대형 자동차용 영구자석형 BSG의 발전영역에 대한 연구

Abstract

대형자동차 연간 주행거리는 매우 높고 평균연비는 매우 나쁘다. 이에 따라 온실가스 저감 및 환경오염에 대한 자동차산업의 기회와 위협요인에 대한 대응전략 수립이 필요하다. 특히 도심주행이 빈번한 시내버스와 동일한 대형 자동차는 경유 승용차 대비 약 25배 정도의 연료를 소비하고, 그에 비슷한 CO2를 배출하여 도심지 온실가스 배출의 주요원인이 되고 있다. 이러한 환경오염을 줄이고 평균연비를 개선하기 위해 ISS(Idle stop & start) 시스템이 개발되고 있다. ISS시스템에서 BSG 역할은 엔진을 보조하여 구동력을 발생시키고 구동 후 회생동작하여 배터리를 충전시키는 역할을 한다. 디젤엔지최대속도는 높지 않기 때문에 BSG 전동기 타입은 발전기에 유리한 영구자석 전동기로 연구를 시작하였고 단위체적당 에너지 출력밀도가 높일 수 있는 IPMSM으로 선정하였다. 이러한 영구자석형 BSG의 문제점은 발전영역에서 속도에 비례하여 발생하는 높은 전압(역기전력)으로 인해 고속영역 운전이 제한되는 문제점을 가진다. 본 논문에서 연구는 속도에 비례하여 발생하는 높은 전압(역기전력)으로 인해 고속영역 운전이 제한되는 문제점의 해결방안을 전자계 유한요소해석 방법을 이용해 인버터 적용가능한지 제시한다. 또한 역기전력을 최소화 할 수 있는 방안과 충전 또는 방전 시에 전력에너지의 흐름에 대하여 논하였다. 최종결과는 대형자동차용 디젤엔진에 영구자석형 BSG가 적용가능한지 알아보고 문제점과 개선되어야 할 점은 무엇인지 제시한다.