Axiomatic Design을 적용한 다양한 유형의 Hybrid Electric Vehicle의 Powertrain 제안

Abstract

현재 자동차 제조사들은 environmental problem과 연비 향상을 위해 engine을 downsizing하고 body weight를 가볍게 만드는 등 환경기준과 소비자 요구에 맞게 자동차를 만들기 위해 박차를 가하고 있다. Emission이 발생하지 않는 EV(electric vehicle)가 가장 좋은 방안이지만 infrastructure 구축이 어려움이 있어서 2가지 powersource를 사용하는 HEV(hybrid electric vehicle)가 현재로써 위 요구를 모두 만족하는 좋은 vehicle이다. 본 연구는 axiomatic theory를 적용하여 design단계에서부터 현재 알려진 4가지 type HEV인 series HEV, parallel HEV, series-parallel HEV 그리고 complex HEV의 powertrain을 분석하여 axiomatic design의 좋은 설계의 기준인 independence axiom을 만족하는 uncoupled design을 만들었다. 이 design을 만들며 engine의 특성상 one way direction으로 회전하므로 opposite direction의 torque를 줄 수 없기 때문에 powersplit의 design을 변경해 주었다. Motor의 power interference phenomenon의 방지를 위해 motor를 ring gear에 연결시켜주었고 engine 구동 시 power를 ring gear로 전달해주기 위해 sun gear를 band brake로 lock시켜주었고, clutch를 장착하여 motor구동 시 engine에 power가 전달되지 않아 engine의 power interference phenomenon을 방지하게 했다. 또한 3가지 functional requirements인 drive mode, efficiency 그리고 energy의 detailed Axiom인 sub- 과 sub- 를 찾고, 적용하여 design matrix를 diagonal matrix로 만들어 좋은 design의 기준인 independence axiom을 갖는 compound HEV design 개발하였다. 새롭게 개발된 uncoupled design은 2가지 powersource인 engine과 motor를 둘 다 사용하는 것은 기본이고 energy를 regeneration하며 vehicle의 efficiency를 maximize를 할 수 있는 HEV model이다.