주행상황 예측을 통한 하이브리드 차량의 실시간 최적 동력분배 제어

Abstract

본 논문에서는 하이브리드 차량의 실시간 최적 동력분배 제어에 관한 연구내용을 다룬다. 최근 점차 강화되고 있는 세계적인 환경규제로 인해, 친환경 차량의 기술개발이 필수적인 사안이 되고있다. 여러 친환경 차량들 중에서도 하이브리드 차량은 기존 내연기관 대비 설계변경이 크지 않다는 이점이 있고, 연비 개선효과가 뛰어난 시스템의 효용성과 동시에 비용적 부담이 전기자동차 보다 적음으로써, 과도기 친환경 차량으로 주목받고 있다. 하이브리드 차량의 제어방법에 있어서 기존에는 Rule-based 제어기법에 기반한 다양한 연구사례가 제시되었고, 현재도 실제 차량의 제어 알고리즘 개발 및 새로운 연구주제에 참고 되고있다. 하지만, 수시로 변화하는 현실의 주행상황을 제대로 반영하지 못한다는 문제점이 남아있고, 모든 발생 가능한 상황에 대해서 규칙을 설정하는 것은 불가능하다는 한계점이 존재한다. 따라서, 본 논문에서는 구배와 평균속도라는 도로정보를 사용해 실제 도로의 주행상황을 반영하고, 실시간으로 하이브리드 차량의 최적 동력분배 제어를 수행하는 방안을 제안하려 한다. Navigation 시스템의 지도정보로부터 주행할 도로의 정보를 전달받고, 종방향 주행저항의 개념을 활용해 미래의 SOC Profile을 예측하는 방식으로 본 연구는 진행된다. 또한, 예측한 SOC Profile을 Equivalent Consumption Minimization Strategy 기반 제어 알고리즘의 reference로 사용함으로써, 실시간으로 현실의 주행상황을 동력분배 제어에 반영하였다. 개발한 알고리즘의 검증은 Dynamic Programming을 수행한 결과와의 동력분배 경향성 비교를 통해 진행하였다. 주어진 주행상황에서 이론상 최대의 성능을 도출하는 Dynamic Programming의 최적 경로와 개발한 알고리즘이 적용된 시뮬레이션의 결과 사이에서 유사성을 발견했고, 실제 주행상황을 동력분배 제어에 반영함과 동시에 하이브리드 시스템의 우수한 연비 개선효과를 발휘할 수 있는 알고리즘을 개발하였다.