6. 가상엔진 사운드 시스템(VESS, Virtual Engine Sound System) [자동차 용어: 전기 자동차, 플러그 인 하이브리드 자동차]

일반적으로 하이브리드(Hybrid Vehicle) 차량이나 플러그 인 하이브리드 전기 자동차(Plug-in Hybrid electric Vehicle)의 경우에 전기 모터로 단독 구동시에 엔진음이 전혀 들리지 않는 경우에는 전방의 보행자나 주위의 운전자가 자신의 차량의 접근을 인지하지 못하는 경우가 있다. 

이럴 때 보행자에 게 차량접근을 인식시켜 주기 위한 안전 장치로 모터 주행 시 엔진 작동음이 발생되지 않는 경우에 가상의 엔진 작동음을 발생시킨다.



5. 자동차 전기 42V 시스템은 왜 필요한가?

자동차 학습/전기자동차 2015.12.14 22:01 Posted by 자동차 전문 교육 자동차 역사가

자동차 전기 42V 시스템은 왜 필요한가?

차량용 42V 전원 시스템은 늘어나는 차량 내 전기 용량으로 인해 기존 14V의 전원으로는 부족하여, 고효율 고용량의 발전시스템을 구축한 시스템이다. 42V 전원 체계는 신호 대기나 정차 시 엔진 정지와 가속 혹은 오르막길에는 모터를 이용하여 엔진 출력을 지원함으로써 연료 소모량 감소와 더불어 매연을 줄이는 장점도 있다.

자동차 42V(High Voltage)전원 시스템의 장점

□ 전류를 감소 시킬 수 있다

- 전체 시스템의 효율 증대

- Wiring 시스템의 크기와 무게 감소

- 자동차용 반도체 가격과 크기를 감소 시킬 수 있다.

□ 새로운 전장 시스템의 도입이 가능하다

- 전자기계 밸브(electromechanical valves), 전자 서스펜션(electro active suspension)

- 통합 starter-generator, 전자 브레이크 및 스티어링(electric brakes and steering)

- 전자 열 촉매기(electrically heated catalysts)

□ 기타 적용 부품

- 열선 시트(Heated seat)

- 연료펌프의 크기 및 size 축소 가능

- 모바일 멀티미디어



친환경 전기 자동차(Electric vehicle: EV)의 구성과 주요 부품 소개

전기 자동차(Electric vehicle: EV) 정의

전기자동차(Electric vehicle: EV)는 주로 배터리의 전원을 이용하여 AC 또는 DC모터를 구동하여 동력을 얻는 자동차이다.


전기 자동차(Electric vehicle: EV)의 역사

가솔린 자동차가 출현되기 훨씬 이전인 1873년 영국의 R. Davidson에 의해 최초로 제작되었으나 1차 세계대전 후 정유 산업의 발달과 내연 기의 기술적 진보에 따라 자취를 감추게 되었다. 80년대에 들어서 자동차 배출가스에 의한 공해문제가 대두되면서 그 해법으로 전기자동차의 사용이 제시되었으나 축전지 기술부족으로 상용화가 미루어져 왔다. 그러나 전자 산업의 발달에 따른 2차 전지의 용량 및 안전성 개선으로 1990년 이 후 급격한 상용화가 이루어 지게 되었다.


전기 자동차 주요 부품 

전기 자동차(Electric vehicle: EV)의 주요 부품은 전지, 모터, 인버터/컨버터, 회생제동장치, 전지 시스템(BMS) 등이 있습니다. 먼저는 전지는 재충전이 가능한 2차 전지를 이용하며, 전기 자동차에 가장 중요한 부품이다. 모터는 전지를 통해 구동력을 발생시킨다. 인터버/컨버터는 직류와 교류를 변환시키는 역할을 한다. 배터리 관리 시스템(BMS, Battery Management System)은 전지의 충전, 방전을 조절하고 보호하는 역할을 하며 전지를 성능을 종합적으로 관리하는 역할을 합니다.


그림1. 전기자동차 주요 부품

모터

모터의 종류에는 직류모터와 교류 모터가 있으며, 축전지로부터 전원을 공급 받아 자동차를 구동하는 역할을 합니다. 교류모터는 브러시가 필요 없으나 교류의 타이밍을 모토로 얻고 싶은 토크와 회전수를 맞춰 조정하기가 어려워 효율은 낮습니다. 최근에는 회전자와 고정의 위치 관계를 정확하게 알아서 교류 전류를 흘리는 방식이 개발되어 브러시 없는 직류모터와 같은 성능을 낼 수 있다. 모터에 부과되는 전압은 회전수와 전류 모든 관계가 있습니다. 전기 자동차로 평지 주행 시 속도를 높이려면 전압을 올리면 되고 오르막길에서 같은 속도로 달리고 싶으면 전압을 올리고 회전수를 유지한 채 전류를 증가시키면 됩니다. 요즘에는 브러시리스 DC 모터(BLDC)라고 불리는 유도식 교류모터가 많이 사용하기도 합니다.

전지

전지는 주행 시 잔여 전력량을 표시 주는 기능이 중요한데, 일반적으로 전지액의 비중이나 전압을 측정하여 전력량을 표시합니다. 그러나 전지 중에는 주위 온도에 따란 남아 있는 전력량을 변화하는 것도 있어 계기판에 표시하는 것이 어려운 기술적 과제입니다.

DC/AC Converter

인버터는 컨버터와 같은 작용을 하면서 직류를 교류로 변환시키는 기능입니다. 직류를 교류로 만들기 위해 변조기를 사용합니다. 이로 인해 인버터는 컨버터에 비해 구조가 복잡합니다.

모터 제어기

엑셀 페달 조작량과 속도를 검출하여 운전자가 의도한 구동 토크 변화를 가져 올 수 있도록 차속이나 부하 등의 조건에 따라 모터의 토크 및 회전속도를 제어합니다. 직류모터는 전류의 크기를 제어하며, 교류모터는 진폭이나 주파수/위상을 바꾸어서 자동차의 주행 조건을 변경합니다.

회생제동 장치

전기 자동차의 에너지를 절감시키는 가장 중요한 핵심 기술 중의 하나이다. 전기 자동차 모터는 발전기와 구조가 같아 전류를 흘리면 회전하고 반대로 밖에서 힘을 걸어 회전시키면 발전기 되는 원리입니다. 자동차 감속 시 제동할 때 그 힘으로 모터를 회전시켜 전기를 발전시켜 축전지로 보내는 장치를 만들면 전기소모량이 많이 절감할 수 있습니다. 전기 자동차에 쓰이는 모터들은 저속에서 고속까지 무단으로 부드럽게 변환시킬 수 있으므로 반드시 변속기와 감속기가 필요하지는 않습니다.


그림2. 전기자동차 구조

그러면 전기자동차 Electric vehicle: EV)의 요소 기술에 대하여 알아 보기로 하겠습니다.

전기자동차(Electric vehicle: EV) 요소기술

1) 전지 기술

가) 전기자동차의 가장 핵심기술은 성능이 우수한 축전지의 개발이다. 물론 구동장치나 제어 장치 및 경량화를 위한 재료개발이 필요합니다.

나) 축전지 성능향상에 영향을 주는 주요인자로는

  ① 에너지 밀도 → 자동차 운행거리 결정

  ② 출력 → 가속력, 최고속도 결정이 있으며 이외에도 안정성, 수명, 충전용이성, 충전효율, 충전시간, 저온 성능등 다양한 요구를 만족하여야 한다.

2) 모터/제어기술

  모터/제어기술도 점점 발달하여 고출력, 소형이면서 효율이 높은 시스템이 개발되고 있습니다. 모터/제어계통의 주요 과제로서 최근 개발상황은 다음과 같습니다.

가) 고출력화

 DC모터를 AC모터로 변환함에 따라 출력과 EV의 동력성능(가속성능, 최고속도)이 크게 향상되어 내연 기관 자동차에 비하여 동일한  수준에 도달하였다.

나) 경량•소형화

  고출력화를 추진하면서 고회전화(~10,000rpm이상)함에 따라 모터가 경량•소형화되어 탑재중량이나 용적도 크게 감소하였다. 최근에는 1kW/kg의 출력 밀도를 초과하는 모터도 개발되고 있고, 모터와 동시에 감속기나 차동장치도 소형화되고 있습니다.

다) 고효율화

  효율이 높은 교류유도 모터에서 동기모터로 변환함으로써 저회전에서 고회전 영역까지 효율이 더욱 향상되었다. 동기 모터는 약한 계자제어에 의해 토크(torque) 특성이 향상되었고, 제어를 포함한 종합효율도 매우 높다.

라) 제어의 고속화/고효율화/소형화

  제어장치나 제어방법의 개발로 제어기술이 크게 발달하였다. 구체적으로는 파워소자인 IGBT 개량, 인버터 개량, 고속마이크로 컴퓨터 사용 및 한 개 칩화, 냉각방법 개선, 제어방법 개선에 따른 고속화, 고효율화를 도모하면서 제어장치의 소형화를 실현하고 있습니다.

3) 기타 기술 개발

충전기로서는 주로 직류 전도방식과 교류 유도방식이 검토되고 있으며, 일본. 미국. 유럽 에서는 충전방식이나 형태, 통신방법 등의 표준화를 추진하고 있습니다. 충전장소는 주간의 보조충전용 충전스탠드와 야간의 각 가정이나 사업소에서의 주충전을 검토하고 있으며, 이에 대응한 충전기를 개발하고 있습니다. 그러나 인프라정비에는 아직 좀더 시간이 걸리기 때문에 자동차 업체에서는 자부담으로 자체충전기(차량탑제형 또는 고정설치형)를 개발하고 있습니다.


이상으로 전기 자동차의 주요 기술과 내용에 대하여 살펴 보았습니다. 전기 자동차의 다른 부분이 궁금하시면 아래 링크를 참조 바랍니다.


3. 전기 자동차/하이브리드 자동차, 배터리 관리 시스템(BMS: Battery Management System)

BMS(Battery Management System)은 전기 자동차(electric car) 혹은 하이브리드 전기 자동차(HEV: Hybrid Electric Vehicle)의 2차 전지의 전류, 전압, 온도 등의 여러 가지 요소를 측정하여 배터리의 충전, 방전 상태와 잔여량을 제어하는 것으로, 전기 자동차 및 하이브리드(Hybrid Electric vehicle)자동차 내 타 제어 시스템과 통신하며 전지가 최적의 동작 환경을 조성하도록 환경을 제어하는 2차 전지를 제어하는 시스템이다.



사진1. 모비스의 신개별 BMS(Batter Management System)시스템

전기 자동차의 배터리 관리 시스템(BMS: Battery Management System) 주요 기능

1) 배터리를 이루는 개별 셀의 상태를 제어한다.

2) 비상시에는 배터리를 분리한다.

3) 통합된 배터리 내에 셀 매개 변수에 있는 뷸균형을 조정한다.

4) 배터리의 충전 정보 제공한다.

5) 배터리 상태에 대한 정보를 제공한다.

6) 드라이버 디스플레이 및 경보에 대한 정보를 제공한다.

7) 배터리의 사용 가능 범위를 예측하고 알려 준다.(주행 가능 거리 등)

8) 통합된 배터리 셀의 충전을 위한 최적의 충전 알고리즘을 제공한다.

9) 개개의 셀을 충전이 가능한 접근 수단을 제공한다.

10) 챠량 주행 모드 변화에 대하여 대응한다.

또한 배터리 관리 시스템(BMS: Battery Management System)은 단순히 배터리만 관리하기 보다는 차량의 주행 모드에 맞는 전기 및 모터 제어 시스템을 제공한다. 가속 제동, 공회전 여부, 차량 운행 모드(전기차 모드, 하이브리드 모드)에 맞추어 배터리 성능을 조절한다.

전기자동차에 좀 더 자세한 자료를 보고 싶으면 아래 링크를 참조 바랍니다.

감사합니다.


2015/11/24 - [자동차 학습/하이브리드 자동차/PHEV] - 4. 플러그인 하이브리드 전기 자동차 (PHEV -Plug-in Hybrid Electric Vehicle) 및 하이브리드 전기 자동차(Hybrid Electric Vehicle) 비교

2015/11/11 - [자동차 학습/하이브리드 자동차/PHEV] - 3. 하이브리드 전기 자동차(Hybrid Electric Car)가 연비가 좋은 이유

2015/10/20 - [자동차 학습/하이브리드 자동차/PHEV] - 2. 하이브리드 자동차(Hybrid Car) 시스템의 주요 구성 부품 소개 [자동차 전문용어: 하이브리드 자동차]

2015/10/19 - [자동차 학습/하이브리드 자동차/PHEV] - 1. 하이 브리드 자동차(Hybrid Car)의 종류와 장단점 [자동차 전문용어: 하이브리드 자동차]






2. 엘론 머스크(Elon Musk)가 개발한 전기 자동차 테슬라 모터(Tesla Motors) 모델 X(Model X) 소개

오늘은 여러분이 너무 잘 아시고, 최근의 엘론 머스크의 전기로서 잘 알려진 모델인 테슬라 모터(Tesla Motors)의 3번째 모델인 모델X에 대하여 소개하기로 한다. 


7인승 SUV 모델 X

일단 모델 X는 현재 가장 성장하는 세그먼트인 SUV 시장을 공략하기 위한 전략적 모델이다. 최초의 테슬라 모터의 모델이 로드스터(2인용 쿠페)이고 다음이 4DR 세단인 모델 S이다. 모델 S의 성공에 힘입어 SUV 모델까지 출시하게 되었다. 일단 모델 X의 제원 특징 중에 가장 눈에 띠는 부분은 7인승이라는 점이다. 기존의 전기 자동차 주로 2인승이나 4인승 세단 시장을 공략했다면 SUV라는 좀 더 대중적인 전기 자동차 시장까지 들어 왔다. 당연히 패키지 레이아웃을 2인승에서 4인승 이제는 7인승까지 확대 하였다. 


사진1. 테슬라 모터(Tesla Motors) 모델 X


세상에서 가장 안전한 전기자동차 모델 X

엘론 머스크(Elon Musk) 주장에 의하면 자체 테스트 결과를 토대로 모델 X가 미국 도로교통안전국(NHTSA) 충돌테스트에서 모든 부문에 걸쳐 만점인 '별 다섯 개'를 받을 것이라고 자신했다. '도로 위를 달리는 자동차 중 가장 안전한 자동차 중 하나'라고 주장하였다. 머스크는 차체 하부에 장착된 배터리 덕분에 무게중심이 낮아져 전복 가능성이 크게 낮아졌고, 차체 전면에 무겁고 큰 엔진이 존재하지 않기 때문에 충돌 시 엔진으로 인해 탑승자가 상해를 입을 가능성도 낮아졌다는 점 등을 그 근거로 들었다. 하지만 충돌 결과는 미국 도로 교통 안전국의 충돌 테스트 결과를 두고 봐야 할 것 같다. 필자 생각은 안전에 대해서는 유보적인 입장이다.


협소한 주차에 공간에서 승객의 승하차가 편리한 펠컨 도어(Falcon Door) 적용

머스크는 발표회에서 (옆이 아니라) 위로 열리는 이 뒷좌석 도어를 설명하며 좁은 공간에서도 쉽게 타고 내릴 수 있다는 점을 강조했다. 특히 3열 시트 승객들이 더 편리하게 승하차를 할 수 있다는 것. 2열 시트를 굳이 힘들게 접을 필요도 없다. '버튼' 하나만 누르면 6~7초 만에 자동으로 2열 시트가 움직여 맨 뒷좌석 탑승 승객의 승하차를 돕는다. 옆 차나 장애물에 문이 부딪힐 것을 걱정할 필요도 없다. 양쪽 문에 각각 탑재돼 2~4인치(약 5~10센티미터) 크기의 물체까지 인식할 수 있는 '울트라소닉 센서'가 장애물을 감지해 펠컨 도어의 열리는 각도를 조절한다. 측면에 최소 12인치(약 30센티미터) 공간만 확보되면 문을 열고 닫을 수 있다. 장애물을 발견하면 바로 동작을 멈추는 기능도 포함됐다.


사진2. 모델 X 펠건 도어


2.2톤의 트레일러를 끌 수 있는 최초의 전기 자동차 SUV

액세서리를 이용해 캠핑 트레일러 같은 것들을 끌 수도 있다. 테슬라는 "모델 X는 5000파운드(약 2.2톤) 무게를 끌 수 있는 최초의 전기자동차"라고 밝혔다. 모델 X는 팔콘윙이 적용됐기 때문에 루프 레일이 없다. 이와 관련해 엘론 머스크는 테슬라가 디자인 한 화물 운반용 액세서리를 제안했다. 이 액세서리에는 4개의 자전거 또는 6개의 스키를 실을 수 있다.


사진3. 캠핑카를 연결한 모델 X 확장 패키지(출처: AP통신)


사진4. 스키 및 기타 아웃도어를 장착한 확장 패키지


계속 연기되는 모델 X의 출시 싯점

원래 모델 X는 2013년 생산 예정이었으나 내년(2106년)에나 가능 할 것 같다. 아무래도 완전 전기 자동차라 기술적인 검증과 양산성이 아직 해결 되지 않은 것 같다. 그럼에도 불구하고, 테슬라 모터 발표 의하면 가격은 옵션에 따라 최대 14만4000달러(약 1억7000만원)에 달할 것으로 보인다. 머스크는 이미 2만5000명 가량이 예약주문을 해놓은 상태이며, 지금 주문하면 8~12개월 뒤에 차를 인수할 수 있을 것이라고 전망했다.


모델 X 배터리 및 모터 서능

테슬라 모델 X는 총 2개의 전기모터가 탑재된다. 각 모터의 최대 출력은 65kWh, 85kWh이다. 모델 X는 테슬라의 여느 전기차와 마찬가지로 거대한 패터리팩이 차체 밑바닥에 깔렸다. 배터리의 용량은 90kWh로 모델 X 90D는 최대 414km, 모델 X P90D는 최대 403km까지 달릴 수 있다. 공차중량은 2468kg이다. 전기차의 배터리 및 전기모터 냉각은 가솔린 및 디젤 엔진의 냉각만큼이나 중요하다. 테슬라는 파나소닉에서 배터리셀을 공급받고 이를 패키징했다. 이탈리아의 쿨링 팬 제조업체인 ‘스팔 오토모티브(Spal Automotive)’가 배터리 쿨링 팬을 공급했다. 미국의 쿨링 시스템 제조업체인 ‘모딘(Modine)’이 배터리 쿨링 시스템과 쿨링 모듈을 제작했고, 독일의 ‘프랑크쉬 인더스트리얼 파이프(Frankische Industrial Pipes )’가 쿨링 시스템에 필요한 케이블을 공급했다..


모델 X의 두 가지 사양 및 성능

고성능 모델과 일반 모델 등 두 종류로 출시되는 '모델 X'의 주요 사양은 아래와 같다.

P90D (Performance All-Wheel Drive): 고성능 4륜 구동

1회 충전 주행거리 : 250마일(약 402킬로미터)

0-60 mph(약 96 km/h) : 3.8초/ 3.2초 (Ludicrous Speed Upgrade)

전륜 259마력, 후륜 503마력 모터

최고속도 : 155mph(약 249km/h)


90D (All-Wheel Drive) : 4륜 일반 모델

1회 충전 주행거리 : 257마일(약 413킬로미터)

0-60 mph(약 96 km/h) : 4.8초

전/후륜 259마력 모터

최고속도 : 155mph(약 249km/h)


이상으로 현존하는 가장 하이엔드 전기 자동차 테슬라 모터(Tesla Motors) 모델 X를 소개하였습니다.

읽어 주셔서 감사합니다. 테슬라 모터의 경영자인 엘론 머스크(Elon Musk)에 대하여 궁금하시면 아래 링크 자료를 참조 바랍니다.


1. 전기 자동차의 종류 [자동차 전문 용어: 전기자동차]

자동차 학습/전기자동차 2015.10.25 21:24 Posted by 자동차 전문 교육 자동차 역사가

1. 전기 자동차의 종류 [자동차 전문 용어: 전기자동차]

전기 자동차는 현재까지 여러 종류가 있으나, 순수 전기 자동차는 높은 제조 원가로 완전한 대중화에 어려움을 겪고 있다. 그러면 전기 자동차의 종류를 대하여 살펴 보도록 하자.

1. 하이브리드 전기 자동차(Hybrid EV, HEV)

보통 하이브리드 자동차라고도 하면 토요타의 프리우스가  가장 대중화 된 자동차이다. 가격과 연비에서 압도적인 성능을 보이고 있다.

동력으로 전기 모터와 내연기관을 동시에 쓰는 자동차이다. 전기화 정도에 따라 직렬 히이브리드와 병렬 하이브리드 방식이 있다.

1) 직렬 하이브리드 시스템(Series Hybrid System)

엔진으로 발전기를 구동하고 그 전력으로 모터를 구동한다.

2) 병렬 하이브리드 시스템(Parallel Hybrid System)

엔진과 모터로 어시스트 하여 엔진의 부담을 경감시킨 시스템

2. 플러그인 HEV(Plug-in Hybrid EV, PHEV)

2015년 현재 국내 자동차 시장에 막 보급이 시작된 자동차로 동력은 전기만 쓰지만 충전에 필요한 내연기관을 내장한 자동차를 지칭한다. 가정용 전기를 배터리에 충전해서 쓸 수 있는 하이브리드차를 말한다. 하루 주행거리가 50~60km 미만이라면 충전 전기로도 충분히 주행 가능하다.

3. 전기 자동차(Battery Electric Vehicle, BEV)

순수하기 전기를 동력원으로 하여 구동하는 자동차이다. 즉 엔진이 없고 전기 모터의 힘으로만 달린다. 현재 기술로서는 1회 충전시 약 200~300km의 주행 할 수 있다. 대표적으로 닛산의 리프가 현재까지 전 세계에서 10만 이상 판매하여 가장 보편적인 전기 자동차이다.




 

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