지원사업
학술연구/단체지원/교육 등 연구자 활동을 지속하도록 DBpia가 지원하고 있어요.
커뮤니티
연구자들이 자신의 연구와 전문성을 널리 알리고, 새로운 협력의 기회를 만들 수 있는 네트워킹 공간이에요.
논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 김민재
- 발행연도
- 2018
- 저작권
- 명지대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수17
이 논문의 연구 히스토리 (4)
2017
- 이 논문의 후속연구가 궁금하신가요?
- 연관 학술논문 또는 학술발표를 통해 보다 발전된 연구결과를 확인하실 수 있습니다.
- 이 논문의 연구 히스토리 확인하기
초록· 키워드
오류제보하기
석유자원의 고갈에 대한 문제와 배출 가스를 저감시키는 현실적인 방안으로 Hybrid Electric Vehicle (HEV)가 상용화되어 보급되었다. HEV는 그 구조에 따라 직렬형, 병렬형, 직·병렬형으로 구분되는데, 본 논문에서 제시할 직렬형 하이브리드 자동차는 그 구조가 단순하고 엔진을 고효율 영역에서 구동시킬 수 있다는 장점을 가지고 있어 상용차에 적합한 파워트레인을 구성하고 있다.
기존의 연구에서는 하이브리드 버스의 엔진/발전기와 배터리 간에 동력을 분배하는 제어전략만을 제시하였고 에너지 저장장치의 특성을 고려한 연비 상승인자에 대한 연구는 진행되지 않았다. 따라서, 본 연구에서는 하이브리드 자동차의 구조는 크게 변형시키지 않으면서 에너지 저장장치의 특성을 고려하여 연비를 상승시키기 위한 연구를 수행하였다.
본 논문에서는 기존에 배터리를 사용하는 하이브리드 버스에 추가로 에너지 저장장치를 부착한 형태의 모델을 제시함과 동시에 에너지 저장장치의 특성을 고려하여 기존에 발견하지 못했던 새로운 연비 상승인자에 대해 소개한다. 새로운 연비 상승인자의 효과를 확인하기 위해 대조군 모델에 숨겨진 연비 상승인자를 변수로 시뮬레이션을 수행해 보았으며, 그 효과를 확인하였다. 추가 장착된 에너지 저장장치는 울트라 커패시터로 배터리와 함께 자동차의 요구파워를 충족시켜주는 역할을 수행한다. 추가 장착된 울트라 커패시터의 특성과 출발, 정지가 빈번한 버스 주행 사이클 특징을 고려하여 연비 상승에 영향을 미치는 변수를 채택하였다. 새로운 연비 상승인자와 울트라 커패시터의 특성을 고려한 변수의 성능을 극대화시키기 위해 최적화를 수행하였으며, 비교 대상은 종래에 사용해오던 하이브리드 버스이다. 숨겨진 연비 상승인자의 효과를 확인하는 것을 목적으로 두고 있기 때문에 가장 기본적으로 사용되고 있는 제어 전략인 Thermostat Control Strategy (TCS) 제어 전략에서 그 효과를 검증하였다.
본 연구를 수행하기 위해 시스템 모델링은 LMS Imagine AMEsim 소프트웨어와 Matlab/Simulink를 사용하였으며, 연동해석(Co-simulation)하여 연비 평가를 진행하였다. 주행 사이클은 대표적인 버스 주행 사이클이면서 요구하는 파워의 정도를 달리하는 사이클인 Manhattan과 Braunschweig 사이클을 선택함으로써 숨겨진 연비 상승인자의 효과가 특정 사이클에서만 적용되지 않음을 입증하였다. 본 연구는 에너지 저장장치의 간과된 부분에서 숨겨진 연비 상승인자를 찾았다는 것에 그 의미가 있으며, 하이브리드 자동차의 구조적인 부분을 크게 변화시키지 않으면서도 연비 상승을 이룩해 낸 것에 그 의미가 있다. 또한, Rule-base 기반의 제어를 탈피하기 위해 퍼지 제어기를 설계하여 최적화의 한계를 극복하고 한다.
기존의 연구에서는 하이브리드 버스의 엔진/발전기와 배터리 간에 동력을 분배하는 제어전략만을 제시하였고 에너지 저장장치의 특성을 고려한 연비 상승인자에 대한 연구는 진행되지 않았다. 따라서, 본 연구에서는 하이브리드 자동차의 구조는 크게 변형시키지 않으면서 에너지 저장장치의 특성을 고려하여 연비를 상승시키기 위한 연구를 수행하였다.
본 논문에서는 기존에 배터리를 사용하는 하이브리드 버스에 추가로 에너지 저장장치를 부착한 형태의 모델을 제시함과 동시에 에너지 저장장치의 특성을 고려하여 기존에 발견하지 못했던 새로운 연비 상승인자에 대해 소개한다. 새로운 연비 상승인자의 효과를 확인하기 위해 대조군 모델에 숨겨진 연비 상승인자를 변수로 시뮬레이션을 수행해 보았으며, 그 효과를 확인하였다. 추가 장착된 에너지 저장장치는 울트라 커패시터로 배터리와 함께 자동차의 요구파워를 충족시켜주는 역할을 수행한다. 추가 장착된 울트라 커패시터의 특성과 출발, 정지가 빈번한 버스 주행 사이클 특징을 고려하여 연비 상승에 영향을 미치는 변수를 채택하였다. 새로운 연비 상승인자와 울트라 커패시터의 특성을 고려한 변수의 성능을 극대화시키기 위해 최적화를 수행하였으며, 비교 대상은 종래에 사용해오던 하이브리드 버스이다. 숨겨진 연비 상승인자의 효과를 확인하는 것을 목적으로 두고 있기 때문에 가장 기본적으로 사용되고 있는 제어 전략인 Thermostat Control Strategy (TCS) 제어 전략에서 그 효과를 검증하였다.
본 연구를 수행하기 위해 시스템 모델링은 LMS Imagine AMEsim 소프트웨어와 Matlab/Simulink를 사용하였으며, 연동해석(Co-simulation)하여 연비 평가를 진행하였다. 주행 사이클은 대표적인 버스 주행 사이클이면서 요구하는 파워의 정도를 달리하는 사이클인 Manhattan과 Braunschweig 사이클을 선택함으로써 숨겨진 연비 상승인자의 효과가 특정 사이클에서만 적용되지 않음을 입증하였다. 본 연구는 에너지 저장장치의 간과된 부분에서 숨겨진 연비 상승인자를 찾았다는 것에 그 의미가 있으며, 하이브리드 자동차의 구조적인 부분을 크게 변화시키지 않으면서도 연비 상승을 이룩해 낸 것에 그 의미가 있다. 또한, Rule-base 기반의 제어를 탈피하기 위해 퍼지 제어기를 설계하여 최적화의 한계를 극복하고 한다.
목차
그림목차 ⅲ표 목차 ⅴ국문초록 ⅷ제 1 장 서론제 1 절 연구의 배경 1제 2 절 연구의 목표 31. 기존 연구의 한계점 32. 연비 향상을 통한 문제점 극복 3제 3 절 연구방법 4제 4 절 논문의 구성 6제 2 장 본론제 1 절 주행 저항 7제 2 절 파워트레인 모델링 101. 파워트레인 구성품 선정 112. 울트라 커패시터 113. 배터리 154. DC/DC 컨버터 17제 3 절 새로운 연비 상승인자의 제안 181. 배터리 시상수 182. 버스의 선형 가속도 21제 4 절 하이브리드 자동차 동력 분배 제어 전략 221. Thermostat Control Strategy 222. Power Follower Control Strategy 233. 새로운 동력 분배 제어 전략의 제안 24제 5 절 최적화 기법을 통한 성능 극대화 271. 최적화 변수 및 목적함수 정의 272. 라틴 하이퍼 큐브 샘플링을 이용한 스타팅 포인트 선정 283. 다운 힐 심플렉스를 통한 연비 최적화 31제 6 절 케이스 스터디 341. 시뮬레이션 환경 342. 기존의 제어 전략의 문제점 363. 선형 회귀 분석법 36제 7 절 에너지 분배 전략의 결과 381. 시뮬레이션 최적화 결과 382. 심층 분석 및 고찰 48제 8 절 상용 제어기 개발 521. 퍼지 로직 522. 다중 변수(2변수) 퍼지 제어기 입/출력 변수 선정 523. 다중 변수(2변수) 퍼지 제어기 시스템 구성 544. 다중 변수(2변수) 퍼지 제어기 성능 평가 56제 3 장 결론참고문헌 62Abstract 64
최근 본 자료
댓글(0)
0