유성 기어를 이용한 전기화 수동 변속기 기반 하이브리드 파워트레인에 대한 연구

Abstract

에너지 고갈 및 이산화탄소 저감 규제에 따라 친환경 자동차 시장이 확대되고 있으며 다양한 변속기를 탑재한 하이브리드 전기 자동차가 출시되고 있다. 하지만 연비와 성능을 향상 시키기 위해서는 가격 측면에서 불리해진다. 따라서, 본 연구에서는 가격과 유지보수, 구조적 측면에서 가장 유리한 변속기인 수동 변속기 기반의 하이브리드 파워트레인을 제안하였다. 선행 연구에서 수동 변속기의 단점인 클러치 조작을 없애고 저속에서 EV 모드가 가능한 eMT가 제안되었다. 하지만 Assist 모드가 불가능한 단점을 가지고 있다. 따라서 본 연구에서는 유성 기어를 적용하여 동력 분배가 가능하도록 하였으며 추가적으로 엔진 스타터를 제거하여 간단하면서도 저비용인 eMT-P를 제안한다. 이에 유성 기어의 레버 아날로지를 통하여 가장 효과적인 eMT-P의 구조를 선정하였으며 가장 활용도가 높은 수동 변속기 탑재 차량인 기아 봉고III에 적용하여 다양한 시뮬레이션을 통한 성능 검증을 하였다. 연비 평가에 적용된 제어 기법은 Dynamic Programming 적용하였으며 기존 하이브리드 차량에 비해 4.88%의 연비 향상을 보였다. 또한 제안한 eMT-P의 작동성 검증을 하기 위한 Scale down Test Bench를 설계하여 제작하였다.