동력 추적 기법을 활용한 직렬형 유압 하이브리드 차량의 제어 방식에 관한 연구

Abstract

차량의 연비와 엔진의 On/Off 횟수는 차량의 종류, 크기, Power management, 차량 주행 조건에 따라 달라지며, 특히 Power management는 지난 20년간 꾸준히 연구가 지속되고 있다. 본 연구에서는 직렬형 유압식 하이브리드 자동차(Series hydraulic hybrid vehicle, 이하 SHHV로 명명)의 연비 향상과 엔진 On/Off 횟수를 줄여 주는 Power management에 대해서 다루었으며, Y. J. Kim and Z. Filipi에 의해 연구 되었던 Thermostatic SOC control 방법 [11]과 Power follower control 방법[14]을 비교 평가 하였다. EPA(Environmental Protection Agency)는 다양한 차량 테스트 주행모드를 개발하였으며, 그중 FUDS(Federal Urban Driving Schedule)가 주로 중형 트럭 테스트에 이용된다. FUDS은 시간에 따른 차속으로 나타내어지며, 이 논문에서는 FTP-72(City)와 HWFET(High way)을 기준으로 수행 평가하였다. 상용툴인 AMESim을 사용하여 SHHV를 모델링 하였으며, 기존에 연구 되었던 Thermostatic SOC control과 동일한 차량 제원을 사용 하였다. 또한 모델을 검증하기 위해 연비 테스트 사이클 FTP-72의 초기 350초 동안 엔진의 특성, SOC(State of charge) 상태, 연비를 비교 하였으며 거의 동일한 결과를 얻었다. 연비와 엔진 On/Off 횟수에 영향을 미치는 Power follower control의 몇 가지 인자를 선정하여, 그 값들을 변화시켜가며 인자의 변화가 시스템 성능에 미치는 영향을 살펴보았으며, 시행 착오법을 사용하여 연비와 엔진 On/Off 횟수를 최소로 하는 인자들을 선정하였다. Power follower control은 Thermostatic SOC control과 비교하여 FTP-72시 약 5%(AT와 비교시 약 70%)정도 향상된 연비를 얻을 수 있었고, 엔진 On/Off 횟수도 약60%감소하였으며, HWFET시도 연비가 약 1%(AT와 비교시 약 10%)정도 향상되었고, 엔진 On/Off횟수도 약70%감소하는 결과를 얻었다.