배터리 수명연장을 위한 직렬형 하이브리드 차량의 파워분배 알고리즘에 대한 연구

Abstract

본 논문에서는 에너지 저장장치 수명저하를 방지하는 직렬형 하이브리드 차량의 파워 분배 알고리즘에 대해서 연구하였다. 대상 차량은 직렬형 하이브리드 차량(Series Hybrid Electric Vehicle, SHEV)으로 전륜과 후륜 각각에 구동모터가 장착되고, 구동모터를 동작시키기 위해 필요한 전기적인 에너지는 세 가지의 에너지원(엔진/발전기, 배터리, 울트라 커패시터)을 통해서 공급하게 된다. 본 논문에서는 대상 SHEV이 주어진 임무에 따라 동작할 수 있도록 제어하기 위하여 상위제어 알고리즘의 구조를 제안하였고, 특히 배터리 수명연장을 위해서 세 가지의 에너지원의 파워 분배 전략에 대해 연구하였다. 제안한 파워 분배 알고리즘은 크게 2가지 부분(에너지원 파워 분배, 수명지수 평가)으로 나뉘어진다. 에너지 저장장치 수명을 고려한 파워분배 알고리즘(Power Distribution)은 운전자 요구토크에 따라 에너지 저장장치에 요구되는 출력에너지를 분배한다. 이때 에너지 저장장치 수명저하를 방지하기 위해 요구 파워는 적절히 제한된다. 본 논문에서는 이와 관련하여 대상 SHEV 에 적합한 Thermostat, Power-Follwer 전략을 제안한다. 수명 지수 평가 알고리즘은 요구량에 따른 에너지 저장장치의 출력량을 확인하여 에너지 저장장치의 열 손실, 출력 제한량 선정, 수명평가를 계산한다. 본 논문에서 제안한 상위제어 알고리즘의 유효성을 확인하기 위하여 시뮬레이션을 수행하였다. 시뮬레이션 환경은 AVL CRUISE® 로 프로그래밍된 대상 차량 모델과 MATLAB/Simulink® 로 프로그래밍된 상위제어 알고리즘로 구성되며, Co-simulation을 통해. 속도 프로파일의 추종 성능, 임무 수행 성능과 출력제한 알고리즘의 우수성을 확인하였다.