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현대 자동차에서 E-GMP라는 전기자동차 전용 플랫폼을 개발하여 아이오닉5와 EV6를 성공적(?)으로 출시하였습니다.
다른 메이커와 차별이 되는 포인트는 400/800V 고전압 멀티 고속 충전시스템을 적용한 것과 V2L이라는 3.5kWh 전력을 차량 외부에서 이용할 수 있는 기능을 제공한다는 점입니다.
아래 그림과 같이 구동모터와 인버터를 활용하여 400V 전압이 들어와도 800V로 승압시켜서 효율적으로 충전이 가능하다고 기능을 설명하고 있습니다.

참조 : 현대자동차

링크 : 기능과 감성의 조화를 이룬 E-GMP에 담긴 기술에 대해

기능과 감성의 조화를 이룬 E-GMP에 담긴 기술에 대해 - 현대모터그룹 TECH

현대자동차그룹의 E-GMP에는 기존 자동차를 뛰어넘는 기능적, 감성적 경험이 가득하다. E-GMP는 어떤 기술로 이런 새로운 경험을 제공하는 것일까? 전동화개발센터...

tech.hyundaimotorgroup.com

그 원리가 궁금해서 논문과 특허를 잠깐 찾아 보았으나 잘 이해가 안되네요.
현대측 설명중 큰 장점으로 어필하는 부분은 기존에 승압을 위한 장치로 20kg 정도되는 승압 컨버터 추가가 되어야 돼고 이 때 비용도 500~1000만원 정도 필요하다고 합니다. 그러나 자체 개발한 특허로 이를 해결했다고 합니다.

논문과 특허를 바탕으로 뇌피셜로 추측해보건데, 매우 효율이 높은 DC-DC(특허 출원인 논문 참고) 승압용 컨버터를 개발하고 이 때 부품으로 구동모터와 인버터를 사용한 것이 아닌가 하는 추측을 해봅니다.
모터의 코일부분은 아주 높은 L값은 줄 수 있고 인버터의 Np:Ns 특성을 사용해서 전압을 승압을 하게 되면 별도의 커다란 추가 부품 추가없이 차량구동시 필요한 부품을 활용하여 원하는 승압기능을 구현해 낼 수 있지 않을까? 하는 생각을 해봅니다.
V2L기능도 인버터 기능을 활용해서 220VAC를 구현해 내는 것 같습니다.
그런데, 충전기의 공급 전력이 충전속도를 결정할테더 승압을 통한 차량의 고속 충전 기능이 의미가 있을까? 하는 생각이 듭니다.
현재 제가 타고 있는 볼트EV는 고속 충전시 충전속도가 충전기 최대 전력을 충분히 활용하지 못하는 모습을 보입니다. 이론상으로 50kWh 충전기 연결시 80% 충전시간이 60kWh(배터리용량)*80%=48kWh 약 1시간안에 80%가 충전되어야 하지만 실재로는 그렇지 않습니다.
50kWh 급속 충전기 사용시 볼트EV의 실재 충전 특성은 다음과 같습니다.
0~70%는 38~41kW 속도로 충전
70%~80%는 23kW 속도로 충전
80%~90%는 16kW 속도로 충전
90%~100%는 10kW로 충전

이는 자연스러운 결과입니다. 물이 높은 곳에서 떨어질수록 높은 수압을 낼 수 있듯이 전기 충전시 공급전압과 배터리쪽 전압차이가 클 수록 빨리 충전이 가능합니다. 그리고, 충전이 전기가 흘러가는 도선의 저항에 의한 전력 손실이 발생할 수 있는데, 이 때 충전 전압을 두배 승압하면 전류를 1/2 만 사용하기 때문에 도선에 의한 전력손실을 1/4로 줄일 수 있습니다. (P=IV=I^2R, 가정용 전력을 110V -> 220V으로 바꾼 이유이기도 합니다.)
이러한 이유로 충전 전압을 두배 올려서 사용하면 충전 받는 쪽에서 좀 더 수월하게 빠른 속도로 충전을 받을 수 있게 되는 것 같습니다.

링크 : 볼트 EV 급속 충전 속도는 얼마나 될까? - 급할수록 70%까지만 충전하고 다음 충전소로 떠나자

논문 : 전기전동차 급속충전기 고효율화를 위한 새로운 DC-DC 컨버터 토폴로지

논문 : 전기전동차 급속충전기 고효율화를 위한 새로운 DC-DC 컨버터 토폴로지

특허 : EP 3 461 679 A2

[0003] 인버터와 모터의 효율을 높이는 방법 중 하나는 배터리 전압을 높이는 것이다. 예를 들어, 배터리 전압을 2배로 하면 인버터와 모터에 흐르는 전류를 1/2로 줄여 P=VI이므로 동일한 출력을 얻을 수 있고 전도 손실(I^2 *R)을 1/4로 줄일 수 있다 . 따라서 도통 손실이 감소한 만큼 인버터와 모터의 효율을 높일 수 있다. 파워소자 및 도통저항이 높은 도체를 사용하면 배터리와 인버터, 모터를 연결하는 연결커넥터의 크기는 물론 인버터와 모터의 크기를 줄일 수 있어 도통저항을 줄일 수 있다.
[0016] 상기 스위치는, 상기 인버터를 통해 상기 제1 전압의 전원이 상기 배터리로 전달되도록 상기 제1 전압의 전원이 공급되면 턴온되는 제1 스위치; 및 상기 제2 전압의 전원이 공급되면 턴-온되어 상기 인버터 및 모터에 의해 승압되어 상기 배터리로 전달되는 제2 스위치 및 제3 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리.

[0017] 스위치는 수신된 제1 전압의 전력을 인버터로 전달하는 다이오드; 및 상기 제2 전압의 전원이 공급되면 턴-온되어 상기 인버터 및 모터에 의해 승압되어 상기 배터리로 전달되는 제2 스위치 및 제3 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리.

[0018] 전기 자동차의 경우, 충전 모드에서 스위치가 선택적으로 온/오프되고, 주행 모드에서 스위치가 오프될 수 있다.

[0019] 본 발명의 다른 측면에 따른 전기 자동차는, 제1 전압으로 충전되는 배터리; 구동 휠을 구동하도록 구성된 모터; 배터리의 전력을 변환하고, 배터리의 전력을 모터에 제공하는 인버터; 상기 인버터 및 모터로 전달되는 전력이 전달되는 경로를 개폐하는 스위치; 및상기 스위치를 상기 모터에 연결하는 외부 인덕터를 포함하고,상기 제1 전압보다 낮은 제2 전압의 전원이 공급되면, 상기 모터와 상기 인버터는 컨버터로 동작하여 상기 제2 전압의 전력을 상기 제1 전압으로 승압하는 것을 특징으로 하는 모터. 상기 제1 전압을 상기 배터리에 전달하여 상기 제1 전압의 전원으로 배터리를 충전하고, 상기 제1 전압의 전원이 공급되면,

[0020] 상기 스위치는, 상기 인버터를 통해 상기 제1 전압의 전원이 상기 배터리로 전달되도록 상기 제1 전압의 전원이 공급되면 턴온되는 제1 스위치; 및 상기 제2 전압의 전원이 공급되면 턴-온되어 상기 인버터 및 모터에 의해 승압되어 상기 배터리로 전달되는 제2 스위치 및 제3 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리.

[0021] 스위치는 수신된 제1 전압의 전력을 인버터로 전달하는 다이오드; 및 상기 제2 전압의 전원이 공급되면 턴-온되어 상기 인버터 및 모터에 의해 승압되어 상기 배터리로 전달되는 제2 스위치 및 제3 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리.

[0022] 전기 자동차의 경우, 충전 모드에서 스위치가 선택적으로 온/오프되고, 주행 모드에서 스위치가 오프될 수 있다.

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Posted by 마이다스 마이다스77

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