessel according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 5 is the first embodiment of the present invention A side view showing the engine unit and the propulsion unit of the hybrid electric propulsion system for ships according to an example, FIG. 6 is an inside perspective perspective view showing the inside of the transmission of the hybrid electric propulsion system for ships according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 7 is the first embodiment of the present invention An inside perspective front view showing the inside of the transmission of the hybrid electric propulsion system for a ship according to an example, FIG. 8 is an enlarged front view of the inside of the transmission in FIG. 6, and FIG. 9 is the first clutch unit corresponding to 'A' in FIG. and an enlarged front view of the second clutch unit, FIG. 10 is a detailed configuration diagram of a hybrid electric propulsion system for ships according to a second embodiment of the present invention.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명 제 1실시예에 따른 선박용 하이브리드 전기추진시스템을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a hybrid electric propulsion system for a ship according to a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 내지 도 7을 참조하면 본 발명에 따른 상기 선박용 하이브리드 전기추진시스템은 선박의 내부로 전기에너지를 제공하는 전력공급부(10), 상기 전력공급부(10)와 연결되어, 구동력을 발생시키는 기관부(20) 및 상기 기관부(20)와 연결되어, 상기 선박에 추진력을 부여하는 추진부(30)를 포함한다.1 to 7 , the hybrid electric propulsion system for a ship according to the present invention is a power supply unit 10 that provides electric energy to the inside of a vessel, and an engine unit that is connected to the power supply unit 10 and generates a driving force (20) and a propulsion unit (30) connected to the engine unit (20) to impart propulsive force to the vessel.

먼저, 상기 전력공급부(10)가 마련된다. 상기 전력공급부(10)는 선박의 내부로 전기에너지를 공급할 수 있도록 하는 구성이다. 따라서, 상기 전력공급부(10)는 바람직하게 상기 선박의 후미 내측에 해당하는 부분에 구비될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 전력공급부(10)는 배터리(11) 및 모터제어기(12)를 포함한다. First, the power supply unit 10 is provided. The power supply unit 10 is configured to supply electric energy to the inside of the ship. Therefore, the power supply unit 10 may be preferably provided in a portion corresponding to the inner aft of the ship. More specifically, the power supply unit 10 includes a battery 11 and a motor controller 12 .

상기 배터리(11)는 전기에너지를 저장할 수 있도록 구비된다. 보다 구체적으로, 상기 배터리(11)는 상기 기관부(20)가 작동될 수 있도록 하는 전기에너지를 공급할 수 있다. 또한, 상기 배터리(11)는 이미 방출된 전기에너지를 다시 외부로부터 유입시켜 전압을 회복하는 충전식으로 구비된다. 물론, 상기 배터리(11)는 필요한 전기에너지 용량에 따라 복수 개로도 구비될 수 있다. 그리고, 상기 배터리(11)는 상기 선박의 내부로 전력을 공급할 수 있다면 어떠한 형태로든 형성될 수 있다.The battery 11 is provided to store electrical energy. More specifically, the battery 11 may supply electrical energy to enable the engine unit 20 to operate. In addition, the battery 11 is provided as a rechargeable type that recovers the voltage by introducing the already-released electric energy from the outside again. Of course, a plurality of the batteries 11 may be provided according to the required electric energy capacity. And, the battery 11 may be formed in any shape as long as it can supply electric power to the inside of the ship.

상기 모터제어기(12)는 상기 배터리(11)와 연결되어, 후술할 모터발전기(21)를 제어할 수 있도록 구비된다. 보다 구체적으로, 상기 모터제어기(12)는 상기 배터리(11)와 일측으로 연결된다. 상기 모터제어기(12)는 상기 배터리(11)로부터 전기에너지를 공급받아 후술할 모터발전기(21)로 전달하는 역할을 수행한다. 또한, 상기 모터제어기(12)는 후술할 모터발전기(21)의 작동을 전반적으로 제어할 수도 있다.The motor controller 12 is connected to the battery 11 and is provided to control the motor generator 21 to be described later. More specifically, the motor controller 12 is connected to the battery 11 on one side. The motor controller 12 receives electrical energy from the battery 11 and delivers it to a motor generator 21 to be described later. In addition, the motor controller 12 may control the overall operation of the motor generator 21 to be described later.

다음으로, 상기 기관부(20)가 마련된다. 상기 기관부(20)는 상기 전력공급부(10)와 연결되어, 구동력을 발생시키는 구성이다. 다시 말하면 상기 기관부(20)는 상기 추진부(30)가 작동되기 위해 필요한 구동력을 발생시킨다. 보다 구체적으로, 상기 기관부(20)는 모터발전기(21), 변속기(22), 기관제어부(23), 기관부지지대(24) 및 고정브라켓(25)를 포함한다.Next, the engine part 20 is provided. The engine unit 20 is connected to the power supply unit 10 to generate a driving force. In other words, the engine unit 20 generates a driving force required to operate the propulsion unit 30 . More specifically, the engine unit 20 includes a motor generator 21 , a transmission 22 , an engine control unit 23 , an engine unit support 24 , and a fixing bracket 25 .

상기 모터발전기(21)는 상기 배터리(11)의 전기에너지로 회전동력을 발생시키는 전동기능과 회전동력을 이용하여 전기출력으로 변환하는 발전기능을 포함하는 장치이다. 다시 말하면, 상기 모터발전기(21)는 전기모터 및 발전기의 역할을 병행할 수 있다. 그리고, 상기 모터발전기(21)는 영구 자석형으로 형성된다. 이에 따라, 상기 모터발전기(21)는 코일이 감겨져 있는 고정자, 영구자석이 구비되는 회전자, 하우징, 커버 및 샤프트 등을 포함할 수 있는 것은 물론이다. 이에 따라, 상기 모터발전기(21)는 전기자 전류와 토크의 선형으로 비례하는 특성을 가지게 되므로 회전속도 및 토크의 제어에 용이해질 수 있다. 또한, 상기 모터발전기(21)는 내부식성을 향상시킬 수 있도록 알루미늄 합금의 소재로 형성된다.The motor generator 21 is a device including a motor function for generating rotational power using the electric energy of the battery 11 and a power generation function for converting the rotational power into electrical output. In other words, the motor generator 21 may serve as an electric motor and a generator. And, the motor generator 21 is formed in a permanent magnet type. Accordingly, of course, the motor generator 21 may include a stator in which a coil is wound, a rotor having a permanent magnet, a housing, a cover, a shaft, and the like. Accordingly, since the motor generator 21 has a characteristic linearly proportional to the armature current and the torque, it can be easy to control the rotational speed and the torque. In addition, the motor generator 21 is formed of an aluminum alloy material to improve corrosion resistance.

상기 변속기(22)는 상기 모터발전기(21)의 일측에 구비되어, 상기 모터발전기(21)의 회전속도를 변속시킬 수 있는 장치로 구성된다.The transmission 22 is provided on one side of the motor generator 21 and is configured as a device capable of changing the rotational speed of the motor generator 21 .

보다 구체적으로, 도 8을 참조하면 상기 변속기(22)는 상기 변속기(22)의 내측 중심부를 기준으로 서로 대칭되게 구비되는 저속기어부(221) 및 고속기어부(222)를 포함한다. More specifically, referring to FIG. 8 , the transmission 22 includes a low-speed gear unit 221 and a high-speed gear unit 222 that are provided symmetrically with respect to an inner center of the transmission 22 .

상기 저속기어부(221)는 상기 모터발전기(21)의 회전속도를 제 1회전속도(A)로 변속시킬 수 있다. 이때, 상기 제 1회전속도는 상기 선박의 저속항해에 적합한 속도인 것이 바람직하다. 또한, 상기 저속항해는 예를 들면 1 내지 10 knot 일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 저속기어부(221)는 모터샤프트(2211), 제 1평기어(2212), 제 1베벨기어(2213), 제 1기어샤프트(2214) 및 제 1샤프트지지대(2215)를 포함한다.The low speed gear unit 221 may change the rotation speed of the motor generator 21 to the first rotation speed A. In this case, the first rotational speed is preferably a speed suitable for low-speed sailing of the ship. In addition, the low-speed sailing may be, for example, 1 to 10 knots. More specifically, the low speed gear unit 221 includes a motor shaft 2211 , a first spur gear 2212 , a first bevel gear 2213 , a first gear shaft 2214 , and a first shaft support 2215 . include

상기 모터샤프트(2211)는 상기 모터발전기(21)의 일측에 돌출되며, 상기 모터발전기(21)의 회전동력을 상기 변속기(22)로 제공할 수 있다. 그리고, 상기 모터샤프트(2211)는 원형의 파이프와 같은 형태로 형성된다. The motor shaft 2211 may protrude from one side of the motor generator 21 , and may provide rotational power of the motor generator 21 to the transmission 22 . And, the motor shaft 2211 is formed in the same shape as a circular pipe.

상기 제 1평기어(2212)는 상기 모터샤프트(2211)의 일측에 구비된다. 그리고, 상기 제 1평기어(2212)는 기어의 잇(Tooth)줄이 축에 평행한 직선인 원통의 기어로 구비된다.The first spur gear 2212 is provided on one side of the motor shaft 2211 . In addition, the first spur gear 2212 is provided as a cylindrical gear in which the tooth line of the gear is a straight line parallel to the axis.

상기 제 1베벨기어(2213)는 상기 모터샤프트(2211)의 단부에 구비된다. 그리고, 상기 제 1베벨기어(2213)는 교차축기어로서 원뿔모양으로 서로 직각으로 만나 두 축 사이에 운동을 전달할 수 있도록 구비된다. The first bevel gear 2213 is provided at an end of the motor shaft 2211 . In addition, the first bevel gear 2213 is a cross shaft gear, which is provided in a conical shape to meet each other at right angles to transmit motion between the two shafts.

상기 제 1기어샤프트(2214)는 상기 모터샤프트(2211)와 수직을 이루도록 구비된다. 그리고, 상기 제 1기어샤프트(2214)는 상기 변속기(22)의 내측에서 외측으로 돌출되게 구비된다. 이에 따라, 상기 제 1베벨기어(2213)는 상기 모터샤프트(2211)와 수직을 이루도록 구비되는 상기 제 1기어샤프트(2214)의 일측에도 물론 구비된다.The first gear shaft 2214 is provided to be perpendicular to the motor shaft 2211 . In addition, the first gear shaft 2214 is provided to protrude from the inside of the transmission 22 to the outside. Accordingly, the first bevel gear 2213 is of course also provided on one side of the first gear shaft 2214 provided to be perpendicular to the motor shaft 2211 .

상기 제 1샤프트지지대(2215)는 상기 모터샤프트(2211) 및 후술할 변속샤프트(2221)의 사이에 해당하는 상기 변속기(22)의 내측에 구비된다. 그리고, 상기 제 1샤프트지지대(2215)는 상기 모터샤프트(2211)와 평행을 이루도록 구비된다. 상기 제 1샤프트지지대(2215)는 상기 제 1기어샤프트(2214)를 지지할 수 있다.The first shaft support 2215 is provided inside the transmission 22 corresponding to between the motor shaft 2211 and a shift shaft 2221 to be described later. In addition, the first shaft support 2215 is provided to be parallel to the motor shaft 2211 . The first shaft support 2215 may support the first gear shaft 2214 .

상기 고속기어부(222)는 상기 모터발전기(21)의 회전속도를 제 2회전속도(B)로 변속시킬 수 있다. 이때, 상기 제 2회전속도(B)는 상기 선박의 고속항해에 적합한 속도인 것이 바람직하다. 또한, 상기 고속항해는 예를 들면 11 내지 30 knot 일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 고속기어부(222)는 변속샤프트(2221), 제 2평기어(2222), 제 2베벨기어(2223), 제 2기어샤프트(2224) 및 제 2샤프트지지대(2225)를 포함한다.The high-speed gear unit 222 may change the rotational speed of the motor generator 21 to a second rotational speed (B). In this case, the second rotational speed (B) is preferably a speed suitable for the high-speed sailing of the ship. In addition, the high-speed sailing may be, for example, 11 to 30 knots. More specifically, the high-speed gear unit 222 includes a shift shaft 2221, a second spur gear 2222, a second bevel gear 2223, a second gear shaft 2224, and a second shaft support 2225. include

상기 변속샤프트(2221)는 상기 변속기(22)의 내측에 구비되며, 회전가능하게 구비된다. 그리고, 상기 변속샤프트(2221)는 상기 모터샤프트(2211)와 평행을 이루도록 구비된다. 물론, 상기 변속샤프트(2221)는 상기 모터샤프트(2211)와 동일하게 원형의 파이프와 같은 형태로 구비된다.The shift shaft 2221 is provided inside the transmission 22 and is rotatably provided. In addition, the shift shaft 2221 is provided to be parallel to the motor shaft 2211 . Of course, the shift shaft 2221 is provided in the same shape as a circular pipe in the same manner as the motor shaft 2211 .

상기 제 2평기어(2222)는 상기 1평기어(2212)와 맞물릴 수 있도록 상기 변속샤프트(2221)의 일측에 구비된다. 물론, 상기 제 2평기어(2222)는 상기 제 1평기어(2212)와 동일하게 기어의 잇(Tooth)줄이 축에 평행한 직선인 원통의 기어로 구비된다. 그리고, 상기 제 2평기어(2222)는 상기 제 1평기어(2212)와 잇수 및 반경과 같은 크기를 다르게 형성한다. 이에 따라, 상기 제 1평기어(2221)와 제 2평기어(2222)는 서로 다른 회전속도를 가질 수 있도록 한다.The second spur gear 2222 is provided on one side of the shift shaft 2221 to be engaged with the first spur gear 2212 . Of course, the second spur gear 2222 is provided as a cylindrical gear in which the tooth line of the gear is a straight line parallel to the axis, like the first spur gear 2212 . In addition, the second spur gear 2222 is formed to have the same size as the number of teeth and radius of the first spur gear 2212 . Accordingly, the first spur gear 2221 and the second spur gear 2222 may have different rotational speeds.

상기 제 2베벨기어(2223)는 상기 변속샤프트(2221)의 단부에 구비된다. 그리고, 상기 제 2베벨기어(2223)는 상기 제 1베벨기어(2213)와 동일하게 교차축기어로 구비된다. 그리고, 상기 제 2베벨기어(2223)는 상기 제 1베벨기어(2213)와 잇수 및 반경과 같은 크기를 다르게 형성한다. 이에 따라, 상기 제 1베벨기어(2213)와 제 2베벨기어(2223)는 서로 다른 회전속도를 가질 수 있도록 한다.The second bevel gear 2223 is provided at an end of the shift shaft 2221 . Also, the second bevel gear 2223 is provided as a cross shaft gear in the same manner as the first bevel gear 2213 . In addition, the second bevel gear 2223 is formed to have the same size as the number of teeth and the radius of the first bevel gear 2213 . Accordingly, the first bevel gear 2213 and the second bevel gear 2223 may have different rotational speeds.

상기 제 2기어샤프트(2224)는 상기 변속샤프트(2221)와 수직을 이루도록 구비된다. 이에 따라, 상기 제 2베벨기어(2223)는 상기 변속샤프트(2221)와 수직을 이루도록 구비되는 상기 제 2기어샤프트(2224)의 일측에도 물론 구비된다. 그리고, 상기 제 2기어샤프트(2224)는 상기 제 1기어샤프트(2214)와 대칭되게 구비된다. 그리고, 상기 제 2기어샤프트(2224)는 상기 변속기(22)의 내측에서 외측으로 돌출되게 구비된다. The second gear shaft 2224 is provided to be perpendicular to the shift shaft 2221 . Accordingly, the second bevel gear 2223 is of course also provided on one side of the second gear shaft 2224 provided to be perpendicular to the shift shaft 2221 . In addition, the second gear shaft 2224 is provided symmetrically with the first gear shaft 2214 . In addition, the second gear shaft 2224 is provided to protrude from the inside of the transmission 22 to the outside.

상기 제 2샤프트지지대(2225)는 상기 모터샤프트(2211) 및 변속샤프트(2221)의 사이에 해당하는 상기 변속기(22)의 내측에 구비된다. 이때, 상기 제 2샤프트지지대(2225)는 상기 제 1샤프트지지대(2215)와는 이격되도록 한다. 다시 말하면, 상기 제 1샤프트지지대(2215) 및 제 2샤프트지지대(2225)는 서로 이격되지만, 상기 모터샤프트(2211) 및 변속샤프트(222)의 사이에 위치할 수 있도록 한다. 그리고, 상기 제 2샤프트지지대(2225)는 상기 변속샤프트(2221)와 평행을 이루도록 구비된다. 상기 제 2샤프트지지대(2225)는 상기 제 2기어샤프트(2224)를 지지할 수 있다.The second shaft support 2225 is provided inside the transmission 22 corresponding to between the motor shaft 2211 and the shift shaft 2221 . At this time, the second shaft support 2225 is spaced apart from the first shaft support 2215 . In other words, although the first shaft support 2215 and the second shaft support 2225 are spaced apart from each other, they can be positioned between the motor shaft 2211 and the shift shaft 222 . In addition, the second shaft support 2225 is provided to be parallel to the speed change shaft 2221 . The second shaft support 2225 may support the second gear shaft 2224 .

종합해보면, 상기 저속기어부(221)는 상기 모터샤프트(2211)를 통하여 회전동력을 제공받고, 상기 제 1베벨기어(2213)에 의해서 상기 모터샤프트(2211)의 회전속도를 제 1회전속도(A)로 변속시킬 수 있으며, 상기 고속기어부(222)는 상기 제 1평기어(2212)와 제 2평기어(2222)가 서로 맞물리면서 상기 모터샤프트(2211)의 회전동력을 제공받고, 상기 제 2베벨기어(2223)에 의해서 상기 모터샤프트(2211)의 회전속도를 제 2회전속도(B)로 변속시킬 수 있는 것이다. In summary, the low-speed gear unit 221 receives rotational power through the motor shaft 2211, and sets the rotational speed of the motor shaft 2211 by the first bevel gear 2213 to the first rotational speed ( A), and the high-speed gear unit 222 is provided with rotational power of the motor shaft 2211 while the first spur gear 2212 and the second spur gear 2222 are engaged with each other, The rotation speed of the motor shaft 2211 can be changed to the second rotation speed B by the two bevel gear 2223 .

다시 말하면, 상기 변속기(22)는 상기 모터샤프트(2211)를 통하여 회전동력을 제공받아 상기 저속기어부(221) 및 고속기어부(222)에 의해서 상기 모터샤프트(2211)의 회전속도를 제 1회전속도(A) 및 제 2회전속도(B)로 각각 변속되고 있는 것이다.In other words, the transmission 22 receives rotational power through the motor shaft 2211 and sets the rotational speed of the motor shaft 2211 by the low-speed gear unit 221 and the high-speed gear unit 222 to the first The rotational speed A and the second rotational speed B are respectively shifted.

또한, 상기 변속기(22)는 상기 변속기(22)의 일측에 구비되는 제 1클러치부(223) 및 상기 변속기(22)의 타측에 구비되는 제 2클러치부(224)를 더 포함한다. In addition, the transmission 22 further includes a first clutch portion 223 provided on one side of the transmission 22 and a second clutch portion 224 provided on the other side of the transmission 22 .

상기 제 1클러치부(223)는 상기 저속기어부(221)의 회전동력을 상기 추진부(30)로 제공한다. 상기 제 2클러치부(224)는 상기 고속기어부(222)의 회전동력을 상기 추진부(30)로 제공한다. 그리고, 상기 제 1클러치부(223)와 제 2클러치부(224)는 상기 변속기(22)의 중심부를 기준으로 대칭되고 있으며, 동일한 구성으로 구비된다. 또한, 상기 제 1클러치부(223) 및 제 2클러치부(224)는 후술할 기관제어부(23)에 의하여 ON/OFF 상태가 제어될 수 있는 클러치로 구성된다.The first clutch unit 223 provides rotational power of the low speed gear unit 221 to the propulsion unit 30 . The second clutch unit 224 provides rotational power of the high-speed gear unit 222 to the propulsion unit 30 . In addition, the first clutch unit 223 and the second clutch unit 224 are symmetrical with respect to the center of the transmission 22 and have the same configuration. In addition, the first clutch unit 223 and the second clutch unit 224 are configured as clutches whose ON/OFF state can be controlled by an engine control unit 23 to be described later.

보다 구체적으로, 도 9를 참조하면 상기 제 1클러치부(223) 및 제 2클러치부(224)는 외륜부(2231), 판스프링(2232), 이동자(2233), 내륜부(2234), 전자석(2235) 및 타이밍밸트(2236)를 포함한다. More specifically, referring to FIG. 9 , the first clutch unit 223 and the second clutch unit 224 include an outer ring portion 2231 , a leaf spring 2232 , a mover 2233 , an inner ring portion 2234 , and an electromagnet. 2235 and a timing belt 2236 .

상기 변속기(22)에서 돌출된 상기 제 1기어샤프트(2214) 및 제 2기어샤프트(2224)는 상기 내륜부(2234)와 상기 외륜부(2231)를 차례로 통과하면서 연결된다. 상기 외륜부(2231)의 일측에는 상기 판스프링(2232) 및 이동자(2233)가 구비된다. 상기 판스프링(2232)과 이동자(2233)는 서로 연결된다. 상기 전자석(2235)은 상기 내륜부(2234)의 일측에 구비된다.The first gear shaft 2214 and the second gear shaft 2224 protruding from the transmission 22 are connected while sequentially passing through the inner ring portion 2234 and the outer ring portion 2231 . The leaf spring 2232 and the mover 2233 are provided on one side of the outer ring part 2231 . The leaf spring 2232 and the mover 2233 are connected to each other. The electromagnet 2235 is provided on one side of the inner ring part 2234 .

상기 제 1클러치부(223)와 제 2클러치부(224)는 상기와 같은 구성으로 OFF 상태에서는 상기 내륜부(2234)만 회전하게 되고, ON 상태에서는 상기 전자석(2235)에 전원이 공급되면서 상기 이동자(2233)를 당기게 된다. 이에 따라, 상기 이동자(2233)와 상기 내륜부(2234)는 서로 맞물리게 되면서 상기 외륜부(2231)까지 함께 회전하게 된다. The first clutch part 223 and the second clutch part 224 have the same configuration as described above. In the OFF state, only the inner ring part 2234 rotates, and in the ON state, power is supplied to the electromagnet 2235 and the The mover 2233 is pulled. Accordingly, the mover 2233 and the inner ring portion 2234 rotate together to the outer ring portion 2231 while being engaged with each other.

그리고, 상기 외륜부(2231)에는 상기 타이밍밸트(2236)가 구비된다. 즉, ON 상태에서 상기 외륜부(2231)가 회전하게 되면 상기 타이밍밸트(2236)도 회전하게 된다. 다시 말하면, 상기 제 1클러치부(223)와 제 2클러치부(224)는 ON 상태에서는 동력을 연결시키고, OFF 상태에서는 동력을 해제시키는 것이다.In addition, the timing belt 2236 is provided on the outer ring portion 2231 . That is, when the outer ring 2231 rotates in the ON state, the timing belt 2236 also rotates. In other words, the first clutch unit 223 and the second clutch unit 224 connect the power in the ON state, and release the power in the OFF state.

또한, 상기 기관부(20)는 기관부지지대(24) 및 고정브라켓(25)을 더 포함한다. 상기 기관부지지대(24)는 상기 변속기(22)의 하단부에서 돌출되어, 상기 샤프트(31)를 통과시킨 상태로 지지할 수 있다. 상기 기관지지대(26)는 복수 개로 구비된다. 또한, 상기 기관부지지대(24)는 전체적으로 사각형으로 형성되되, 가장자리는 곡률지게 형성될 수 있다.In addition, the engine part 20 further includes an engine part support 24 and a fixing bracket 25 . The engine support 24 may protrude from the lower end of the transmission 22 and support the shaft 31 while passing it through. The bronchial support 26 is provided in plurality. In addition, the endotracheal support 24 is formed in a rectangular shape as a whole, the edge may be formed to be curved.

상기 고정브라켓(25)은 상기 변속기(22)의 하단부에서 돌출되어, 상기 변속기(22)를 상기 선박의 바닥면에 고정시킬 수 있다. 상기 고정브라켓(25)은 전체적은 ‘ㄴ’ 자의 형태로 형성된다. 상기 고정브라켓(25)에는 일측에 상기 선박의 바닥면과 조립될 수 있도록 복수 개의 조립홀(251)이 형성된다.The fixing bracket 25 may protrude from the lower end of the transmission 22 to fix the transmission 22 to the bottom surface of the ship. The fixing bracket 25 is formed in the shape of an 'B' as a whole. A plurality of assembly holes 251 are formed on one side of the fixing bracket 25 so as to be assembled with the bottom surface of the ship.

다음으로, 상기 추진부(30)가 마련된다. 상기 추진부(30)는 상기 기관부(20)와 연결되어, 상기 선박에 추진력을 부여하는 구성이다. 보다 구체적으로, 상기 추진부(30)는 샤프트(31) 및 프로펠러(32)를 포함한다.Next, the propulsion unit 30 is provided. The propulsion unit 30 is connected to the engine unit 20 and is configured to impart propulsion force to the vessel. More specifically, the propulsion unit 30 includes a shaft 31 and a propeller 32 .

상기 샤프트(31)는 상기 변속기(22)와 인접한 위치에 구비된다. 상기 샤프트(31)는 상기 제 1클러치부(223) 및 제 2클러치부(224)의 회전동력을 제공하는 원형의 파이프와 같은 형태로 형성된다. The shaft 31 is provided at a position adjacent to the transmission 22 . The shaft 31 is formed in the same shape as a circular pipe for providing rotational power to the first and second clutch units 223 and 224 .

상기 프로펠러(32)는 상기 샤프트(31)의 일단부에 구비되고, 상기 샤프트(31)의 회전동력을 추력으로 변환하여 상기 선박을 추진시킬 수 있다. 상기 프로펠러(32)는 비틀린 모양의 날개가 회전축에 방사형으로 고정되는 형태로 구비된다. 물론, 상기 프로펠러(32)의 날개각도 및 날개수는 상기 선박의 운항속도에 따라 다양하게 구비될 수 있다.The propeller 32 is provided at one end of the shaft 31 , and converts the rotational power of the shaft 31 into thrust to propel the vessel. The propeller 32 is provided in a form in which twisted blades are radially fixed to the rotation shaft. Of course, the angle and number of blades of the propeller 32 may be variously provided according to the operating speed of the vessel.

종합해보면, 본 발명의 상기 기관부(20)는 상기 전력공급부(10)를 통하여 공급된 전기에너지를 사용하여 구동력을 발생시키고, 상기 추진부(30)는 상기 기관부(20)에서 발생된 구동력으로 상기 선박을 추진시킬 수 있도록 하는 선박용 하이브리드 전기추진시스템인 것이다.In summary, the engine unit 20 of the present invention generates a driving force using electric energy supplied through the power supply unit 10 , and the propulsion unit 30 is a driving force generated by the engine unit 20 . It is a hybrid electric propulsion system for ships that can propel the ship.

또한, 본 발명에 따른 선박용 하이브리드 전기추진시스템은 상기 선박의 운항속도를 제공하고 있는 운항정보부(40)를 더 포함한다. 그리고, 상기 기관부(20)는 상기 운항속도 및 배터리(11)의 상태에 기초하여, 상기 변속기(22)를 제어하는 기관제어부(23)를 더 포함한다.In addition, the hybrid electric propulsion system for a ship according to the present invention further includes a navigation information unit 40 that provides the navigation speed of the ship. In addition, the engine unit 20 further includes an engine control unit 23 that controls the transmission 22 based on the operating speed and the state of the battery 11 .

상기 운항정보부(40)는 상기 선박의 일측에 구비된다. 상기 운항정보부(40)는 선박운항장비로서 상기 선박의 운항속도 뿐만 아니라 현재위치 및 선박의 전반적인 상황을 제공할 수도 있다.The operation information unit 40 is provided on one side of the vessel. The operation information unit 40 may provide the current position and overall condition of the vessel as well as the operating speed of the vessel as vessel operation equipment.

상기 기관제어부(23)는 상기 기관부(20)의 일측에 구비되고, 상기 운항정보부(40) 및 배터리(11)와 연결된다. 상기 기관제어부(23)는 상기 운항정보부(40)로부터 선박의 운항속도를 전달받고 상기 배터리(11)로부터 전기에너지의 용량을 전달받는다. 상기 기관제어부(23)는 상기 운항정보부(40)에서 전달받은 선박의 운항속도를 기초로 상기 제 1클러치부(223) 및 제 2클러치부(224)를 제어한다.The engine control unit 23 is provided on one side of the engine unit 20 , and is connected to the operation information unit 40 and the battery 11 . The engine control unit 23 receives the navigation speed of the vessel from the operation information unit 40 and the capacity of electric energy from the battery 11 . The engine control unit 23 controls the first clutch unit 223 and the second clutch unit 224 based on the navigation speed of the ship received from the operation information unit 40 .

보다 구체적으로, 상기 기관제어부(23)는 상기 모터발전기(21)의 회전속도를 상기 선박의 저속항해에 적합한 저속모드 및 상기 선박의 고속항해에 적합한 고속모드 중에 어느 하나로 변속시킬 수 있다. More specifically, the engine control unit 23 may change the rotation speed of the motor generator 21 into any one of a low-speed mode suitable for low-speed sailing of the ship and a high-speed mode suitable for high-speed navigation of the ship.

이때, 상기 저속모드는 상기 모터발전기(21)의 회전속도를 상기 선박의 저속항해에 적합한 상기 제 1회전속도(A)로 변속시킨 상태를 의미한다. 보다 구체적으로, 상기 저속모드는 상기 기관제어부(23)에 의해서 상기 제 2클러치부(224)를 OFF 상태, 상기 제 1클러치부(223)를 ON 상태가 되도록 제어하여 상기 제 1클러치부(223)의 상기 타이밍밸트(2236)만 구동되도록 한 상태이다. In this case, the low-speed mode means a state in which the rotational speed of the motor generator 21 is shifted to the first rotational speed A suitable for the low-speed sailing of the ship. More specifically, in the low-speed mode, the engine control unit 23 controls the second clutch unit 224 to be in an OFF state and the first clutch unit 223 to be in an ON state, thereby turning the first clutch unit 223 into an ON state. ) in a state in which only the timing belt 2236 is driven.

또한, 상기 고속모드는 상기 선박의 저속항해에 적합한 상기 제 2회전속도(B)로 변속시킨 상태를 의미한다. 보다 구체적으로, 상기 고속모드는 상기 기관제어부(23)에 의해서 상기 제 1클러치부(223)를 OFF 상태, 상기 제 2클러치부(224)를 ON 상태가 되도록 제어하여 상기 제 2클러치부(23)의 상기 타이밍밸트(2236)만 구동되도록 한 상태이다. In addition, the high-speed mode means a state in which the speed is shifted to the second rotation speed B suitable for low-speed sailing of the ship. More specifically, in the high-speed mode, the second clutch unit 23 ) in a state in which only the timing belt 2236 is driven.

일례로, 상기 모터발전기(21)의 회전속도가 2,000rpm 이라고 가정하면, 상기 저속모드에서는 상기 모터발전기(21)의 회전속도를 500rpm 으로 변속시킬 수 있고, 상기 고속모드에서는 상기 모터발전기(21)의 회전속도를 1,000rpm 으로 변속시킬 수 있는 것이다.For example, assuming that the rotation speed of the motor generator 21 is 2,000 rpm, the rotation speed of the motor generator 21 can be changed to 500 rpm in the low speed mode, and the motor generator 21 in the high speed mode The rotation speed can be changed to 1,000 rpm.

이에 따라, 상기 기관제어부(23)는 상기 추진부(30)에서 추진력을 발생시키는데 필요한 전기에너지의 효율이 증대될 수 있도록 하는 효과가 있는 것이다.Accordingly, the engine control unit 23 has the effect of increasing the efficiency of electric energy required to generate the propulsion force in the propulsion unit 30 .

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명 제 2실시예에 따른 선박용 하이브리드 전기추진시스템을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a hybrid electric propulsion system for a ship according to a second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 실시예는 제 1실시예와 엔진부(50)의 구성 및 전력공급부(10-1)의 구성이 추가된다는 점에서 차이점이 있으며, 상기 엔진부(50) 및 전력공급부(10-1)의 구성을 제외한 나머지 구성은 제 1실시예와 같으므로 제 1실시예의 설명을 원용한다.This embodiment is different from the first embodiment in that the configuration of the engine unit 50 and the configuration of the power supply unit 10-1 are added, and the engine unit 50 and the power supply unit 10-1 are The rest of the configuration except for the configuration is the same as the first embodiment, so the description of the first embodiment is referred to.

제 2실시예에 따른 선박용 하이브리드 전기추진시스템은 도 10을 참조하면, 상기 추진부(30)와 일측으로 연결되어, 회전동력을 발생시키는 엔진부(50)를 포함하고, 상기 전력공급부(10-1)는 상기 배터리(11)와 연결되어, 상기 모터발전기(21)에 의해 생성된 전기에너지를 이용하여 상기 배터리(11)를 충전시킬 수 있는 충전컨트롤러(13)를 포함한다.Referring to FIG. 10 , the hybrid electric propulsion system for ships according to the second embodiment includes an engine unit 50 that is connected to one side of the propulsion unit 30 and generates rotational power, and the power supply unit 10- 1) is connected to the battery 11 and includes a charging controller 13 capable of charging the battery 11 using electric energy generated by the motor generator 21 .

상기 엔진부(50)는 상기 샤프트(31)와 일측으로 연결되며, 기계적인 동력을 발생시키기 위하여 연료를 연소시키는 장치로 구성된다. 보다 구체적으로, 상기 엔진부(50)는 엔진(51), 엔진클러치(52) 및 엔진제어부(53)를 포함한다.The engine unit 50 is connected to the shaft 31 on one side, and is configured as a device for burning fuel to generate mechanical power. More specifically, the engine unit 50 includes an engine 51 , an engine clutch 52 , and an engine control unit 53 .

상기 엔진(51)은 연료를 연소하여, 회전동력을 발생시킬 수 있다. 이때, 상기 연료는 예를들면 디젤일 수 있다. 보다 구체적으로 상기 엔진(51)은 디젤을 연료로 압축 및 연소에 따라 작동하는 왕복운동형 내연기관으로 구비된다.The engine 51 may generate rotational power by burning fuel. In this case, the fuel may be, for example, diesel. More specifically, the engine 51 is provided as a reciprocating internal combustion engine operating according to compression and combustion of diesel as fuel.

상기 엔진클러치(52)는 상기 엔진(51)의 일측에 구비되어, 상기 엔진(51)의 회전동력을 상기 추진부(30)로 제공한다. 보다 구체적으로, 상기 엔진클러치(52)는 상기 엔진(51)에서 돌출되는 샤프트(도면 미도시)와 연결되고 상기 엔진(51)의 회전동력을 상기 샤프트(31)로 제공하여, 상기 샤프트(31)가 회전될 수 있도록 한다.The engine clutch 52 is provided on one side of the engine 51 , and provides rotational power of the engine 51 to the propulsion unit 30 . More specifically, the engine clutch 52 is connected to a shaft (not shown) protruding from the engine 51 and provides rotational power of the engine 51 to the shaft 31 , ) can be rotated.

상기 엔진제어부(53)는 상기 엔진(51)의 일측에 구비되고, 상기 배터리(11)와 연결된다. 상기 엔진제어부(53)는 상기 배터리(11)로부터 신호를 전달받아 상기 엔진클러치(52)를 제어한다.The engine control unit 53 is provided on one side of the engine 51 and is connected to the battery 11 . The engine control unit 53 receives a signal from the battery 11 and controls the engine clutch 52 .

이에 따른 일례로, 상기 배터리(11)에서 문제가 발생된 경우에는, 상기 기관제어부(23)가 상기 제 1클러치부(223) 및 제 2클러치부(224)의 동작을 차단하고, 상기 엔진제어부(53)가 상기 엔진클러치(52)의 동작을 제어하여, 상기 엔진(51)의 회전동력만으로 상기 선박이 추진될 수 있도록 한다.As an example, when a problem occurs in the battery 11 , the engine control unit 23 cuts off the operations of the first clutch unit 223 and the second clutch unit 224 , and the engine control unit Reference numeral 53 controls the operation of the engine clutch 52 so that the ship can be propelled only by the rotational power of the engine 51 .

상기 충전컨트롤러(13)는 상기 전력공급부(10-1)의 일측에 구비되며, 상기 배터리(11)와 연결된다. 상기 충전컨트롤러(13)는 상기 모터발전기(21)의 발전기능으로 생성된 전기에너지를 이용하여 상기 배터리(11)를 충전시킬 수 있다.The charge controller 13 is provided on one side of the power supply unit 10 - 1 and is connected to the battery 11 . The charging controller 13 may charge the battery 11 using electric energy generated by the power generation function of the motor generator 21 .

이에 따른 일례로, 상기 배터리(11)의 전기에너지가 부족한 경우에는, 상기 엔진(51)의 회전동력으로 상기 모터발전기(21)가 구동될 수 있다.As an example, when the electric energy of the battery 11 is insufficient, the motor generator 21 may be driven by the rotational power of the engine 51 .

또 다른 일례로, 상기 배터리(11)의 전기에너지가 부족한 경우에는, 상기 기관제어부(53)가 상기 제 1클러치부(223) 및 제 2클러치부(224) 중에 어느 하나의 동작을 제어하여, 상기 엔진(51)의 회전속도를 저속모드 및 고속모드 중에 어느 하나로 변속시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 기관제어부(53)에 의해 상기 배터리(11)를 충전하는 속도가 증가될 수 있다. As another example, when the electric energy of the battery 11 is insufficient, the engine control unit 53 controls the operation of any one of the first clutch unit 223 and the second clutch unit 224, The rotation speed of the engine 51 may be shifted to any one of a low speed mode and a high speed mode. Accordingly, the speed at which the battery 11 is charged by the engine control unit 53 may be increased.

이와 같이, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.As such, those skilled in the art to which the present invention pertains will understand that the above-described technical configuration of the present invention may be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential characteristics of the present invention.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타나며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Therefore, the embodiments described above are to be understood as illustrative and not restrictive in all respects, and the scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the above detailed description, and the meaning and scope of the claims and their All changes or modifications derived from the concept of equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention.

A : 제 1회전속도
B : 제 2회전속도
10 : 전력공급부
10-1 : 전력공급부
11 : 배터리
12 : 모터제어기
13 : 충전컨트롤러
20 : 기관부
21 : 모터발전기
22 : 변속기
221 : 저속기어부
2211 : 모터샤프트
2212 : 제 1평기어
2213 : 제 1베벨기어
2214 : 제 1기어샤프트
2215 : 제 1샤프트지지대
222 : 고속기어부
2221 : 변속샤프트
2222 : 제 2평기어
2223 : 제 2베벨기어
2224 : 제 2기어샤프트
2225 : 제 2샤프트지지대
223 : 제 1클러치부
2231 : 외륜부
2232 : 판스프링
2233 : 이동자
2234 : 내륜부
2235 : 전자석
2236 : 타이밍밸트
224 : 제 2클러치부
23 : 기관제어부
24 : 기관부지지대
25 : 고정브라켓
251 : 조립홀
30 : 추진부
31 : 샤프트
311 : 샤프트풀리
32 : 프로펠러
40 : 운항정보부
50 : 엔진부
51 : 엔진
52 : 엔진클러치
53 : 엔진제어부
A: 1st rotation speed
B: 2nd rotation speed
10: power supply
10-1: power supply unit
11: battery
12: motor controller
13: charge controller
20: engine department
21: motor generator
22: gearbox
221: low speed gear part
2211: motor shaft
2212: first spur gear
2213: first bevel gear
2214: first gear shaft
2215: first shaft support
222: high-speed gear unit
2221: shift shaft
2222: second spur gear
2223: second bevel gear
2224: second gear shaft
2225: second shaft support
223: first clutch unit
2231: outer ring part
2232: leaf spring
2233: mover
2234: inner ring part
2235: electromagnet
2236: timing belt
224: second clutch unit
23: engine control unit
24: engine support
25: fixing bracket
251: assembly hole
30: propulsion unit
31: shaft
311: shaft pulley
32: propeller
40: Flight information department
50: engine unit
51: engine
52: engine clutch
53: engine control unit

Claims (5)

선박의 내부로 전기에너지를 제공하는 전력공급부;
상기 전력공급부와 연결되어, 구동력을 발생시키는 기관부;
상기 기관부와 연결되어, 상기 선박에 추진력을 부여하는 추진부; 및
선박의 운항속도를 제공하고 있는 운항정보부;를 포함하고,
상기 기관부는,
상기 전기에너지로 회전동력을 발생시키는 전동기능과 회전동력을 이용하여 전기출력으로 변환하는 발전기능을 포함하는 모터발전기;
상기 모터발전기의 일측에 구비되어, 상기 모터발전기의 회전속도를 변속시킬 수 있는 변속기; 및
상기 운항속도 및 배터리의 상태에 기초하여, 상기 변속기를 제어하는 기관제어부;를 포함하고,
상기 변속기는,
상기 변속기의 내측 중심부를 기준으로 일측에 구비되어, 상기 모터발전기의 회전속도를 제 1회전속도로 변속시키는 저속기어부;
상기 변속기의 내측 중심부를 기준으로 상기 저속기어부에 대칭되게 구비되어, 상기 모터발전기의 회전속도를 제 2회전속도로 변속시키는 고속기어부;
상기 변속기의 일측에 구비되어, 상기 저속기어부의 회전동력을 상기 추진부로 제공하는 제 1클러치부; 및
상기 변속기의 타측에 구비되어, 상기 고속기어부의 회전동력을 상기 추진부로 제공하는 제 2클러치부;를 포함하고,
상기 기관제어부는, 상기 운항정보부로부터 전달받은 선박의 운항속도를 기초로 상기 제 1클러치부 및 제 2클러치부의 동작을 제어하여, 상기 저속기어부의 회전동력 및 상기 고속기어부의 회전동력 중에 어느 하나를 상기 추진부로 제공함으로써, 상기 추진부에서 추진력이 발생시키는데 필요한 상기 전기에너지의 효율이 증대될 수 있는 것을 특징으로 하는 선박용 하이브리드 전기추진시스템.
a power supply unit for providing electrical energy to the interior of the vessel;
an engine unit connected to the power supply unit to generate a driving force;
a propulsion unit connected to the engine unit to impart propulsion force to the vessel; and
Including;
The organ department,
a motor generator including an electric function for generating rotational power with the electric energy and a power generation function for converting the rotational power into electrical output;
a transmission provided on one side of the motor generator to change the rotational speed of the motor generator; and
an engine control unit controlling the transmission based on the operating speed and the state of the battery; and
The gearbox is
a low-speed gear unit provided on one side with respect to the inner center of the transmission to change the rotation speed of the motor generator to a first rotation speed;
a high-speed gear unit provided symmetrically to the low-speed gear unit with respect to the inner center of the transmission to shift the rotation speed of the motor generator to a second rotation speed;
a first clutch unit provided on one side of the transmission to provide rotational power of the low speed gear unit to the propulsion unit; and
a second clutch part provided on the other side of the transmission to provide rotational power of the high-speed gear part to the propulsion part; and
The engine control unit controls the operations of the first and second clutch units based on the sailing speed of the vessel received from the operation information unit, and selects any one of the rotational power of the low-speed gear unit and the rotational power of the high-speed gear unit. By providing the propulsion unit, the hybrid electric propulsion system for ships, characterized in that the efficiency of the electric energy required to generate the propulsion force in the propulsion unit can be increased.
제 1항에 있어서,
상기 저속기어부는,
상기 모터발전기의 일측에서 돌출되어, 상기 모터발전기의 회전동력을 상기 변속기의 내측으로 제공하는 모터샤프트;
상기 모터샤프트의 일측에 구비되는 제 1평기어;
상기 모터샤프트의 단부에 구비되는 제 1베벨기어;
상기 모터샤프트와 수직을 이루도록 구비되되, 상기 변속기의 내측에서 외측으로 돌출되는 제 1기어샤프트; 및
상기 변속기의 내측에 구비되어, 상기 제 1기어샤프트를 지지하는 제 1샤프트지지대;를 포함하고,
상기 고속기어부는,
상기 변속기의 내측에서 회전가능하게 구비되는 변속샤프트;
상기 제 1평기어와 맞물릴 수 있도록 상기 변속샤프트의 일측에 구비되는 제 2평기어;
상기 변속샤프트의 단부에 구비되는 제 2베벨기어;
상기 변속샤프트와 수직을 이루되록 구비되되, 상기 변속기의 내측에서 외측으로 돌출되는 제 2기어샤프트; 및
상기 제 1샤프트지지대와 이격되게 구비되어, 상기 제 2기어샤프트를 지지하는 제 2샤프트지지대;를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 하이브리드 전기추진시스템.
The method of claim 1,
The low speed gear unit,
a motor shaft protruding from one side of the motor generator to provide rotational power of the motor generator to the inside of the transmission;
a first spur gear provided on one side of the motor shaft;
a first bevel gear provided at an end of the motor shaft;
a first gear shaft provided to be perpendicular to the motor shaft and protruding from the inside of the transmission to the outside; and
and a first shaft support provided inside the transmission to support the first gear shaft;
The high-speed gear unit,
a shift shaft rotatably provided inside the transmission;
a second spur gear provided on one side of the shift shaft to be engaged with the first spur gear;
a second bevel gear provided at an end of the shift shaft;
a second gear shaft provided to be perpendicular to the shift shaft and protruding from the inside of the transmission to the outside; and
The hybrid electric propulsion system for ships, comprising a; a second shaft support provided to be spaced apart from the first shaft support to support the second gear shaft.
제 1항에 있어서,
상기 추진부와 일측으로 연결되어, 회전동력을 발생시키는 엔진부;를 더 포함하고,
상기 전력공급부는,
전기에너지를 저장할 수 있도록 구비되는 배터리; 및
상기 배터리와 연결되어, 상기 모터발전기에 의해 생성된 전기에너지를 이용하여 상기 배터리를 충전시킬 수 있는 충전컨트롤러;를 포함하고,
상기 배터리의 전기에너지가 부족한 경우에는, 상기 엔진부의 회전동력으로 상기 모터발전기가 구동될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 선박용 하이브리드 전기추진시스템.
The method of claim 1,
It further includes; an engine unit connected to one side of the propulsion unit to generate rotational power,
The power supply unit,
a battery provided to store electrical energy; and
A charging controller connected to the battery and capable of charging the battery using the electric energy generated by the motor generator;
When the electric energy of the battery is insufficient, the hybrid electric propulsion system for a ship, characterized in that so that the motor generator can be driven by the rotational power of the engine unit.
제 3항에 있어서,
상기 엔진부는,
연료를 연소하여, 회전동력을 발생시키는 엔진;
상기 엔진의 일측에 구비되어, 상기 엔진의 회전동력과 상기 추진부를 연결하는 엔진클러치; 및
상기 배터리의 상태에 기초하여, 상기 엔진클러치를 제어하는 엔진제어부를 포함하고.
상기 배터리에서 문제가 발생된 경우에는, 상기 기관제어부가 상기 변속기와 상기 추진부 사이의 동력전달을 차단하고, 상기 엔진제어부가 상기 엔진클러치의 동작을 제어하여, 상기 엔진의 회전동력만으로 상기 선박이 추진될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 선박용 하이브리드 전기추진시스템.
4. The method of claim 3,
The engine unit,
an engine that burns fuel to generate rotational power;
an engine clutch provided on one side of the engine and connecting the rotational power of the engine and the propulsion unit; and
and an engine control unit controlling the engine clutch based on the state of the battery.
When a problem occurs in the battery, the engine control unit blocks power transmission between the transmission and the propulsion unit, the engine control unit controls the operation of the engine clutch, Hybrid electric propulsion system for ships, characterized in that it can be propelled.
제 1항에 있어서,
상기 모터발전기는
회전속도 및 토크의 제어에 용이하도록 영구 자석형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 선박용 하이브리드 전기추진시스템.
The method of claim 1,
the motor generator
A hybrid electric propulsion system for ships, characterized in that it is formed in a permanent magnet type to facilitate control of rotational speed and torque.
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