자동차의 알터네이터[알터와 회생제동의 차이에 관하여]

 

오늘 아는 분과 술을 한잔하면서 이야기를 하는데 회생제동 그거 알터잔 아 라는 이야기를 들었다 사실 전공자로서는 속이 터지는 이야기지만 비전공자가 보기에는 그럴 수도 있겠다는 생각이 들어 오늘은 알터네이터에 대해서 알아보고 회생제동의 차이에 대해 이야기해 보자

 

기본적으로 차량의 알터네이터 줄여서 알터네이터는 사실 발전기다.  그래서 구성요소 또한 발전기와 인버터로 구성되어 있는데 이는 아래와 같다.

1. 알터네이터의 구성 요소

1. 로터(Rotor): 로터는 자석 또는 전자석으로 구성되어 있으며, 회전하면서 자기장을 생성.
2. 스테이터(Stator): 스테이터는 고정된 코일로 이루어져 있으며, 로터의 회전에 의해 유도된 전류를 생성
3. 다이오드 브리지(Rectifier): 다이오드 브리지는 교류(AC) 전기를 직류(DC) 전기로 변환
4. 전압 조정기(Voltage Regulator): 전압 조정기는 알터네이터의 출력 전압을 일정하게 유지하여 배터리와 전기 시스템에 안정적인 전압을 공급
5. 베어링(Bearings): 베어링은 로터가 부드럽게 회전할 수 있도록 지원
6. 팬(Fan): 팬은 알터네이터를 냉각시켜 과열을 방지

 

이는 그냥 발전기와 차이가 없는데 좀 더 작동원리에 대하여 살펴보면

 

2. 알터네이터의 작동 원리

알터네이터는 엔진의 기계적 에너지를 전기 에너지로 변환하는 과정이고. 그 작동 원리는 다음과 같다.

1. 기계적 에너지 입력: 엔진의 크랭크축에 연결된 벨트에 의해 로터가 회전
2. 자기장 생성: 로터의 회전으로 인해 자기장이 생성.
3. 전류 유도: 로터의 자기장이 스테이터 코일을 통과하면서 교류 전기가 유도
4. 교류에서 직류로 변환: 다이오드 브리지(정류기)가 유도된 교류 전기를 직류 전기로 변환
5. 전압 조절: 전압 조정기가 변환된 직류 전기의 전압을 일정하게 유지
6. 배터리 충전 및 전력 공급: 변환된 직류 전기는 배터리를 충전하고 차량의 전기 시스템에 전력을 공급

사실 물리적 동력으로 회전시켜 발전기로 사용한다라는 대전제가 기본이고 아래글의 역이니 별로 다를 것은 없다. (사실 모터와 발전기는 전기적 입력이나 물리적 입략이냐의 차이니 말이다.)

전기자동차 모터 원리 (2)[ 모터는왜 회전하는가]

 

3. 알터네이터의 발전기 유형

그렇다면 당연히 나오는 질문은 어떤 발전기예요 일 텐데? 알터네이터는 교류 발전기(AC Generator)로, 알터네이터는 동기 발전기(Synchronous Generator)에 속한다. 직류기를 사용하는 경우도 있었다지만 브러시는 지속적인 교체나 점검 거기에 분진문제까지 겹쳐지니 브러시가 필요 없는 회전 속도가 고정된 주파수와 일치하는 발전기와 인버터를 사용하겠다가 기본 아이디어다.

4. 회생제동과 알터네이터의 차이

알터네이터와 회생제동은 모두 에너지를 변환하여 전기 에너지를 생성하기에 같은 거 아니야?라는 질문이 나올 수 있지만, 기본적인 원리는 같을지라도 그 작동 방식과 목적 자체가 다르다.

알터네이터

• 목적: 엔진의 기계적 에너지를 전기 에너지로 변환하여 배터리를 충전하고 차량의 전기 시스템에 전력을 공급.
• 작동 방식: 엔진의 회전 운동에 의해 구동되며, 주행 중에 지속적으로 전기를 생성.
• 구성 요소: 로터, 스테이터, 다이오드 브리지, 전압 조정기 등.

회생제동 (Regenerative Braking)

• 목적: 차량의 감속 과정에서 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하여 배터리를 충전.
• 작동 방식: 브레이크를 밟을 때 모터가 발전기로 작동하여 차량의 운동 에너지를 전기 에너지로 변환.
• 구성 요소: 전기 모터, 인버터, 배터리 관리 시스템 등.

정도로 이해하면 되는데 애초에 엔진과 직접 연결하여 돌려 발전기로만 싸이는것과  제동 할 때의 에너지를 제어적으로 빼와서 사용하는 회생제동은 싸이 는 결이 같더라도 훨씬 더 난도 높은 기술이다. 

 

 좀 더 직관적으로 정리하자면 그냥 전기 생산장치와 종합적인 시스템에서 동시사용가능한 정도의 차이랄까? 물론 차에 전기를 공급한다 단하나는 동일하지만 확장성이나 활용성적 측면에서는 회생제동과는 비빌수도 없다.

 

물론 알터네이터도 제어적인측면에서 전기를 끊어주는 역할하는 제어 회로가 존재하고 세부적인 제어요소가 존재하지만 이러한 제어요소는 따로 다루도록 하고 회생제동의 원리를 보면 조금 더 이해가 갈 텐데 이는 이야기가 너무 길어지니 아래의 글을 참조해 주시길 바란다.

 

[전기차이론]회생제동 원리