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2륜 및 4륜 구동 하이브리드 전기 자동차의 후방향 시뮬레이션 기반 연비 및 성능 평가
Evaluation of Fuel Economy and Performance for 2WD and 4WD Hybrid Electric Vehicle Based on Backward Simulation 원문보기

한국자동차공학회논문집 = Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers, v.22 no.1, 2014년, pp.174 - 182  

정종렬 (서울대학교 기계항공공학부) ,  김형균 (서울대학교 기계항공공학부) ,  김기영 (서울대학교 기계항공공학부) ,  임원식 (서울과학기술대학교 기계자동차공학과) ,  차석원 (서울대학교 기계항공공학부)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Recently, not only common types of hybrid electric vehicle (HEV) such as series or parallel but many other types of HEVs including 4WD hybrid electric vehicle have been developed and released. In this study, analysis of fuel economy and driving performance for 2WD and 4WD HEV are conducted using bac...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 1) 최근 각 자동차 제조사의 특허 경쟁 및 추가 연비 및 성능 개선을 위해 더욱 세분화된 종류의 다양한 하이브리드 자동차가 개발되고있다.2) 본 연구에서는 하이브리드 전기 자동차의 대표적 종류 중 하나인 병렬형 하이브리드 전기 자동차와 상대적으로 새로운 개발 종류인 인라인 시스템 방식의 4륜 구동 하이브리드 전기 자동차에 대한 연구를 수행하였다. 병렬형 하이브리드 전기 자동차의 경우, 전륜에 차량 구동을 위한 엔진 및 모터가 한 축을 통해 연결되어 차량을 구동하는 동력 전달 시스템이다.
  • 본 연구에서는 2륜 구동 및 4륜 구동 하이브리드 전기 자동차의 연비 및 성능 분석을 위한 후방향 시뮬레이션 프로그램을 개발하였다. 이를 위하여 먼저 엔진, 모터 및 배터리 등의 차량 주요 구동 시스템 단품에 대한 모델링을 수행하였으며, 특히 기존 개발 시뮬레이션 프로그램과 달리 2륜 구동 및 4륜 구동의 차이를 분석하기 위한 차량 동역학 타이어 슬립 모델을 적용한 시뮬레이션을 수행하였다.
  • 본 연구에서는 각 차량의 단품 및 시스템 특징을 분석하여 차량 시뮬레이션 모델을 개발하고, 이를 바탕으로 동적 계획법을 활용한 후방향 시뮬레이션 프로그램을 개발 및 수행하였다. 또한 시뮬레이션 결과를 바탕으로 각 차량의 연비 및 성능 특성을 분석하였다.

가설 설정

  • 4개 주행 사이클을 적용하여 각 차량 시스템 별 4회씩 총 8회의 시뮬레이션을 수행하였다. 시뮬레이션에 적용된 차량 마찰 계수는 0.8로 적용되었으며, 이는 바퀴에 가해지는 수직항력 대비 약 10% 내외의 슬립율에서 최대 80% 수준의 구동력 전달이 가능한 것으로 가정하여 시뮬레이션을 수행하였다. 시뮬레이션 결과, 차량의 연비는 Table 2와 같다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
하이브리드 전기 자동차의 목적은? 차량의 연비 개선 및 배출가스 저감을 위한 하이브리드 전기 자동차는 적용 차량 단품 및 동력 전달계의 구성 상태에 따라 크게 직렬형 및 병렬형 하이브리드 자동차로 구분된다.1) 최근 각 자동차 제조사의 특허 경쟁 및 추가 연비 및 성능 개선을 위해 더욱 세분화된 종류의 다양한 하이브리드 자동차가 개발되고있다.
인라인 시스템 방식의 4륜 구동 하이브리드전기자동차의 구동은 어떻게 이루어지는가? 병렬형 하이브리드 전기 자동차의 경우, 전륜에 차량 구동을 위한 엔진 및 모터가 한 축을 통해 연결되어 차량을 구동하는 동력 전달 시스템이다. 반면, 인라인 시스템 방식의 4륜 구동 하이브리드 전기 자동차는 차량의 전륜은 기존 엔진 구동 차량과 같이 엔진의 출력을 활용하여 차량의 구동을 수행하게 되며, 차량의 후륜 축에 모터를 연결하여 전륜 및 후륜 모두 차량의 구동 바퀴가되는 4륜 구동시스템이다.
하이브리드 전기 자동차를 적용 차량 단품 및 동력 전달계의 구성 상태에 따라 분류하면? 차량의 연비 개선 및 배출가스 저감을 위한 하이브리드 전기 자동차는 적용 차량 단품 및 동력 전달계의 구성 상태에 따라 크게 직렬형 및 병렬형 하이브리드 자동차로 구분된다.1) 최근 각 자동차 제조사의 특허 경쟁 및 추가 연비 및 성능 개선을 위해 더욱 세분화된 종류의 다양한 하이브리드 자동차가 개발되고있다.
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참고문헌 (11)

  1. M. Ehsani, Y. Gao and A. Emadi, Modern Electric, Hybrid Electric, and Fuel Cell Vehicles: Fundamentals, Theory, and Design, CRC Press, USA, pp.123-150, 2010. 

  2. IEA, Hybrid and Electric Vehicles - The Electric Drive Captures, The Imagination, IA-HEV, 2012. 

  3. M. Ehsani, Y. Gao and A. Emadi, Modern Electric, Hybrid Electric, and Fuel Cell Vehicles: Fundamentals, Theory, and Design, CRC Press, USA, pp.281-380, 2010. 

  4. H. Kim, S. Cha, W. Lim and S. Kang, "Backward Simulation Method for 4WD Hybrid System considering the Number of the Operation of Rear Clutch," KSAE Annual Conference Proceedings, pp.2279-2283, 2012. 

  5. L. Guzzella and A. Sciarretta, Vehicle Propulsion Systems: Intorduction to Modeling and Optimization, Springer, pp.43-110, 2007. 

  6. T. D. Gillespie, Fundamentals of Vehicle Dynamics, Society of Automotive Engineers, Inc., pp.342-344, 1992. 

  7. R. Rajamani, Vehicle Dynamics and Control, Springer, pp.95-122, 2006. 

  8. D. E. Kirk, Optimal Control Theory: An Introduction, Prentice-Hall Inc., New Jersey, pp.53-104, 1970. 

  9. J. Jeong, D. Lee, C. Shin, D. Jeong, K. Min, S. Cha and Y. Park, "Comparison of the Fuel Economy of Series and Parallel Hybrid Bus System Using Dynamic Programming," Transactions of KSAE, Vol.21, No.1, pp.92-98, 2013. 

  10. N. Kim, Y. Park, H. Seo, D. Lee and S. Cha, A Backward Simulator for Calculating Optimal Control Trajectories, KSAE Annual Conference Proceedings, pp.1498-1503, 2009. 

  11. J. Jeong, H. Kim, W. Lim, S. Cha and S. Kang, "Development of Backward Simulation Program Based on Dynamic Programming for 4WD Hybrid Electric Vehicle considering Tire Slip Model," KSAE Spring Conference Proceedings, pp.1851-1855, 2013. 

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