전기자동차는 엔진이 아닌 모터를 사용하여 움직이는 자동차이다.
기존 자동차가 휘발유, 경유 등 화석연료를 사용하는 반면,
전기자동차는 배터리를 통한 전기 충전 방식을 사용한다.
이 때문에 내연기관에서 필연적으로 발생하는 압축, 폭발 과정이 없고 그래서 엔진 소음과 진동이
적으며, 주행감이 내연기관에 비해 우수한 것이 특징이다.
배기가스로 인한 공해가 발생하지 않아 친환경 자동차로도 각광받고 있다.
① 모터
② 감속기
③ EPCU
(전력제어기)
④ OBC
(완속충전기)
⑤ 고전압
배터리팩
PE 시스템은 기존 내연기관차에서 엔진 및 변속기를 포함한 파워트레인 시스템을 대체하는
것으로 ① EPCU (Electric Power Control Unit , 인버터 포함)② 전기모터와 ③감속기,
그리고 배터리를 포함한다.
PE 시스템의 특징은 아래와 같이 요약할 수 있다.
배터리에서 공급받은 전기로 회전력 발생
엔진의 역할을 하는 모터(Traction Motor), 전기의 특성을 제어하는 파워 일렉트로닉스,
전지 팩 등으로 구성. 전기차에는 내구력이 강한 AC 모터가 주로 쓰이며, 동기 모터,
유도 모터, 교류정류자 등 다양한 유형의 모터를 개발 중
모터의 회전수를 필요한 수준으로 낮춰 높은 회전력(토크)를 얻을 수 있도록 하는 장치이다.
BEV는 모터의 회전력을 효율적으로 전달하기 위한 감속기어등을 채용
PHEV는 기존 변속기와 모터, 엔진회전 조합을 위한 클러치등 추가로 설계가 복잡
• 인버터 : 직류전력을 교류전력으로 변환하여 모터 제어
• LDC : 배터리 전압을 저전압(12V)로 변환하여 전장품에 전원공급
• VC"U": 전기차의 다양한 제어기를 총괄적으로 제어
• 외부에서 공급된 220V 전력을 변환(AC ⇨ DC)하여 배터리 충전
외부 전원(완속)을 구동용(고전압)배터리로 충전하는 장치로 차량 크기 및
배터리 용량에 따라 3~6kW급 용량의 OBC가 적용됨
- 충전커넥터는 국가별 차이가 있으나, 우리나라는 미국과 동일한 Type1(완속),
Combo1 (급속)방식을 사용
충전시 전기에너지를 저장하여 구동시 전력 공급
배터리 기술 수준은 차량 성능에 직접 영향을 미치며,
배터리 가격은 차량 가격의 약30~40%로 셀 업체들의 규모의 경제 실현으로
향후 지속적인 가격 하락 전망. 2020년까지는 리튬이온 전지 기술이 시장을 주도할
것으로 예상된다.
전기차의 공조장치는 전동식 냉각펌프(E-Compressor), 난방장치, 열관리 시스템
등으로 구성.
전기차는 구동과 공조 모두 배터리에서 전력을 공급받아야 하므로 공조장치가 주행가능
거리에 직접적인 영향을 미치기 때문에 해당 장치의 효율성 개선이 중
- 전기차는 엔진에서 나오는 폐열이나 기계식 컴프레서를 이용할 수 없기 때문에
PTC히터를 이용하거나, 모터, 인버터의 열을 히트펌프 방식으로 회수하여 공조 및 열관리를 수행
일반 내연기관의 엔진처럼 전기차의 구동력을 발생. 고전압 배터리에 저장된 전기에너지를
운동에너지로 변환하여 구동력을 발생하며 감속 시 발전기의 역할을 한다.
또, 회생제동시스템을 가능하게 한다.
회생제동 시스템 :
내리막길 등 탄력 주행 시 발생하는 운동에너지를 전기에너지로 전환해 배터리에
저장하는 시스템. 주행 중 속도를 줄일 때도 발전기 역할
모터의 회전수를 필요한 수준으로 낮춰 전기차가 더 높은 회전력(토크)를 얻을 수 있도록
하는 장치이다.
감속기 디스커넥터 :
모터와 구동축을 주행 상황에 따라 분리하거나 연결할 수 있는 장치.
이 장치를 통해 자유롭게 2WD와 4WD 구동방식 전환 가능
고전압 배터리에 저장된 직류전원(DC)을 교류전원(AC)으로 변환하여 모터의
토크를 제어한다.
인버터 파워모듈에는 기존의 실리콘(Si)전력반도체 대비 효율이 뛰어난 실리콘 카바이드(SiC)
전력반도체를 적용한다.
SiC 전력반도체 :
고효율 신소재인 탄화규소를 이용해 전력을 변환?처리?제어하는 전력반도체.
기존에 사용되던 실리콘 전력반도체 대비 강도와 열전도율이 높고, 에너지 손실량이
적은 것이 특징
전기차 내의 모든 충전 관련 기능을 총괄하며, ICCU와 함께 V2L을 구현하는 주요 부품이다.
V2L(Vehicle to Load):
전기차 내?외부 전원공급기술로 고전압 배터리에 저장된 전기에너지를 외부 전원으로 사용 가능.
최대 공급전력은 커넥터 등 사양 관계로 3.5kW까지 사용 가능하며,
휴대용 충전기(ICCB)활용 시 다른 전기차의 완속충전(V2V)도 가능
기존 단방향 충전만 가능하던 OBC 기능을 개선해 외부 충전뿐만 아니라 고전압 배터리에
저장된 전기를 외부로 내보내는 V2L 등을 가능케 하는 핵심 부품이다.
모터 제어, 회생제동 제어, 공조부하 제어, 전장 부하 및 전원공급 제어 등
차량 전력 제어와 관련된 대부분 관장하는 장치입니다
전기차의 구동에 필요한 전기에너지를 저장하고 주행 시 공급하는 부품이다.
고전압 배터리를 구성하는 배터리 셀을 차에 많이 탑재할 수록 주행 거리는 길어지지만,
차량 가격이 비싸지고 무거워지기 때문에 각각의 전기차에 적합한 양의 배터리를
탑재하는 것이 필요한다.
최근에는 배터리 기술 발전으로 에너지 밀도가 점차 높아지고 있는 추세이다.
800V 충전 시스템을 기본으로 적용해 18분 내에 충전 가능케 하는 장치로,
1회 완충 시 500km 주행이 가능한다. 또한 5분의 충전만으로도 약 100km 주행할 수 있다.
이와 함께 여전히 대다수를 차지하는 400V 급속충전기를 사용하기 위해
구동모터와 인버터를 활용해 400V 전압을 800V로 승압하여 배터리에 충전 가능한다.