전기자동차용 무단변속기(CVT)를 위한 원심벨트풀리 방식 개발

Abstract

논문요지 국제사회에서 내연기관 자동차 배출가스의 환경규제가 점차 엄격해지고 있음에 따라 기존의 내연기관 차량을 대체할 차세대 교통수단으로 전기자동차의 개발이 본격화되고 있으며 현재 이미 유럽, 미국, 일본 등에서 많은 연구개발을 진행하고 있다. 전기자동차의 기본적인 드라이브 라인은 ‘배터리-인버터 모터-감속장치-구동륜’으로 구분할 수 있으며, 최근 고용량의 배터리개발과 고성능의 모터 개발, 전기자동차에 적합한 변속장치 기술의 개발에 관련한 기술적 문제들이 전기자동차의 상용화에 핵심적인 과제로 부각되고 있다. 전기자동차 개발의 초기시대인 1990년대에는 변속장치가 없이 모터의 직접 컨트롤에 의한 주행을 하는 전기자동차가 주류였으나 변화하는 다양한 주행여건에 능동적으로 대처하지 못하고 동력소모의 측면에서 불리하였다. 이후 점차 1, 2단의 감속기를 장착한 전기자동차가 개발되고 특히 최근 들어서는 전기자동차 개발에 있어서 운전성능 뿐만 아니라 배터리의 소모와 교체주기가 전기자동차의 가장 민감한 설계요인이 됨에 따라 연속적으로 변화되는 변속비를 낼 수 있는 무단변속장치(Continuously Variable Transmission, CVT)가 전기자동차용 변속기로 가장 적합한 것으로 알려져 있으며 최신의 전기자동차에는 빠짐없이 CVT가 장착되고 있는 추세이다. 실제로, 잘 설계된 CVT는 모터의 직접 컨트롤 구동보다 운전여건에 따라 15%~30%의 동력을 절감시키는 것으로 보고되고 있다. 따라서, 본 논문에서는 이러한 CVT 기술을 이용하여 전기자동차의 동력효율과 응답성능, 운전 신뢰성을 높일 수 있는 원심 벨트-풀리 방식의 무단변속기를 개발하고자 한다. 또한, 전기자동차용 무단변속기의 성능시험기를 이용하여 본 논문에서 제안하는 원심벨트풀리 방식의 무단변속기 성능평가를 수행하고자 한다.