전기자동차 모터 화인소음 저감을 위한 1D MBSE 모델 개발

박진환(Jinhwna Park),문재민(Jae min Moon),전경훈(Kyunghun Jeon),장혁균(HyukKyun Chang),김창완(Chang-Wan Kim) 한국자동차공학회 2021 한국자동차공학회 부문종합 학술대회 Vol.2021 No.6

최근 대기가스 배출량 및 연비 규제에 의해 전기자동차의 개발이 활발히 진행되고 있다. 기존의 화석 연료를 연소시켜 구동되는 내연기관차와는 다르게 전기자동차는 배터리의 전기에너지로 모터를 회전시켜 구동에너지를 얻는다. 전기자동차는 전기모터를 사용하기 때문에 내연기관 차량대비 소음과 진동이 낮아진 특징이 있다. 그러나 내연기관 대신 전기모터를 사용함으로써 전반적으로 낮아진 소음 환경으로 인해 기존에는 문제로 대두되지 않았던 소음 문제들이 대두되고 있다. 모터의 화인소음(Motor Whine Noise), 감속기의 화인소음(Reducer Whine Noise) 등이 있다. 주로 사용되는 전기모터 단품 단위의 해석 및 시험을 통한 개발은 전체 전기자동차의 주행상황에 의해 발생하는 모터의 화인소음을 고려하지 못한다는 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 전기자동차 전체 차량 시스템의 주행 및 구동상황을 고려하면서, 모터의 화인소음을 분석할 수 있는 1D MBSE(Model-Based System Engineering) 모델을 개발하고, 본 모델을 통해 모터의 화인소음을 저감할 수 있는 설계 방안을 제시한다.

전기자동차 보조금제도

李鍾永(Yi, Jong-Yeong),朴基善(Park, Ki-Sun) 중앙법학회 2016 中央法學 Vol.18 No.2

As the development and evolution of automobile market progressed, electric vehicle s are receiving attention as a hot issue. electric vehicles are an ecological automobiles which don’t make air pollution and using an electric vehicles are one of ways to perform the global task, to lower a greenhouse gas. Developed countries in Europe already took initiative in get the electric vehicles through various policies and incentives. However, Korea has not only an insufficient automobile-related infrastructure and lack of policy, but also the very low penetration rate of electric vehicles. The 「Act on the promotion of development and distribution of environment-friendly automobiles」(Same as “Law of environment-friendly motor vehicles”) enacted in 2004, formed a foundation for electric vehicles to ensure its market competitiveness among existing vehicles using fossil fuel by reducing taxes and subsiding environment-friendly motor vehicles including electric vehicles. Until recently, the government had provided financial support as an institutional measure for encouraging the distribution of electric vehicles. However, the law of environment-friendly motor vehicles passed on 31th, December, 2015 is trying to promote the distribution of environment-friendly motor vehicles with institutional measure such as giving an obligation to public institutions to purchase environment-friendly motor vehicles and requiring the institutions to build charging stations at public houses and public parking lot. For expansion of distribution of environment-friendly motor vehicles through financial support, the clear standard for eligible receiver has to be made. This is because the budget of the fund is limited. Providing subsidy at different rate for using electric vehicles among environment-friendly motor vehicles has a possibility to violate the principle of equality on constitutional rights. However, large portion of deciding the object, range, and limitation for receiving subsidy is within administrational organization’s discretion. Since giving subsidy basically belongs to the financial support actualizing government’s policy, it does not need to set the equal amount of subsidy for all environment-friendly motor vehicles. The government can provide subsidy at different rate even the vehicle belongs to category of environment-friendly motor vehicles with considering overall market competitiveness, industrial aspect, safeness and this kind of distinction can be justified. Therefore, even though special subsidy is given only to users of electric vehicles not all environment-friendly motor vehicles, its appropriateness is accepted. The existing way of giving subsidy was that the buyer of electric vehicles applies for subsidy and eligible person is determined by lot but now it is switched to the first-come system.

전기추진 항공기용 전력전자 시스템 및 모터 동향분석

구본수(Bon-soo Koo),한동기(Dong-ki Han),최인호(In-ho Choi) 한국항공우주연구원 2019 항공우주산업기술동향 Vol.17 No.2

최근 항공분야에서 전기추진 항공기는 차세대 항공기로써, 효율향상 및 항공기의 소음 수준을 낮추기 위해 분산추진 기술이 적용된 전기추진 항공기를 개발 중에 있다. 이에 따라, 전기추진 시스템의 기술동향을 분석을 통해 앞으로 개발해야 할 방향을 선정 할 필요가 있으며 주요 장치인 인버터 및 모터를 전기추진 항공기에 적용이 필요하다. 이는 다른 어플리케이션과 달리 인버터의 높은 효율과 안정성, 모터의 소형화 및 높은 출력밀도 등을 요구한다. 그러므로 본 논문에서는 전기 추진 시스템의 개념과 종류를 소개하고 전기추진 시스템에 활용된 인버터, 모터를 조사 및 분석하여 미래에 개발될 전기추진 항공기에 적용 가능한 기술을 파악하였다. The Electric propulsion aircraft are next-generation aircraft and electric propulsion aircraft with distributed propulsion technology is being developed to improve high efficiency and reduce noise levels. So, it is necessary to select the direction to be developed through analysis of the technological trends in the electric propulsion system. In addition, the application of the main equipment(inverter and motor) to the electric propulsion aircraft requires high efficiency and stability of inverter, miniaturization and high power density of motor unlike other applications. Therefore, this paper introduces main equipment of electric propulsion system, and analyze inverter/motor of electric propulsion system. Thus, the applicable technologies to future electric propulsion aircraft have been identified.

4륜구동 접이식 초소형 전기자동차 개발을 위한 In-wheel 모터 제어 시험장치 개발과 해석

정광우(Kwangwoo Jeong),이기범(Kibeom Lee),이민영(Minyoung Lee),서인수(In-Soo Suh) 한국자동차공학회 2013 한국자동차공학회 부문종합 학술대회 Vol.2013 No.5

As air pollution problem and scarcity of natural resources have been a big issue throughout the world, electric vehicle became alternative to the combustion engine driven vehicles. While lots of research and development are performed on electric vehicles, including charging infrastructure test bed launches, the micro-size electric vehicle is recently considered as a new urban transportation mode. In addition, a foldable body concept applied to the micro electric vehicles can be considered as an innovative design in automotive industry. With the foldable body powered by electric motors, the in-wheel electric motor design can provide huge benefit in design of the vehicle. In this paper, a motor performance test rig has been built with the in-wheel motor assembly in a wheel. The main objective of the test rig is to verify the motor control algorithm and design with a single set of the in-wheel motor assembly. The test rig system is composed of a surface mounted permanent magnet synchronous motor installed in a wheel, a load motor drive system, DC power supply battery system, and a motor controller. The dynamic model for the drive and load motor has been established in order to obtain the dynamic response characteristic of the test rig system.

Control Method for Performance Improvement of BLDC Motor used for Propulsion of Electric Propulsion Ship

Hyeonmin Jeon,Jaejung Hur,Kyoungkuk Yoon 해양환경안전학회 2019 해양환경안전학회지 Vol.25 No.6

직류전동기는 속도제어가 간단하고, 출력 토크특성이 우수한 장점으로 윈치나 카고 펌프 모터 등으로 선박에서 많이 사용되었으며, 전기추진선박이 도입된 초기에는 선박용 추진전동기로도 적용되었다. 하지만 브러시와 정류기와 같은 기계적 정류장치의 단점으로 인해 최근에는 직류전동기와 전기적인 특성은 매우 유사하지만 기계적인 정류장치를 설치하지 않고 반도체 소자를 이용한 전자적인 정류장치를 사용하는 브러시리스 직류전동기의 사용이 증가하고 있다. 기존의 브러시리스 직류전동기를 구동하기 위한 인버터 시스템은 2 상여자방식을 사용하므로 역기전력파형이 사다리꼴모양으로 되며, 이로인해 전류가 흐르는 권선이 바뀌는 상전류 전환 구간에서 고조파와 토크리플이 발생하게 된다. 이러한 고조파와 토크리플을 저감하기 위한 다양한 방안이 연구되어 발표되었으며, 본 연구에서는 전력분 석프로그램을 이용하여 브러시리스 직류전동기의 구동회로에 비례적분 속도전류제어기 알고리즘을 구현한 Cascaded H-Bridge 멀티레벨 인버터를 적용하였다. 모델링한 브러시리스 직류전동기의 시뮬레이션을 통해 제안하는 전동기의 구동방식을 적용하는 경우에 기존의 구동방식에 비해 전동기 입력측 전압파형 개선과 고조파 및 토크리플이 현저히 저감되는 결과를 확인할 수 있었다. DC motors are used extensively on shipboard, including as the ship’s winch operating motor, owing to their simple speed control and excellent output torque characteristics. Moreover, they were used as propulsion motors in the early days of electric propulsion ships. However, mechanical rectifiers, such as brushes, used in DC motors have certain disadvantages. Hence, brushless DC (BLDC) motors are increasingly being used instead. While the electrical characteristics of both types of motors are similar, BLDC motors employ electronic rectifying devices, which use semiconductor elements, instead of mechanical rectifying devices. The inverter system for driving conventional BLDC motors uses a two-phase excitation method so that the waveform of the back electromotive force becomes trapezoidal. This causes harmonics and torque ripple in the phase current switching period in which the winding wire through which the current flows is changed. Researchers have studied and presented various methods to reduce the harmonics and torque ripple. This study applies a cascaded H-bridge multilevel inverter, which implements a proportional–integral speed current controller algorithm in the driving circuit of the BLDC motor for electric propulsion ships using a power analysis program. The simulation results of the modeled BLDC motor show that the driving method of the proposed BLDC motor improves the voltage waveform of the input side of the motor and remarkably reduces the harmonics and torque ripple compared with the conventional driving method.

듀얼모터 EVT 변속성능평가를 위한 실차 실험 환경 구축

황형진(Hyeongjin Hwang),이병호(Byeongho Lee),이하영(Hayoung Lee),권태우(Taewoo Kwon),김경률,강호영(Hoyoung Kang),최승민(Seungmin Choi),남강현(Kanghyun Nam) 한국자동차공학회 2021 한국자동차공학회 부문종합 학술대회 Vol.2021 No.6

최근 유럽을 비롯한 세계 주요 국가들의 환경 규제 강화로 인해 전기자동차 및 하이브리드 자동차의 수요와 사용이 점차적으로 증가하고 있다. 이러한 수요와 사용이 늘어남에 따라 전기자동차의 전력 효율의 중요성 또한 이슈화되어 전기차 파워트레인에 대한 연구 개발이 국내외 자동차 회사 및 연구기관에서 다방면으로 진행되고 있다. 현재까지 운용되는 전기자동차의 경우 구동 모터의 큰 기통 토크와 출력 특성으로 인하여 변속기 대신에 감속기만을 사용하여 파워트레인을 구성하는 것이 일반적이다. 하지만 최근 전력효율 및 주행효율 향상을 위하여 다단 변속기를 전기자동차에 적용하여 출력 속도 및 토크 영역 확대, 배터리의 용량 증가 모터의 다운사이징 등 주행거리 연장과 관련한 기술 개발 수요가 증가하고 있다. 이에 따라 본 연구에서는 증가하는 수요에 대응하기 위해 듀얼모터 EVT(Electrically Variable Transmission)라는 새로운 방식의 변속기 시스템을 개발하고 변속성능을 평가하기 위한 실차 실험환경을 제시한다. 듀얼모터 EVT는 하이브리드 차량에 연결된 엔진을 저용량 듀얼모터로 대체하여 전동화하고 두 개의 모터를 제어하여 다단변속 또는 무단변속을 구현하기 때문에 모터의 다운사이징 및 파워트레인 구동효율 개선의 장점이 있다. 듀얼모터 EVT 시스템은 변속과 함께 두 개의 모터를 최적의 효율 구간에서 사용하여 전체 동력전달 효율을 향상시킬 수 있는 모터 토크분배 제어가 필수적이다. 이러한 듀얼모터 EVT 시스템에서 TCU(Transmission Control Unit)의 제어알고리즘을 개발하고 검증하는데 있어 실차 실험 환경구축이 필요하다. 제시된 실험 환경은 라보(LABO)차량을 개조하여 파워트레인시스템을 전동화하였고 한호산업에서 자체적으로 개발한 TCU를 통해 변속제어를 수행한다. Matlab simulink에서 설계된 제어알고리즘을 TCU를 통해 실시간으로 제어하여 듀얼모터 EVT의 동력성능 및 변속성능에 대해 검증한다.

전기자동차 부품의 미국시장 수출경쟁력 분석

김성국 한국무역상무학회 2024 貿易商務硏究 Vol.102 No.-

본 연구는 미국 시장을 대상으로 한국 전기자동차용 배터리와 모터의 수출 경쟁력을 파악하였다. HS 품목분류의 한계로 인해서 정밀한 분류는 이루어지지 않았지만 전기자동차용 모터와 배터리의 대미 시장 경쟁력의 추세를 확인할 수 있었다. 2018년부터 2022년까지의 5년 동안의 수출입 자료를 이용하여 HS 8501.321000(직류 모터)와 배터리(HS 8507.20(연산 배터리), HS 8507.30(니켈카드뮴 배터리), HS 8507.40(니켈철 배터리), HS 8507.50(니켈수소합금 배터리), HS 8507.60(리튬이온 배터리) 및 HS 8507.80(기타 배터리))를 대상으로 무역수지, 무역 특화 지수 및 수출 편향 지수를 산출하였다. 분석 결과, 미국 시장에서 한국 전기자동차 부품은 전반적으로 무역수지가 흑자 상태이며, 수출 편향 지수는 미국 수출 시장으로 집중되고 있으며, 무역 특화 지수는 경쟁 우위 상태로 있음을 확인할 수 있었다. 미국 시장에서 한국 전기자동차 부품인 모터와 배터리는 내연 기관 자동차에 이어 전기자동차 시대에서도 지속적으로 수출 경쟁력을 유지하고 있다. This study examines the export competitiveness of Korean batteries and motors for electric vehicles to the US market. Due to the limitations of HS item classification, a more precise classification was not possible. However, we were able to identify trends in the competitiveness of motors and batteries for electric vehicles in the US market. Using import and export data for the five-year period from 2018 to 2022, we calculated the trade balance, Trade Specialization Index (TSI), and Export Bias Index (EBI) for HS 8501.321000 (direct current motors) and batteries (HS 8507.20 (rechargeable batteries), HS 8507.30 (nickel-cadmium batteries), HS 8507.40 (nickel-iron batteries), HS 8507.50 (nickel-metal hydride batteries), HS 8507.60 (lithium-ion batteries), and HS 8507.80 (other batteries)). The analysis showed that the overall trade balance of Korean electric vehicle parts in the US market is positive, the export bias index is concentrated in the US export market, and the trade specialization index is at a competitive advantage. In the US market, Korean electric vehicle components, motors and batteries, have continued to maintain their export competitiveness in the electric vehicle era following the internal combustion engine vehicles.

전기차용 2모터 2단변속 파워트레인 시스템의 다목적최적화

조준형(Junhyeong Jo),권기한(Kihan Kwon),차경수(Kyoungsoo Cha),김동민(Dongmin Kim),임명섭(Myungseop Lim),민승재(Seungjae Min) 한국자동차공학회 2021 한국자동차공학회 부문종합 학술대회 Vol.2021 No.6

전기차의 주행효율과 동력성능을 향상시키는 방법으로 견인모터의 개수를 늘리는 방법과 감속기를 다단화 시키는 방법이 있다. 본 연구에서 제시하는 2모터 2단변속 시스템은 각각의 모터에 1단, 2단의 기어를 연결함으로써 변속이 필요 없고, 두 모터 간의 토크 분배를 통해 변속 역할을 대신한다. 전기차 감속기의 최적설계에는 효율맵이나 최대토크 같은 모터의 특성들이 큰 영향을 미치므로, 모터 설계에 따라 차량 전체의 성능이 바뀌고 감속기의 최적기어비도 결정된다. 따라서 차량의 주행효율과 동력성능을 최대화하기 위해서는 모터와 감속기를 동시에 설계하는 것이 효과적이다. 그러나 대부분의 선행연구들은 대상 모터를 고정한 채 감속기의 기어비만을 최적화하였다. 본 연구에서는 기존 감속기를 최적화하는 방법에 모터 설계변수를 추가하여 모터와 감속기를 동시에 최적화하는 프로세스를 제안하였다. 모터 설계변수로는 모터의 효율맵과 최대토크 변화를 잘 나타내는 적층길이, 코일의 턴수로 선정하였으며, 다단감속기의 설계변수는 각 단의 기어비이다. 참고모델인 1모터 1단시스템과의 타당한 비교를 위하여 두 모터의 적층길이 합은 참고모델의 적층길이와 같도록 제한하고, 슬롯에서 도체가 차지하는 점적율은 상수로, 기어비는 다양한 동력성능 조건에 따라 제한된다. 또한, 모터들의 최고출력 합을 제한하며 토크를 제어하는 전략과 함께, 두 모터 사이의 효율 비교를 통해 최고의 효율을 가지는 토크분배 맵 최적화 프로세스를 제시하였다. 다목적 최적화에 사용되는 목적함수인 배터리 잔존용량의 변화량과 가속시간은 MATLAB/Simulink로 개발된 동적 시스템 모델의 시뮬레이션을 통해 계산되며, 다목적 최적화 과정은 많은 양의 계산을 요구하므로, 각 목적함수에 대해 인공신경망으로 구축된 대체모델을 활용하여 계산 량을 줄였다. 다목적 최적화 결과로 파레토 최적해를 얻어냈으며, 이는 목적에 따라 다양한 최적 설계안을 제공하여 설계자의 의사결정에 도움을 줄 것으로 기대가 된다. 또한, 참고모델과의 결과 비교를 통해 주행효율과 동력 성능 모두 향상되었음을 확인하였다.

25kW 전기트랙터의 모터 및 배터리 성능 평가 연구

박종대,전현호,백승민,박민종,양철우,박민재,김용주 사단법인 유공압건설기계학회 2025 드라이브·컨트롤 Vol.22 No.1

This study evaluated the motor and battery performance of a 25 kW electric tractor. A load measurementsystem was used for load data acquisition. Field tests were performed to evaluate motor and battery performancefor major agricultural operations such as plow and rotary tillage. The distribution of load data for sub-compactinternal combustion engine (ICE) tractor and electric tractor was compared by analyzing IQR (Interquartile range)for plow and rotary tillage. Also, a 1D simulation model for an electric tractor was developed to analyze batterySOC (State of Charge) level and motor efficiency using the measured load data using the electric tractor. Theresults showed that the IQR for rear axle torque and rotational speed was higher for ICE tractor during plowtillage, and the IQR for front and rear axle torque during rotary tillage was higher for ICE tractor. The simulationresult of the SOC level indicated that both plow and rotary tillage operations could be performed for more than1.5 hours continuously. Motor efficiency using the motor T-N curve and motor efficiency map indicated thatsimulation data for both agricultural operations were within an optimal efficiency range of 2,000 rpm to 4,000 rpm,where the motor efficiency ranges were between 96% and 98% for both operations. These results demonstrated thatthe electric tractor performed equivalent to an ICE tractor, indicating that it could effectively replace ICE tractorsin a practical agricultural environment.

전기모터 효율 시험의 조기중단 결정 알고리즘

최병호 ( Byoungho Choi ),김민규 ( Minkyu Kim ),김흥섭 ( Heungseob Kim ) 사단법인 한국빅데이터서비스학회 2023 빅데이터서비스학회 논문집 Vol.1 No.2

Electric motors are an essential resource widely utilized across industries, and industrial motors consume more than half of domestic electricity consumption, making energy efficiency a critical issue. In addition, the global push for carbon neutrality drives interest in high-efficiency electric motors. Accordingly, the number of tests for motor efficiency verification is increasing, and the power consumption for such tests is also growing. Therefore, this study proposes an algorithm for predicting the saturation value of the motor efficiency to determine the early termination of the test to reduce the power consumption of the electric motor efficiency measurement test. However, existing studies are mainly aimed at improving the performance of motors, and there is a lack of research on motor testing. Therefore, this study proposes an algorithm for predict the saturation value of motor efficiency to determine the early termination of the test in order to reduce the power consumption of electric motor efficiency measurement test. For the candidate curve model, the nonlinear model was converted into a linear model through variable transformation, and the coefficients of the curve model were estimated through the method of least squares to fit and predict the efficiency at multiple future time points. Candidate curve models were evaluated using the mean square error between predicted and actual values, and the appropriate model for each motor standard was selected. Based on the residuals of the fitted model, the predicted efficiency at the end of the test and the minimum energy performance standard, a standard normal distribution was calculated and the probability of failing the efficiency measurement test was derived.