전기차 파헤치기 < part 1 : powertrain >

파워트레인(powertrain)

차량에 파워를 제공하기 위한 여러 부품의 집합을 의미한다.

 

Powertrain Kistler / https://evreporter.com/ev-powertrain-components/

 

 

 

 

 

EV(전기차)  vs  ICE(내연기관차)

 

	EV	ICE
동력	모터	엔진
변속	간단함(감속기)	어려운 편(변속기)
구동축	간단	어려움
방식	자기장 변화	4단 피스톤

전기모터의 간단한 입출력 방식

1. 배터리에서 전기가 인버터로 전달(DC-AC 컨버터 : 배터리팩에서 공급되는 DC를 AC로 변환하여 전기 모터에 공급.)
2. 인버터(inverter)는 전기를 전기모터가 사용할 수 있는 전압과 주파수로 변환 **과정 추후 설명 - ECU
3. 모터(motor)는 전기를 회전력으로 변환
4. 구동축은 전기모터에서 발생하는 회전력을 바퀴에 전달
5. 바퀴는 회전력을 도로에 전달하여 차량을 구동

 

배터리 팩(Battery pack)

여러 개의 리튬 이온 배터리 셀로 이루어져 있다. (차량 작동에 필요한 에너지 저장, 직류 출력 제공)

 

- 소재

 

소재	역할	대표적인 종류
양극재	전기 생성	LiCoO2, LiNiCoAlO2, LiFePO4
음극재	전자 저장	흑연, 실리콘, 그래핀
전해액	이온 전달	유기 용매 + 리튬 이온 전도성 첨가제
분리막	접촉 방지	폴리머

 

- 구조

 

www.etnews.com

• 셀 : 배터리팩의 기본 단위, 양극재, 음극재, 전해액, 분리막으로 구성
• 모듈 : 여러 개의 셀을 연결하여 만든 것, 일반적으로 냉각 시스템과 전기 연결 장치가 포함
• 팩 : 여러 개의 모듈을 연결하여 만든 것, 차량에 장착되며, 배터리 관리 시스템(BMS)으로 관리

 

- 작동원리

충전과 방전을 반복하며 전기를 저장하고 방출

• 충전 : 양극재에서 리튬 이온이 전해액을 통해 음극재로 이동하는 과정
• 방전 : 음극재에서 리튬 이온이 전해액을 통해 양극재로 이동하는 과정

 

 

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하드웨어 및 소프트웨어 구성 요소 

 

전자제어장치(Electronic Control Unit) : 특정 기능을 수행하는 여러 개의 소형 ECU 존재, 차량 내 ECU 간 통신은 일반적으로 CAN protocol 사용

 

배터리 관리 시스템(BMS) : 배터리 상태를 지속적으로 모니터링하여 오작동 시 필요한 조치를 취하는 역할

셀 벨런싱을 수행하여 배터리팩의 효율성을 극대화, EVSE와 통신을 담당하여 충전 입력을 제어하고 현재 충전 상태를 확인하며 배터리 사양에 대한 데이터 공유

 

DC-DC 컨버터- : 배터리팩에 고정 전압을 제공함 다양한 EV는 액세서리 시스템(와이퍼, 조명, 인포테인먼트 시스템, 미러제어) 가지고 있으며 배터리팩의 출력 전력을 적절한 수준으로 변환하여 다양한 시스템에 전력을 분배한다. 

 

 

차체제어모듈(BCM) : 파워 윈도우, 미러 보안, 차량 출입 통제 등 전자 부속품의 기능을 감독하고 제어