4륜구동 인휠 전기자동차의 에너지효율 및 선회성능 향상에 대한 연구

국문 초록 (Abstract)

최근 전기자동차의 연구가 활발히 진행되고 있는 가운데 일충전 주행거리를 극대화하기 위하여 배터리 기술이나 구동효율 향상 등의 연구가 활발히 진행되고 있다. 전기자동차 중 인휠 모터를 이용한 독립구동형 차량의 경우 휠 내부에 구동모터와 감속기가 위치하여 직접 동력을 전달하기 때문에 구동축 등의 동력전달요소가 삭제됨에 따른 동력전달효율과 공간 활용성을 확보할 수 있다. 독립구동 방식의 최대 장점은 각 휠의 독립적인 제어로 토크 벡터링을 이용한 보다 적극적인 차량의 자세 제어가 가능하다는 것과 복잡한 기계적 요소 없이도 4륜구동의 구현이 가능하다는 것이다.
하지만 선회시 내측 륜과 외측 륜의 회전속도 차이를 보상해줄 수 있는 차동기어(Differential)가 존재하지 않아 선회 가속시 회전반경이 커지게 되어, 이를 방지하기 위한 전자식 디퍼렌셜(Electronic-Differential) 제어로직이 필요하다.
본 연구에서는 독립구동 차량이 갖는 특징과 장점을 반영하여 주행시 에너지 효율을 향상시키고, 선회성능을 향상시켜 보고자 한다. 차량의 주행상황에 따른 구동력 분배를 통하여 불필요한 구동을 줄이고 높은 효율점 운전을 함으로써 주행 에너지 효율을 향상시키고, 전자식 디퍼렌셜 제어로직의 적용 및 요 각속도(yawrate) 제어를 통하여 선회반경 축소와 선회성능 향상을 시뮬레이션을 통하여 검증해 보고자 한다.

목차 (Table of Contents)

• 목차
• 목차 ⅰ
• 표 목차 ⅲ
• 그림 목차 ⅲ
• 논문요약 1
• 제 1장 서론 2
• 1.1 연구 배경 2
• 1.2 전기자동차 연구 동향 5
• 1.2.1 전기자동차 5
• 1.2.2 인휠 모터가 적용된 전기자동차 7
• 1.3 연구 목적 및 내용 10
• 제 2장 4륜구동 인휠 전기자동차 성능 시뮬레이터 11
• 2.1 시뮬레이터의 주요 신호 흐름 11
• 2.2 인휠 4륜구동 전기자동차 모델링 14
• 2.2.1 운전자 모델 14
• 2.2.2 차량 제어기 모델 18
• 2.2.3 배터리 모델링 22
• 2.2.4 모터 모델링 26
• 2.2.5 차량 모델링 29
• 2.3 MATLAB/Simulink와 Carsim 연동 30
• 제 3장 전 후륜 구동력 분배 알고리즘 33
• 3.1 주행모드에 따른 전 후륜 구동력 분배 알고리즘 33
• 3.2 주행모드 판단로직 35
• 3.3 구동력 분배 모델 45
• 3.4 시뮬레이션 결과 47
• 3.4.1 정속주행 시뮬레이션 47
• 3.4.2 복합주행 시뮬레이션 53
• 3.5 SOC 비교 및 타당성 검증 58
• 제 4장 선회성능 향상을 위한 차량 운동 제어 59
• 4.1 4륜 독립구동 차량의 선회성능 향상을 위한 운동 제어 알고리즘 59
• 4.2 차량 정보 추정 모델 62
• 4.2.1 주행속도 산출 64
• 4.2.2 선회반경 산출 64
• 4.2.3 요구 요 각속도 산출 65
• 4.3 운동 제어 66
• 4.3.1 전자식 디퍼렌셜 68
• 4.3.2 요모멘트 제어 71
• 4.4 운동 제어 알고리즘 시뮬레이션 75
• 4.4.1 전자식 디퍼렌셜 시뮬레이션 76
• 4.4.2 요모멘트 제어 시뮬레이션 80
• 제 5장 결론 85
• 참고문헌 87