동력인출장치를 고려한 병렬형 하이브리드 차량의 상위제어 알고리즘에 관한 연구

Abstract

본 논문은 동력인출장치(Power Take-Off, PTO)를 고려한 특장 하이브리드 차량의 상위제어 알고리즘에 대해서 연구하였다. 대상 차량인 PTO 장착용 병렬형 하이브리드 차량(Parallel Hybrid Electric Vehicle)은 기계시스템인 엔진, 클러치, 변속기, PTO 등과 전기시스템인 전기 모터, 배터리로 구성된다. 동력 발생 장치들은 클러치를 중심으로 단일 축 상에 연결되어 휠에 구동력을 공급하고, 차량을 주행과 더불어 특장 작업의 용도로 이용하기 위해서 PTO를 변속기 옆면에 설치하여 기어체결을 통해 동력을 공급하게 된다. 본 논문에서는 위 대상 차량이 특장 작업을 할 경우 엔진/전기 모터가 펌프의 정격 유압 파워를 충족시켜 일정 속도로 회전할 수 있도록 하는 동시에 연비 성능을 향상시키는 제어 전략을 제안한다. 더불어 위 제어 전략을 체계적으로 구현하기 위해서 상위제어 알고리즘을 제안하였다. 제안한 상위제어 알고리즘은 크게 3가지 부분으로 나뉜다. 첫 번째, 운전자 및 작업자 의도 파악 알고리즘은 차량 운전 모드 결정 및 PTO 구동 신호에 필요한 플래그를 생성하게 된다. 두 번째, 차량 운전 모드 결정 알고리즘은 운전자 의도 파악 알고리즘에서 생성한 플래그를 이용하여 동력 분배 모드를 결정하게 된다. 마지막으로 동력 분배 알고리즘은 차량 운전 모드 정보에 따라 엔진과 전기 모터에 필요로 하는 에너지를 분배한다. 본 논문에서는 PTO 구동 시 상위제어 알고리즘의 유효성을 확인하기 위해서 시뮬레이션을 수행하였다. 시뮬레이션 환경은 Matlab/Simulink로 프로그래밍된 차량 모델, 상위제어 알고리즘, 그리고 차량 모델과 상위제어 알고리즘을 연결하기 위한 신호 인터페이스로 구성되며, 시뮬레이션을 통해 임무 수행능력, 연비 성능의 우수성을 확인하였다.