교류 발전기의 충전 제어를 통한 차량 연비 개선 효과
Effect of Alternator Control on Vehicle Fuel Economy
초록/요약
차량에서 전기 에너지 공급원으로는 배터리와 교류 발전기가 있는데 이 중에서 교류 발전기는 엔진과 벨트로 직접 연결되어 구동된다. 전자 장비로 인해 전력부하가 큰 경우 교류 발전기로부터의 발전량은 현저히 증가한다. 이로 인해 교류 발전기의 부하가 커져 엔진의 기계적 마찰이 상승하여 연비에 영향을 미치게 된다. 최근 개발자와 운전자의 요구에 의해 각종 전자장비 등이 장착되고 있다. 이러한 이유로 이전에 비하여 전기 부하가 증가하여 연비에 많은 영향을 주고 있다. 교류 발전기 시스템은 차량이 시동을 걸 때 배터리에 축전된 전기 에너지를 사용하기 때문에 배터리의 방전이 급격히 증가하므로 교류 발전기의 발전량이 크게 증가한다. 이후 일정 수준으로 충전이 완료되면 발전량과 배터리로의 충전양이 안정화된다. 하지만 이후에도 일정량의 발전을 계속하기 때문에 이후에도 일정량의 구동력을 소모하게 된다. 이를 개선하기 위한 교류 발전기의 충전 제어는 배터리로의 충전양이 안정화 되고 난 후부터는 교류 발전기를 필요 시에만 발전하도록 제어, 교류 발전기의 부하를 줄여 엔진의 기계적 마찰을 개선하기 위한 기술이다. 본 연구에서는 기존의 교류 발전기를 장착한 차량과 교류 발전기의 충전 제어를 하는 차량을 NEDC 모드 주행을 통해 연비 기여도 분석을 수행하였다. 이를 통해 교류 발전기의 충전 제어를 통한 연비 개선 효과를 확인 하였다. 그리고 교류 발전기의 단품실험과 모드 주행 데이터를 이용하여 모드상용 차량 시뮬레이션 프로그램인 CRUISE를 통한 차량의 모델링과 시뮬레이션을 수행하였다. 이러한 모델링을 이용하여 교류 발전기의 충전 제어를 적용하였을 때와 NEDC모드보다 긴 FTP75모드를 주행하였을 때의 연비 개선 효과를 비교 분석하였다.
more초록/요약
For many years there has been a trend to increased electrical energy consumption in cars caused by the replacement of mechanical parts by electronic or mechanical devices as well as the introduction of new electronic features. Whereas the number of electrical consumers continues to increase, the battery is still the only passive power source available. Because of this reason, needs for driving power of the engine accessories such as alternator system have increased. This study focuses on fuel economy improvement according to control of alternator. This increase brings about additional fuel demand. Usually, conventional alternator system is directly driven by the crankshaft of engine with belt. To improve this system automobile maker develops new controlled alternator system. In this paper, researches are performed on effect of type of alternator system on fuel economy by experiment. And it is also calculated the effect on vehicle fuel economy using computer simulation with AVL cruise software. As a result, 0.64% of vehicle fuel economy improvement can be achieved in a vehicle with charging control alternator system compared to a vehicle with conventional alternator system in NEDC mode. The comparison with results of experiment and simulation was performed by using the vehicle simulation software (CRUISE, AVL). In addition, the modeling results applied accessory components practical data are compared with the measured results. The result of simulation agrees with that of experiment. And the simulation can be applied to the alternator system
more목차
1. 서론 = 1
1.1 연구배경 및 목적 = 1
1.2 연구 내용 = 2
2. 차량에서의 에너지 흐름 분석 및 연비 관련 인자에 대한 수식모델링 = 4
2.1 동력 전달계에 대한 수식 모델링 = 4
2.1.1 엔진 모델링 = 9
2.1.2 구동계 모델링 = 12
3. 실험 장치 및 방법 = 16
3.1 실험 장치 = 16
3.1.1 교류 발전기 시스템 단품 리그 구성 = 16
3.1.2 모드 주행 연비 실험을 위한 차량의 실험장치 구성 = 17
3.2 실험 방법 = 20
3.2.1 교류 발전기 시스템의 단품 리그 실험 = 20
3.2.2 선행 실험 = 20
3.2.2.1 엔진의 기계적 마찰과 교류 발전기의 구동력 측정 = 20
3.2.2.2 차량의 구동계 측정 = 21
3.2.3 연비 실험 = 22
4. 실험 결과 = 24
4.1 교류 발전기 시스템의 단품 리그 = 24
4.2 선행 실험 = 26
4.2.1 엔진의 기계적 마찰과 교류 발전기의 구동력 측정 = 26
4.3 교류 발전기 시스템의 구동력이 차량 모드 주행 연비에 미치는 영향 = 28
4.3.1 충전 제어를 하지 않는 교류 발전기 시스템 장착 차량의 모드 주행 = 28
4.3.2 충전 제어를 하는 교류 발전기 시스템 장착 차량의 모드 주행 = 29
5. 시뮬레이션 = 35
5.1 상용프로그램(CRUISE)를 이용한 차량 모델링 = 35
5.2 모드 주행 적용 시뮬레이션 = 36
5.2.1 연비 측정 주행 모드(NEDC Mode)에의 적용 = 36
5.2.2 연비 측정 주행 모드 (FTP-75 Mode)에의 적용 = 41
6. 결론 = 42
6. 참고문헌 = 44
ABSTRACT = 46
