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이번 포스팅은 현대차그룹의 전기차 핵심 기술 두 번째로 에너지 효율 극대화와 전기차 안전의 핵심에 관한 것입니다.
1) 에너지 효율 극대화
폐열을 재활용하는 Heat Pump 시스템
전기차 운행에서 겨울철 주행거리 단축은 불편함의 원인이 된 지 오래입니다. 기온이 떨어지면 배터리의 저항이 증가하고, 실내 난방을 위해 엔진의 열을 사용할 수 있는 내연기관 차량과 달리 주행거리가 보통 수준 이하로 감소합니다. 전기차는 그렇게 하기 위해 배터리의 전기 에너지를 반드시 사용해야 하므로 주행 거리가 훨씬 감소하게 됩니다.
현대차그룹은 진정한 친환경차의 창조를 향한 한걸음으로 이러한 이슈들을 폐열을 재활용하는 Heat Pump를 개발함으로써 해결하고자 했습니다. 새로운 Heat Pump 시스템은 2014년에 소울 전기차에 최초로 적용되었고 아이오닉 전기차에서 겨울철 주행 거리 손실을 19%나 획기적으로 줄였습니다. 게다가 Heat Pump 시스템 덕분에 코나 전기차는 NAF(Norweign Automobile Federation, 노르웨이 자동차 연맹)에서 주관한 겨울철 주행 거리 테스트에서 1위를 했습니다.
공정히 말해서 대부분의 글로벌 제조사들은 유사한 Heat Pump 시스템들을 사용합니다. 그러나 차량 브랜드 그리고 모델마다 겨울철 주행 거리 손실에서의 상당한 차이가 있습니다. 현대차그룹의 Heat Pump 시스템은 실내를 난방하기 위해 외부 공기로 부터 열 뿐만 아니라 모터, OBC, EPCU/PE 모듈, 배터리 그리고 완속 충전기와 같은 전장품으로부터의 폐열 또한 사용합니다. 본질적으로 이런 재활용 능력은 현대차그룹의 Heat Pump 시스템을 경쟁사보다 앞서게 합니다.
2) 전기차 안전의 핵심
배터리 관리와 전원 차단 시스템
전기차는 전자기파 방사에 대해 걱정하는 사람들에게 종종 부당하게 오해를 받는 경우가 많습니다. 최신의 전기차들은 전자 부품들(그리고 더 나아가 탑승자들)로 손상을 줄이기 위한 다양한 안전 조치들을 갖추고 있습니다. 물리적인 충격으로부터 배터리를 구조적으로 보호하고, 배터리 손상으로 부터 부품 오동작을 막고 충전 포트의 안전을 확보하는 것은 그러한 조치들의 예시입니다.
배터리 모듈의 구조적인 보호
대부분의 구조적인 안전 기능은 외부의 물리적인 충격으로부터 고전압 배터리를 보호하기 위해 작동합니다. 배터리 내부의 양극재와 음극재를 분리하고 리튬 이온을 작은 기공을 통해서만 통과시키는 분리막은 충격 보호를 위해 세라믹으로 얇게 코팅되어 있습니다. 외부 열로부터 배터리를 보호하기 위해 파우치 형태의 배터리들이 선택되었고 배터리 양쪽의 Side Seal은 충격 흡수재로 보강했습니다. 800V 초고속 충전에서 배터리 시스템의 열관리 기술은 중요하고 이러한 목적으로 분할 냉각 채널 구조를 시스템에 적용했습니다.
전기차 배터리의 4가지 엄격한 검증 테스트
- Crash Test(충돌 테스트): 후방 충돌 시 배터리에 불이 붙거나 폭발하는지 여부를 확인합니다.
- Waterproof Test(방수 테스트): 배터리의 방수 여부를 확인합니다.
- Seawater Immersion Test(해수 침수 테스트): 해수에 담갔을 때 배터리에 불이 붙거나 폭발하는지 여부를 확인합니다.
- Fire Test(화재 테스트): 불에 노출되었을 때 배터리의 폭발 여부를 확인합니다.
배터리의 Fail-safe(고장 안전) 설계
전기차 배터리는 차량의 다른 전자 부품들과 상호 작용하여 동작하기 때문에 하나의 부품의 오동작은 배터리로 전파될 수 있습니다. 고장 안전 기능은 다른 부품에서 배터리로 손상이 확대되는 것을 막기 위해 존재합니다. 배터리에서 이상이 감지되면 배터리의 전원은 릴레이를 통해 자동으로 켜지거나 차단됩니다.
*릴레이: 특정 조건에서 회로를 개폐하는 전기 스위치
충전 포트의 안전 기능
빗속에서 전기차를 충전하는 것은 위험할까요? 절대 아닙니다. 현대차그룹의 전기차에는 4단계의 전기 충격 방지 시스템이 적용되어 있습니다. 충전 총의 버튼이 눌러지면 커넥터 부위의 손상을 방지하기 위해 전기 흐름이 즉시 차단됩니다. 비와 같은 원치 않는 액체 유입은 충전 포트 내부의 배수구를 통해 배출됩니다. 충전 시스템은 충전 포트에 적절한 연결을 확인한 후 설정된 지연 시간 이후에만 충전을 시작합니다. 마지막으로 충전기를 포트에 삽입하면 커넥터 부위가 방수 처리 되어 충전 중 원치 않는 액체가 스며드는 것을 방지합니다.
이상으로 현재차그룹의 전기차 핵심 기술인 에너지 효율 극대화와 전기차 안전의 핵심 관한 포스팅을 마치겠습니다.
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※현대차그룹의 전기차 기본 동작 원리, 주요 부품 및 기술에 관한 내용은 아래의 포스트를 참고하세요.
https://jagamlab.tistory.com/m/106
현대차그룹 전기차 핵심 기술 / 전기차 주요 부품 및 기술 [자감랩]
안녕하세요 자감랩입니다. 자감랩에는 '디테일'이 있다~! 이번 포스팅은 현대차그룹의 전기차 핵심 기술 1편으로 전기차 주요 부품 및 기술에 관한 것입니다. 전기차 기본 동작 원리 운전자가 차
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