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문제 정의
- 구동 특성과 변속패턴은 차량의 주행성능과 변속성에 큰 영향을 주는 매우 중요한 요소로 차량의 구동력이 모터가 저속영역일 때에는 최대토크를 출력하고 회전속도가 증가할수록 토크가 정 출력 곡선을 따라 출력하는 특성을 보이도록 설계하는 것 을 기본 목표로 한다. 이를 위해 1) 차량의 구동 특성은 엑셀 깊이에 따라 정상상태의 속도가 선형적으로 증가해야한다.
- 따라서 차량 주행시 구동모터의 성능과 효율을 극대화하기 위하여 가속, 등판성능에 필요한 큰 기어비와 중, 고속에서 요구되는 작은 기어비를 동시에 만족시킬 수 있는 2단 변속 시스템의 개발이 요구된다[3, 4〕. 또한 구동 모터는 특성상 차량 주행시 아이들링(idling)이 없고, 회전속도의 정밀제어가 용이하므로 변속시 구 동력차단을 위해 사용되는 클러치가 필요 없으며, 역회전 제어가 가능하므로 후진기어 또한 불필요하디' 본 논문에서는 이와 같은 개념에 의하여 개발된 2단 변속시스템을 장착한 전기자동차의 변속 제어 알고리즘을 제안하고, 시뮬레이션과 차량실험을 통해 고 성능을 검증하는 것이다.
- 클러치를 사용하지 않고 모터와 변속기를 직접 체결한 2단 변속기에서는 2단의 기어만을 사용하므로 기어비의 차가 상대적으로 커져서 변속시 발생하는 변속전후의 구동모터의 속도변화량이 매우 크므로 속도동기를 위한 싱크로나이저 기구의 부담이 커셨다. 이러한 변속부하를 구동 모터의 능동적 속도제어로 줄여주어 변속기 내부의 싱크로나이징 기구의 부담을 덜어주고 저용량의 액추에이터로도 변속을 가능하게 해주는 점이 본 논문에서 제안하는 변속 메커니즘의 특징이다. 속도제어는 차량의 휠과 모터축이 분리된 상태인 중립상태에서 변속상태에 따른 모터의 회생 제동 및 모터링 모드의 제어로 이루어지며, 액추에어터 구동방향 결정 및 속도제어를 위한 중립위치 등 기어 위치 판단은 변속스위치 2개를 이용한 on/off의 조합으로 차량제어기에서 기어 상태를 항상 인지하고 있다.
가설 설정
- 구동 특성과 변속패턴은 차량의 주행성능과 변속성에 큰 영향을 주는 매우 중요한 요소로 차량의 구동력이 모터가 저속영역일 때에는 최대토크를 출력하고 회전속도가 증가할수록 토크가 정 출력 곡선을 따라 출력하는 특성을 보이도록 설계하는 것 을 기본 목표로 한다. 이를 위해 1) 차량의 구동 특성은 엑셀 깊이에 따라 정상상태의 속도가 선형적으로 증가해야한다. 이는 엑셀의 깊이가 일정할 때 차량은 초기에 가속하다가 부하가 점차 증가하여 차량구동력과 같아지는 시점에서 정속주행울 하며 이러한 정속주행점이 엑셀깊이와 선형적인 관계가 있어야 한다.
- 운전자는 구동력과 제동력을 액셀과 브레이크 페달로 제어하는데 액셀페날 깊이와 브레이크 페달 깊이가 연속적이기 때문에 구동력과 브레이크력도 연속적이어야 차량에 충격이 없다. 3) 고속에서 액셀 깊이의 일정량까지는 회생제동이 걸리도록 함으로씨 에너지 축 직을 크게 한다. 고속으로 주행하다가 엑셀 깊이를 0%(브레이크도 0%)로 하는 경우 회생 제동이 걸리게 함으로써 향상된 안정성 및 에너지 축적을 갖도록 한다.
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