가솔린 차량의 배터리 충전상태에 따른 연비 영향도 분석

Abstract

차량 구동 시 에너지의 손실 인자를 엔진과 구동계로 나눌 때, 이중 엔진에서 보기류(Accessory) 손실, 즉 발전을 위한 손실은 FTP-75 및 Highway Mode 연비 평가에서 약 1.5 ~ 2% 수준을 차지하는 인자로, 이중 교류발전기(Alternator)의 발전제어는 배터리 충전상태(State Of Charge, 이하 SOC) 수준에 따라 다른 경향을 보이고 이는 연비에 영향을 미치게 된다. 따라서 본 연구를 통하여 동일 연비 측정 모드 내에서 배터리 SOC를 달리하여 연비 영향도를 정량적으로 분석하고자 한다. 이를 위해 실차실험과 교류발전기(Alternator) 단품 실험을 통해 자료를 수집하고, FTP-75 및 Highway Mode 상에서의 배터리 SOC 수준에 따른 충전제어가 연비에 미치는 영향에 대한 분석을 시뮬레이션 기반으로 수행하였다. Mini급 실험 차량을 대상으로 배터리 SOC 변화에 따른 교류발전기에서의 기준 조건대비 연비 영향도에 대해 시뮬레이션을 실시한 결과, 동일 충전기준 SOC와 히스테리시스 값일 때 초기 배터리 SOC가 91%, 80%로 낮아짐에 따라 연비 영향도가 증가하는 모습을 보인다. 동일 초기 배터리 SOC 조건일 경우 충전기준 SOC 값에 따라 FTP-75에서 2.9%, HWY에서 5.2% 차이가 나는 모습을 보였다. 히스테리시스 값 변화에 따라서는 FTP-75에서 1.2%, HWY에서 2.3% 차이를 보이며 결과적으로 차량의 연비는 초기 배터리 SOC와 충전기준 SOC 값의 변화에 영향을 크게 받음을 알 수 있다.