KR20210130579A - 전동 이륜차 시뮬레이션 장치 및 방법 - Google Patents

전동 이륜차 시뮬레이션 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 문서에 개시되는 일 실시 예에 따른 전동 이륜차 시뮬레이션 장치는, 전동 이륜차의 구동 모터 특성에 따른 상기 전동 이륜차의 주행 성능을 평가할 수 있도록 마련된 시뮬레이터가 저장된 메모리; 및 프로세서를 포함하고, 상기 시뮬레이터는, 실행 시에, 상기 프로세서가, 목표 속도 및 설정된 구동 모터 특성을 확인하고, 현재 주행 속도 및 상기 설정된 구동 모터 특성에 기반하여 상기 목표 속도로 주행하기 위한 구동 모터의 토크값을 산출하고, 지정된 도로에서 주행 시 상기 토크값에 따른 이후 주행 속도를 산출하고, 상기 이후 주행 속도와 상기 목표 속도 간의 차이에 기반하여 상기 토크값을 재산출하도록 할 수 있다.

Description

전동 이륜차 시뮬레이션 장치 및 방법{Apparatus and Method for Simulating Electric two-wheeled vehicle}
본 문서에서 개시되는 다양한 실시 예들은, 전동 이륜차 시뮬레이션 기술과 관련된다.
최근, 환경 문제에 대한 경각심이 높아지고 있어, 세계적으로 대기 오염을 유발하는 가솔린(또는, 경유) 엔진 차량을 대체할 친환경 차량(예: 전기 자동차)의 연구 개발이 가속화되고 있다. 이러한 흐름은 다른 이동 수단 예컨대, 배터리 기반의 전동 이륜차에도 적용된 바 있다. 그러나, 친환경 차량이나 전동 이륜차에 대한 주행 성능 평가 기술의 수준은 미미한 실정이다.
예를 들어, 전동 이륜차의 성능은 배터리, 모터 등과 같은 전자 부품의 특성에 큰 영향을 받을 수 있다. 따라서, 전동 이륜차의 핵심 전자 부품에 대한 전기 및 동력 특성의 정량적 해석이 전동 이륜차의 성능 평가에 필요할 수 있다. 하지만, 종래의 전동 이륜차 연구/개발은 경험적인 방법으로 이루어져, 정량 또는 정형화된 해석 지표가 아직까지 존재하지 않는다.
본 문서에 개시되는 다양한 실시 예들은 전동 이륜차의 설계 과정에서 전동 이륜차의 성능을 시뮬레이션할 수 있는 전동 이륜차 시뮬레이션 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
본 문서에 개시되는 일 실시 예에 따른 전동 이륜차 시뮬레이션 장치는, 전동 이륜차의 구동 모터 특성에 따른 상기 전동 이륜차의 주행 성능을 평가할 수 있도록 마련된 시뮬레이터가 저장된 메모리; 및 프로세서를 포함하고, 상기 시뮬레이터는, 실행 시에, 상기 프로세서가, 목표 속도 및 설정된 구동 모터 특성을 확인하고, 현재 주행 속도 및 상기 설정된 구동 모터 특성에 기반하여 상기 목표 속도로 주행하기 위한 구동 모터의 토크값을 산출하고, 지정된 도로에서 주행 시 상기 토크값에 따른 이후 주행 속도를 산출하고, 상기 이후 주행 속도와 상기 목표 속도 간의 차이에 기반하여 상기 토크값을 재산출하도록 할 수 있다.
또한, 본 문서에 개시되는 일 실시 예에 따른 전동 이륜차 시뮬레이션 방법은, 현재 주행 속도, 설정된 목표 속도 및 설정된 구동 모터의 특성을 확인하는 동작; 상기 현재 주행 속도 및 상기 설정된 구동 모터의 특성에 기반하여 상기 목표 속도로 주행하기 위한 구동 모터의 토크값을 산출하는 동작; 지정된 도로에서 주행 시 상기 토크값에 따른 이후 주행 속도를 산출하는 동작; 및 상기 이후 주행 속도와 상기 목표 속도 간의 차이에 기반하여 상기 토크값을 재산출하는 동작을 포함할 수 있다.
본 문서에 개시되는 다양한 실시 예들에 따르면, 전동 이륜차의 설계 과정에서 전동 이륜차의 성능을 시뮬레이션할 수 있다. 이 외에, 본 문서를 통해 직접적 또는 간접적으로 파악되는 다양한 효과들이 제공될 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 전동 이륜차 시뮬레이션 방법을 나타낸다.
도 2는 일 실시예에 따른 전동 이륜차 시뮬레이션 장치의 구성도를 나타낸다.
도 3은 일 실시예에 따른 전동 이륜차 시뮬레이션 장치의 동작 흐름을 나타낸다.
도 4는 일 실시예에 따른 구동 모터의 토크 맵 데이터에 관련된 그래프를 나타낸다.
도 5는 일 실시예에 따른 차량 제원을 나타낸다.
도 6는 일 실시예에 따른 성능 평가를 위한 주행 모드의 일 예를 나타낸다.
도 7 내지 10은 일 실시예에 따른 주행 성능 평가의 예들을 나타낸다.
도면의 설명과 관련하여, 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 전동 이륜차 시뮬레이션 방법을 나타낸다.
도 1을 참조하면, 동작 110에서, 전동 이륜차 시뮬레이션 장치는 현재 주행 속도, 설정된 목표 속도 및 설정된 구동 모터의 특성을 확인할 수 있다. 상기 설정된 구동 모터의 특성은 상기 구동 모터의 회전 속도에 따른 토크 및 상기 구동 모터의 구동 효율을 포함하는 토크 맵 데이터; 및 구동 모터의 최대 토크 및 최소 토크의 구속 조건을 포함할 수 있다.
동작 120에서, 전동 이륜차 시뮬레이션 장치는 현재 주행 속도 및 상기 설정된 구동 모터의 특성에 기반하여 상기 목표 속도로 주행하기 위한 구동 모터의 토크값을 산출할 수 있다. 예를 들어, 전동 이륜차 시뮬레이션 장치는 전동 이륜차의 감속기 특성 및 체인 특성에 기반하여 상기 토크값을 휠 토크값으로 변환할 수 있다. 전동 이륜차 시뮬레이션 장치는 상기 전동 이륜차의 휠의 관성력과 주행 도로 특성에 따른 지면 마찰력에 의한 드래그 토크값을 확인할 수 있다. 전동 이륜차 시뮬레이션 장치는 상기 드래그 토크값을 상기 이후 주행 속도로 변환할 수 있다. 상기 감속기 특성, 체인 특성 및 휠의 관성력은 차량 제원에 기반하여 산출될 수 있다.
동작 130에서, 전동 이륜차 시뮬레이션 장치는 지정된 도로에서 주행 시 상기 토크값에 따른 이후 주행 속도를 산출할 수 있다. 예를 들어, 전동 이륜차 시뮬레이션 장치는 등판 부하 및 지면 마찰력 중 적어도 하나를 포함하는 주행 도로 특성에 대한 설정을 확인할 수 있다. 전동 이륜차 시뮬레이션 장치는 설정된 주행 도로 특성에 따른 주행 시 상기 토크에 따른 이후 주행 속도를 산출할 수 있다.
동작 140에서, 전동 이륜차 시뮬레이션 장치는 상기 이후 주행 속도와 상기 목표 속도 간의 차이에 기반하여 상기 토크값을 재산출할 수 있다. 예를 들어, 전동 이륜차 시뮬레이션 장치는 이후 주행 속도와 목표 속도 간의 차이를 줄일 수 있도록 토크값을 재산출할 수 있다. 동작 140 이후에, 전동 이륜차 시뮬레이션 장치는 상기 목표 속도까지의 시간에 따른 주행 속도의 변화를 수치화 또는 시각화할 수 있다.
상술한 실시예에 따르면, 전동 이륜차 시뮬레이션 장치는 전동 이륜차의 실제 구동 모터 특성 및 주행 도로 특성을 고려하여 전동 이륜차의 성능을 평가할 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 전동 이륜차 시뮬레이션 장치의 구성도를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 전동 이륜차 시뮬레이션 장치(200)는 입력 회로(210), 메모리(230) 및 프로세서(240)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 전동 이륜차 시뮬레이션 장치(200)는 일부 구성요소가 생략되거나, 추가적인 구성요소를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 전동 이륜차 시뮬레이션 장치(200)는 출력 회로(220)를 더 포함할 수 있다. 또한, 전동 이륜차 시뮬레이션 장치(200)의 구성요소들 중 일부가 결합되어 하나의 개체로 구성되되, 결합 이전의 해당 구성요소들의 기능을 동일하게 수행할 수 있다.
입력 회로(210)는 사용자 입력을 감지 또는 수신할 수 있다. 예를 들어, 입력 회로(210)는 마우스, 키보드 또는 터치 패드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
출력 회로(220)는 프로세서(240)의 제어에 따라 컨텐츠를 출력하는 디스플레이를 포함할 수 있다. 디스플레이는, 예를 들면, 액정 디스플레이(LCD), 발광 다이오드(LED) 디스플레이 또는 유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이를 포함할 수 있다.
메모리(230)는 전동 이륜차 시뮬레이션 장치(200)의 적어도 하나의 구성요소(예: 프로세서(240))에 의해 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는 예를 들어, 소프트웨어 및 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리(230)는 전동 이륜차의 주행 성능을 위한 적어도 하나의 인스트럭션(instruction)을 저장할 수 있다. 메모리(230)는 휘발성 메모리 또는 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다.
프로세서(240)는 적어도 하나의 인스트럭션(예: 시뮬레이터)을 실행함에 따라 전동 이륜차 시뮬레이션 장치(200)의 적어도 하나의 다른 구성요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)를 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 프로세서(240)는 예를 들어, 중앙처리장치(CPU), 그래픽처리장치(GPU), 마이크로프로세서, 애플리케이션 프로세서(application processor), 주문형 반도체(ASIC(application specific integrated circuit), FPGA(field programmable gate arrays)) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 복수의 코어를 가질 수 있다. 상기 시뮬레이터는 구동 모터의 특성, 배터리 특성, 차량 제원 및 주행 도로 특성 중 적어도 하나의 특성에 따른 전동 이륜차의 성능(예: 속도 가변 소요 시간, 도로 특성에 따른 속도 변화, 최고 속도, 1회 충전 시 주행 거리)을 평가할 수 있도록 마련될 수 있다.
프로세서(240)는 입력 회로(210)를 통해 시뮬레이터에 설정(또는, 입력)된 전동 이륜차의 부품 특성, 차량 제원 및 주행 도로 특성 중 적어도 하나의 특성을 확인할 수 있다. 프로세서(240)는 적어도 하나의 특성이 설정되면, 시뮬레이터를 통해 설정된 특성에 기반하여 전동 이륜차의 성능을 평가할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 프로세서(240)는 목표 속도 및 구동 모터의 특성이 설정되면, 시뮬레이터를 통해 현재 주행 속도 및 설정된 구동 모터의 특성에 기반하여 상기 목표 속도로 주행하기 위한 구동 모터의 토크값을 산출할 수 있다. 상기 구동 모터의 특성은 구동 모터의 토크 맵 데이터 및 구동 모터의 구속 조건을 포함할 수 있다. 상기 토크 맵 데이터는 상기 구동 모터의 회전 속도에 따른 토크와 상기 구동 모터의 구동 효율을 포함할 수 있다. 상기 구동 모터의 구속 조건은 구동 모터의 회전수에 따른 최대 토크(토크 하한치)와 최소 토크(토크 상한치)를 포함할 수 있다.
프로세서(240)는 지정된 도로에서 주행 시 상기 토크값에 따른 이후 주행 속도를 산출할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(240)는 산출된 토크값을 전동 이륜차의 감속기 특성 및 체인 특성에 기반하여 휠 토크값으로 변환하고, 상기 전동 이륜차의 휠의 관성력과 상기 주행 도로 특성에 따른 지면 마찰력에 의한 드래그 토크값을 확인하고, 상기 드래그 토크값을 상기 이후 주행 속도로 변환할 수 있다. 이와 관련하여, 프로세서(240)는 토크 맵 데이터 및 상기 구속 조건에 대한 설정을 확인하면, 상기 설정된 구속 조건을 만족하는 상기 토크 맵 데이터에 따른 상기 구동 모터의 토크값을 산출할 수 있다.
프로세서(240)는 이후 주행 속도와 목표 속도 간의 차이에 기반하여 목표 속도로 주행하기 위한 토크값을 재산출할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(240)는 이후 주행 속도가 목표 속도 미만이면, 토크값을 유지 또는 증가시킬 수 있다.
프로세서(240)는 시간에 따른 주행 속도의 변화를 수치화 또는 시각화함에 따라 전동 이륜차의 성능을 평가할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(240)는 정지 상태에서 목표 속도로 변화되는데 소요되는 시간을 수치화하거나, 그래프화할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 프로세서(240)는 시뮬레이터를 통해 차량 제원에 더 기반하여 전동 이륜차의 주행 성능을 평가할 수 있다. 상기 차량 제원은 예를 들면, 공차 중량, 휠간 거리, 뒷바퀴 무게중심거리, 타이머 동반경, 타이어, 구름저항 계수 및 주행저항 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(240)는 현재 주행 속도, 설정된 구동 모터 특성 및 설정된 차량 제원을 확인하고, 현재 주행 속도, 설정된 구동 모터 특성 및 설정된 차량 제원에 기반하여 구동 모터의 토크값을 산출할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 프로세서(240)는 입력 회로(210)를 통해 설정된 주행 도로 특성(예: 등판 부하, 지면 마찰력)을 확인하고, 설정된 주행 도로 특성에 더 기반하여 전동 이륜차의 주행 성능을 평가할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(240)는 현재 주행 속도, 설정된 구동 모터 특성 및 설정된 등판 부하를 확인하고, 시뮬레이터를 통해 현재 주행 속도, 설정된 구동 모터의 특성 및 설정된 등판 부하에 기반하여 설정된 등판 부하에 따른 주행 도로에서 주행하는 경우에 상기 목표 속도로 주행하기 위한 구동 모터의 토크값을 산출할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 프로세서(240)는 시뮬레이터를 통해 배터리 특성에 더 기반하여 전동 이륜차의 주행 성능을 평가할 수 있다. 상기 배터리 특성은 배터리 셀 용량, 배터리 셀의 연결 구조, OCV(open charge voltage) 및 배터리의 내부 저항 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 전동 이륜차의 배터리 셀 용량(하나의 배터리 셀 용량)은 예를 들면, 5,000mAh이고, 배터리 셀의 연결 구조는 직렬 14 셀 및 병렬 6 셀 구조의 1팩 배터리가 2개가 직렬로 연결된 총 직렬 28, 병렬 6 구조일 수 있다. 상기 OCV 및 상기 배터리의 내부 저항은 하기 표 1과 같이 SOC에 따라 변화될 수 있다. 예를 들어, 프로세서(240)는 배터리 특성이 설정되면, 설정된 배터리 특성에 기반하여 산출된 토크값에 따른 배터리 소비 전력을 확인할 수 있다. 프로세서(240)는 확인된 배터리의 소비 전력에 기반하여 배터리의 SOC(state of charge)를 산출할 수 있다. 프로세서(240)는 시간에 따른 배터리의 SOC를 수치화 또는 시각화할 수 있다.
Figure pat00001
프로세서(240)는 입력 회로(210)를 통해 설정된 배터리의 충/방전 제한 조건을 확인하고, 상기 충/방전 제한 조건을 만족하는 범위에서 상기 SOC를 산출할 수 있다. 상기 충/방전 제한 조건은 최대 충전 전류, 최대 방전 전류, 최대 충전 전압, 최소 방전 전압, 최대 SOC 및 최소 SOC 중 적어도 하나의 제한 조건을 포함할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(240)는 전동 이륜차의 배터리를 충/방전할 때, 최대 충전 전류, 최대 방전 전류, 최대 충전 전압, 최소 방전 전압, 최대 SOC 및 최소 SOC의 조건을 만족하는 범위에서 전동 이륜차의 배터리를 충/방전할 수 있다. 다른 예를 들어, 프로세서(240)는 최대 SOC 및 최소 SOC의 조건을 만족하는 범위에서 전동 이륜차의 주행 성능(예: 1회 충전 시 주행 거리)을 평가할 수 있다.
프로세서(240)는 상술한 과정에서 성능 평가에 관련된 입력 및 성능 평가 결과(예: 수치화된 결과)를 출력 회로(220)를 통해 표시할 수 있다.
상술한 실시예에 따르면, 전동 이륜차 시뮬레이션 장치(200)는 전동 이륜차의 구성 단품의 설계 특성에 따른 전동 이륜차의 기계적/전기적 작동 특성을 모사할 수 있는 소프트웨어 시뮬레이터를 구성하고, 상기 소프트웨어 시뮬레이션을 통해서 실제 도로 또는 샤시 동력계를 이용한 전동 이륜차의 성능 평가 전에 전동 이륜차의 주행 성능(예: 가속 성능, 최고 속도, 에너지 소비효율, 배터리 충전 시 1회 주행 거리)을 평가 또는 예측할 수 있다.
이에, 전동 이륜차 시뮬레이션 장치(200)는 전동 이륜차의 성능을 데이터베이스화함에 따라 전동 이륜차의 개발 기간과 비용 절감에 기여할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 전동 이륜차 시뮬레이션 장치의 동작 흐름을 나타낸다.
도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 전동 이륜차 시뮬레이션 장치(200)는 운전자(driver)의 주행 의지(또는, 목표 속도)에 따른 가속 페달의 위치 정보를 수치화할 수 있다. 전동 이륜차 시뮬레이션 장치(200)는 배터리 충/방전 제한 조건을 만족하는 범위 내에서 운전자의 주행 의지에 따른 모터(motor)의 토크값 및 토크값에 따른 배터리(battery)의 소비 전력(전압, 전류)을 산출할 수 있다. 상기 배터리 충/방전 제한 조건(battery power limit)은 80A의 최대 방전 전류 및 70V 내지 117.6V의 배터리 충/방전 전압의 범위를 포함일 수 있다. 전동 이륜차 시뮬레이션 장치(200)는 산출된 모터의 토크값을 전동 이륜차의 감속기(reducer) 특성 및 체인(chain) 특성에 기반하여 휠 토크값으로 변환할 수 있다. 전동 이륜차 시뮬레이션 장치(200)는 전동 이륜차의 휠의 관성력과 주행 도로 특성에 따른 지면 마찰력에 의한 전동 이륜차의 드래그 토크값을 산출하고, 드래그 토크값을 전동 이륜차의 최종 주행 속도(변화된 토크값에 따른 주행 속도)를 산출할 수 있다. 상기 과정에서, 전동 이륜차 시뮬레이션 장치(200)는 시간에 따른 배터리의 소비 전력에 기반하여 배터리 SOC를 산출할 수 있다. 전동 이륜차 시뮬레이션 장치(200)는 시간에 따른 속도 변화를 기반하여 가속에 소요되는 시간 또는 감속에 소요되는 시간을 산출할 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 구동 모터의 토크 맵 데이터에 관련된 그래프를 나타낸다. 도 4에서, 토크값이 0 이상인 영역은 모터에서 구동력이 발휘되어 휠에 전달되는 토크값을 나타낸다. 또한, 토크값이 0 이하인 영역 전동 이륜차의 브레이크 페달이 작동됨에 따라 모터가 발전기로 전환되어, 배터리가 충전되는 회생 제동 로직이 구동하는 영역일 수 있다.
도 4를 참조하면, 토크 맵 데이터는 모터 회전수에 따른 모터의 토크값을 나타낸다. 구동 모터의 구속 조건은 모터 회전수에 따른 토크값의 하한치(최소 토크)와 토크값의 상한치(최대 토크)를 포함할 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 차량 제원을 나타낸다.
도 5를 참조하면, 차량 제원은 모터에서 발생된 토크값이 감속기 및 체인을 거쳐 최종 주행 속도로 변화되는데 관련된 전동 이륜차의 부품 특성일 수 있다. 차량 제원은 공차 중량, 휠간 거리, 수평 방향의 뒷바퀴-무게중심거리, 수직 방향의 뒷바퀴-무게중심거리, 타이어 동반경, 타이어 구름저항 계수 및 주행 저항(Retarding Force)을 포함할 수 있다. 상기 주행 저항은 전동 이륜차가 공기라는 유체의 저항력을 뚫고 주행 시 받는 저항력을 의미하며, 속도와 속도의 제곱으로 표현할 수 있다. 이때, A,B,C는 주행 저항 상수(Retarding Force Coefficient)라고 하며 상기 계수 값은 실제 샤시 동력계에서 측정한 시험 값이다. 상기 주행 저항이 공기저항 및 타이어의 구름저항을 포함하는 전동 이륜차 전체의 주행 저항력을 의미하므로, 주행 저항 값이 존재할 경우에는 타이어의 구름저항 계수는 무시될 수 있다.
도 6는 일 실시예에 따른 성능 평가를 위한 주행 모드의 일 예를 나타낸다.
전동 이륜차 시뮬레이션 장치(200)는 정형화된 5가지의 주행 모드를 생성 및 제공할 수 있다.
① CVS40모드: 도 6과 같이 실제 도로에서 가속 및 감속을 반복하는 주행 패턴을 고려한 주행모드(가솔린 이륜차의 주행 모드와 동일함)이다.
② CVS40모드 (2% UPHILL): 등판각 2%의 주행 도로에서 제공되는CVS40 주행모드이다.
③ 0-50km/h 가속 성능 측정 모드: 정지 상태에서 차속 50km/h까지 도달하는데 걸리는 시간일 수 있다.
③ 최고속도 측정모드: 전동 이륜차가 발휘할 수 있는 최고 속도 측정 모드일 수 있다.
⑤ 배터리 1회 충전 주행거리 측정 모드: 배터리 1회 충전으로 도달할 수 있는 최대 거리 측정하는 모드일 수 있다. 안정성 및 기능 유지를 위해, 최대 95% SOC로 배터리 충전 후 3% SOC까지의 주행 거리를 측정할 수 있다.
도 7 내지 10은 일 실시예에 따른 주행 성능 평가의 예들을 나타낸다.
도 7을 참조하면, 전동 이륜차 시뮬레이션 장치(200)는 배터리 1회 충전으로 주행할 수 있는 거리(1회 충전 주행 거리)를 예측할 수 있다. 상기 예측된 거리는 배터리의 최대 충전량 95%에서 3%로 떨어졌을 때 까지 주행한 거리일 수 있다. 도 7에서는 주행모드는 도심 주행 모드인 CVS40 모드로 설정될 수 있다.
도 8을 참조하면, 전동 이륜차 시뮬레이션 장치(200)는 전동 이륜차가 정지 상태에서 지정된 차속 50km/h에 도달할 때까지 소요되는 시간을 측정함에 따라 전동 이륜차의 가속 성능을 평가할 수 있다. 도 8에서, 전동 이륜차 시뮬레이션 장치(200)는 전동 이륜차의 정지 상태에서 전동 이륜차에 구비된 구동 모터의 최대 토크로 바로 가속하여 차속 50km/h에 도달 시간을 예측할 수 있다.
도 9를 참조하면, 전동 이륜차 시뮬레이션 장치(200)는 전동 이륜차의 정지 상태에서 최고 속도에 도달할 때까지 구동 모터를 최대 토크로 가속시킴에 따라 전동 이륜차의 최고 속도를 측정할 수 있다.
도 10을 참조하면, 전동 이륜차 시뮬레이션 장치(200)는 등판부하 15%를 시작으로 20%, 25%, 28%, 30%에 대하여 전동 이륜차가 도달할 수 있는 최고 임계속도를 계산한 결과함에 따라 전동 이륜차의 등판 성능을 평가할 수 있다. 도 10과 같이 전동 이륜차는 등판 부하가 커질수록 최고 임계속도 값은 저하되고, 그 임계속도에 도달하는 시간도 점점 길어 짐을 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 전동 이륜차 시뮬레이션 장치(200)는 전동 이륜차의 설계 초기 단계와 같은 특정 환경 조건 또는 실제 도로의 주행 평가가 어려운 시점에서 전동 이륜차의 주요 구성 부품인 구동모터, 배터리, 제동 장치 및 모터 제어기 등에 대한 설계 변수 값들을 기반으로 실제 이륜차 시스템의 작동 원리를 실제 차량과 동일하게 모사시킨 시뮬레이션 모델을 구축하고, 주행성능을 사전 예측하여 개발 초기 이륜차 성능에 대한 정보를 사전 제공하여 사양 확정, 개발 기간 및 비용 절감의 효과가 있다.
본 문서의 다양한 실시예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시예들로 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 또는 관련된 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 아이템에 대응하는 명사의 단수 형은 관련된 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한, 상기 아이템 한 개 또는 복수 개를 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나",“A 또는 B 중 적어도 하나”, "A, B 또는 C", "A, B 및 C 중 적어도 하나” 및 “A, B, 또는 C 중 적어도 하나"와 같은 문구들 각각은 그 문구들 중 해당하는 문구에 함께 나열된 항목들 중 어느 하나, 또는 그들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제1", "제2", 또는 "첫째" 또는 "둘째"와 같은 용어들은 단순히 해당 구성요소를 다른 해당 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있으며, 해당 구성요소들을 다른 측면(예: 중요성 또는 순서)에서 한정하지 않는다. 어떤(예: 제1) 구성요소가 다른(예: 제2) 구성요소에, “기능적으로” 또는 “통신적으로”라는 용어와 함께 또는 이런 용어 없이, “커플드” 또는 “커넥티드”라고 언급된 경우, 그것은 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로(예: 유선으로), 무선으로, 또는 제3 구성요소를 통하여 연결될 수 있다는 것을 의미한다.
본 문서에서 사용된 용어 "모듈", "부" 및 "수단"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구현된 유닛을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로와 같은 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는, 상기 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예를 들면, 일실시예에 따르면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)의 형태로 구현될 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들은 기기(machine)(예: 전동 이륜차 시뮬레이션 장치(200))에 의해 읽을 수 있는 저장 매체(storage medium)(예: 내장 메모리 또는 외장 메모리)(메모리(230))에 저장된 하나 이상의 명령어들을 포함하는 소프트웨어(예: 프로그램)로서 구현될 수 있다. 예를 들면, 기기(예: 전동 이륜차 시뮬레이션 장치(200))의 프로세서(예: 프로세서(240)는, 저장 매체로부터 저장된 하나 이상의 명령어들 중 적어도 하나의 명령을 호출하고, 그것을 실행할 수 있다. 이것은 기기가 상기 호출된 적어도 하나의 명령어에 따라 적어도 하나의 기능을 수행하도록 운영되는 것을 가능하게 한다. 상기 하나 이상의 명령어들은 컴파일러에 의해 생성된 코드 또는 인터프리터에 의해 실행될 수 있는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장매체 는, 비일시적(non-transitory) 저장매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, ‘비일시적’은 저장매체가 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다.
일실시예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory (CD-ROM))의 형태로 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어TM)를 통해 또는 두개의 사용자 장치들(예: 스마트폰들) 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 기술한 구성요소들의 각각의 구성요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전술한 해당 구성요소들 중 하나 이상의 구성요소들 또는 동작들이 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성요소들 또는 동작들이 추가될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 복수의 구성요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 구성요소로 통합될 수 있다. 이런 경우, 통합된 구성요소는 상기 복수의 구성요소들 각각의 구성요소의 하나 이상의 기능들을 상기 통합 이전에 상기 복수의 구성요소들 중 해당 구성요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 상기 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.

Claims (16)

  1. 전동 이륜차 시뮬레이션 장치에 있어서,
    전동 이륜차의 구동 모터 특성에 따른 상기 전동 이륜차의 주행 성능을 평가할 수 있도록 마련된 시뮬레이터가 저장된 메모리; 및
    프로세서를 포함하고,
    상기 시뮬레이터는, 실행 시에, 상기 프로세서가,
    목표 속도 및 설정된 구동 모터 특성을 확인하고,
    현재 주행 속도 및 상기 설정된 구동 모터 특성에 기반하여 상기 목표 속도로 주행하기 위한 구동 모터의 토크값을 산출하고,
    지정된 도로에서 주행 시 상기 토크값에 따른 이후 주행 속도를 산출하고,
    상기 이후 주행 속도와 상기 목표 속도 간의 차이에 기반하여 상기 토크값을 재산출하도록 하는 전동 이륜차 시뮬레이션 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 설정된 구동 모터 특성은,
    상기 구동 모터의 회전 속도에 따른 토크 및 상기 구동 모터의 구동 효율을 포함하는 토크 맵 데이터; 및
    최대 토크 및 최소 토크의 구속 조건을 포함하고,
    상기 시뮬레이터는, 실행 시에, 상기 프로세서가,
    상기 토크 맵 데이터 및 상기 구속 조건에 대한 설정을 확인하고,
    상기 구속 조건을 만족하는 상기 토크 맵 데이터에 따른 상기 구동 모터의 토크값을 산출하도록 하는, 전동 이륜차 시뮬레이션 장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 시뮬레이터는, 실행 시에, 상기 프로세서가,
    상기 목표 속도에 도달하는데 소요되는 시간을 산출하는, 전동 이륜차 시뮬레이션 장치.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 시뮬레이터는,
    공차 중량, 휠간 거리, 뒷바퀴 무게중심거리, 타이머 동반경, 타이어, 구름저항 계수 및 주행저항 중 적어도 하나를 포함하는, 차량 제원에 따른 상기 전동 이륜차의 주행 성능을 더 평가할 수 있도록 마련되고,
    실행 시에, 상기 프로세서가,
    설정된 차량 제원을 확인하고,
    상기 현재 주행 속도, 상기 설정된 구동 모터 특성 및 상기 설정된 차량 제원에 기반하여 상기 목표 속도로 주행하기 위한 구동 모터의 토크값을 산출하도록 하는, 전동 이륜차 시뮬레이션 장치.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 시뮬레이터는,
    배터리 셀 용량, 셀 연결 구조, OCV 및 배터리 내부 저항 중 적어도 하나를 포함하는 배터리 특성에 따른 상기 전동 이륜차의 주행 성능을 더 평가할 수 있도록 마련되고,
    실행 시에 상기 프로세서가,
    설정된 배터리 특성을 확인하고,
    상기 설정된 배터리 특성에 기반하여 상기 산출된 토크값에 따른 배터리 소비 전력을 확인하고,
    상기 배터리 소비 전력에 따른 SOC(state of charge)를 산출하도록 하는, 전동 이륜차 시뮬레이션 장치.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 시뮬레이터는,
    실행 시에 상기 프로세서가,
    배터리의 충/방전 제한 조건을 확인하고,
    상기 충/방전 제한 조건을 만족하는 범위에서 상기 SOC를 산출하도록 하는, 전동 이륜차 시뮬레이션 장치.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 시뮬레이터는,
    주행 도로 특성에 따른 상기 전동 이륜차의 주행 성능을 더 평가할 수 있도록 마련되고,
    실행 시에 상기 프로세서가,
    설정된 주행 도로 특성을 확인하고, 상기 설정된 주행 도로 특성에 따른 주행 시 상기 토크에 따른 이후 주행 속도를 산출하도록 하는, 전동 이륜차 시뮬레이션 장치.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 주행 도로 특성은,
    등판 부하 및 지면 마찰력 중 적어도 하나의 특성을 포함하는, 전동 이륜차 시뮬레이션 장치.
  9. 청구항 7에 있어서, 상기 시뮬레이터는,
    상기 전동 이륜차의 감속기 특성 및 체인 특성에 기반하여 상기 토크값을 휠 토크값으로 변환하고,
    상기 전동 이륜차의 휠의 관성력과 상기 주행 도로 특성에 따른 지면 마찰력에 의한 드래그 토크값을 확인하고,
    상기 드래그 토크값을 상기 이후 주행 속도로 변환하도록 하는, 전동 이륜차 시뮬레이션 장치.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 시뮬레이터는, 실행 시에 프로세서가,
    상기 목표 속도까지의 시간에 따른 주행 속도의 변화를 시각화하도록 하는, 전동 이륜차 시뮬레이션 장치.
  11. 전동 이륜차 시뮬레이션 장치에 의한 전동 이륜차 시뮬레이션 방법에 있어서,
    현재 주행 속도, 설정된 목표 속도 및 설정된 구동 모터의 특성을 확인하는 동작;
    상기 현재 주행 속도 및 상기 설정된 구동 모터의 특성에 기반하여 상기 목표 속도로 주행하기 위한 구동 모터의 토크값을 산출하는 동작;
    지정된 도로에서 주행 시 상기 토크값에 따른 이후 주행 속도를 산출하는 동작; 및
    상기 이후 주행 속도와 상기 목표 속도 간의 차이에 기반하여 상기 토크값을 재산출하는 동작을 포함하는 전동 이륜차 시뮬레이션 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 설정된 구동 모터의 특성은,
    상기 구동 모터의 회전 속도에 따른 토크 및 상기 구동 모터의 구동 효율을 포함하는 토크 맵 데이터; 및 상기 구동 모터의 최대 토크 및 최소 토크를 포함하는 구속 조건을 포함하고,
    상기 토크값을 산출하는 동작은,
    상기 구속 조건을 만족하는 상기 토크 맵 데이터에 따른 상기 구동 모터의 토크값을 산출하는 동작을 포함하는, 전동 이륜차 시뮬레이션 방법.
  13. 청구항 11에 있어서,
    공차 중량, 휠간 거리, 뒷바퀴 무게중심거리, 타이머 동반경, 타이어, 구름저항 계수 및 주행저항 중 적어도 하나를 포함하는 차량 제원에 대한 설정을 확인하는 동작을 더 포함하고,
    상기 토크값을 산출하는 동작은,
    상기 현재 주행 속도, 상기 설정된 구동 모터 특성 및 상기 설정된 차량 원에 기반하여 상기 목표 속도로 주행하기 위한 구동 모터의 토크값을 산출하는 동작을 포함하는, 전동 이륜차 시뮬레이션 방법.
  14. 청구항 11에 있어서,
    배터리 셀 용량, 셀 연결 구조, OCV 및 배터리 내부 저항 중 적어도 하나를 포함하는 배터리 특성에 대한 설정을 확인하는 동작을 더 포함하고,
    상기 토크값을 산출하는 동작은,
    상기 설정된 배터리 특성에 기반하여 상기 산출된 토크값에 따른 배터리 소비 전력을 확인하는 동작; 및
    상기 배터리 소비 전력에 따른 SOC(state of charge)를 산출하는 동작을 포함하는, 전동 이륜차 시뮬레이션 방법.
  15. 청구항 11에 있어서,
    등판 부하 및 지면 마찰력 중 적어도 하나를 포함하는, 주행 도로 특성에 대한 설정을 확인하는 동작을 더 포함하고, 상기 이후 주행 속도를 산출하는 동작은,
    상기 설정된 주행 도로 특성에 따른 주행 시 상기 토크에 따른 이후 주행 속도를 산출하는 동작을 포함하는, 전동 이륜차 시뮬레이션 방법.
  16. 청구항 15에 있어서, 상기 이후 주행 속도를 산출하는 동작은,
    상기 전동 이륜차의 감속기 특성 및 체인 특성에 기반하여 상기 토크값을 휠 토크값으로 변환하는 동작;
    상기 전동 이륜차의 휠의 관성력과 상기 주행 도로 특성에 따른 지면 마찰력에 의한 드래그 토크값을 확인하는 동작; 및
    상기 드래그 토크값을 상기 이후 주행 속도로 변환하는 동작을 포함하는, 전동 이륜차 시뮬레이션 방법.
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KR20120046638A (ko) * 2010-11-02 2012-05-10 삼성테크윈 주식회사 독립 다축 구동형 차량
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