모터의 효율을 고려한 전기자동차의 종 방향 및 횡 방향 제어

Abstract

In-wheel 독립 구동 방식 전기자동차는 차량의 휠 안에 구동 모터를 장착한 것으로 기존 내연기관 자동차에서 사용되던 변속기, 축, 기어 등의 파워트레인 요소가 제거되어 차량의 효율이 개선 된다. 또한 엔진에 비해 빠른 응답 특성을 갖고 있는 모터를 구동원 으로 사용함으로써 각 휠 의 구동 토크를 독립적으로 별도의 추가 장치 없이 ABS, TCS, VDC와 같은 기술 구현이 가능하므로 기존 차량에 비해 향상된 주행 성능 및 안정성 확보가 가능하여 미래형 자동차의 신개념 플랫 폼으로써 활용 가치가 크다. 따라서 이 연구에서는 In-wheel Motor 가 장착된 4WD EV 차량에서 차체의 z축 방향의 회전을 나타내는 요레이트(Yaw-rate) 과 4WD 차량에서 전륜 과 후륜 의 속도 차 를 나타내는 4WD Slip 제어 에 관한 연구 내용이다. Yaw rate 을 제어하기 위하여 Yaw rate error을 PID 제어를 통하여 Tyaw_moment 를 구하였고 Yaw rate error의 부호에 따라 좌측 혹은 우측의 휠에 Tyaw_moment 를 더해주고 빼줌으로써 제어를 하였다. 4WD Slip제어를 위해 전륜 과 후륜 의 속도 차를 PID 제어를 통하여 Tslip 을 구하였고 전륜 과 후륜에 Tslip을 더해주고 빼줌으로써 제어를 하였다. 또한 에너지 관점에서 Yaw rate 및 4WD Slip제어를 위해 Ttotal , Tyaw_moment , Tslip 에 관한 식을 세웠으며 효율을 고려한 Cost function을 세웠다. Cost function이 최소화 되는 시점을 찾아 그 경우의 토크를 각 휠에 분배 함으로써 차량의 구동 및 Yaw rate 그리고 4WD Slip 제어를 할 수 있었다. Simulation결과로는 기존의 제어 와 에너지 관점에서 의 제어를 비교 설명 하였다. 개발된 모델, 제어 로직 은 Carsim , Matlab/ Simulink를 이용하였다.