전기자동차의 구동 및 제동시스템 회생제동 동력보조 분석

 이전에 친환경차 종류에서 다룬 HEV BEV FCEV의 특징은 모터와 배터리를 탑재해 주행한다는 특성을 가지고 있다

이로 인하여 나타나는 특징을 크게 4개로 정리할 수 있는데 이는 아래와 같다

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• Stop & Go
• 전기구동
• 회생제동
• 동력보조

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1 Stop & Go

 스탑앤고라고하면 들어본 적이 없겠지만 아마 기존 내연 기관차 기준으로 Idle Stop & Go(ISG) 시스템이라 하면 한 번쯤 들어본 사람이 있을 것이다 이는 정차 중에 엔직장동을 중지하여 최대 효율을 만들어내기 위해 만들어진 방식으로 이해하면 편하며

모터의 경우 저속에서 고 토크특성을 가지며 응답속도가 빠른 특성이 제어를 하는데 굉장히 이점이 많다

 

 기존 내연기관에서 정지후발진의 운전감각 또한 비판점으로 삼아져 왔으나 이러한 것들을 모터를 사용해서 좀 좋은 주행감을 체감할 수 있다 정도로 이해하도록 하자

 

2. 전기구동

엔진효율맵

 

모터효율맵

 

위사진들은 는 이해하기 쉽도록 가져온 엔진과 모터의 효율 맵으로 어느 지점에서 사장 손실이 발생하는가에 대한 지표정도로 이해하면 편하다.

 

위자료에서 하고 싶은 말은 엔진의 경우 시작영역에서 효율이 매우 낮은 특성을 지니고 있으며 전기모터의 경우 큰 차이가 없으음을 쉽게 확인할 수 있다.

 

수소자동차 또한 마찬가지로 연료전지의 경우 또한 저 파워영역에서 낮은 효율을 가지므로 배터리를 사용하는 효율이 압도적이다.

 

다만 이전글에서 병렬형 직렬형 하이브리드들이나 수소전기차도 전부 깊게 고려해야 한다는 정도만 이해하고 넘어가도록 하자.

 

3. 회생제동

 우선 물리학적인 의미의 일이을 안다고 가정하고 이야기해 보자

 

 내리막길에서 단순 1.5 [t] 정도의 차량이 가지는 위치에너지를 전기적 에너지로 전환할 수 있다면 꽤나 많은 양의 에너지를 저장할 수 있다는 것

은 명백한 사실일 것이다.

 

 그렇다면 어떤 방식 일까? 이론적으로 모터를 역방향으로 돌리면 발전기가 되고 속도를 일정하게유지하면서 내리막길에서 받는 에너지를 전환해 나간다면 이를 전부 에너지로 바꿀 수있있다 정도의 사실은 쉽게 추론이 가능할 것이다.

 

 그럼 브레이크 안 쓰고 그걸 전부 에너지로 바꾸면 오르막내리막의 손실률은 0겠네? 이론적으로 맞는 말이다 마찰이 0이고 이상적인 공간내라면말이다 다만 그렇게 한다면 운전특성을 포기하고 차가 완전히 멈출 때까지 오로지 모터로만 제어를 해야 한다는 사실정도는 쉽게 역추론 할 수 있다.

 

 그렇다면? 말 그대로 전기적으로 전환하면서 발생하는 진동이나 불안정한 제어특성들이 전부다 운전자에게 전달된다는 거다.

 

 결국 이러한 논리에 따라 유압브레이크와 회생제동을 둘 다 사용하면서 최대한 살릴 수 있는 부분만 살려야 한다는 게 결론이며 좀 더 세세한 발전방식이나 연결방식은 후일  다뤄보도록 하겠다.

 

4. 동력보조

  HEV 관점에서 접근해 보면 엔진과 모터가 둘다있을때 엔진 고효율점에 도달점까지 모터가 보조를 해서 가장 효율적인 운전지점을 찾아준다 정도로 이해하면 된다 위에서 인용한 맵을 보면 이해가 좀 더 쉬울 텐데 가장 효율적인 지점이 정해져 있다면 오버할 경우 에너지를 저장하고 부족할 경우 가장 효율적인  지점을 찾을 수 있을 거다라는 결론을 쉽게 추론할 수 있으며 연료전지시스템 또한 동일한 논리가 적용될 거라는 건 어렵지 않게 추론이 가능한다.

 

그럼 BEV는 못쓰는 거야??라고 물어본다면 단일모터의 경우 사용이 불가능 하지만 최신전기차들은 듀얼모터시템을사용하고 배터리를 듀얼 배터리 시스템을 사용한다는 가정이라면 충분히 동력보조 시스템을 사용가능하다.