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고속 운전조건을 고려한 하이브리드 자동차용 ISG 모터 방열설계 및 해석 평가
Thermal Design and Analysis Evaluation of ISG Motor for Hybrid Electric Vehicles considering High-speed Driving Condition 원문보기

한국자동차공학회논문집 = Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers, v.22 no.1, 2014년, pp.59 - 64  

김성철 (자동차부품연구원 그린카파워트레인연구본부)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Integrated Starter Generator (ISG) system improves the fuel economy of hybrid electric vehicles by using idle stop and go function, and regenerative braking system. To obtain the high performance and durability of ISG motor under continuously high load condition, the motor needs to properly design t...

주제어

#아이에스지 모터   #고속 운전조건   #방열 설계   #냉각 구조   #전산유체역학  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구는 지식경제부가 지원하는 산업융합원천기술개발사업의 일환으로 수행되었다. 도움을 주신 코모텍 외 관계자 여러분께 감사하는 바이다.
  • 본 연구는 지식경제부가 지원하는 산업융합원천기술개발사업의 일환으로 수행되었다. 도움을 주신 코모텍 외 관계자 여러분께 감사하는 바이다.
  • 본 연구에서는 하이브리드 자동차를 대상으로 하여 5 kW급 42 V용 ISG 모터의 방열 설계 개선을 위한 내부 구조 및 냉각팬 등을 변경함으로써, 고속 운전조건에서의 철손 증가에 의한 모터 열특성을 파악하고 냉각성능 향상 효과를 평가하고자 한다.
  • 본 연구에서는 하이브리드 자동차용 ISG 모터의 고속 운전조건에서의 철손 증가로 인한 내부(영구 자석 및 로터코어) 온도 상승을 줄이기 위해, 모터의 내부 구조 및 냉각팬 등 방열 설계안을 적용하였고, 열유동 해석을 통하여 열전달 특성과 유동 현상을 분석함으로써 냉각성능 향상 효과를 평가하였다. 이로부터 얻어진 주요 결론은 다음과 같다.

가설 설정

  • ISG 모터 주위의 공기 유체의 흐름은 3차원 정상 상태 비압축성 유동이며, 핵심 구성 부품들에 대한 재질물성 및 발열량은 온도에 따라 일정한 것으로 가정하였다. 외기환경 온도인 25°C를 적용하기 위해 직육면체의 외기 영역을 생성하여 각 면에 외기 온도를 경계조건으로 설정하였고, 상부면을통하여 외기의 자연대류가 가능하도록 하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
하이브리드 자동차의 ISG는 어떤 효과를 주는가? 하이브리드 자동차에서의Integrated Starter Generator(ISG) 시스템은 두 가지 부품, 즉 스타터 및 제너레이터를 하나로 결합시켜 차량 공간 확보 및 시스템 경량화가 가능하게 된다. ISG의 중요 역할은 Idle Stop and Go 기능을 사용하여 운전 중 정차구간에서 엔진을 멈추게 함으로써 공회전으로 인한 연료 소모를 줄여 주어 우수한 연비향상 효과를 나타내며, 제동구간에서는 회생제동 시스템을 이용해 버려지는 에너지를 회수하여 발전기 역할을 함으로써 차량의 효율을 높여줄수 있는 부품이다.
Integrated Starter Generator의 중요 역할은 무엇인가? 하이브리드 자동차에서의Integrated Starter Generator(ISG) 시스템은 두 가지 부품, 즉 스타터 및 제너레이터를 하나로 결합시켜 차량 공간 확보 및 시스템 경량화가 가능하게 된다. ISG의 중요 역할은 Idle Stop and Go 기능을 사용하여 운전 중 정차구간에서 엔진을 멈추게 함으로써 공회전으로 인한 연료 소모를 줄여 주어 우수한 연비향상 효과를 나타내며, 제동구간에서는 회생제동 시스템을 이용해 버려지는 에너지를 회수하여 발전기 역할을 함으로써 차량의 효율을 높여줄수 있는 부품이다.
하이브리드 자동차에서의Integrated Starter Generator(ISG) 시스템은 무엇을 결합시켜 사용하는가? 하이브리드 자동차에서의Integrated Starter Generator(ISG) 시스템은 두 가지 부품, 즉 스타터 및 제너레이터를 하나로 결합시켜 차량 공간 확보 및 시스템 경량화가 가능하게 된다. ISG의 중요 역할은 Idle Stop and Go 기능을 사용하여 운전 중 정차구간에서 엔진을 멈추게 함으로써 공회전으로 인한 연료 소모를 줄여 주어 우수한 연비향상 효과를 나타내며, 제동구간에서는 회생제동 시스템을 이용해 버려지는 에너지를 회수하여 발전기 역할을 함으로써 차량의 효율을 높여줄수 있는 부품이다.
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참고문헌 (10)

  1. M. R. Yenchek and P. G. Kovalchik, "Mechanical Performance of Thermally Aged Trailingcable Insulation," IEEE Transactions on Industry Applications, Vol.25, No.6, pp.1000-1005, 1989. 

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  5. J. H. Seo, J. W. Lim, W. Jeon, H. C. Jung, M. S. Kim and H. K. Jung, "Harmonic Iron Analysis of Traction Motor in the High Speed Train with the Distributed Tractions," Korean Society for Railway Conference Proceeding, pp.162-168, 2008. 

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  9. K. Yamazaki, "Torque and Efficiency Calculation of an Interior Permanent Magnet Motor considering Harmonic Iron Losses of Both the Stator and Rotor," IEEE Transactions on Magnetics, Vol.39, No.3, pp.1460-1463, 2003. 

    상세보기 crossref

  10. K. Yamazaki and A. Abe, "Loss Analysis of Interior Permanent Magnet Motors considering Carrier Harmonics and Magnet Eddy Currents Using 3-D FEM," Electric Machines & Drives Conference, pp.904-909, 2007. 

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