수동변속기 기반 하이브리드 전기자동차를 위한 변속 상태 검출 및 모터 동기화 지령 생성 기법

Abstract

세계의 선진국들은 교토의정서를 대신할 신기후 체제에 대비하여 자동차에 대한 배기가스 규제와 연비 제약을 더욱 강화하고 있다. 이에 따라 세계 자동차 시장은 내연기관 차량에서 하이브리드 전기 자동차, 전지 자동차, 연료 전지차와 같은 친환경 자동차로 빠르게 기술 재편되고 있는 상황이다. 특히, 하이브리드 전기 자동차는 동력 시스템 및 변속기에 의해 자동차의 성능과 효율이 크게 좌우된다. 그래서 세계의 많은 자동차 회사들은 이 부분에 대한 연구와 개발을 지속적으로 활성화하고 있는 상태이다. 2016년 KAIST는 수동변속기가 가지고 있는 고효율과 경제성이라는 장점을 살릴 수 있는 새로운 변속 메커니즘을 가진 eMT 하이브리드 전기자동차를 개발했다. 또한, 기존에 존재하던 마찰 클러치를 제거하는 대신 전기모터가 동기화에 의한 변속을 수행하게 되므로 조작 편의성을 높이고 변속감 향상에도 큰 기여를 하였다. 프로토타입과 제어 알고리즘을 개발하여 새로운 개념의 변속기의 실현 가능성을 검증할 수 있었다. eMT 변속 메커니즘에서 핵심적인 부분은 바로 운전자가 변속할 단수를 정확하게 예측하는 것이다. 이것은 운전자의 조작의 편의성, 변속감, 안전성과 모두 직결되는 문제이다. 본 논문은 기존에 존재하던 변속 레버 동작 검출 센서와 추정 알고리즘의 한계점을 보완하기 위해 새로운 센서와 알고리즘을 제시한다. 변속 레버의 현재 단수와 더불어 아니라 운전자의 변속 의도를 continuous하게 파악할 수 있는 통합된 센서를 새롭게 제안한다. 운전자의 변속 의도를 파악하기 위한 논리적이고 신뢰성 있는 오토마타 기반의 determin-istic한 알고리즘을 설계함으로서 일반적인 변속 전략뿐 아니라 모든 경우의 수를 커버할 수 있는 전략을 구성한다. 최종적으로 운전자의 변속 의도 파악이 반영된 모터의 추종 속도를 생성해주어 변속 시간의 감축을 하는 것이 목표이다.