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전기 자동차용 경량화 서스펜션 모듈 개발
Lightweight Suspension Module Development for Electric Vehicle 원문보기

大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. A. A, v.37 no.8, 2013년, pp.1015 - 1019  

정윤식 (경희대학교 기계공학과) ,  신헌섭 (경희대학교 기계공학과) ,  임성수 (경희대학교 기계공학과) ,  최진환 (경희대학교 기계공학과)

초록
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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 ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

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 suspe...

주제어

#에어스프링   #에어서스펜션   #전기자동차   #유연 다물체 동역학 모델  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 전기자동차는 내연기관을 대체하는 모터 구동방식으로 변경되면서 차체 설계사양이 변경되었고 이에 대응하기 위한 새로운 개념의 서스펜션 시스템이 필요하다. 본 논문에서는 전기자동차의 낮은 차체 형상조건과 초경량 중량비율 조건에서도 우수한 승차감을 확보할 수 있는 경량 에어서스펜션 모듈을 개발하고, 각 모듈 별로 물성치를 실험하고 그 결과를 이용하여 유연 다물체동역학(MFBD)을 이용한 모델을 개발한다.
  • 본 연구에서는 에어서스펜션 모듈의 구조적 특성을 고려하여 개념설계를 실시하여, 설계를 토대로 기초 부품 설계 및 에어스프링을 개발하였다. 에어서스펜션은 크게 마운트, 에어스프링, 쇽업쇼버 부분으로 구분할 수 있다.

가설 설정

  •  Rubber tube 내의 온도가 일정하다라는 가정하에 압력과 곱은 일정한 것과 에어스프링의 하단 피스톤의 외관을 고려하여 rubber tube 내의 변위에 따른 압력변화를 추정하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
차체 경량화는 어떤 특성에 영향을 미치는 요소인가? 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)
차량이 운행 중 노면의 상태에 따라 서스펜션에 힘이 가해질 경우 에어서스펜션의 에어스프링과 쇽업쇼버는 각각 어떤 역할을 하는가? 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.
주행 시, 공기저항을 최소화하여 에너지 효율을 증대하기 위해서 바람직한 것은 무엇인가? 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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