하이브리드 차량의 실도로 연비 측정 분석 - 정인천 (The Graduate School, Ajou University, 2015)
점차 강화되는 환경규제와 온실가스 저감 목표로 인하여 HEV는 2010년 이후 내연기관 자동차를 대체하여 시장점유율을 높이고 있다. 또한 실도로에서도 하이브리드 차량의 관심이 높아지고 있는 상황이다. 그러나 실도로에서 하이브리드의 향상 효과가 요소별 정량적으로 파악된 바가 없기 때문에 본 연구에서는 다양한 주행조건에서 병렬형 HEV와 동력분기형 HEV의 연비 기여도 특성을 측정 및 분석하고자 하였다. 따라서 본 연구는 모드와 실도로 주행에서 차량 별로 연비를 비교 분석하고 내연기관과 대비 하이브리드 차량의 연비 향상 특성을 파악했다. 차량 별 FTP-75 모드과 시가지 실도로 실험 간의 차이를 요소별로 분석한 결과 내연기관 차량은 Drivetrain + Roadload loss에서 3.2% 연비가 향상되었으나 Idle loss에서는 -3.7%, Engine loss -4.6%, Braking loss -6.3% 악화되어 총 FTP-75 대비 시가지 실도로의 연비는 -11.3% 악화되었다. 병렬형 하이브리드 차량은 전기적 손실에서 -21.0%로 가장 큰 영향이 있었으며 연비는 -8.5% 악화되었다. 동력분기형 하이브리드 차량도 전기적 손실에서 -11.7%로써 연비는-12.0% 악화되었다. 병렬형 하이브리드가 시내 실도로 모드에서 ISG (idle stop and go) 효과로 인해 13% 연비가 향상되었다. 또한 효율적인 엔진 구동으로 27.2% 구동계 및 주행저항에서 11.3% 회생제동으로 인한 효과가 19.6% 이루어졌다. 전기 손실량을 총합 하여 향상 효과는 34% 이다. 동력분기형 하이브리드의 경우 ISG효과가 15% 향상되었고 효율적인 엔진 구동에서 28.7%, 구동계 및 주행저항에서는 25.5 %, 회생제동으로 인한 효과는 27.1% 로 향상되었다. 전기적 손실량을 합친 연비 향상은 53.5%의 효과를 보였다. HWFET 모드와 고속도로 실험 간의 차이를 차량 별 요소별로 분석한 결과 내연기관차량은 Idle loss에서 0.4%.향상 됬고, Engine loss에서는 -1.3% 악화. Drivetrain + Roadload loss는 -0.2% 연비 악화, Braking loss는 -1.1% 악화됬다. 그러므로 내연기관차량의 HWFET 대비 고속도로의 총 연비 차이는 -3.7 % 악화 되었다. 병렬형 하이브리드는 HWFET 모드와 요소별 소모량에서 큰 차이를 보이지 않으며 연비 또한 0.1%로 유사하다. 동력분기형 하이브리드의 경우 HWFET 모드와 고속도로의 요소별 소모량에서 차이가 두드러진다. 전기적 손실에서 8.4% 향상율이 있었지만 나머지 요소에서 -8.9% 악화율로 고속도로 연비는 -0.5% 악화되었다. 고속도로 모드에서 병렬형 하이브리드의 내연기관 대비 큰 비율로 향상되는 항목은 효율적인 엔진 구동이며 기타 다른 항목을 총합 후 향상 효과는 8.4% 이다. 동력분기형 하이브리드의 경우 효율적인 엔진 구동이 13.7%, 구동계 및 주행저항에서는 19.3% 로써 기타 다른 손실량을 총 합하면 10.7%의 향상 효과가 있었다.
학위논문(석사)--아주대학교 일반대학원 :기계공학과,2015. 8
Keywords: FTP-75; HWFET; HEV; 하이브리드 전기 자동차; Fuel economy analysis; 연료 효율 분석; Parallel HEV; 병렬형 하이브리드; Power split HEV; 동력분기형 하이브리드