환경친화적인 자동차 제조 방법에는 몇 가지 방법이 있다. 하이브리드 전기자동차는 가장 현실적인 방법일 것이다. 하이브리드 전기자동차는 내연기관과 전기장치의 두 가지 동력을 사용한다. 하이브리드 전기자동차는 연료소비와 배기가스 저감을 위해서 개발되었다. 저자들은 하이브리 전기자동차의 주요 동력원으로 디젤 기관을 선택했다. 테스트는 도심버스주행모드와 고속도로주행모드가 사용되었다. 본 연구는 직렬하이브리드 전기자동차, 병렬하이브리드 전기자동차, 플러그인 직렬 전기자동차와 플러그인 병렬 전기자동차에 따른 중형디젤 하이브리드 자동차의 연료경제성과 배기가스의 시뮬레이션의 결과를 제시하고 있다.
본 논문에서는 유성기어를 사용한 직병렬 혼합형 하이브리드 자동차(SPHEV)의 파워트레인 모델링과 하이브리드 자동차의 모드(전기자동차 모드(EV), 엔진 모드, 하이브리드 모드(HEV) 등등)변화에 따른 파워 분배 및 동특성 해석에 대하여 기술한다. 내연기관, 전동기, Energy Storage System(ESS)과 같은 구성요소들의 정격은 에너지 개념과 Electrical Peaking Hybrid(ELPH)를 이용하여 설계하였으며, 동특성 분석을 위하여 전력전자 분야 에서 널리 사용되고 있는 시뮬레이션 툴인 PSIM을 이용하여 모델링 하였다.
하이브리드 전기자동차(HEV: Hybrid Electric Vehicle)와 플러그 인 하이브리드 전기자동차 (PHEV: Plug-in Hybrid Electric Vehicle)는 화석연료 배출가스를 제거하고 연료경제성을 개선하기 위하여 급속한 속도로 전통적 가솔린 엔진 자동차를 대체할 것이다. 이 리뷰는 병렬 하이브리드 전기자동차를 위한 퍼지로직 제어전략과 최적화를 설명하였다. HEV와 PHEV를 위한 전기모터와 리튬이온 배터리의 최근 발전을 기술하였으며 국제적 학술지에 출판된 논문수와 등록된 특허 수에 근거한 한국의 HEV와 PHEV 기술의 경쟁력 분석도 수행하였다.
플러그인 하이브리드 전기자동차는 내연기관과 전기모터를 동력원으로 사용하며 주행 상황에 따라 다양한 주행 모드을 갖는다. 주행 모드에는 전기모터로만 주행하는 EV 모드(전기주행), 내연기관으로 주행하는 엔진 운전 모드, 두 개의 동력원을 이용하는 HEV 모드(하이브리드 주행)가 있다. 특히 병렬형 구조를 갖는 하이브리드 전기자동차는 모드변환에 따라 엔진 클러지가 접합되거나 해제되는데, 클러치 접합 시 나타나는 충격은 차량의 승차감에 영향을 주기 때문에 중요하다. 본 논문에서는 플러그인 하이브리드 전기자동차의 성능 시뮬레이터를 MATLAB/Simulink를 이용하여 개발하고, 시뮬레이션 결과를 통해 엔진 클러치 접합 시 나타나는 충격 특성을 분석하였다.
This research presents a simulation for the fuel economy of parallel diesel hybrid vehicle. Diesel engines compared to gasoline engines have the advantages of higher fuel economy and lower $CO_2$ emission. One of the most ways to meet future fuel economy and emissions regulation is to combine diesel engine technology with a hybrid electric vehicle. The simulation of HEV is growing need for rapid analysis of the many configurations and component options. WAVE, a one-dimensional engine analysis tool, was used to a 2.7L diesel engine. ADVISOR, designed for rapid analysis of the performance and fuel economy of vehicle models, was used to conventional and hybrid electric vehicle by the use of output file from WAVE as the input engine data file for ADVISOR. A parallel diesel HEV is at least $19.7{\sim}36%$ higher fuel economy and improved acceleration ability compared to a conventional diesel vehicle. The energy loss of the parallel diesel HEV is $23{\sim}38%$ less than the conventional vehicle using regeneration.
하이브리드 자동차는 동력을 얻기 위해 엔진과 전동기를 모두 사용한다. 이 하이브리드 자동차의 구동부 구조는 다양한 형태로 구성할 수 있는데, 이 중 직렬-병렬 구조는 엔진의 토크 및 속도 자유도를 모두 확보할 수 있어 높은 효율을 달성할 수 있다. 직렬-병렬 구조는 발전기, 전동기, 그리고 속도 분배를 위한 유성 기어를 이용하여 주로 구현되고 있고, 최근에는 다양한 새로운 형태의 전동기가 개발되어 이를 구동부에 적용하는 것에 관한 연구가 진행되고 있다. 본 논문에서는 이 중 고정자를 회전자에 독립적으로 회전시킬 수 있는 새로운 형태의 전동기를 사용하는 구조에 관한 내용을 다룬다. 위의 전동기는 기존 구조에서 유성 기어 및 발전기의 역할을 대체하여 토크 분배 및 전기적 출력 변환을 수행할 수 있다. 또한, 회전하는 고정자에 인버터 회로를 탑재하여 슬립 링 대신 회전하는 고정자에 전력을 공급하는 방식을 제안한다.
최근 전 세계가 환경문제와 에너지 자원 고갈 문제에 대해 관심을 집중하고 있다. 이런 문제들을 해결하기 위한 여러 가지 방법들 중 하나가 하이브리드자동차(HEVs)이다. 그래서 하이브리드자동차 기술에 대한 사람들의 관심이 높아지고 있다. 하이브리드 자동차의 에너지 저장 시스템의 후보들은 AGM 배터리, Ni-MH 배터리 및 리튬배터리 등이다. AGM 배터리는 상대적으로 낮은 가격, 높은 충전 효율, 낮은 자가 방전 및 높은 안전성 등이 장점이다. 상용자동차에 하이브리드 자동차 시스템을 적용하기 위해서는 4개의 AGM 배터리를 2개의 직렬과 2개의 병렬로 연결해야한다. 본 연구에서는 상용차용으로 사용될 직 병렬로 연결되어 있는 AGM 배터리 시스템의 충 방전 특성을 예측하기 위하여 AGM 배터리의 충 방전 모델링을 수행하였다. AGM 배터리의 충 방전 모델링을 위해 내부에서 일어나는 전기화학 반응, 전하 보전과 물질 보존 법칙을 통해 배터리의 지배방정식으로 세웠다. 모델링 결과의 정확성을 검증하기 위해 다양한 조건에서의 실험결과와 비교하였다.
In this paper, an operational algorithm for a 2-shaft parallel hybrid electric vehicle is suggested for the minimization of operation cost. The operation cost is obtained as a summation of the engine fuel cost and the motor electricity cost. The electrical cost function is estimated in case of motoring, and generating when the recuperation is carried out during the braking. In addition, weight function is introduced in order to maintain the battery state of charge. Based on the operation algorithm, the optimal engine operation point that minimizes the operation cost is obtained with respect to the required vehicle power for every state of charge of battery. The optimal operation point provides the optimal power distribution of the engine and the motor for a required vehicle power Simulation was performed and the fuel economy of the hybrid vehicle was compared to that of the conventional vehicle. Simulation results showed that hybrid vehicle's fuel economy can be improved as much as 45∼48% compared to the conventional vehicle's.
This paper describes a hybrid dynamic system(HDS) modeling method and result for the drivertrain of a parallel hybrid electric vehicle(PHEV) which consists of a gasoline engine, an electric machine, and a continuous variable transmission (CVT) and proposes a drivetrain control system. The control system has an engine controller, a motor controller, a CVT controller and a supervisory controller for the coordination of all system. The controller keep the speed of engine wheel and the output torque within the optimal operation range based on the experimental data. We also developed a MATLAB/SIMULINK program for the performance simulation of PHEV drivetrain model and controllers and compared the simulation result with the experiment result in the recent literatures.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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