[논문]Intelligent Idle Stop & Go 제어 기법에 따른 연비 효과 연구

황규만; 권용태; 고성석; 최재권

doi:10.7467/ksae.2014.22.1.071

Intelligent Idle Stop & Go 제어 기법에 따른 연비 효과 연구
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황규만 (테너지 차량캘리브레이션팀) , 권용태 (테너지 차량캘리브레이션팀) , 고성석 (테너지 차량캘리브레이션팀) , 최재권 (테너지 차량캘리브레이션팀)

This Research focuses on how to maximize fuel economy improvement of I.S.G. while keeping 12V system. With 12V system the maximum gain of fuel economy with I.S.G. is known to be about 3~5% in FTP-75 mode because engine stop is only conducted in standstill idle. But in this study deceleration engine stop (engine speed is zero) has been tried additionally and the optimum condition for deceleration engine stop was found to maximize fuel economy improvement in practical point of view, the result of which is about 8.8% in FTP-75.

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

문제 정의

본 연구의 목적은 차량의 주행에 필요로 하는 연료량 이외에 불필요하게 버려지는 구간에서 연료분사(감속, 타행, idle)를 중단(fuel cut-off)함으로서 그에 따른 연비 개선 효과를 파악하는데 있다.

제안 방법

동일한 실험 모드에서 평가하기 위하여 25°C soaking 상태에서 FTP-75모드(시가지 연비 시험 모드)에서 제어 모드별 시험을 실시하였다.
본 연구에 사용된 모든 제어는 외장형 제어기인(T-EX110)만을 사용하여 Intelligent ISG를 구현하였다.
Intelligent ISG를 통하여 연료 분사를 차단하여 연비 효과를 보는 것도 중요하지만 차량의 정상 구동을 위해 warm-up 시간을 충분히 확보하여야 한다. 본 연구에 적용된 로직의 경우 냉각수온 기준으로 80°C이하(서모스탯 개방 온도)에선 Intelligent ISG에 의한 엔진 정지가 발생하지 않도록 제어하였다.
Intelligent ISG의 기능이 작동되는데 있어 중요한 작동 조건은 바로 안전성 확보이다. 브레이크 진공 펌프의 압력을 모니터링하여 브레이크 압력이 부족할 경우 Intelligent ISG에 의한 엔진이 정지되는 경우가 발생하지 않도록 제어하였다.
본 연구를 통해 ISG 제어 로직별 연비 개선 효과를 파악할 수 있었다. 실차에서 구현 가능한 3가지 경우를 가지고 시험을 진행하였고 각각에 대한 결과를 얻을수 있었다. 제1제어 조건이었던 “정지 Idle”의 경우 7.
연비 개선 효과를 알아보기 위해 상기 인자들의 조합과 제어에 따른 상세 연비 효과를 분석하였다.

성능/효과

Fig. 5의 그래프를 보면 알 수 있듯이 FTP-75모드에서 구간별 연료량 비중을 분석해 보면 본 연구에서 사용된 차량의 경우 Intelligent ISG가 이상적으로 제어가 될 경우 최대 16.8%의 연비 개선 효과를 확인 할수 있다. 하지만 아래에서 분석을 해 놓았듯이 시동연료량과 응답성을 위한 구간들을 회피하여야 함으로 최대 효과인 16.
상기 표는 정지 Idle에 추가적으로 Fuel-cut을 연장하였을 경우의 FTP-75모드 결과를 Phase별로 분석한 결과이다. 가감속이 많아 Fuel-cut구간이 많이 포함되어 있는 Phase2에서 기존의 Idle 제어와 대비하여 효과가 크게 나타났다.
4초를 추가로 엔진을 정지 시켰다. 또한 APS 0%의 경우 주행 중 APS=0%일 때(타행 구간)도 인젝션 off 시켜 엔진이 FTP-75모드에서 최대한 정지 시킬 수 있는 시간을 확보하였다.
본 연구를 통해 ISG 제어 로직별 연비 개선 효과를 파악할 수 있었다. 실차에서 구현 가능한 3가지 경우를 가지고 시험을 진행하였고 각각에 대한 결과를 얻을수 있었다.
브레이크 압력을 모니터링한 결과 본 연구를 수행하는 FTP-75모드의 엔진이 정지되는 구간에선 브레이크 압력 부족에 의한 진공 모터가 작동한 적이 없음을 확인할 수 있었다.
상기 결과는 각 제어 방법에 따른 CO₂배출 결과를 종합한 것으로 APS 0%로 제어 하였을 경우 가장 큰 효과를 나타낸 것을 확인할 수 있었다.
실차에서 구현 가능한 3가지 경우를 가지고 시험을 진행하였고 각각에 대한 결과를 얻을수 있었다. 제1제어 조건이었던 “정지 Idle”의 경우 7.3%의 연비 개선 효과를 확인할 수 있었고 제2 제어 방법이었던 “Fuel-Cut Extension”의 경우 8.8%의 연비 개선 효과를 확인할 수 있었다. 제3제어 방법인 “APS 0%”까지 제어한 경우가 가장 큰 효과(10.
8%의 연비 개선 효과를 확인할 수 있었다. 제3제어 방법인 “APS 0%”까지 제어한 경우가 가장 큰 효과(10.3%)를 볼수 있었고 응답성에도 크게 문제가 되지 않음을 확인할 수 있었다.
Micro Hybrid 기술인 ISG를 구현하기 위해서는 차량의 시스템 전압을 승압하는(12V→24V)과정이 많이 사용되고 있다. 하지만 이번 연구는 시스템 전압의 변경 없이 ISG를 구현하였고 효과 또한 확인하였다. 이는 12V 전원을 사용하는 일반 차량에서도 ISG기능을 충분히 구현될 수 있다는 것을 의미한다.

핵심어

질문

논문에서 추출한 답변

Micro Hybrid 기술인 ISG를 구현하기 위해 주로 사용되는 과정은?

Micro Hybrid 기술인 ISG를 구현하기 위해서는 차량의 시스템 전압을 승압하는(12V→24V)과정이 많이 사용되고 있다. 하지만 이번 연구는 시스템 전압의 변경 없이 ISG를 구현하였고 효과 또한 확인하였다.

자동차에서 소모되는 에너지의 효율적인 사용을 통해 얻을 수 있는 효과는?

자동차에서 소모되는 에너지의 효율적인 사용은 에너지 절약의 측면뿐만 아니라 지구온난화의 주된 원인인 CO2의 배출량을 줄이는 효과를 가져올 수 있다. 특히 자동차의 높은 연비(낮은 CO2 배출)를 가져올 수 있는 기술은 친환경 기술로서 세계적 트랜드와도 일치한다.

본 연구를 통해 ISG 제어 로직별 연비 개선 효과를 파악할 수 있었는데 실차에서 구현 가능한 3가지 경우를 가지고 진행한 각각의 결과는 어떠한가?

실차에서 구현 가능한 3가지 경우를 가지고 시험을 진행하였고 각각에 대한 결과를 얻을수 있었다. 제1제어 조건이었던 “정지 Idle”의 경우 7.3%의 연비 개선 효과를 확인할 수 있었고 제2 제어 방법이었던 “Fuel-Cut Extension”의 경우 8.8%의 연비 개선 효과를 확인할 수 있었다. 제3제어 방법인 “APS 0%”까지 제어한 경우가 가장 큰 효과(10.3%)를 볼수 있었고 응답성에도 크게 문제가 되지 않음을 확인할 수 있었다.

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