This paper presents the efficiency measurement and energy analysis for a parallel HEY. Using the HEV test rig, the efficiency of each powertrain component is measured for a given driving cycle including the regenerative braking system. Accompanied by the efficiency measurements, a detailed energy analysis is performed. Based on the efficiency measurement and energy analysis, a HEV performance simulator is developed. Using the simulator, the HEV performance is evaluated for a mild hybrid system. It is expected that the HEV simulator developed can be used to obtain further optimization potentials.
Purpose: In this study, a hybrid power system was developed for agricultural machines with a 20-KW output capacity, and it was attached to a multi-purpose cultivator to improve the performance of the cultivator, which was evaluated using output tests. Methods: The hybrid system combined heterogeneous sources: an internal-combustion engine and an electric power motor. In addition, a power splitter was developed to simplify the power transmission structure. The cultivator using the hybrid system was designed to have increased fuel efficiency and output power and reduced exhaust gas emissions, while maintaining the functions of existing cultivators. Results: The fuel consumption for driving the cultivator in the hybrid engine vehicle (HEV) mode was 341 g/KWh, which was 36% less than the consumption in the engine (ENG) mode for the same load. The maximum power take off output of the hybrid power system was 12.7 KW, which was 38% more than the output of the internal-combustion engine. In the HEV mode, harmful exhaust gas emissions were reduced; i.e., CO emissions were reduced by 36~41% and NOx emissions were reduced by 27~51% compared to the corresponding emissions in the ENG mode. Conclusions: The hybrid power system improved the fuel efficiency and reduced exhaust gas emissions in agricultural machinery. Lower exhaust gas emissions of the hybrid system have considerable advantages in closed work environments such as crop production facilities; therefore, agricultural machinery with less exhaust gas emissions should be commercialized. However, the high manufacturing cost and complexity of the proposed system are challenges which need to be solved in the future.
A hybrid power system was developed for agricultural machines with a 20kW output capacity, and it was attached to a multi-purpose cultivator to improve the performance of the cultivator. The hybrid system combined heterogeneous sources: an internal-combustion engine and an electric power motor. In addition, a power splitter was developed to simplify the power transmission structure. The cultivator using a hybrid system was designed to have increased fuel efficiency and output power and reduced exhaust gas emissions, while maintaining the functions of existing cultivators. The fuel consumption for driving the cultivator in the hybrid engine vehicle (HEV) mode was 341g/kWh, which was 36% less than the consumption in the engine (ENG) mode for the same load. The maximum power take off output of the hybrid power system was 12.7kW, which was 38% more than the output of the internal-combustion engine. In the HEV mode, harmful exhaust gas emissions were reduced; i.e., CO emissions were reduced by 36~41% and NOx emissions were reduced by 27~51% compared to the corresponding emissions in the ENG mode. The hybrid power system improved the fuel efficiency and reduced exhaust gas emissions in agricultural machinery. The hybrid system's lower exhaust gas emissions have considerable advantages in closed work environments such as crop production facilities. Therefore, agricultural machinery with less exhaust gas emissions should be commercialized.
Diesel locomotive operates the generator with the power from the diesel engine, and it consists of the typical serial-hybrid system which operates the train wheels by converting its generated electric energy into the torque of DC (or AC) motor. However, the technology of locomotives is only focused on trains' controlling power generation mechanism. Hence, it is a current issue that the efficiency of its engine and its generator is relatively lower than that of auto vehicles'. Particularly, since there are no proper equipment to measure the amount of fuel which is essentially necessary for the efficient use of fuel, it is not easy to confirm the instant amount of fuel use as well as the exact average fuel consumption per an hour. Due to those difficulties, it is urgent to develop the device that measures the fuel consumption. Plus, this use of the developed measuring device allows the various and useful analysis relating to the fuel consumption, and this could lead to establishing the efficient driving pattern regarding to fuel saving. This device consists of two flux (fuel level) measuring censors, MCU for calculating the measured values, the information recorder for saving measured values, and the display device for indicating the fuel amount consumed during driving.
일반적으로 브러시리스 직류 전동기의 운전을 위한 회전자의 위치정보와 여자시점 검출을 위해서는 홀센서나 엔코더와 같은 측정 장치가 요구된다. 본 논문에서는 부가적인 검출 장치를 사용하지 않고 각 상의 단자전압을 분석하여 여자 시점뿐만 아니라 회전자의 절대위치를 검출 할 수 있는 센서리스 운전 시스템을 제안한다. 더불어, 제안한 알고리즘을 10k[W]급 전동기에 적용하여 유효성과 타당성을 검증한다.
In these days, the researches about hybrid and fuel cell electric vehicles are actively performed due to the environmental contamination and resource exhaust. Specially, the technology of regenerative braking, converting heat energy to electric energy, is one of the most effective technologies to improve fuel economy. This paper developed a regenerative braking control algorithm that is considered vehicle stability. The vehicle has a inline motor at front drive shaft and has a EHB(Electo-hydraulic Brake) system. The control logic and regenerative braking control algorithm are analyzed by MATLAB/Simulink. The vehicle model is carried out by CarSim and the driving simulation is performed by using co-simulation of CarSim and MATLAB/Simulink. From the simulation results, a regenerative braking control algorithm is verified to improve the vehicle stability as well as fuel economy.
본 논문에서는 규칙기반 알고리즘을 이용한 수소연료전지/배터리 하이브리드 철도차량 모델링을 제시한다. 모터의 운전영역에 따른 토크 곡선을 계산하여 견인 시스템의 구동 전력을 결정하고 철도차량의 각 운전 모드에 적용하여 전기 시스템을 모델링 한다. 전기 시스템의 전력은 규칙기반 알고리즘을 이용한 에너지 관리시스템(Energy Management System, EMS)으로 결정한다. 배터리의 충전상태(State Of Charge, SOC)에 따라 운전 영역을 세분화하여 수소 소비량을 효율적으로 관리한다. 제안하는 철도차량 모델링의 타당성은 MATLAB/Simulink 시뮬레이션을 통해 검증한다.
환경 문제 및 화석연료 고갈에 대한 관심으로 인하여 배기가스에 대한 규제는 나날이 엄격해지고 있으며 높은 연비에 대한 수요는 지속적으로 증가하고 있다. 이러한 시대적 요구를 뒷받침하기 위하여 저배기-고연비가 특징인 하이브리드 굴삭기가 현실적인 대안으로서 각광받고 있으며 지속적으로 연구되고 있다. 본 연구에서는 선회 구동 전동기, 엔진보조 전동기, 울트라 캐패시터, 전력변환장치를 중형 굴삭기에 탑재한 복합형 하이브리드 굴삭기를 개발하였으며, 일반적인 복합형 하이브리드 굴삭기의 연비개선요소(선회 구동 에너지 회생, 엔진 작동 속도 변경)외에 추가적으로 적용된 연비개선 방법론들에 대하여 다루고 있다. 본 방법론들을 적용함으로써 연비와 운전 조작성을 동시에 개선할 수 있었다.
A wireless tram which runs without catenary and instead uses batteries installed in the tram has been recently researched actively. This paper presents a new method maximizing absorption of regenerative energy of a wireless tram and extending life cycle of the energy storage device in the wireless tram by applying line-optimized charging and discharging scenario. Energy efficiency and life cycle of energy storage system (ESS) are highly dependent on the characteristic of operating conditions. For example, frequent charge and discharge with high power cause the problems that decrease the battery life cycles. Hybrid energy storage system (HESS) is combination of two ESSs which have complementary characteristics to each other. HESS can provide even better functionality and performance than the battery only ESS due to the synergy effect of two ESSs. This paper also provides a power distribution strategy and driving scenarios which increase the life cycle and energy efficiency of the HESS consisting of a battery and an ultra-capacitor. The developed strategy was tested and verified by a hardware-in-the-loop-simulation (HILS) system which emulates the a wireless tram.
농업용으로 사용되는 소형트랙터 개발의 최근 이슈는 친환경과 높은 연비이다. 소형 트랙터는 비닐 하우스 등 실내에서 작업이 가능하도록 설계 되므로 최근 전기 트랙터에 대한 수요가 증가하고 있다. 그러나 전기트랙터는 배터리 등 전기에너지 저장장치의 용량 및 크기공간의 제약으로 충분한 작업시간과 성능 확보에 한계가 존재한다. 따라서 최근 전기 트랙터와 내연기관 트랙터의 특징을 결합한 플러그인 하이브리드 트랙터에 대한 개발이 진행 중이다. 트랙터는 기본 주행 능력외에 PTO 를 통한 여러 작업을 수행 할 수 있어야 하며, 플러그인 하이브리드 트랙터에서는 각각의 작업에 대한 주행전략이 필요하다. 본 연구에서는 트랙터의 작업 모드를 개발하고 그에 대한 각 작업의 작업시간 능력 등을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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