In general, surface mounted PM synchronous motors (SPMSMs) are mainly adopted as a driving motor for high-speed applications, because they have high efficiency and high power density. However, the SPMSMs have some weak points such as the increase of magnetic reluctance and additional losses as a consequence of using a non-magnetic sleeve. Especially, the magneto-motive force (MMF) in the air-gap of the SPMSMs is weakened due to the magnetically increased resistance. For that reason, a large amount of PM is consumed to meet the required MMF. Nevertheless, it cannot help using the sleeve in order to maintain the mechanical integrity of a rotor assembly in high-speed rotation. Thus, in this paper, a multi-layer interior PM synchronous motor (IPMSM) not using the sleeve is presented and designed as an alternative of a SPMSM. Both motors are evaluated by test results based on a variety of characteristics required for an air blower system of a fuel cell electric vehicle.
본 논문에서는 연료전지 전기자동차(Fuel Cell Electric Vehicle)의 동력성능을 만족하면서 연비효율 향상을 목적으로 하는 견인전동기 시스템의 설계특성에 대하여 살펴본다. 특히, 차량의 요구 동력성능을 만족하는 견인전동기의 동력 설계사양 정의 및 표준운전모드를 적용한 실운전 조건에서의 연비효율 향상을 목표로 하는 견인전동기의 효율 설계사양 정의를 나타낸다.
National projects on renewable energy and new energy are driven more actively than ever in many countries for the exhaustion of fossil fuel energy from the turn of the century. Such activities began to spread out in railway industry with centering around west European countries. Electric energy is generated on the hybrid vehicle itself, which contributes to reduction of the cost for construction of the infrastructure required for the supply of electric power. Hybrid tram is mainly composed of propulsion system to control electric energy, automatic guidance system to control steering and operation, and central vehicle unit to control and monitor major electronic devices. Generation and supply of electric power are made by the combination of engine generator and battery, or fuel cell and super capacitor.
Recently, the trend of zero emissions has increased in automotive engineering because of environmental problems and regulations. Therefore, the development of battery electric vehicles (EVs), hybrid/plug-in hybrid electric vehicles (HEVs/PHEVs), and fuel cell electric vehicles (FCEVs) has been mainstreamed. In particular, for light-duty electric vehicles, improvement in electric motor performance is directly linked to driving range and driving performance. In this paper, using an improved design for the interior permanent magnet synchronous motor (IPMSM), the EV driving range for the light-duty EV was extended. In the electromagnetic design process, a 2D finite element method (FEM) was used. Furthermore, to consider mechanical stress, ANSYS Workbench was adopted. To conduct a vehicle simulation, the vehicle was modeled to include an electric motor model, energy storage model, and regenerative braking. From these results, using the advanced vehicle simulator (ADVISOR) based on MATLAB Simulink, a vehicle simulation was performed, and the effects of the improved design were described.
The development of bipolar plate having high efficiency and chemical properties has a major impact on fuel cell applications commercialization. Even though graphite bipolar plate has high electric conductivity and chemical resistance, it has demerits about mass production and brittle property for commercialization. Hence, metallic bipolar plate can be substitute for fuel cell bipolar plate. Although its inadequate corrosion behavior under PEMFC environment lead to a deterioration of membrane by dissolved metal ions, metallic bipolar plate for PEMFC is more suitable for automotive and residential power generation system because of its high mechanical strength, low gas permeability and applicability to mass production. Therefore, several types of coating has been applied to prevent corrosion and oxide film growth and to achieve more high durability. This work presents durability of coated metal bipolar plate for low temperature PEMFC which made for fuel cell vehicle. This results showed surface treatment increase long-term durability, even electric conductivity and corrosion resistance.
근래 전 세계적으로 전기자동차에 대한 광범위한 연구개발의 근본 동기는 연료보존과 환경공해의 영향을 재어하기 위한 것이다. 본 논문은 차세대 복합형 전기자동차에 적용시키기 위하여 현재 이용이 가능한 여러 가지 형태의 에너지 저장장치, 즉 밧데리, 후라이휠 및 울트라 커페시터와 에너지원으로 사용되는 동력장치인 가솔린엔진, 디젤엔진, 가스터빈 및 연료전지의 특성에 대하여 검토한 것이다. 기술적인 추세에 따라 효율적인 적용 가능성을 비교하여 본 결과 가까운 장래에 복합형 전기자동차에 이용 가능한 시스템으로 에너지 저장장치는 밧데리이고 동력원으로는 가솔린 엔진임을 보여 주었다.
A design and control method of DC/DC converter, which can control variable DC-link voltage to drive a fuel cell electric vehicle (FCEV), is proposed in this study. Given that a fuel cell has low-voltage and high-current characteristics, the required voltage for operating motor must be output through the DC/DC boost converter in the system to drive an FCEV. The proposed converter can choose the output voltage of battery or fuel cell in consideration of the driving mode, as well as control DC-link voltage in accordance with the back electromotive force. The switching lag-time to prevent shortage of pulse-width modulation inverter arms makes distorted current waveform caused by voltage distortion. Through this control method, the proposed converter can reduce the output voltage distortion and current ripple of the inverter, thereby reducing the distorted torque. Simulations and experimental results are presented to verify the reliability of the proposed DC/DC converter.
미국, 유럽, 중국, 일본 등 주요 선진국은 탄소 경제에서 수소 경제로의 전환을 위해 다양한 수소 경제 정책을 발표하며 연구역량을 집중하고 있다. 우리나라도 이러한 추세에 발맞추어 2019년 초 수소 경제 활성화 로드맵을 발표한 이래로 수소 경제 관련 법안을 마련하고 지원책을 실시하고 있다. 본 연구에서는 국가과학기술지식정보서비스(NTIS)의 국가R&D과제정보 최근 10년치 데이터를 활용해 수소 경제, 그중에서도 전·후방 파급효과가 크다고 할 수 있는 연료전지전기차 관련 R&D 현황과 지식구조를 파악하고자 한다. 연료전지전기차 관련 국가R&D과제(2020년 1월 기준) 1,479개의 원시 데이터를 바탕으로 네트워크 분석 및 텍스트 마이닝을 실시한 결과, 연료전지전기차 분야에서는 수소의 생산, 운반, 저장, 활용의 전 프로세스에 걸친 기술 및 시스템의 연구개발이 활발하게 이루어지고 있는 것으로 나타났다. 본 논문은 해당 연구결과를 통해 현재 연료전지전기차 산업을 선도하고 있는 한국의 수소 경제 관련 정책 수립과 연구개발, 시장 전략에 대해 시사점을 제시한다.
The air flow supplied to a fuel cell system is one of the most significant factors in determining fuel efficiency. The conventional method of controlling the air flow is to fix the oxygen supply at an estimated constant rate for optimal efficiency. However, the actual optimal point can deviated from the pre-set value due to temperature, load conditions and so on. In this paper, the maximum efficiency point tracking (MEPT) algorithm is proposed for finding the optimal air supply rate in real time to maximize the net-power generation of fuel cell systems. The fixed step MEPT algorithm has slow dynamics, thus it affects the overall efficiency. As a result, the variable step MEPT algorithm is proposed to compensate for this problem instead of a fixed one. The complete small signal model of a PEM Fuel cell system is developed to perform a stability analysis and to present a design guideline. For a design example, a 1kW PEM fuel cell system with a DSP 56F807 (Motorola Inc) was built and tested using the proposed MEPT algorithm. This control algorithm is very effective for a soft current change load like a grid connected system or a hybrid electric vehicle system with a secondary energy source.
According to revolutionary developments in automobile technologies, various electronically controlled components of vehicles are rapidly increasing. A variety of advanced vehicles (hybrid vehicle, hydrogen fuel-cell vehicle, electric vehicle, etc.) using electrical energy source are increasing, too. The electromagnetic compatibility is getting more important for development of a vehicle because those advanced vehicles are equipped with more new electronic systems. In general, electromagnetic compatibility tests consist of an electromagnetic interference (EMI) test and an electromagnetic susceptibility (EMS) test. In this paper, in order to investigate the electromagnetic interference in the cabin of vehicle by various electric and electronic components of vehicles, a series of narrowband electromagnetic emission tests are conducted. For comparison, the several digital home appliances (smartphone under charging, laptop compuer and digital camera), which are used a lot in daily lives, are tested.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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