최근, 탄소 중립에 대한 국제 사회의 관심이 증가하고 있다. 이에 따라 기존 내연 기관을 사용하던 차량용 구동 시스템 또한 전동화 시스템으로 전환되어 가는 추세이다. 전동화 구동 시스템은 화석 연료를 소모하지 않으며 연소 과정이 불필요해 탄소를 배출하지 않는다는 측면에서 내연 기관보다 친환경적이라는 장점을 가지고 있다. 그러나 오랜 시간동안 안전성과 신뢰성에 대한 검증을 마친 내연 기관 대비 비교적 짧은 연구 개발 기간만에 상용화된 전동화 구동 시스템에 대한 검증은 아직 충분하지 않은 상태이다. 전동화 구동 시스템의 고장은 시스템 효율 하락, 유지 보수 비용 증가, 인명 사고 등을 유발할 수 있으므로 시스템의 고장을 예지할 수 있는 방법에 대한 연구는 필수적이다.
본 논문은 전동화 구동 시스템의 핵심 부품에 해당하는 구동 모터와 감속기의 고장을 예지하는 연구에 대해 서술한다. 실제 전기 버스의 구동 모터로 사용되는 매입형 영구자석 동기 모터(interior permanent magnet synchronous motor, IPMSM)에 정적/동적/복합 편심(static/dynamic/mixed eccentricity) 및 균일 감자(uniform demagnetization) 고장을 구현해 다양한 운전 조건에서 실험을 진행하였다. 실험으로부터 고정자 권선의 상전류 신호와 모터와 결합된 레졸버의 유도 전압 신호를 수집하였다. 이후, 수집한 신호를 각각 분석해 편심 고장과 균일 감자 고장을 진단 및 분류하였다. 또한, 유성기어 감속기의 기어치 마모 고장 진단을 위해 기어치 일부를 마모시킨 후 실험을 진행해 진동 신호를 수집하였다. 수집한 진동 신호에 포함된 고장과 관련 없는 주파수 성분들과 잡음을 필터링하고 고장 신호를 부각시키는 방식으로 고장을 진단하였다.
본 논문은 다음과 같이 구성되어 있다. 1장은 연구 배경에 대해 설명한다. 2장부터 4장까지는 각각의 진행된 연구에 대한 배경 지식, 고장 진단법, 실험 세팅, 그리고 결과 및 분석에 대해 다룬다. 마지막으로 5장 결론에서는 연구 결과에 대한 요약과 향후 연구 계획에 대한 제언으로 본 논문을 마무리 짓는다.