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이번 포스팅은 현대차그룹의 전기차 핵심 기술 첫 번째로 전기차 기본 동작 원리, 주요 부품 및 기술에 관한 것입니다.
전기차 기본 동작 원리
운전자가 차량 전원을 켜면, 고압 배터리의 전기는 차량을 부팅하고 시스템들은 대기 상태로 켜집니다. 가속 페달이 눌러지면 모터는 회전하고 최대 토크를 만들어냅니다. 전기차 변속기는 모터 특성에 따라 파워를 바퀴로 전달합니다.
주요 부품 및 기술
1. PE(Power Electric) System
1-1. Motor
내연기관에서 엔진과 등가물인 모터는 배터리에 있는 전기 에너지를 기계 에너지로 변환함으로써 차량을 주행할 수 있는 출력을 만들어 냅니다. 모터는 회생 제동 시스템에 의해 감속 동안 발전기의 역할도 합니다.
*회생 제동 시스템: 탄력 주행(ex. 내리막 주행)으로 부터의 운동 에너지를 전기 에너지로 변환해 배터리에 저장합니다. 시스템은 기본적으로 제동 중 소비한 에너지의 일부를 회수 또는 재생합니다.
1-2. EV 변속기
내연 기관의 변속기와 등가물인 전기차 변속기는 모터의 회전 수를 조정해 높은 토크를 얻을 수 있습니다.
1-3. 인버터
인버터는 배터리의 직류 전력을 모터 토크 제어에 사용될 교류 전력으로 변환합니다. 인버터의 출력 모듈은 Si(Silicon)으로 만들어진 기존의 반도체 보다 더 효율적인 SiC(Sillicon Carbide) 반도체로 제공됩니다.
* SiC 반도체: 최첨단 소자인 Silicon Carbide를 사용하여 전기를 변환, 처리, 제어하는 전력 반도체. 이전 세대의 Si 반도체 보다 견고하고 열전도율이 높고 에너지를 더 잘 보존.
2. VCMS(Vehicle Charging Management System) / 차량 충전 관리 시스템
ICCU(통합 충전 제어 유닛)와 함께 V2L의 핵심 부품인 차량 충전 관리 시스템은 충전과 관련된 모든 차량 기능을 관장합니다.
*V2L(Vehicle to Load): 배터리의 전기 에너지를 외부 장치에서 사용할 수 있게 하는 기술. 특정 부품의 사양 때문에 최대 출력은 3.5kW로 설정됨. 만약 ICCB(In-cable Control Box)가 사용되면 시스템은 다른 차량의 배터리 또한 완속 충전할 수 있음. (V2V; Vehicle to Vehicle)
아이오닉 5 모델의 경우 실내/실외 V2L 기능을 제공합니다.
3. ICCU(Integrated Charging Control Unit) / 통합 충전 제어 유닛
ICCU(통합 충전 제어 유닛)는 외부 소스로 부터 배터리 충전을 단방향으로만 허용하는 OBC의 업그레이드입니다. 이제 앞에서 언급한 V2L 기능을 활성화함으로써 양방향 충전이 가능합니다.
4. VCU(Vehicle Control Unit) / 차량 제어 유닛
VCU(차량 제어 유닛)는 모터 제어를 포함해 회생 제동, 공조 제어, 전자 장치 그리고 전원 공급을 포함해 전기에 의존하는 대부분의 차량의 기능을 제어하는 기능을 합니다.
5. High-voltage Battery / 고전압 배터리
배터리는 차량 전원에 필요한 전기 에너지를 저장하고 공급합니다. 더 많은 배터리 셀을 추가하면 주행 거리를 증가시키지만 차량을 더 무겁고 비싸게 만듭니다. 차량 모델에 가장 적합한 절충점을 찾는 것이 핵심입니다. 최근 배터리 기술의 진보는 배터리 에너지 밀도의 점진적인 상승을 보여왔습니다.
6. 400/800V Multi-charging System / 400/800V 멀티 충전 시스템
E-GMP에 적용된 시스템은 세계 최초로 400V와 800V 사이에서 끊김 없이 멀티 충전을 가능하게 하는 시스템입니다. 기본 800V 초급속 충전은 용량의 80%까지 18분을 요구하고 500km의 거리를 제공합니다. 단지 5분의 충전으로 100km를 주행할 수 있습니다. 시스템은 또한 여전히 주류인 400V 고속 충전을 지원하며 이 경우 배터리 저장 전 400V에서 800V까지 변환하기 위해 모터와 인버터를 사용합니다.
이상으로 전기차 기본 동작 원리, 주요 부품 및 기술에 관한 포스팅을 마치겠습니다.
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※현대차그룹의 전기차 에너지 효율 극대화 및 전기차 안전의 핵심에 관한 내용은 아래의 포스트를 참고하세요
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현대차그룹 전기차 주요 기술 / 에너지 효율 최대화, 전기차 안전의 핵심 [자감랩]
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