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[연구계획서]전기자동차주행안정도제어

연구과제 : 전기로 달리는 차량 주행안정 제어에 관한 연구序論初めにー電気自動車の登場と車輪の制御技術の必要性종래의 자동차의 파워유닛 으로 내연기관이 주류를 이루고 있었지만, 지금에 와서 커다란 변혁이 요구 되고 있다. 그 이유 중 하나는 지구온난화에 대표 되는 자연환경의 악화 문제, 그리고 나머지 하나는 석유를 비롯해서 화석에너지의 고갈을 배경으로 한 에너지 문제이다. 이러한 시점에서 에너지 효율이 좋고 환경친화적인 전기로 달리는 자동차의 등장은 얼마나 중요한지 알 수 있을 것이다.전기자동차를 일반 대중에게 보급되기 위해 저가격화, 고신뢰성, 베터리정비, 인프라정비등의 과제 있다. 그러나 연구의 적극성과 진행과정을 볼 때, 낙관적인 전망이다. 앞으로 열릴 [전기 자동차의 제어] 연구테마 에서 전기 모터의 새롭고 참신하고 안정화된 제어 방식의 주목 될 것이라 생각된다.研究背景―電気自動車の長所최근, 순수 전기자동차(PEVs)는 모터와 배터리 분야에서 비약적인 발전의 덕분으로 놀라운 주행능력을 달성해오고 있다. 도요타 자동차의 Prius와 같은, 하이브리드 전기자동차 (HEVs)는 향후 10년 간 넓게 사용 될 것이다. 연료전지자동차 (FCVs) 는 21세기의 주류를 이루는 자동차가 될 것이다. 이러한 계발은 에너지 효율 과 지구환경보호의 관점에서 강력한 이점을 가진다.그러나 전기자동차의 가장 뚜렷한 이점 [1.정확한 토크 생성] [2. 빠른 토크 생성 ]은 잘 인식이 되어지지 않고 있다. 우리가 이러한 장점을 이용하지 않는 다면, 전기자동차는 미래 자동차로 절대 이용 될 수 없을 것이다. 새로운 개념의 제어 기능을 갖춘 전기 자동차의 개발이 이루어진다면 우리에게 있어서 밝은 미래가 기다리고 있을 것이다.전기자동차의 특이점은, 당연한 언급이지만, 전기자동차는 전기모터로 움직이는 것이고, 그 장점을 활용하지 않으면 정말이지 의미가 없다. 전기모터의 큰 장점으로 세가지를 들 수 있다.그 첫째, 토크응답이 엔진에 비해 2자리 이상 빠르다.전기모터의 최대 장점으로 엔진이 500ms 라고 한다면, 모터는 5ms 이다. 이 것은 의외로 인식되어 지지 않고 있지만, 이것을 활용하지 않으면 전기자동차의 장점은 거의 없다. 역으로 전기모터의 고속, 정확한 토크응답을 활용 하는 것으로 인해 전기자동차의 미래는 참으로 밝다고 볼 수 있다.둘째, 발생 토크가 정확하게 파악이 된다.전기 모터는 발생 토크를 정확하게 파악하는 것이 가능하다. 엔진은 토크발생 기구에 많은 비선형성을 포함하고, 모델을 정확하게 기술하는 것이 어렵고, 발생 토크를 정확히 파악 하는 것이 불가능하다. 전기모터는 전류를 관측 하면, 발생 토크를 정확히 쉽게 파악하는 것이 가능하다.셋째, 모터는 분산배치 저비용이 가능하다.전기 모터의 높은 제어성을 활용한다면, 가솔린 자동차에는 될 수 없는 고도의 운동제어가 가능하다. 4륜 독립구동을 한다면 Yaw-rate를 제어 입력을 하는 새로운 제어계가 조직된다. 모터는 분산배치를 하여도 비용이 높아지지 않는다. 소형 엔진을 4개 사용하는 것은 비상식 이라고 해도, 전기 모터라면 아마도 가능 하다고 생각 된다.本論-안정적 모터 제어 기술의 요구1990년 이후로 종래의 내연기관 자동차의 문제점을 인식한 세계는, 친환경, 고출력, 그리고 고효율 을 갖춘 대체 자동차 계발에 주목을 하고 있다. 그 결과 앞으로 10~20년 후에 주류를 이룰 자동차는 하이브리드 자동차, 연료전지 자동차, 그리고 순수 전기 자동차로 이어질 것이라는 시나리오가 떠오른다.어떠한 자동차도 종래의 내연기관이 아닌 전기모터의 구동으로 이루어진다. 이러한 사실은 앞으로 열릴 자동차에 대한 전기모터의 제어에 연구가 많은 관심을 받을 것이라는 큰 증거이다.반드시 소비자가 내연기관 자동차보다 전기자동차의 우수성을 선택하게 될 것이다. 100년 전 철도 산업의 변화가 중요한 증거가 된다. 이러한 점을 주목한 동경대학 호리 연구 그룹은 2000년 이후 동대3월호EV, 동대3월호2 EV ,그리고 カドウェルEV 를 제작하여 실험을 통해 검증하였다.호리 연구 그룹의 주 연구테마는 차륜속도제어를 이용한 재점착제어, 적응동정을 이용한 노면상태추정, 퍼지추론을 이용한최적의 슬립율생성, 차속정보를 이용하지 않는 공전방지법, 동적구동배분, 자세제어계(DYC)의 검토(모델매칭제어의 로버스트화), 유도기의 센서리스제어 등이 있다.研究計画-4륜 독립구동 차량을 위한 주행제어 기법 연구일반적인 엔진구동차량의 경우 다양한 주행제어 알고리즘에 관한 연구들이 진행되어 왔다. 가령 차량의 조작성(maneuverability)과 안전성(stability)에 중요한 요소가 되는 조향제어에 있어서 4륜 조향시스템(4WS system)이나 AFS(Active Front Steering) 같은 능동 조향시스템의 연구 결과물들을 예로 들 수 있다. 또한 제동 시스템에 있어서도 ABS(Anti-lock Braking System)를 근간으로 하여 ESP(Electronic Stability Program)까지 차량의 주행 안정 성을 확보하고자 하는 연구들이 활발히 수행되고 있다.이와 달리 전기자동차의 경우, 경제적인 관점에서의 연구가 주를 이룬 반면 다양한 주행제어 알고리즘에 대해 연구가 미진한 상황이다. 무엇보다 4륜 독립구동 차량의 경우 각 바퀴의 독립적인 제어가 가능하므로 다양한 알고리즘이 적용이 상당히 용이하다.기존의 전륜 또는 후륜 조향각에 의해 선회를 하는 차량과 달리 좌우 구동력의 차이를 이용한 스키드 조향과 구동 및 제동시 과도한 슬립을 방지하여 주행 안정성을 향상시키기 위한 슬립 제어 알고리즘을 구현해 이에 대한 타당성을 분석 하려 한다.연구를 위한 선행지식으로 제어공학, 기구학 ,동역학, 파워일렉트로닉스, 마이크로프로세서, 하드웨어 기술언어의 학습이 필요할 것이며, 연구 결과로 인하여 실 자동차에 적용 할 수 있는 이론을 확립할 수 있을 것이라 생각한다.結論期待される点본 연구는 기존의 내연기관 자동차에서 제어의 난해함을 가진 차량 운동 제어를 해결하기 위한 고신뢰성 전기자동차 운동제어론 확립에 큰 역할을 할 것이다. 구체적으로는 고신뢰성 모터 토크를 이용한 ABS/Traction control 그리고 4륜 독립 구동을 이용한 차체의 slip-rate/yaw-rate 제어 의 표준화가 기대되며, 노면의 상태를 추정 할 수 있는 제어도 가능하다.또한 이는 미래 전기 자동차 주행에 보다 안심하고 의존할 수 있는 전기 자동차 설계 기술의 기반이 될 것이다.終わりに앞으로 전기자동차 운동 제어 기술은 자동차의 주행능력뿐만 아니라 인간-기계계로서 전기자동차 기술 지적교통 시스템 (자동운전의 가능성, 안전 /안심공학) 전체에 영향을 미칠 것이며 그에 대한 영향력은 엄청날 것으로 예상된다. 이러한 큰 뜻을 가지는 분야에서 긍지를 가지고 연구하여 앞으로의 친환경 자동차 시대에 있어서 일본과 한국 양국이 동아시아를 넘어 세계의 전기자동차 기술 의 중심이 되도록 하기 위해 일하고 싶다고 생각한다.参考文献[1] 堀洋一、:“電気と制御で走る近未来車両に関する研究”, FEDレビュー, Vol. 3, No. 4, 2004.3[2] Yoichi Hori, Future Vehicle driven by Electricity and Control -Research on 4 WheelMotored ﾒUOT March IIﾓ-, Proc. of AMC 2002, invited paper, pp.1-14, 2002.7.3-5

공학/기술| 2012.06.23| 2페이지| 1,000원| 조회(230)

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