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논문 상세정보

전기 자동차용 경량화 서스펜션 모듈 개발

Lightweight Suspension Module Development for Electric Vehicle

초록

현재 전기자동차의 높은 에너지 효율 및 승차감을 모두 만족시키기 위해 경량 서스펜션 개발에 많은 초점이 맞추어 지고 있다. 개발되고 있는 경량 서스펜션중 rubber tube로 만들어진 에어서스펜션이 에너지효율 및 승차감을 만족시킨다고 평가 받고 있다. 본 논문에서는 높은 전장비의 특징을 가지는 전기자동차용 에어서스펜션을 개발하였다. 또한 실제 에어서스펜션의 성능 향상 연구를 위해 유연 다물체 동역학 모델(MFBD) 방법을 이용하여 모델링하였고, 에어서스펜션에서 중요한 역할을 하는 rubber tube의 경우는 FE기법을 통해 모델링 하였다. 에어서스펜션의 각 모듈 특성을 고려하여 모듈별 물성실험을 진행 및 물성치를 추정하였다. MFBD모델의 신뢰성 확인을 위해 물성치를 적용시킨 시뮬레이션 결과와 실제 실험결과를 비교하였다.

Abstract

To improve the energy efficiency and ride quality of an electric vehicle, it is highly desirable to develop a lightweight suspension system with high travel ratio. Air suspension systems with a rubber tube are often considered optimal for such requirements. In this study, a new lightweight air suspension system with high travel ratio was developed for use in electric vehicles. Furthermore, an FE-based multi-flexible-body dynamics (MFBD) model of the suspension system was developed as a tool for improving the design of an actual suspension system. The MFBD model includes the FE modeling of the rubber tube module as well as other essential parts of the air suspension system. The system parameters for the model were obtained from various experiments. The validity of the developed MFBD model was shown through a comparison between the experimental results and the simulation results.

질의응답 

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핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
차체 경량화
차체 경량화는 어떤 특성에 영향을 미치는 요소인가?
연비, 가속성능, 운동성능, 승차감 등 차량의 모든 성능에 영향을 미치는 중요한 요소

미래형 자동차는 전기에너지 사용과 함께, 배터리 효율 및 에너지 절약을 위해 경량화를 개발 목표로 하고 있다. 차체 경량화는 연비, 가속성능, 운동성능, 승차감 등 차량의 모든 성능에 영향을 미치는 중요한 요소이며, 전기 자동차의 동역학 특성에 맞는 서스펜션이 개발되어야 한다.(1,2)

에어서스펜션
차량이 운행 중 노면의 상태에 따라 서스펜션에 힘이 가해질 경우 에어서스펜션의 에어스프링과 쇽업쇼버는 각각 어떤 역할을 하는가?
에어스프링에서는 스프링 역항을 하고 쇽업쇼버에서는 속도에 따른 감쇠역할을 한다

에어서스펜션은 크게 마운트, 에어스프링, 쇽업쇼버 부분으로 구분할 수 있다. 차량이 운행 중 노면의 상태에 따라 서스펜션에 힘이 가해질 경우, 에어스프링에서는 스프링 역항을 하고 쇽업쇼버에서는 속도에 따른 감쇠역할을 한다(Fig 2 참조). 에어스프링부분에 속한 rubber tube 의 소재는 압축 및 팽창을 반복적으로 하고 에어서스펜션 특징상 내구성 및 탄력을 모두 고려해야 한다.

공기저항
주행 시, 공기저항을 최소화하여 에너지 효율을 증대하기 위해서 바람직한 것은 무엇인가?
차체의 높이를 낮추는 것이 바람직하다

주행 시, 공기저항을 최소화하여 에너지 효율을 증대하기 위해서는 차체의 높이를 낮추는 것이 바람직하다. 전기자동차는 내연기관을 대체하는 모터 구동방식으로 변경되면서 차체 설계사양이 변경되었고 이에 대응하기 위한 새로운 개념의 서스펜션 시스템이 필요하다.

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참고문헌 (3)

  1. Moshchuk, N., Li, Y. and Opiteck, S., 2011, "Air Suspension System Model and Optimization," SAE Technical Paper 2011-01-0067. 
  2. Sayyaadi, H. and Shokouhi, N., 2009, "New Dynamics Model for Rail Vehicles and Optimizing Air Suspension Parameters Using GA," Mechanical Engineering, Vo 16, No 6, pp 496-512. 
  3. RecurDyn$^{tm}Manual$., 2012, http://www.functionbay.co.kr, FunctionBay, Inc. 

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