전기차에 사용되는 모터 종류[전장용 모터,구동모터, PMSM,WRSM, DC ]

 

전기차에서 사용되는 모터는 크게 두 가지로 나눌 수 있다. 맨날 PMSM WRSM IM 뭐 이렇게 말하지만 실제로는 브러시가 들어간 단순 영구자석이 들어간 브러시 DC모터도 사용하고 차종에 따라 다르지만  리니어부터 수많은 종류의 모터를 사용한다.

 

  물론이는 위치적 특성에 따른 바로 굳이 수백수천 시간 사용할 구동 모터(Traction Motor)에 비교해 사용 빈도가 낮은 전장용 모터(Auxiliary Motor)의 경우에는 DC를 사용해도 괜찮다는 의견이 주류다. 솔직히 다 아주 신뢰성 높고 좋은 모터를 쓰면 좋겠지만 그렇게 쓸이유가 없는 부분에도 다 가져다 넣는 건 제어시스템 및 무게증가까지 다양한 트레이드오프 관계가 있기에  각각의 모터는 전기차의 다양한 기능을 담당하는 요소마다 다른 모터를 쓴다는 것부터 출발하자

1. 구동 모터 (Traction Motor)

PMSM IPMSM PMsynRM 다양한종류의 모터를 사용하고 어느 정도 PMSM이 주료가 된 건 사실이지만 BMW에선 WRSM을 활용하기도 한다, 구동 모터는 전기차의 핵심 모터로서 내연기관에서 엔진을 대체하는 역할을 하고, 차량을 실제로 움직이게 하는 역할 한다 생각하면 된다. 이 모터의 성능에 따라 차량의 가속, 감속, 그리고 전체 주행 성능을 담당하고 실제로 1~4개까지 몇 개를 넣을지도 차량마다 다르다 아직도 연구 중인 주제로 어떤 모터가 시장을 지배할지는 수많은 사람들이 연구 중이니 잠깐 이야기해 보자

 

유도 모터 (Induction Motor)

 

초기 전기차 버전에 사용되었던 모터로 테슬라에서 활용한 기록이 있다. 내구성이 뛰어나고 비용 효율적인 모터로 일부 전기차 모델에 채택되었지만, 리스크가 많아 결국 사장된 모터다

 

전기자동차에서 유도 전동기(IM)가 사용되지 않는 이유는 뭘까?

 

 

 

영구자석 동기 모터 (Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM)

 

PMSM이라는 이름으로 불리지만 IPMSM PMsynRM 등 분파가 다양하다 정도로 생각하자, 높은 효율과 우수한 토크-속도 특성으로 최신 전기차에서 많이 사용된다. 그만큼 제에 난이도 설계난이도가 매우 높지만 지금의 시장의 지배자다.

 

전기차용 구동모터 IPMSM에 대한 분석

 

WRSM(Wound-rotor synchronous motor)

사실 한국어로 뭐라 쓸지는 모르겠는데 WRSM이라고 칭하겠다. 이전부터 괜찮다는 의견은 많았고 상용화 가능하다는 의견도 많았지만 그만큼 단점도 많고 연구과제도 많은 전동기다 하지만 미래나 근시일에 가능성이 가장 높고 기대된다 정도로 마무리하자

 

전기차 모터 WRSM 분석 (Wound Rotor Synchronous Motor) [이론과 특징, 장단점]

2. 전장용 모터 (Auxiliary Motor)

전기차에선 DC모터를 안 써요 하면 그냥 그 사람은 잘못된 발언을 하는 사람이다, 물론 구동모터에선 DC모터를 안 쓰겠지만 전장용모터 즉 차량내부에 각종 부품들 에서는 브러시를 활용하는 직류기부터 PMSM까지 정말 다양한 모터가 전장용 모터로 활용된다. 사실 구동모터에 비해 교체가 쉬운 와이퍼나 창문에 전부다 PMSM을 쓰고 제어기를 박는다면 그것도 그것대로 가격이나 관리 측 난이도가 너무 올라가는 거 아니겠는가?, 그래서 필요에 따라 다양한 모터를 활용하고 있다 정도로 이해하고 이야기를 시작하자

 

 직류전동기를 사용해서 불안하다는 말을 할 수도 있는데 실제 직류전동기의 수명은 500시간 정도로 생각보다 길다 솔직히 차량의 수명이 10년 정도라고 가정하고 하루 3시간을 꼬박 탄다 이야기해도 창문의 작동시간이 500시간이 될까? 이렇게 접근해 보면 차량에서 간헐적으로 사용하는 장비에서의 직류모터 사용은 단가절감과 무게감소 전체적인 제어난이도 관점에서 선택이 아닌 필수 요건이 된다.

출처-http://ko.gnscomponent.com/info/body-electronics-for-dc-motors-36388763.html

• 차량 창문(Power window): 창문 제어용 모터 모터 차량 폐기까지 정상작동하기에 DC모터 활용 Power window Motor이라고 전용 부품 존재
• 문 제어용 모터(Door Lock motor): 창문과 동일 논리로 매우 작은 직류 전동기를 활용.
• 트렁크용 모터(Power lift gate motor): 전동화 트렁크옵션은 한번 쓴 사람은 있어도 빼는 사람은 없다

문제는 이러한 부분에서 사용은 가능하지만 구동모터를 제외하고 전장에서 또한 pmsm을 사용하는 경우가 있다.

이는 안정성과 확실한 제어를 가진 pmsm의 구조를 활용하는가 가장 대표적으로 파워핸들들 떠올려보자

 

EPS (Electronic Power Steering)

By Wire 기술이 대세가 된 지금 파워핸들은 차량제조사들의 선택이 아닌 필수가 되었다 실제 eps는 사사람의 목숨에 직접적으로 관여하기에 돈이 비싸더라도 신뢰성과 안정성이 우수한 pmsm을 활용한다 생각하자

 

pmsm이 활용되는 모터는 이거 이외에도 쿨링시스템에 사용하는 보터나 isg모터등 다양한 영역이 존재한다 물론 이는 차량마다 다르고 상황마다 다르기에 나중에 하나하나 세세하게 짚어보자

결론

 전기차에 사용되는 모터는 크게 구동 모터와 전장용 모터로 나눌 수 있으며, 각각의 모터는 필요에 따라 브러시를 활용하는 DC를 활용하기도 하고 IM을활용하거나 PMSM을 활용하는 경우도 있다. 물론 구동모터의 경우 어느 정도 정해져 있으니 다양한 모터가 활용된다는 사실은 알아두자