1회 충전 후 400km 이상 갈수 있는 전기차가 자동차 시장에 나온 지도 벌써 2년이 다 되어간다. 그러나 아직도 일반 사람들에게는 전기차는 생소하거나 궁금해하는 차량으로 여겨진다. 작동 방식 또한 기존의 내연기관 차량과 조금 다른 부분이 있으므로 오늘은 그것에 대해 알아보고자 한다.

전기차의 기본적인 개념은 전기 에너지를 이용하여 주행하는 차량을 의미한다. 즉, 기존 내연기관 차량과는 다르게 화석 에너지를 사용하여 동력을 발생시키지 않고 차량에 탑재되어 있는 고전압 배터리에 저장되어 있는 전기에너지를 사용하여 차량을 구동시키는 자동차로 내연기관 자동차에서 발생되는 배기가스가 배출되지 않는 친환경 차이다.

전기차는 기본적으로 모터+배터리로 이루어진 탈것이다. 여기에 EPCU라는 장치가 존재하는데 이것은 다른 포스트에 상세히 설명하였으므로 그것을 참고하자.

전기차의 핵심부품 EPCU(Electric Power Control Unit)

 

이런 부품과 유닛들이 유기적으로 작동하면서 전기차를 제어하는 데 그것을 이미지와 설명을 이야기하면 아래와 같다.

위 이미지와 같이 전기차 차량이 운행되면서 이루어지는 것들이 모터 구동 제어, 회생제동 제어, 공조 부하제어, 전장 부하 전원(12V) 공급 제어 등으로 나눌 수 있다. 이것들에 대한 유닛들의 상호 연결 동작에 대해서 자세히 알아보면 아래와 같다.

전기차의 기본 모터 구동제어

모터 구동제어는 VCU((Vehicle Control Unit),BMS(Battery Management System),MCU(Motor Control Unit) 등으로 이루어진다.

각각의 역할을 설명해 보면 VCU는 배터리 가용 파워 모터 가용 토크 운전자의 요구(APS, BRAKE SW, SHIFT LEVER)를 고려한 모터 토크 지령을 계산하며 BMS는 VCU의 모터 토크 지령 계산을 위한 배터리 가용 파워, SOC(Stat Of Charge-배터리 충전상태) 정보를 제공한다, MCU는 VCU의 모터 토크 지령 계산을 위한 모터 가용 토크를 제공하고 VCU로부터 수신한 모터 토크 지령을 구현하기 위해 Inverter PWM(Pulse Width Modulation) 신호를 생성한다.

전기차의 회생제동 제어

회생제동에 대한 제어는 AHB(Active Hydraulic Booster)는 운전자 요구에 따른 총 제공량 연산 및 이를 유압 제동량과 회생제동 요 청량으로 분배 회생제동 실행 양(VCU)을 모니터링하여 유압 제공량을 보정한다. VCU는 회생제동 요 청량(AHB), 배터리 가용 파워(BMS) 및 모터 가용 토크를 고려하여 회생제동을 위한 모터 충전 토크 지령 연산, 실제 모터 출력 토크(MCU)를 이용하여 회생제동 실행 양을 연산한다.

BMS는 배터리 가용 파워, SOC 정보를 제공하고 MCU는 모터 가용 토크 및 모터 실제 출력 토크 정보를 제공하며 VCU로부터 수신한 모터 토크 지령을 구현하기 위해 신호를 생성한다.

공조 부하 제어

공조 부하제어는 FATC(Full Automatic Temperature Control)는 운전자의 냉난방 요구 시 VCU에 AC/PTC 요청 파워를 송신하고 VCU의 허용 파워 범위 내에서 공조 부하를 제어한다. BMS는 이때 배터리 가용 파워 SOC 정보를 제공하고 VCU는 배터리 정보 및 FATC 요청 파워를 이용하여 최종 FATC 허용 파워를 송신한다.

대부분의 전기차에는 Alternator(발전기)가 없다. 그러므로 전장 부하 전원(12V) 공급 제어 시스템이 이루어진다. 간단하게 이야기하면 고전압 배터리의 전기를 LDC(Low voltage DC DC Converter-저전압 직류 변환 장치)를 거쳐 12V로 변환하고 그것으로 보조 배터리를 충전하는 것이다.

전장 부하 전원(12V) 공급 제어는 BMS가 배터리 가용 파워, SOC 정보를 제공하고 VCU는 배터리 정보 및 차량 상태에 따른 LDC ON/OFF 및 동작 모드를 결정한다, LDC는 VCU의 명령에 따라 고전압을 저전압으로 변환하여 차량 전장에 전원 공급을 한다 이것이 바로 Alternator(발전기)와 같은 기능을 하는 것이다.

끝으로 DTE(Distance To Empty-남은 배터리로 갈수 있는 거리 계산)에 대해 알아보면 이것을 계산하는 방식은 VCU가 배터리 가용 에너지, 도로 정보 등을 계산하며 BMS는 배터리 가용 에너지 정보를 제공한다. AVN(Audio, Video, Navigation)은 목적지까지의 도로 정보를 제공하여 DTE를 표시한다. 이러한 모든 과정이 이루어 진후 클러스터에 표시된다.

 

DTE 계산 과정

 

마키님
전기차에 관심이 많은 코나EV 유저

 

2세대 전기차(현대차,기아차) 경고등의 종류