1. EV 개요

전기 자동차의 가장 핵심적인 부분은 PE시스템으로 고전압 배터리, 인버터, 모터로 구성되어 있다. 우리도 먼저 큰 구조 를 세우고 세부적인 것들을 공부해 보자.

위의 그림을 보면 고전압 배터리에서 인버터로 나가는 화살 표가 2개인점, 그리고 인버터를 지나서 모터로는 3개의 화살 표가 나가는 것을 볼 수 있다.

고전압 배터리는 DC이며 이것을 인버터에서 AC로 변경시 켜 교류모터로 보내게 된다.

인버터하면 직류 전기를 교류로 변경시켜 주는 구조를 떠올리자.

고전압 배터리는 양극재, 음극재, 분리막, 전해액으로 나누어 살펴보고, 양극재의 종류에 따라서 배터리의 이름을 붙여 주게 되었다. K-배터리에서 가장 많이 적용된 것은 삼원계 (NCM) 배터리, 중국 전기차에 주로 적용된 배터리는 LFP 배터리이다.

요즘 전기차의 배터리 화재가 큰 이슈이기 때문에 앞으로 리튬이온배터리가 반고체 배터리를 지나서 전고체 배터리로 발전하는 큰 흐름도 정리해 두자.

배터리의 용량과 충전의 종류 (급속과 완속)와 충전 모드 등도 정리해 두자. 그리고 400V, 800V 충전시스템 시스템의 원리도 확인해 보자.

인버터는 전력변환 장치로 스위칭 소자에 IGBT, FET, SiC, GaN 등이 적용되어 특징을 살펴보아야 하며, 고전압 배터리(고전압 직류)에서 보조 배터리(저전압 직류)로 변경시켜 주는 컨버터, 전기자동차 충전기에서 교류 전기를 직류로 변경 시켜 충전시키는 OBC의 전력변환 원리도 공부해야 한다. 조금 난이도가 있는 벅 컨버터, 부스터 컨버터의 원리도 함께 공부해야 하며, 전력변환 원리를 이해하기 위해서는 전기 기초 이론인 패러데이 법칙부터, 인덕터와 커패시터의 물리적 특징도 정리해 두어야 한다.

모터는 DC모터 AC모터가 있으며 AC모터는 유도모터, 동기모터로 나누어지며, 동기모터(SM)은 네오디움 자석을 사용 하는 영구자석형 동기모터(PMSM)과 권선형 동기모터로 나누어 진다. 각각 종류별 모터의 특성과 제어(VVVF, 벡터제어) 등을 정리해 두어야 한다.