Commercial electric vehicles require a transmission for efficient driving and motor downsizing because of their large mass and significant vehicle load changes. However, existing transmissions are unsuitable for electric vehicles due to low power transmission efficiency, so new electric transmission is required. Since the dog clutch has a simple configuration and excellent power transmission efficiency, it is suitable for electric transmission. However, the dog clutch has a problem of torque hole, which power is cut off because speed synchronization and engaging process are required during the gear shift. Therefore, in this paper, the torque hole is minimized through four-wheel-drive architecture and preview gear shifting using forward information to show the applicability of the dog clutch for the electric transmission. First, present an architecture that can minimize the torque hole that occurs during gear shifting. The proposed architecture comprises a front motor and a rear motor with a transmission. This architecture can minimize the overall torque hole by controlling the front motor during gear shifting, and efficient driving is possible through power distribution between the two motors. Next, using the dynamic programming method, a global optimization method, the occurrence of torque holes is minimized. This result was compared and evaluated with the existing gear shifting method without forwarding information and confirmed that the proposed method could significantly reduce the torque hole. Therefore, if the forward prediction is possible, the possibility of using the dog clutch in electric transmission was verified through preview gear shifting.
상용 전기자동차는 질량이 크고 차량 부하 변화 폭이 크기 때문에 효율적인 주행 및 모터 소형화를 위해서는 변속기가 필요하다. 하지만 기존 변속기들은 동력전달 효율이 낮아 전동화 차량을 위한 변속기에 적합하지 않아 새로운 전동화 변속기가 필요하다. 도그 클러치는 구성이 간단하고 동력전달효율이 우수하기 때문에 전동화 변속기에 사용하기 적합한 특징을 가지고 있다. 하지만 도그 클러치는 변속 시 속도 동기화 및 체결 과정에서 동력이 단절되는 토크 홀이 생기는 문제를 가지고 있다. 따라서 본 논문에서는 사륜 구동 아키텍처 및 전방 정보를 이용한 프리뷰 변속을 통해 토크 홀을 최소화하여 전동화 변속기에 도그 클러치의 적용 가능성을 보여준다. 첫 번째, 변속 시 발생하는 토크 홀을 최소화할 수 있는 아키텍처를 제시한다. 제시하는 아키텍처는 후륜 모터에 연결된 변속기의 변속 시 발생하는 토크 홀을 전륜 모터 제어를 통해 최소화할 수 있으며 두 모터 사이의 동력 분배를 통해 효율적인 구동이 가능하다. 다음으로, 전체 주행 사이클을 가지고 전역 최적화 방법인 동적 계획법을 이용하여 토크 홀 발생을 최소화한다. 이 결과를 기존의 전방 정보가 없이 변속하는 방법과 비교 평가하였고, 제시한 방법이 토크 홀 발생량을 현저히 감소시킬 수 있음을 확인하였다. 그러므로, 전방 예측이 가능하다면, 전방 정보를 이용한 변속을 통해 전동화 변속기에 도그 클러치의 사용 가능성을 검증하였다.
