하이브리드 선박의 연비 특성에 관한 연구
A study on the fuel efficiency of hybrid ships
- 주제(키워드) battery , hybrid , 하이브리드 선박
- 발행기관 아주대학교 대학원
- 지도교수 홍민성
- 발행년도 2011
- 학위수여년월 2011. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 산업대학원 기계공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000011194
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
Batteries are very important equipments to propulsion systems for special ships. However, these batteries have limited capacity concerning about the maintenance cost and low fuel efficiency because of the frequent times of charging and discharging. But Ultra-capacitors, compared with batteries, have much more capacity to send current to propulsion system even if it can't restore much of energy. To make up these two kinds of equipment problems, shipbuilding makers parallel these two equipments. In this study, I would demonstrate the characteristics of fuel efficiency about the difference between the battery and ultra-capacitor by means of dynamic programming simulation that is a kind of optimization methodology. I used each process module to apply the simulation program. I compared battery only system model with battery and ultra-capacitor system model. As a result of simulation program, the second model, the battery and ultra-capacitor combination, is more efficient than the first model, the battery only. This study is the first thing concerning about hybrid ships in domestic mechanical engineer part, although so many people have studied hybrid cars. And this study would also supply the solution of hybrid ship's fuel economy problem.
more초록/요약
특수선 선박에 사용되는 배터리는 수중에서 추진을 유도하는 중요한 장비이다. 그러나 배터리는 충전횟수와 용량에 있어서 비효율적인 장치로서 정비 비용과 저연비에 따른 유지 비용이 문제가 된다. 그러나 울트라커패시터는 많은 전류를 보낼 수 있는 대신 많은 에너지를 저장할 수는 없다. 이런 두 장비의 장단점을 보완하기 위해 최신 특수선 선박에는 이 둘의 병렬 조합을 하고 있다. 본 논문에서는 특수선 선박의 배터리와 울트라커패시터의 조합에 따른 연비 특성을 최적화 방법인 다이나믹 프로그래밍(dynamic programming) 방식으로 시뮬레이션화 하여 증명하였다. 시뮬레이션에 필요한 모듈은 유성기어(Planetary gear system)의 토크와 파워에 따른 프로세스를 풀어 사용하였다. 즉, 배터리만 장착한 특수선 선박의 모델과 배터리와 울트라커패시터를 장착한 모델의 연비를 비교 하였다. 시뮬레이션 결과, 배터리와 울트라커패시터를 병합한 모델이 배터리만 장착한 모델에 대비하여 연비가 더 좋은 것으로 나타났다. 본 논문 연구는 타 연구자들이 하이브리드 차량분야의 연비에 대해 연구한 반면, 하이브리드 선박분야에 대한 국내 최초의 연구 결과이다. 향후 하이브리드 선박의 연비 문제에 솔루션을 제공할 것이다.
more목차
1. 서 론 1
2. 배터리와 울트라커패시터 2
2.1 배터리와 울트라커패시터의 비교 2
2.2 하이브리드 선박에서의 배터리와 울트라커패시터 3
3. 특수선박박의 전기 에너지 변환 분석 4
3.1 특수선선박 4
3.2 특수선박박의 전기 에너지 변환량 6
3.2.1 배터리를 고려하지 않은 상태의 기계적 효율 6
3.2.2 배터리를 고려한 상태의 효율 8
4. 다이나믹 프로그래밍 9
4.1 다이나믹 프로그래밍의 개요 9
4.2 다이나믹 프로그래밍의 효율 11
5. 시스템 모델링 12
5.1 시스템 모델링의 개요 12
5.2 Engine 13
5.3 Generator/Motor 13
5.4 Battery 15
5.5 Ultracapacitor 17
6. 시뮬레이션 결과 18
6.1 시뮬레이션의 개요 18
6.1.1 배터리만 장착한 특수선선박 19
6.1.2 울트라커패시터와 배터리를 병렬로 장착한 특수선선박 20
6.2 시뮬레이션 결과 21
6.2.1 배터리만 장착한 특수선선박 21
6.2.2 울트라커패시터와 배터리를 병렬로 장착한 특수선선박 23
7. 결론 25
참고문헌 26
