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동력 결합 방식에 따른 듀얼 모터 타입 전기 트랙터의 동력 특성 분석
권도엽 ( Doyeop Kwon ),안다빈 ( Da-vin Ahn ),김원균 ( Won-gun Kim ),김영주 ( Young-joo Kim ),조승제 ( Seung-je Cho ),박영준 ( Young-jun Park ) 한국농업기계학회 2023 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.28 No.2
온실가스 및 탄소 배출 저감을 위해 농업 기계 전동화의 연구 필요성이 증가하고 있다. 특히, 일반적으로 널리 사용되는 농업 기계 중 하나인 트랙터의 전동화에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. 전기 트랙터의 경우 동력원인 모터가 엔진과는 다른 특성을 보이기에, 모터의 특성을 고려한 전기 트랙터 파워트레인 구조 설계가 필요하다. 본 연구에서는 듀얼 모터 타입 전기 트랙터의 다양한 파워트레인 구조에 대해 작동 영역과 동력전달효율을 비교 분석하였다. 분석 대상 파워트레인은 다음과 같다: 전ㆍ후륜에 각각 모터가 장착된 트랙션 커플링, 두 모터의 동력을 유성기어가 매개하는 스피드 커플링, 두 모터의 동력을 평행축 기어가 매개하는 토크 커플링. 파워트레인의 작동 영역과 동력전달효율을 도출하는 모델은 MATLAB 코드 기반으로 제작하였다. 구조를 제외한 모든 패러미터는 모두 동일하게 설정하였고, 전기 트랙터 시스템이 만족해야 하는 타겟 파워 엔벨로프는 실제 40kW 트랙터의 작업 부하 데이터를 이용하여 도출하였다. 이후 모델을 통해 각 구조별 작동 영역과 동력전달효율을 구하였다. 우선 각 구조의 작동 영역이 타겟 파워 엔벨로프를 만족하는지 확인하였고, 작동점의 분포를 비교 분석하였다. 또한 각각의 작동 영역에서 동력전달효율의 값과 분포를 분석하였다.
전기 트랙터 파워트레인 구조에 따른 시뮬레이션 모델 개발
안다빈 ( Da-vin Ahn ),권도엽 ( Doyeop Kwon ),김경대 ( Kyeong-dae Kim ),김원균 ( Won-gun Kim ),김영주 ( Young-joo Kim ),조승제 ( Seung-je Cho ),박영준 ( Young-jun Park ) 한국농업기계학회 2023 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.28 No.2
농업기계 분야에서 환경규제에 대응하기 위한 방안으로 농업기계의 전동화를 제안하였으며, 전기트랙터는 친환경적인 농업기계의 대표적인 사례라고 할 수 있다. 전기트랙터 개발 시 전기트랙터 타겟 용량에 대한 농작업에 대하여 높은 효율 및 원활한 작업성능이 요구된다. 이를 만족시키기 위해 타겟 용량에 대한 전기트랙터 파워트레인의 최적 구조를 선정하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 파워트레인 구조별 전기트랙터 시뮬레이션 모델을 개발한 후 동일한 작업 부하를 각각의 시뮬레이션 모델에 인가하여 농작업 특성을 분석하였다. 전기트랙터 파워트레인 구조는 모터 하나만 사용하는 싱글 모터 파워트레인 구조와 모터 두 개를 사용하는 듀얼 모터 파워트레인 구조로 구분할 수 있다. 듀얼 모터 파워트레인 구조는 동력이 합쳐지는 위치에 따라 토크 커플링, 트랙션 커플링, 스피드 커플링 구조로 구분할 수 있다. 전기트랙터 시뮬레이션 모델은 파워트레인 구조별로 각각 개발하였다. 시뮬레이션 모델은 각각의 서브 모듈로 구성되어 있으며, 서브 모듈은 드라이버, 차량 컨트롤 유닛, 전기 모터, 파워트레인, 차량 모듈이 있다. 각각의 시뮬레이션 모델에 동일한 작업 부하를 인가하여 전기트랙터 파워트레인 구조에 따른 농작업 특성을 분석하였다.