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혜성 강전
7 years ago
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9 <그림 2-1> THS-II의 변속충격 없는(shockless, seamless) 가속성능 가속 느낌 응답성이 양호한 발진 Shockless Seamless 지속되는 파워 가 속 도 TH S-II탑 재 차 량 CAMRY 2.4 리터 4단 자동변속 THS탑재차 량 (PRIUS) 지속시간(초)

11 <그림 2-2> 미국LA운전모드에서의 구동력요구빈도 시간(초) 평균출력 LA운전모드 최대출력 출력(W)

14 <그림 2-3> 미국DOE의 시판하이브리드자동차 성능비교

16 <그림 2-4> Prius와 미국 시판 유사성능 승용차 비교

17 <그림 2-5> 차륜구동용 모터와 축전장치의 출력밀도 향상

19 <그림 2-6> Honada IMA와 외관 Honda IMA (Integrated Motor Assist) 시스템 1.3L i-dsl기통휴지vtec엔진 박형 브러시리스DC모터 Honda 멀티마틱스S

20 <표 2-1> Honda Insight 저연비달성기술 분류 기술 구체적 기법 연비향상기여율 (기준:Civic5단 MT) <시스템> 전체 경량 고효율의 단순한 구조의 독자적인 하이브리드시스템 감속에너지의 재생으로 저연비 발휘 파워유닛 의 고효율화 HONDA IMA 시스템 아이들 스톱 시스템 경량 고효율의 Honda multimatics 경량5단 수동변속 <엔진> 1,000cc린번VTEC엔진의 연소효율 향상 엔진세부에 걸친 저항 저감 1,000cc엔진 세계 최경량 <모터어시스트> 단순한 구조의 경량 고효율의 어시스트시스템 엷은 연구자석 동기모터 니켈-수소이차전지 PCU(출력제어유닛) 엔진 35 % 모터 어시스 30 % 트 공력성능 의 추구 공력흐름 풍동실험으로부터 궁극의 공기저항 Cd값=0.25달성(Honda사내 측정치) 차체 세부에 걸친 철저한 공력처리 공력펜더,\/리어포일스커트/바닥흐름 정류 주행저항 의 저감 굴림저항을 대폭적으로 저감한 저연비타이어 경량 저연비의 피니엉축구동식 EPS(전동구동식 파워스테어링) 차체의 경량화 신골격 경량 알르미늄 차체 압출성형재, 다이캐스트 성형재, 프레스성형재의 장점을 조합 한 신알루미늄차체 압출성형법의 특성을 살린 경량골격 다이캐스트 성형의 특성을 살린 조인트 알루미늄과 수지제 경량 외판 파넬 차체기 술 35 % 경량 콤팩트구조의 서스펜션 샤시 부품의 알루미늄화 프런트로와암/브레이크시스템/브레이크와 클러치페달 수지제 연료탱크 인테리어 경량시트와 내장재

$25달성(Honda사내 측정치) 차체 세부에 걸친 철저한 공력처리 공력펜더,\/리어포일스커트/바닥흐름 정류 주행저항 의 저감 굴림저항을 대폭적으로 저감한 저연비타이어 경량 저연비의 피니엉축구동식 EPS(전동구동식 파워스테어링) 차체의 경량화 신골격 경량 알르미늄 차체 압출성형재, 다이캐스트 성형재, 프레스성형재의 장점을 조합$

22 <표 2-2> THS-II와 IMA의 기술사양 THS-II IMA 비고 탑재차량 5인승2005년형 Prius 2인승 Insight 하이브리드시스템 패럴렐-시리즈 통합형 패럴렐 엔진형식 아트킨슨사이클 린번 전용엔진, 가변밸브타이밍,기 동/정지시 진동 최저화 엔진최고출력 (kw/rpm) 57/5,000 51/5,700 엔진최대토크 (Nm/rpm) 115/4,200 92/4,800 모터형식 로터표면영구자석 로터매입형 동기식모터(후크 영구자동기식모터 설치) 릴럭턴스 병용형 모터 최대출력, 운전전압 50kW/1,200~1,540 최고운전전압 500V 10.0kW/3,000rp m, 144V 모터 최대토크 (Nm/rpm) 400/0~1, /1,000 발전기형식 로터매입형 영구자동기식모터 발전기최고회전수 10,000 이차전 니켈-수소 니켈-수소 이차전지 축 지형식 이차전지 전 지 팩당모듈수 모듈전압 V V 모듈크기 cm 이차전지 팩 전압, 무게 201V, 39kg 동력분배기 유성기어 무단변속기+전자 클러치 인버터형식 IGBT(자체개발) IGBT Ni-MH(Panasonic EV Energy)

24 <그림 2-7> Prius의 구동력전달 발전기 이차전지 인버터 엔진 동력분할장치 모터 (a) 발진, 경부하시 (c) 통상 운전시 (b) 전출력 운전시 (d) 감속, 제동시

25 <그림 2-8> THS의 전기식 무단변속기 유성기어와 동력전달계통 연결 엔진 모터 발전기 차축 링기어 (모터-출력축) 피니언기어 선기어(발전기) 유성기어(엔진) 동력분활장치

26 <그림 2-9> THS-II 수직단면도 발전기 엔진 모터 동력분활장치 감속기 구동축

28 <그림 2-10> Ford Escape Hybrid의 동력분배와 무단변속시스템 유성기어 일방형 클러치 모터/발전기 28kW 구동용모터 65kW 차동치차

31 <그림 2-11> Lexus SUV R400h의 시스템작동 발진 : 발진과 저속주행 시에는 모터로만 주행 1 가속 시 이차전지가 전자식제어기에 전력을 보내고, 2 전자식 제어기는 이를 전륜모터와 후륜모터에 전력을 보낸다. 3 전/후륜모터는 조용하고 연하게 주행 을 시작한다. 정상주행 : 엔진과 모터가 직접 전륜을 구동 1 엔진출력은 전륜과 발전기로 분배된 다. 2 발전기는 전륜모터를 구동한다. 3 엔진출력은 효율이 가장 좋은 운전 상태가 되도록 제어된다. 4 이차전지에 충전이 필요할 때에는 발전기는 이를 충전한다. 가속/등판/추월 : 엔진과 전/후륜모터가 동시에 작동 1 엔진출력은 정상 주행 시와 같다. 2 가속성능을 증가시키기 위하여 전/ 후륜모터를 구동한다. 3 엔진은 발전기에도 출력을 분배한다. 4 이차전지에 충전이 필요할 때에는 발전기는 이를 충전한다. 감속/제동 : 전/후륜모터가 발전 1 감속 시 차량이 가지고 있던 기계적 에너지를 재활용한다. 2 전/후륜모터는 발전기가 되어 여기서 발 생한 전력을 전자식제어기로 보낸다. 3 전자식 제어기는 이 전력을 고전압 이차전지에 보내 충전한다.

32 <그림 2-12> Hino Dutro 하이브리드트럭 고성능DRP 초박형3상교류 모터 신형디젤엔진 인버터 니켈-수소 축전지

33 <그림 2-13> Hino Dutro 하이브리드트럭의 동력흐름 모터어시스트모드 트랜스미션 초박형3상교류모터 엔진 엔진주행(1) 인버터 니켈-수소축전지 엔진주행(2) 감속주행(회생브레이크) 기계적에너지흐름 전기적에너지흐름

34 <그림 2-14> Nissan Neo Hybrid 외관사진

35 <그림 2-15> Nissan Neo Hybrid System 모터 B 인버터 엔진 모터 A 클러치 <표 2-3> Nissan Neo Hybrid 자동차의 제원 Tino Hybrid 제원 성능 엔진 변속기 모터 이차전지 연비(일본 10.15주행모드) 동력성능 배기 1.8l 4기통 휘발유, 74kW, 141N m Hyper CVT 2개 영구자석 동기형모터 구동용(모터 A) 17kW, 발전용(모터 B) 약 10kW 망강 전극, 리튬이온이차전지, 346V, 최대출력 25kW 23km/l 합계출력 91kW 일본 Heisei규제치의 3/4수준(J-TLEV적합) 자료 :

36 <그림 2-16> Nissan Neo Hybrid의 기본주행패턴 1.발진/저속주행 4.감속 발전기 엔진 모터 인버터 리튬이온 축전지 Hyper CVT 발전기 엔진 모터 인버터 리튬이온 축전지 Hyper CVT 전력 구 동력 전력 구 동력 2.정상주행 5.정차 발전기 엔진 모터 인버터 리튬이온 축전지 Hyper CVT 발전기 엔진 모터 인버터 리튬이온 축전지 Hyper CVT 전력 구 동력 전력 구 동력 3.급가속 발전기 엔진 모터 인버터 리튬이온 축전지 Hyper CVT 1. 엔진효율이 나쁜 발진/저속주행시는 엔진은 끄고 축전지로 모터주행 2. 엔진주행시에 발전기로 축전지충전 3. 급가속시는 발전은 중지, 엔진출력으 로 주행하고 모터가 어시스트 4. 주행용 모터가 발전하여 축전기에 축 전 5. 정차중 엔진정지로 연료소비저감 전력 구 동력

39 <그림 3-1> 하이브리드자동차 관련 전 세계 특허 기술분야별 출원인국적분포 HV관련특허 국적별 기술분포 일본국적 미국국적 기타 1 동 력 분 제 배 동 제 및 어 회 생 동 력 분 배 타 기 및 기 주 행 제 어 충 전 장 치 축 전 지 자 체 내 연 기 관 공 기 조 화 후 처 리 기 술 연 료 전 지 회 생 제 동 영 구 자 석 동 기 식 모 터 유 도 모 터 A T / A T M C V T 기 타

40 <그림 3-2> 하이브리드자동차 관련 특허 기술분야별 3대일본국적출원인분포 HV관련특허 일본 3대 출원인 기술별 분포 Toyota Nissan Honda 동 력 분 제 배 동 제 및 어 회 생 동 력 분 배 타 기 및 기 주 행 제 어 충 전 장 치 축 전 지 자 체 내 연 기 관 공 기 조 화 후 처 리 기 술 연 료 전 지 회 생 제 동 영 구 자 석 동 기 식 모 터 1 1 유 도 모 터 A T / A T M C V T 1 기 타

41 <그림 3-3> Toyota사의 하이브리드자동차관련 7대중기술 연도별 추이 B60L-011 B60K F02D B60K-017 B60K-008 B60K-041 F16H 년 1991년 1992년 1993년 1994년 1995년 1996년 1997년 1998년 1999년 2000년 2001년 2002년 2003년 2004년

43 <그림 3-4> IGBT 일본특허 주요자동차관련출원인 진입기간 맵

44 <그림 3-5> IGBT 일본특허 주요 자동차 관련출원인 기술특허 jepaigbt7출원인기술624 H01L -029/78 H01L -029/784 H01L -025/07 H01L -025/18 H02M -007/48 H03K-017/08 H02M -001/00 H02M -007/537 H02M -001/08 G 03B-015/ DENSO HITACHI TOYOTA NISSAN MATSUSHITA HONDA D-C AISIN

47 <표 4-1> 전기자동차용 모터의 특징 항목 PM모터 유도모터 SR모터 최대효율 % 미만 10%부하시효율% 최대회전수[rpm] 4,000-6,000 9,000-15,000 15,000미만 비용/출력[$/kW] 제어장치비용 수명 견고성 신뢰성 보수성 체적 중량 저속시의 원활운전 내기계적진동 기술축적 실적 장래성

48 <그림 4-1> 역돌극을 이용한 릴럭턴스병용 토오크증대 릴럭턴스 토크 영구자석 토크 로터 토 영구자석 토크 크 합성 토크 토크 향상 돌극 영구자석 릴럭턴스 토크 전류진각

50 <그림 4-2> 제어에 의한 모터의 운전영역 확대 전압한계 전류한계 A : 자석토크 단독 B : A + 릴럭턴스제어 C : A + B + 약계자제어 토 크 약계자제어에 의한 운전영역확대 모터 회전수 <그림 4-3> Honda Insight에서의 박형 영구자석동기식모터

51 <그림 4-4> Honda Insight IMA시스템

52 <그림 4-5> 매입형 연구자석에서의 자석 배치

53 <그림 4-6 > 모터 성능곡선 출력 토크 축 출 력 축 출 력 축 토 크 회전수 회전수

68 <표 4-2> 2003년 12월 현재의 최고성능 이차전지 비교표 니켈-수소 각형 니켈-수소 신 각형 리튬이온 출력밀도(W/kg) 1,000 1,300 3,000 에너지밀도(Wh/kg) 비고 EV panasonic EV panasonic Hitachi- 新神戶電

70 <그림 4-7> 복합형 도요다 하이브리드시스템의 제어계통 엔진 전자제어 하이브리드 전자제어 엑셀 개방도 센서 배기관 배기정화 장치 차량 속도센서 엔진 이그니션 플러그 발전기 이차전지 인버터 유성기어 모터 공기 흡입미터 스로틀밸브 연료분사 장치 구동축 감 속 기 어 차 륜

71 <그림 4-8> 복합형 하이브리드시스템의 제어론리 예 Method of Controlling Power Output Apparatus 미국특허 us 6,380,640 B1 (2002, 4, 30)

72 <그림 4-9> 모터와 유압의 제동력 분담도 유압브레이크 회생브레이크 엔진 동력분활 장치 브레이크제어 ECU VSC, ABS 브레이크 어시스트 브레이크페달 스트로크센서 발전기 브레이크 액추에이터 차동 기어 모터 하이파워컨트롤 유닛 이차전지 고전압제어ECU

74 <그림 4-10> THS와 THS-II에서의 회생에너지 증가 브 레 이 크 패 달 밟 는 량 THS 제 동 력 회생브레이크 압브레이크 브 레 이 크 패 달 밟 는 양 THS-II 제 동 력 회생브레이크 ECB효과 회생영역확대효과 유압브레이크

79 <그림 4-11> 모터트랙션제어의 효과 속 도 액셀개방도 액 셀 개 방 도 제어없는 구동륜 차속(스립) 구동륜차속 제어 함 자동차속도 시간(초) 자료 :

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