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출력분기 기반 플러그인 하이브리드 전기자동차의 동력전달 시스템 특성 분석
Analysis of Powertrain Characteristics for Output Split Type Plug-in Hybrid Electric Vehicle 원문보기

한국자동차공학회논문집 = Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers, v.23 no.1, 2015년, pp.112 - 121  

김정민 (안동대학교 기계자동차공학과)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, powertrain of output split type plug-in hybrid electric vehicle is analyzed for the operation range of speed, torque, and power. First, it is assumed that the efficiency of motor is 100%. And, the speed and torque equations are derived based on the lever analogy. With the above equati...

주제어

#플러그인 하이브리드 전기자동차   #출력분기   #파워트레인   #차량 시뮬레이션   #동력특성  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 때문에 본 연구에서는, 플러그인 하이브리드 전기자동차의 핵심기술인 동력전달 시스템 설계와 제어로직 개발 등을 위하여, 미국 지엠 플러그인 하이브리드 전기자동차의 총 4개 모드에 대한 작동 속도 영역, 최대 구동 토크, 파워 해석 등을 통한 동력전달 시스템 특성 분석을 수행하고자한다.
  • 본 연구에서는 동력전달 시스템의 속도, 토크, 파워 흐름 해석을 목적으로 한다. 전기모터의 효율을 고려할 경우, 엔진 파워가 MG1, MG2, OUT으로 전달되는 흐름 외에 MG1과 MG2 파워 손실 흐름까지 존재하며, 이럴 경우 동력전달 시스템의 파워 흐름 해석이 복잡해진다.
  • 본 연구에서는 플러그인 하이브리드 전기자동차의 핵심기술인 동력전달 시스템 설계와 제어로직 개발 등을 위하여, 출력분기 기반인 미국 지엠 플러그인 하이브리드 전기자동차의 총 4개 모드에 대한 작동속도영역, 최대구동토크 등을 통한 동력전달 시스템 특성 분석을 수행하였다. 먼저, 레버해석(lever analogy)를 이용하여 4개 모드에 대한 독립적인 속도, 토크관계식을 유도하였으며, 이 식들을 이용하여 각 모드에 대한 속도, 토크, 파워 해석 결과를 도출하였다.

가설 설정

  • 때문에 MG1과 MG2의 효율을 100%로 가정하였으며, PMG1과 PMG2를 ωMG1 , TMG1, ωMG2, TMG2를 이용하여 표현하면, 위 식(21)은 다음과 같이 표현할 수 있다.
  • 하지만 엔진이 구동될 경우, 대부분 배터리 파워가 0으로 제어되어 차량이 구동된다. 이에, 이 연구에서는 엔진이 구동되는 모드에서 배터리 파워 Pbattery가 0이라고 가정하였다. MG1, MG2 및 배터리는 전기적으로 연결되어 있으므로, 이 셋의 파워(power) 합은 항상 0이어야 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
전기자동차의 단점은? 때문에, 전기자동차는 친환경 자동차개발의 최종 목적이라 볼 수있다. 하지만, 전기자동차의 높은 배터리 가격과 짧은 일 충전 주행거리 등의 단점 때문에, 전기자동차의 보급 확산이 더디게 진행되고 있다.
플러그인 하이브리드 전기자동차가 비교적 긴 거리의 순수 전기차 모드의 구현이 가능한 이유는 무엇인가? 때문에 내연기관자동차와 전기자동차의 중간 성격인 하이브리드 전기자동차의 개발이 진행되었으며, 최근에는 하이브리드 전기자동차에 전기자동차의 개념을 강화한 새로운 개념의 플러그인 하이브리드 전기자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle)가 개발되었다. 1) 플러그인 하이브리드 전기자동차는 일반 하이브리드 전기자동차에 비하여 큰 용량의 배터리가 적용되었으며, 이를 통하여 비교적 긴 거리의 순수 전기차 모드 구현이 가능하다. 또한 플러그인 하이브리드 전기자동차에 적용된 내연기관을 이용하면, 전기자동차의 단점인 짧은 주행거리 문제해결이 가능하다.
전기자동차가 친환경 자동차개발의 최종 목적인 이유는? 전기자동차는 원자력, 수력, 풍력 등의 석유를 대체하는 에너지를 사용할 수 있으며, 주행 중 배기가스를 배출하지 않지 않는다. 때문에, 전기자동차는 친환경 자동차개발의 최종 목적이라 볼 수있다.
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참고문헌 (11)

  1. R. Ghorbani, E. Bibeau and S. Filizadeh, "On Conversion of Hybrid Electric Vehicles to Plug-in," IEEE Transactions on Vehicular Technology, Vol.59, No.4, pp.2016-2020, 2010. 

    상세보기 crossref

  2. S. Kwon, Y. Choi, H. Park, Y. Seo and S. Park, "Research on PHEV Vehicle Test Procedures and Measurement of Energy Consumption Efficiency and Electric Driving Range," KSAE Spring Conference Proceedings, pp.1767-1770, 2013. 

  3. N. Kim, M. Duoba, N. Kim and A. Rousseau, "Validating Volt PHEV Model with Dynamometer Test Data Using Autonomie," SAE 2013-01-1458, 2013. 

  4. H. Lee, J. Won, C. Cho and M. Lee, "A Study on Performance Characteristics of Air Conditioning System for GM Volt(PHEV)," KSAE Spring Conference Proceedings, pp.1542-1547, 2012. 

  5. K. Rahman, M. Anwar, S. Schulz, E. Kaiser, P. Turnbull, S. Gleason, B. Given and M. Grimmer, "The Voltec 4ET50 Electric Drive System," SAE 2011-01-0355, 2011. 

  6. M. Miller, A. Holmes, B. Conlon and P. Savagian, "The GM "Voltec" 4ET50 Multi-mode Electric Transaxle," SAE 2011-01-0887, 2011. 

  7. S. Sung, S. Park, J. Choi, S. Noh, D. Kim, C. Hahn and B. Han, "Teardown Benchmark of GM Volt Plug-in Hybrid EV," KSAE Spring Conference Proceedings, pp.1766-1766, 2013. 

  8. D. Kum, X. Zhang, C. Li and H. Peng, "Prius+ and Volt-: Configuration Analysis of Multimode Power-split HEVs," KSAE Spring Conference Proceedings, pp.1780-1780, 2013. 

  9. C. Ma, J. Kang, W. Choi, M. Song, J. Ji and H. Kim, "A Comparative Study on the Power Characteristics and Control Strategies for Plug-in Hybrid Electric Vehicles," Int. J. Automotive Technology, Vol.13, No.3, pp.505-516, 2012. 

    원문보기 상세보기 crossref

  10. H. Yang, B. Kim, Y. Park, W. Lim and S. Cha, "Analysis of Planetary Gear Hybrid Powertrain System Part 2: Output Split System," Int. J. Automotive Technology, Vol.10, No.3, pp.381-390, 2009. 

    원문보기 상세보기 crossref

  11. H. Benford and M. Leising, "The Lever Analogy: A New Tool in Transmission Analysis," SAE 810102, 1981. 

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