병렬형 하이브리드 차량의 연비 예측을 위한 요소별 모델링 및 시뮬레이션

Abstract

전 세계적으로 석유 자원이 고갈되며 강화되는 환경 규제에 대응하기 위해 기술개발이 치열하게 진행중이다. 이에 따라 내연기관 차량의 효율을 개선하는 하이브리드 차량에 대한 연구 개발이 진행되고 있으며, 추후 하이브리드 차량의 점유율이 상승할 것으로 예상된다. 이러한 하이브리드 차량의 경우 다양한 주행조건에서 연비 차이가 많이 발생하게 되고, 이를 고려하여 차량 개발 시 비용 및 시간이 많이 소모 된다. 따라서 본 연구는 병렬형 하이브리드 차량의 구성 시스템을 모사, 시뮬레이션 모델을 구축해 하이브리드 차량의 연비 성능을 예측, 평가하였다. 이를 검증하기 위해 실제 차량 시험 데이터를 이용하여 FTP-75, HWFET모드를 비교하였다. 차량 시험 결과와 시뮬레이션 결과를 비교한 결과 FTP-75 모드에서는 연비차이가 –4%의 연비차이를 보였다. HWFET 모드에서는 실험 결과와 시뮬레이션간의 연비 차이는 –0.6%로 미미한 차이를 보였으며, 배터리 입출력 에너지 또한 6%의 차이를 보였다. 이 시뮬레이션을 바탕으로 실제 차량 시험의 경우 SOC차이에 따른 연비차이를 보기 어려움으로, 시뮬레이션을 통해 분석을 하였다. 도심 주행 모드인 FTP-75 4bag에서 시작 SOC를 다양하게 진행하였으며, 이에 따른 연비 추이를 나타내었다. 시작 SOC가 감소함에 따라 차량의 연비는 선형적으로 감소하는 경향을 보였으며, 이는 SOC를 충전하기 위해 실제 차량의 엔진 동작비율이 선형적으로 증가하였기 때문이다. 또한 초기SOC에 따른 연비 보정을 수행하였으며 이를 기본으로 공인 연비와 비교하였을 때 시뮬레이션 보정연비와 공인연비의 도심주행모드 차이는 3%, 고속도로 주행모드의 경우 4%의 오차를 보였다.