MILS 기반의 직렬 하이브리드 차량 동적 시뮬레이션 및 통합 제어기 설계에 관한 연구

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Next-generation tracked combat vehicles must satisfy high mobility and fuel efficiency while securing low-noise operation for survivability, automation/unmanned capability, and sufficient electrical power margin for high-power weapon systems. This research paper considers a series hybrid structure where the drive motor provides propulsion and the engine operates solely for power generation.
To enable efficient control verification for series hybrid powertrain structure, a computationally efficient MILS-based dynamic simulator is developed by integrating an averaged-model-based DAB converter with a system-level powertrain model and an integrated control structure for power distribution and DC-link voltage regulation. The simulator is evaluated under a general driving profile, a 0–70km/h acceleration scenario, and a 60% gradeability scenario, confirming stable speed-command tracking and regulated DC-link voltage around the 800V reference within bounded variations.

목차 (Table of Contents)

• I. 서 론 1
• 1.1 연구 배경 및 필요성 1
• 1.2 모델 기반 설계(Model-Based Design) 개요 4
• 1.3 논문의 구성 7
• II. 직렬 하이브리드 전투 차량 파워트레인 설계 8
• 2.1 차량 종방향 동역학 기반 파워트레인 사양 설계 8
• 2.1.1 대상 차량 정의 8
• 2.1.2 차량 종방향 동역학 기반 요구 구동력 산출 9
• 2.1.3 구동 모터 용량 산정 12
• 2.1.4 엔진-발전기 용량 산정 13
• 2.1.5 배터리 사양 도출 14
• III. MILS 기반 동적 시뮬레이터 설계 16
• 3.1 DAB(Dual Active Bridge) 컨버터 평균 모델 설계 16
• 3.1.1 DAB 컨버터 동작 원리 17
• 3.1.2 평균 모델 도출 18
• 3.1.3 평균 모델 구현 20
• 3.1.4 상세 모델과의 시뮬레이션 결과 비교 21
• 3.2 파워트레인 System-Level 구현 23
• 3.2.1 엔진-발전기 모델 구현 23
• 3.2.2 구동 모터 모델 구현 26
• 3.2.3 배터리 및 SOC 추정 모델 구현 28
• 3.2.4 차량 모델 구현 29
• IV. 전력 분배 통합 제어기 설계 31
• 4.1 상위 제어기 설계 31
• 4.1.1 Power Follower Control Strategy(PFCS) 이론 32
• 4.1.2 PFCS 구현 34
• 4.2 하위 제어기 설계 35
• Ⅴ. 시뮬레이터 구성 및 시뮬레이션 결과 38
• 5.1 MILS 기반 동적 시뮬레이터 구성 38
• 5.2 일반 주행 프로파일 시뮬레이션 결과 39
• 5.3 0-70km/h 가속 시뮬레이션 결과 41
• 5.4 60% 등판 시뮬레이션 결과 44
• 5.5 통합 제어기 성능 평가 46
• Ⅵ. 결 론 48
• 6.1 결론 48
• 6.2 향후 연구 방향 48
• 6.2.1 평균 모델 기반 제어기의 HILS 적용 49
• 6.2.2 상세 모델 기반 확장 HILS 적용 49
• 참고문헌 51