Bridging the Gap between Power-Split and Parallel Systems for a Superior Performance: Prius Case Study

Q: 이 논문에서 정의한 가상 디자인 공간이란 무엇인가?

가상 디자인 공간은 다중 모드 프리우스 시스템의 간결한 표현으로, 입력 분할 모드와 하나 이상의 고정 기어 모드를 포함하는 가상 모드들의 조합으로 구성된다. 이는 물리적 설계 공간의 중복성을 제거하고 성능 평가를 효율적으로 수행하기 위해 도입되었으며, 다양한 가상 입력 분할 및 고정 기어 모드의 조합을 특징으로 한다.

Q: 프리우스에 고정 기어 병렬 모드를 추가하면 어떤 성능 향상이 있는가?

연구 결과, 프리우스에 고정 기어 병렬 모드를 추가하면 가속 성능과 연비 모두 향상된다. 가속 성능은 고정 기어 병렬 모드에서 두 개의 모터/제너레이터(MG)를 모두 구동에 사용하여 증대되며, 연비는 입력 분할 모드를 통해 엔진을 효율적인 영역에서 작동시키고 특정 주행 조건에서 고정 기어 모드를 활용하여 개선된다.

Toumadher Barhoumi; Dongsuk Kum

학술대회자료

저자정보: Toumadher Barhoumi (KAIST) Dongsuk Kum (KAIST)

저널정보: 한국자동차공학회 한국자동차공학회 추계학술대회 및 전시회 2024년 한국자동차공학회 추계학술대회 및 전시회

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Although the Toyota Prius is known for its impressive fuel economy (FE), it suffers from poor acceleration performance (AP). To enhance the performance of sports utility vehicles (SUV) and high-performance models, larger components and a transmission are used. However, this performance improvement is limited because the Prius input-split architecture can only utilize its small motor/generator (MG) as a generator. To tackle this challenge, this study proposes combining the Prius input-split system with fixed gear (FG) parallel modes. The input-split mode can guarantee an outstanding FE while the FG modes can improve AP by amplifying power through using both MGs as motors. All potential placements of clutches and speed reduction/multiplication gears are systematically explored. A key contribution of this work lies in the pairing of clutches and gear ratios, a new design technique that enhances the design flexibility of FG modes. Additionally, to eliminate the redundancy within the physical design space, a virtual design space is introduced, featuring various combinations of virtual input-split and FG modes. The performance is assessed via the virtual design space considering FE, AP, and gradeability. An optimal virtual design that is 67.82% faster than the standard Prius with 5.56% better FE is selected and converted into feasible physical multi-mode architectures.

#Power-split hybrid electric vehicle(동력 분기형 하이브리드 자동차) #Parallel hybrid electric vehicle(병렬형 하이브리드 자동차) #Performance assessment(성능 평가) #Virtual design space(가상 디자인 공간) #Lever analogy(레버 상사법)

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대상 및 방법론
분석 및 수행
결과 및 의의

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