This study proposes implementing a regenerative braking system for parcel delivery hybrid trucks which were obsolete diesel one ton trucks and converted. Normal diesel one ton truck has no Brake Control Unit(BCU), and the brake pedal and brake pad are hydraulically directly connected. Therefore, a separate device is required to operate regenerative braking, and a method of installing an auxiliary pedal on an existing brake pedal is proposed. The Interior Permanent Magnet Synchronous Motor(IPMSM) used in hybrid trucks is analyzed and the operating area where regenerative braking is possible is set up.
A regenerative braking control function is proposed, which provides the corresponding regenerative braking force required by the driver by inputting the degree which the auxiliary pedal is pressed and the current rotor speed within available maximum regenerative braking torque. Since the transmission of diesel trucks is still used, the brake force on the wheels of hybrid trucks and IPMSM varies with the gear stage of diesel trucks, and maximum regenerative braking power is limited to prevent from damage caused by high power charging for battery. When regenerative braking, braking force is offered to only rear wheels because hybrid trucks are rear wheel drive vehicles. Therefore, vehicle stability problem is considered by drawing front-rear braking force distribution curve of hybrid trucks.
It was confirmed that proposed regenerative braking system improvs fuel efficiency, NOx and Particulate Matter(PM) emissions by simulation with Representative Driving Cycle of Delivery Truck(RDCDT), Urban Dynamometer Driving Schedule(UDDS) and Federal Test Procedure-75(FTP-75). Lastly, an auxiliary pedal was set up on the hybrid truck, and the regenerative braking system and ability to charge the battery was verified through experiments on the chassis dynamometer and road. In addition, recovered energy through regenerative braking was calculated.
This study contributes to verifying the feasibility of implementing a serial regenerative braking system maintaining existing hydraulic braking lines and using the auxiliary pedal without BCU for rear-wheel drive hybrid converted trucks.
본 연구에서는 노후 디젤 1톤 트럭을 하이브리드화 시킨 택배 배송용 하이브리드 트럭에 회생제동 시스템을 구현하는 방법을 제안하였다. 일반 디젤 1톤 트럭은 Brake Control Unit(BCU)이 없고 브레이크 페달과 브레이크 패드가 유압으로 직결되어 있다. 따라서 회생제동을 작동시키기 위한 별도의 장치가 필요한데 기존의 브레이크 페달 위에 보조 페달을 설치하는 방법을 제안하였다. 하이브리드 트럭에 사용된 매입형 영구자석 동기 전동기를 분석하고 토크맵을 얻어 회생제동이 가능한 구동 영역을 설정하였다.
운전자가 보조 페달을 밟는 정도와 전동기의 현재 회전속도를 입력으로 받아 제공할 수 있는 최대 회생제동 토크 내에서 운전자가 요구하는 회생제동력을 제공해 주는 회생제동 제어 함수를 만들고 사용했다. 그리고 디젤 트럭의 변속기를 그대로 사용하므로 변속 단수마다 다른 기어비를 갖고 있어 영구자석 동기 전동기와 하이브리드 트럭 바퀴에 걸리는 제동력이 달라 이를 고려하였고 고전력의 충전으로 인한 배터리의 성능 저하를 막기 위해 최대 회생제동 전력을 제한하였다. 하이브리드 트럭은 후륜구동 차량이어서 회생제동시 제동력이 후륜에만 제공된다. 따라서, 차량 안정성에 문제는 없는지 하이브리드 트럭의 전후 제동력 분배 곡선을 구해 고려하였다.
그리고 Representative Driving Cycle of Delivery Truck(RDCDT)과 Urban Dynamometer Driving Schedule(UDDS), Federal Test Procedure-75(FTP-75)를 이용한 시뮬레이션으로 제안한 회생제동 시스템이 연비와 NOx, 미세먼지 배출량을 얼마나 개선시키는지 확인했다. 끝으로 하이브리드 트럭에 보조 페달을 설치하고 차대동력계 위와 도로에서 실험을 통해 회생제동 시스템을 검증하고 회생제동으로 배터리가 충전되는지 확인하고 회수되는 에너지량을 계산했다.
본 연구는 하이브리드 개조 트럭의 회생제동 시스템 구현을 위해 기존의 유압제동 라인을 유지하고 보조페달을 이용한 BCU없는 직렬 회생제동 시스템을 제안함으로써 후륜구동 차량의 회생제동 시스템 구현 가능성을 확인하는데 기여했다.
