중국 전기자동차 Xpeng은 테슬라에 도전해 고속도로 주행용 자율 기능을 출시

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중국 전기자동차 Xpeng 자율 주행 기능의 주요 내용

• 새로운 자율주행 기능은 이 회사의 주력 차종인 P7 세단이 자동으로 차선 변경, 속도 향상 또는 감속, 자동차 추월, 고속도로 진출입 등을 가능하게 할 것이다.

• Xpeng의 NGP는 Tesla의 자율주행 시스템인 Autopilot에 대한 도전이다.

• 고속도로 주행 기능은 P7의 프리미엄 버전에서 사용할 수 있으며 중국 고객만 이용할 수 있다.

Xpeng P7 발표(출저: Xpeng)

 

Xpeng CEO인 허샤오펑은 2020년 베이징 자동차 쇼에서 미디어 연설을 하면서 회사의 P7 전기 세단 옆에 서 있다.

 

광저우, 중국중국의 전기 자동차 회사인 Xpeng Motors가 테슬라뿐만 아니라 국내 경쟁업체들에 대한 도전을 확대하면서 고속도로에서 작동하도록 설계된 새로운 자율주행 기능을 발표했다.

 

보도에 따르면, NGP P7이 자동으로 차선을 변경하거나 속도를 변경하거나 다른 차량을 추월하고 고속도로를 출입할 수 있도록 허용할 것이라고 한다. Xpeng NGP Tesla "Navigate on Autoproilot"와 유사한 기능을 제공한다고 지적했다.

테슬라 CEO 일론 머스크는 지난 달 자사의 완전 자가 운전 소프트웨어가 미래에 "상당히 훌륭해질" 것이라고 말했다.

최근에 Tesla는 완전 자율 주행 베타 버전을 출시하며, '느린' 접근과 '신중한' 접근 방식으로 접근했다.

 

Navigation Guided Pilot 또는 NGP 주요 기능

자율 주행 기능은 이 회사의 대표적인 P7 세단이 자동으로 차선을 변경하거나, 속도를 높이거나, 속도를 낮추거나, 자동차를 추월하고 고속도로를 드나들 수 있게 해 줄 것이다.

Xpeng이 올해 211분기 출시할 것으로 예상하는 차세대 XPILOT 3.0 이른바 첨단 운전자 지원 시스템(ADAS)의 일환이다. ADAS는 일부 자율 기능이 있지만 드라이버가 여전히 필요한 시스템을 말한다.

xpeng은 미국 전기차 대기업 테슬라는 물론 니오(NIO), 리오토(Li Auto)등 다른 신흥 기업과 맞서면서 성장 중인 중국 시장에서 선두 질주를 노리는 전기차 스타트업 중 하나다.

지난해 6월 테슬라 모델3의 직접적인 라이벌인 Xpeng P7 세단의 대량 납품이 시작됐다. Xpeng 2020년에 1년 전보다 두 배 이상 증가한 27,041대의 차량을 공급했다.

 

NGP는 테슬라의 자율 ADAS인 오토파일럿에 대한 도전이다. 오토파일럿(Autopilot)의 기능 중 하나는 엑스펑의 NGP와 유사한 기능을 가진 오토파일럿(Autopilot)의 탐색 기능이다.

중국의 전기차 회사들은 그들의 자동차에 더 많은 자율적인 기능들을 추가하는 것을 고려하고 있다. 니오(NIO) NIO 파일럿이라는 자체 시스템을 가지고 있다.

 

Xpeng의 시스템 작동 방식

운전자는 Xpeng의 고속도로 주행 기능을 켜기 전에 안전 비디오를 의무적으로 시청해야 한다. 운전자들은 차량의 자율 주행 기능을 사용하면서 운전대를 잡고 있어야 한다.

그런 다음 사용자는 목적지를 지도에 입력한다. 그러면 차량이 차선 전환과 같은 일부 기능을 자체적으로 수행하기 시작한다.

운전자는 악천후나 도로 사고와 같이 수동으로 차량을 제어해야 할 때 경고를 받게 된다.

Xpeng은 자사의 자동차에는 14개의 카메라와 기타 중요 센서가 장착되어 있다고 말한다. 엔비디아의 Xavier 컴퓨팅 시스템은 XPILLOT 3.0을 지원합니다.

고속도로 주행 기능은 P7 프리미엄 버전에서 사용할 수 있으며, 중국 고객만 이용할 수 있다.

 

▶ 중국의 유력한 전기차 메이커인 NIO에 대한 기사는 아래 링크 참조 바랍니다.

2021/01/19 - [세계 자동차 뉴스] - 테슬라(Tesla) VS NIO(니오): 2021년 중국 전기차 판매 싸움

2021/01/18 - [세계 자동차 뉴스] - 중국 Nio ET7의 150kwh 솔리드 스테이트 배터리(Solid state battery), 2022년 출시

2021/01/18 - [자동차 모델/해외 자동차 모델] - 중국 전기차 유망 스타트업 ,NIO, 놀라운 ET7 주력 세단 공개

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미래 전기차에 동력을 공급할 테슬라의 신형 구조용 배터리 팩(structural battery pack)

 

전기차 플랫폼의 새로운 배터리 기술을 도입한 테슬라 : 구조용 배터리 팩(structural batter pack)

세계 자동차 회사는 두가지로 나눌 수 있다. 하나는 독자적인 전기차 플랫폼을 가진 폭스바겐 MEB 플랫폼, GM 울티엄(Ultium), 테슬라, 그리고 현대차의 e-GMP과 그 나머지 회사들이다.

 

그 중에서도 가장 힘든 기술적 난관은 어떻게 배터리의 중량을 줄이고, 정비성을 개선하고, 차체 강성을 보강하는 구조로 차체와 배터리를 개발하는 일이다. 이 두 가지는 밀접한 관련을 가지고 있고, 하나가 좋아지면 다른 하나가 나빠지는 모순 되는 구조를 가지고 있다.

 

최근의 보도에 의하면 테슬라는 미래 전기차에 새로운 구조용 배터리 팩을 도입한다고 한다. 새로운 테슬라 구조용 배터리 팩은 어떤 구조이며 어떤 장점을 가지고 있는지 알아 보기로 하자.

테슬라 신형 구조용 배터리 팩(출처: Electrek )

엘렉트렉(Electrek)은 미래 전기차에 동력을 공급할 벌집형 구조로 테슬라의 새 구조용 배터리 팩의 첫 사진을 입수하여 공개하였다.

 

테슬라 구조용 배터리 팩

 

지난해 배터리데이 행사에서 테슬라는 4680 배터리 셀뿐만 아니라 새로운 셀을 중심으로 구축된 새로운 배터리 아키텍처를 공개했다.

날개 안에 연료탱크를 만드는 대신 연료탱크로 비행기 날개를 만드는 항공우주 혁신에 영감을 받아 테슬라는 전면과 후면 차체 부품을 연결하는 차체 구조 역할을 하는 배터리 팩을 만들기로 했다.

현재 테슬라는 셀을 모듈 형태로 결합해 배터리 팩을 만들고 있는데, 이를 합치면 배터리 팩이 된다. 그 배터리 팩은 차량 플랫폼에 설치되어 있다.

이 새로운 개념과의 차이점은 테슬라는 모듈을 사용하지 않고 배터리 셀이 플랫폼을 하나의 큰 유닛으로 강화시키는 도움을 주는 대신 전체 배터리 팩을 차량의 구조 플랫폼으로 구축한다는 점이다.

 

테슬라는 대형 주조 부품에 대한 전문 지식을 활용하여 이 구조용 배터리 팩에 큰 일체형 후면과 전면 하체를 연결할 수 있었다.

이 새로운 디자인은 부품의 수와 배터리 팩의 총 질량을 줄여 테슬라가 효율성을 높이고 궁극적으로 전기 자동차의 범위를 개선할 수 있게 한다.

구조용 배터리 팩은 기가팩토리(Giga Factory) 베를린에 구축될 모델 Y와 신형 모델 S 플레이드에 처음 탑재될 전망이다.

업계에선 테슬라가 배터리 팩을 전기차의 필수 구조 부품으로 사용할 계획인 가운데 대부분의 전기차 제조사가 배터리 팩을 보호하려 하고 있어 과감한 행보로 평가된다.

테슬라 신형 구조용 배터리 팩 발표( 출처:Electrek )

벌집형 디자인의 Tesla 구조용 배터리 팩의 첫 번째 사진

엘렉트렉은 테슬라가 생산한 최초의 구조용 배터리 팩의 첫 번째 사진을 입수했다.

이미지에는 새로운 4680 셀이 들어 있지 않은 배터리 팩이 표시되어 있으며, 이 팩의 벌집형 디자인을 보여 준다.

 

배터리 없이, 우리는 가벼우면서도 강하기로 유명한 벌집 구조의 구조적 측면을 더 잘 이해할 수 있다.

이미 항공우주 및 자동차 산업에서 사용되었지만, 테슬라와 같은 용도로는 사용되지 않았다.

BMW i3는 육각 벌집형 구조를 사용하여 차량 배터리 팩 주변의 충돌 흡수를 수행한다.

BMW i3 측면충돌 보강 벌집구조(출저: Electrek)

Tesla의 새 배터리 팩 사진을 보면, Tesla가 팩의 측면에 냉각 루프(Coolant Loop)를 조립한 것을 볼 수 있다.

 

배터리 팩을 완성하기 위해, 테슬라는 4680 배터리 셀을 구멍에 떨어뜨리고, 구조 무결성에 기여하고 전기 자동차에 동력을 공급하기 위해 그것들을 팩에 묶었다.

테슬라 최고경영자 일론 머스크는 배터리 셀이 차체 구조 강성에 기여하는 것에 대해 다음과 같이 언급했다.

배터리 팩은 강철 상부 및 하부 페이스 시트 간 전단 전달을 제공하는 셀이 접합된 구조로 되어 있어 중심 차체 부분이 대부분 제거되는 동시에 비틀림 강성이 개선되고 폴라 모멘트(polar moment) 또는 관성이 개선됩니다. 이것은 중대한 돌파구이다.

 이 디자인의 장점이 뚜렷해지고 있지만 충돌 시 수리도 복잡해진다는 지적도 나왔다.

다만 테슬라가 배터리 팩을 보존하기 위해 잘라내고 수리할 수 있는 충돌 흡수 레일을 설계했다는 게 머스크의 주장이다.

 

★ 테슬라(Tesla)에 좀 더 알고 싶으면 아래 링크를 참조 바랍니다.

2021/01/19 - [세계 자동차 뉴스] - 테슬라(Tesla) VS NIO(니오): 2021년 중국 전기차 판매 싸움

2021/01/16 - [세계 자동차 뉴스] - 21년 유럽에서 테슬라(Tesla)의 전기차 경쟁력 저하

2021/01/01 - [세계 자동차 뉴스] - 독일 자동차 회사들의 테슬라를 극복 할 계획

2015/11/19 - [자동차산업 기술경영/자동차 산업 인물] - 전기자동차 테슬라 모터스(Tesla Motors)의 CEO, 엘론 머스크(Elon Musk) 소개

 

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KONA Electric(코나 전기차 사양 및 취급설명서 공유)

자동차 학습/전기자동차 2021. 1. 8. 18:40 Posted by 자동차 전문 교육 자동차 역사가

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[취급설명서 (판매차종) 친환경] 코나 electric (2018) 4장 편의장치_compressed.pdf
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[취급설명서 (판매차종) 친환경] 코나 electric(2018) 0장 이용방법.pdf
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[취급설명서 (판매차종) 친환경] 코나 electric(2018) 1장 그림목차.pdf
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[취급설명서 (판매차종) 친환경] 코나 electric(2018) 2장 안전 및 주의사항.pdf
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[취급설명서 (판매차종) 친환경] 코나 electric(2018) 3장 안전장치.pdf
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[취급설명서 (판매차종) 친환경] 코나 electric(2018) 5장 시동 및 주행.pdf
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[취급설명서 (판매차종) 친환경] 코나 electric(2018) 6장 비상시 응급조치.pdf
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[취급설명서 (판매차종) 친환경] 코나 electric(2018) 7장 정기점검.pdf
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[취급설명서 (판매차종) 친환경] 코나 electric(2018) 8장 차량정보.pdf
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[취급설명서 (판매차종) 친환경] 코나 electric(2018) 9장 색인.pdf
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KONA Electric(코나 전기차 사양 및 취급설명서 공유)

 

현대차 KONA는 최초의 소형 SUV 전기차로서 네 가지 모델이 있다.

코나 내연기관 엔진 모델, 코나 하이브리드, 코나 PHEV, 코나 순수 EV 모델이 있다.

 

작년(2020)10여 건의 배터리 문제로 인한 화재로 인하여 국내에서는 제품의 이미지가 떨어서 단종 결정을 하였다. 그렇지만 유럽의 KONA2011월 판매량 기준 당당히 3위에 올리며 현대 자동차 유럽 주력 전기차가 되었다.

 

간단하게 코나 전기차의 사양 및 가격을 공유하고 취급 설명서를 첨부하니 필요하신 분들은 다운 받아서 참조 바란다. KONA 전기차 취급 설명서에는 일반 내연 기관에 기술되지 않은 전기차 운전하는 법과 각종 기기들을 동작하는 방법 및 주의점이 기술되어 있으니, 단지 운전자 뿐만 아니라 전기차를 구매하지 않았으나 전기차에 관심있는 소비자의 욕구를 만족 시킬 지도 모르겠다. 좀 복잡하지만, 자기차라고 생각하고 취급설명서를 만화 보듯이 즐겨 보도록 하자.

 

새로운 모빌리티 라이프의 즐거움

코나 전기차 가격의 시작

46,900,000원부터 판매 가격은 시작된다.

그리고 보조금 지급 시 1~2천 정도 싸게 살 수 있다. 그러나 보조금 본인의 조건 및 지자체에서 제공하는 조건에 따라 상이 하므로 각자 소비자가 확인 후 구매해야 한다.

코나 전기차(KONA Electric)

코나(KONA) 전기차(Electric)의 주요 사양

1. 1회 충전 주행거리  : 406km

400km 이상의 1회 충전 주행거리로 도심을 넘어 장거리 운행까지 가능한 전기자동차이다.

그러나 이 주행 거리는 1회 충전 후 이상적인 주행거리로서 도로의 주행 상태, 계절별 온도에 따라 최대 3~40% 이상 주행거리가 적게 나올 수도 있으니 참조 바랍니다.

2. 급속 충전(100kW 급속충전기 기준)

급속충전 시스템을 사용하여 54분에 80%까지 충전되어 장거리 운항이나 급한 충전도 지원한다.

3. 최고출력(150Kw(204PS))

코나일렉트릭은 일반 엔지 기준 204마력의 강력한 힘으로 즐거운 드라이빙이 가능하다.

코나 전기차 안전 사양

KONA(코나) 전기차 안전 사양

운전자를 배려하는 지능형 안전 기술로 안전하고도 편안한 주행을 경험할 수 있습니다.

- 전방 충돌방지 보조

- 차로 이탈방지 보조

- 운전자 주의 경고

- 하이빔 보조

- 스마트 크루즈 컨트롤

(정차 및 재출발 기능 포함)

- 차로 유지 보조

코나(KONA) 전기차 트림별 가격

코나 전기차 모던 트림 가격
코나 전기차 프리미엄 가격

 

2021년 단종될 코나(KONA) 전기차를 기리며 글을 마친다. 올해는 순수 전기차 모델이자 e-GMP플랫폼에서 생산되는 아이오닉5 모델을 기다려 본다.

 

※ 첨부 : KONA(코나 전기차) 취급설명서, 가격, 카타로그

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일본의 수소차 계획 현황

자동차 학습/수소(연료전지)자동차 2021. 1. 6. 13:43 Posted by 자동차 전문 교육 자동차 역사가

일본의 수소차 계획과 한계

 

일본의 다른 주유소처럼 보이지만, 도쿄 시바코엔 인근의 이와타니 수소 주유소는 대형 간판 "H2"와 휘발유 냄새가 전혀 나지 않는 점, 그리고 고객이 매우 부족한 점 등 세 가지로 구분된다. 그만큼 수소차 충전에 대한 수요가 적었다.

시바코엔은 정부 부처 건물과 부유한 주민들이 사는 도쿄의 고급 지역이다. 이는 수소 연료에 대한 상대적으로 높은 수요를 설명합니다. 일본의 3,757대의 수소 추진 차량 중 상당수는 정부 소유이다. 나머지는 중형 탄소중립형 세단에 700만 엔( 68000달러)의 정부 보조금을 받을 수 있는 부유하고 환경 친화적인 매니아들에 의해 구입된다.

일본은 현재 세계에서 가장 큰 수소 충전소 네트워크를 자랑한다. 모두 135개의 충전소가 있다. 그리고 많은 보조금을 지원 받았다. 이것은 수소의 미래에 대한 일본 정부의 믿음과 그것을 상품화하기 위한 경쟁에서 세계를 이끌려는 정부의 노력을 상징한다.

Toyota Mirai Hydrogen Car(출처 : 도요타)

정부가 향후 계획을 언급하듯 일본의 유토피아적인 수소사회를 위한 쇼케이스는 당초 작년 예정된 도쿄 올림픽이 될 예정이었다. COVID-19 대유행으로 인해 취소되었으며, 이제 내년(21) 여름에 개최될 예정이다. 하루미 깃발로 알려진 올림픽 마을의 일부는 수소를 사용하여 조명과 에어컨의 전기를 생산하는 연료 전지를 장착하고 방문객들은 수소 연료 버스를 타고 도쿄의 여러 지역으로 이동하게 될 것이다.

1970년대부터 수소 연구에 참여해 온 요코하마 대학의 명예교수인 Kenichiro Ota는 수소 사회에서의 삶은 크게 다를 필요가 없다고 말했다. "모든 사람이 모르는 사이에 안전하게 수소를 사용할 수 있다면 더할 나위 없이 좋을 것입니다.

수소에 대한 일본의 열정은 1970년대에 오일 쇼크로 거슬러 올라간다. 그 때 그것은 태양력과 풍력을 포함하는 Sunshine 프로젝트로 알려진 녹색 에너지 계획의 일부로 광범위하게 연구되었다.

그 이후로, 정부는 이 신기술에 꾸준히 투자해 왔다. 예를 들어 올해는 경제통상부가 4월부터 내년 회계연도에 848억 엔을 요청한 가운데 정부가 700억 엔의 수소 촉진을 위한 예산을 갖고 있다. 그 중 300억엔 이상이 시바코엔에 있는 수소 연료전지 차량 구입과 같은 수소 충전소 설치에 배정된다.

2014, 일본은 최초의 상용 수소 자동차인 도요타 미라이(Mirai)(일본어로 "미래"를 의미)로 세계를 이끌었다. Honda Motor 2016 Clarity Fuel Cell의 출시에 이어, 이번 달에는 매우 기대되는 미라이(Mirai)의 새로운 모델을 출시했다.

 

 

일본의 수소 원료 대량 공급 계획

한편, 수소에 대한 일본의 자신감의 가장 인상적인 예는 세계 최초의 수소 운반선인 116미터의 수이소 프론티어(Suiso Frontier)가 정박해 있는 일본 서부의 항구 도시인 고베에 있다. 일본의 가와사키 중공업에서 건조하고 작년에 발사된 이 배는 세계에서 처음으로 액체 형태로 압축되기 위해 영하 253도의 극저온에서 유지되는 수소를 운반하도록 설계된 것이다. 이 배는 2021년에 호주에서 일본으로 수소를 운송하기 시작할 예정이다.

 

2030년까지 가와사키 중공업은 매년 차량 1대당 1 km 가능한 100만 대의 연료전지 차량에 동력을 공급할 수 있는 225천 톤의 수소를 일본에 수송할 두 척의 선박을 보유하는 것을 목표로 하고 있다.

일본은 수소를 탄소배출량을 줄이는 것뿐만 아니라 에너지 안보 측면에서도 중요하게 보고 있다. 일본은 중동에서 선적된 석유와 남중국해의 해로를 통한 석유에 크게 의존하고 있다. 일본은 2011년 후쿠시마 원전 사고 이후 새로운 원자력 발전소에 대한 건설은 사실상의 금지이다.

일본은 자원이 부족하기 때문에 어디에서 에너지를 공급해야 할지를 다양화하는 것이 중요하다.. 수소는 화석 연료에서 바람이나 햇빛에 이르기까지 다양한 자원으로부터 생산될 수 있고, 전기와는 달리 어디에서나 수입될 수 있기 때문에 매력적이다.

 

전기차에 대한 수소의 경쟁력

수소를 비판하는 사람들은 비용에 초점을 맞춘다. 테슬라의 창시자인 일론 머스크가 말한 것처럼 연료 전지는 "바보 셀"이며, 수소 구동 자동차를 "마음속의 바보 같은" 아이디어라고 부른다. 배터리 구동 자동차를 생산하는 테슬라는 수소 연료 전지를 경쟁 기술로 보고 있다.

Tesla's Elon Musk

가격이 계속 하락하고 있지만, 회의론자들에게는 충분히 빠르지 않다. METI는 수소가 거의 액화천연가스(LNG)와 동등한 상업성을 가지려면 결국 일반 세제곱미터당 20엔까지 비용이 절감될 필요가 있다고 추정한다. 2017년에는 1입방미터당 100엔이었다. 적정가의 5배에 달했다.

그리고 자동차 한 대당 100만 엔이 넘는 보조금에도 불구하고, 연료 전지 자동차는 비싼 선택이다. 이달에 출시된 도요타의 미라이(Mirai) 710만 엔에서 330만 엔으로 전기 닛산 리프보다 2배 비싼 310만 엔에 이른다. 미라이(Mirai)의 탱크를 채우는 데는 850km를 주행하는 데 6,776엔의 비용이 들지만, 닛산 리프를 완전히 충전하는 데는 그보다 조금 더 적게 드는 1,860엔의 비용이 든다. 닛산 리프는 주행거리가 약 570km 더 짧다.

닛산 리프의 단점은 충전하는데 약 1시간이 걸리는 반면 미라이(Mirai) 3분밖에 걸리지 않는다는 것이다.

 

심지어 지지자들조차 수소가 결코 경차에 동력을 공급하는 가장 효율적인 방법이 아닐 수도 있다는 것을 인정한다. 수소는 어떤 일에는 가장 좋지만 연료 사이에 분업이 있을 때 기능한다고 일부 전문가들은 말한다.

기술 측면에서는 어느 쪽이 이기느냐가 중요한 게 아니다. 연료 전지는 크고 장거리 운송를 위한 것이고, 소형 및 단거리에서는 전기 자동차가 더 효율적이다.

예를 들어 배터리는 대량의 에너지를 저장할 때 일반적으로 크기가 크고 번거롭고, 연료 전지는 더 작고 장기 저장(몇 주 또는 심지어 몇 년)에 더 적합하다.

그래서 수소는 녹색경제에서 핵심 요소로 여겨지고 있는데, 왜냐하면 수소는 철강 생산과 대중 교통과 같은 재생 에너지로 전기를 공급하기 어려웠던 분야의 대체 연료로서 그 차이를 메울 수 있기 때문이다.

예를 들어 일본의 다국적 도시바는 철도 및 선박 연료전지에 대한 수요를 주시하고 있다.

수소의 대량 사용을 달성하기 위해서는 수소가 발전용으로 사용될 필요가 있다. 그 이후이야 승용차 등 다양한 수요를 위한 수소 시장이 더 커질 것이다.

 

수소경제 규모냐 선구매냐!

일본의 낙관론자들은 연료 전지 자동차가 전기 자동차만큼 실용적이며 비용 문제를 해결하는 것은 주로 규모의 문제라고 주장한다. 현재의 정부 목표는 연간 1,000만 톤의 수소라는 충분히 큰 시장을 확보하면 미터당 20엔의 경제성이 가능하다고 정부는 말한다. 닛케이는 최근 정부가 2030년까지 그 수준에 도달하기 위해 노력을 가속화하는 것을 고려하고 있다고 보고했다.

이달 미라이(Mirai) 신제품을 출시하기 전 우치야마다 다케시 도요타 회장은 일본 수소협회 출범 행사에서 모든 기술이 비슷하다. 기술이 사회에 처음 도입될 때, 우리는 품질과 안전을 보장해야 하기 때문에 초기 비용이 높을 수밖에 없다. 이러한 경험을 통해 비용을 절감할 수 있다 주장했다.

미라이(Mirai)를 건설하는 것은 수소에 대한 일본의 헌신을 믿는 행위라고 그는 말했다. "제조업체가 저렴한 비용으로 매력적인 제품을 만들기 위해 열심히 노력한다면 그것은 널리 퍼졌을 때와는 다릅니다. 사회는 전체적으로 전기 자동차 충전소나 연료 전지 차량 충전소 같은 기반시설을 건설하는 일을 해야 한다. 또는 [수소의 양]을 증가시키기 위한 물류 및 시장 창출에 관한 것입니다. 그래서 수소사회를 지향하는 것입니다."

이와타니의 주유소에서 인터뷰한 운전자들은 미라이(Mirai)와 같은 수소 연료 전지 자동차가 마음에 들지만 가장 큰 단점은 충전소의 부족이라고 말했다. 반면 충전소 제한은 차량 부족 탓이 크다.

Mirai Hydrogen Fuel Tank (출처: 니케이 아시아)

일본어로 "미래"를 뜻하는 단어인 도요타 미라이(Mirai)의 새로운 모델을 위해 설계된 고압 수소 탱크

3월 현재 일본은 3,757대의 연료전지 승용차를 보유하고 있지만, 정부는 2025년까지 20만 대로 늘릴 계획이다. 그렇게 되면 현재 123,717대의 EV와 어깨를 나란히 할 것이다. 도쿄에 본사를 둔 산업단체인 차세대 자동차 홍보 센터에 따르면 하이브리드 차량을 포함하면 일본에는 총 1090만대의 신에너지 자동차가 있다고 한다.

수소 충전소를 보면 연료의 취급과 저장에 필요한 값비싼 장비 때문에 매우 비싼 것을 알 수 있다.

 

다른 국가의 수소 연료 도입 계획

2020년은 수소의 순간일 것이다. 일본이 처음으로 연료에 큰 돈을 걸었지만, 올해 들어 다른 나라들은 그 가능성을 주목하기 시작했다. 향후 몇 년은 이 기술에서 일본의 초기 선두주자가 온전하게 유지될지 여부를 보여줄 것이다.

아시아에서, 올해 발표된 한국의 160조원의 뉴딜 경제 전략은 2025년까지 20만대의 수소 차량과 450개의 충전 시설을 제공하는 것을 포함했다. 한국의 현대자동차는 2013년에 수소전기 자동차를 생산하기 시작했고 2018년에 넥쏘 연료전지 자동차를 출시했다. 한편, 2018 평창 동계 올림픽에서는 수소 버스를 선보였다. 미래에는, 그 회사는 기차와 날아 다니는 자동차에 연료를 공급하기 위해 수소를 사용하는 것을 기대하고 있다.

전기차 산업에 막대한 보조금을 지급해 온 중국도 연료전지차 분야에서 큰 비중을 차지하고 있다. 그것은 2030년 목표를 100만 개로 늘리고 수소 주유소를 1,000개까지 늘리는 것이다.

한국은 모델 도시를 세우고 수소 관련 기술을 개발하는 기업에 보조금을 지급하고 있다. 중국 연소 엔진 회사인 웨이차이 파워는 2018년에 캐나다 연료 전지 회사인 발라드 파워 시스템의 주식을 샀고, 그들은 버스, 트럭, 지게차용 연료 전지를 제조하기 위해 합작 회사를 설립했다.

독일 정부는 녹색 수소 생산을 위해 2030년까지 5기가와트의 재생 가능 발전 능력을 달성하겠다는 목표를 6월에 발표했다. 동사는 수소 기술의 시장 출시를 지원하기 위해 70억 유로를 지출하고 국제 파트너십을 육성하기 위해 또 다른 20억 유로를 투입할 계획이다. 유럽연합은 지난 7, 전기를 사용하여 수소와 산소로 물을 분해하는 장비인 전해액 6기가와트를 2024년까지, 2030년까지 40GW까지 설치하겠다는 전략을 발표했다.

 

수소의 재생 과정

수소는 연소할 때 탄소를 배출하지 않는다. 유일한 배출물은 수증기이다. 하지만 갈색 석탄과 같은 화석 연료로부터 수소를 생산하는 과정은 친환경적이지 않다.

수소가 정말로 "깨끗해지기 위해서는" 재생 에너지 또는 온실 가스를 추출하기 위한 탄소 포획 기술과 결합된 화석 연료로부터 생산되어야 한다. 재생 에너지에서 나온 수소는 종종 녹색 수소라고 불린다. 화석 연료에서 나온 수소는 "회색" , 탄소 포획과 저장과 결합할 경우 파란색이다.

치요다와 같은 일본 회사들은 청색 또는 녹색 수소를 목표로 한다고 말한다. 하지만, 당분간, 그들은 시장을 활성화하기 위한 노력으로 훨씬 더 저렴한 회색 수소도 사용할 것이라고 말한다.

 

가와사키 중공업의 호주 프로젝트의 경우, 수소는 값싼 갈색 석탄으로 생산된다. 석탄을 수소로 바꾸면, 석탄은 운반할 수 있는 자원이 된다. 호주의 빅토리아 주는 현재 상업적인 규모의 탄소 포획 및 저장 네트워크를 개발하기 위해 노력하고 있다.

탄소 포획 비용을 책정하고 그 비용을 프로젝트 비용에 포함시켜야 한다.

가와사키 중공업은 2030년까지 정부의 목표인 m 30, 탄소 포획에 따른 수소 비용을 목표로 하고 있다고 한다. 이 회사는 또한 최근 호주로부터 녹색 수소를 운송하기 위한 또 다른 잠재적 공급망 프로젝트에 착수할 것이라고 발표했다.

 

일본은 내년에 에너지 전략을 수정할 계획이다. 2030년에 대한 현재의 에너지 믹스 목표는 재생 에너지가 총 전력 수요의 22% 이상을 차지해야 한다는 것인데, 이는 종종 너무 낮다는 비판을 받는다. 중기 목표 없이 녹색으로 전환하기 위해 필요한 결과 없이 위험은 결국 다양한 기술(수소 관련 기술 포함)에 보조금을 지급하는 것"이라고 말했다.

 

이상으로 일본의 수소차 정책 및 수소 에너지 수급에 대하여 알아보았습니다. 한국보다는 수소에 대한 연구를 오래전부터 하였지만 상용화는 조금 늦은 감이 없지 않습니다. 결국 일본도 값비싼 수소차에 가격 경쟁력, 수소차 충전 인프라, 수소 에너지 제조 및 운송 등으로 아직도 활성화에는 갈 길이 멀다고 생각합니다. 하지만 일본 정부의 적극 지원에 대기업 중심으로 발 빠르게 움직이는 것은 주목해야 할 것입니다.

여러분은 수소차에 대하여 일본이 하이브리드 자동차처럼 앞서 나간다고 생각하시나요? 여러분의 댓글을 환영합니다.

출처: 일본 니케이 아시아 기사 참조

 

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폭스바겐이 전기 자동차 충전 로봇(Charging Robot) 개발

자동차 학습/전기자동차 2020. 12. 31. 17:24 Posted by 자동차 전문 교육 자동차 역사가

폭스바겐이 전기 자동차 충전 로봇(Charging Robot) 개발 중

 

독일 자동차 회사는 그 아이디어를 현실로 만드는 것을 추진하고 있다고 말한다.

 

폭스바겐은 2019년 말 컨셉트 증명 형태로 처음 선보인 전기차 충전 로봇(Charging Robot) 컨셉의 프로토타입을 제작했으며, 이 아이디어를 지속적으로 개발할 계획이라고 밝혔습니다. 이 거대 독일 자동차 회사는 이 개념을 발전시켜서 이 프로토타입 충전 로봇(Charging Robot)은 깜빡이는 디지털 눈과 R2-D2 소음으로 완성된 컨셉 버전과 거의 똑같아 보인다.

폭스바겐(VW) 로봇 충전 시스템

VW 로봇 충전 시스템

충전 로봇(Charging Robot) 작동 순서

폭스바겐에게는 충격적이게도 화려한 이름도 귀여운 이름도 없는 이 로봇은 이론상으로는 충분히 작동한다. 전기 자동차를 주차장에 주차할 때, 배터리를 충전하도록 요청할 수 있습니다. 로봇은 도킹 스테이션에서 계류기를 풀고, 12개 정도의 모바일 배터리 중 하나를 선택하고, 이 배터리를 여러분의 차로 끌어당긴다. 로봇은 배터리를 자동차에 연결한 다음 다른 충전 요청을 처리할 수 있는 상태로 돌아간다. 충전이 완료되면(또는 심부름에서 돌아오면) 로봇은 배터리를 수거하여 충전 랙으로 가져와 도중에 다른 차와 보행자가 지나가도록 멈춘다.

월요일 발표된 보도 자료에서 폴크스바겐이 다루지 않았던 여러 가지 실패 지점이 있기는 하지만, 재미있는 아이디어이다. 한 예로, 충전 로봇(Charging Robot)은 로봇과 통신하기 위해 어떤 종류의 전체 네트워크(업계에서는 V2X 또는 "모든 차량에")에 자동차가 연결되느냐에 달려 있다. 하지만 그것은 아직 결정되지 않은 아이디어이고, 매력적이지 않지만 그럼에도 불구하고 기본적인 문제들로 가득 찬 아이디어이다. 어떤 기준을 사용해야 할지 논쟁하는 것과 같은 것이다.

폭스바겐 충전 로봇(Charging Robot)의 장단점

또한, 이 충전 로봇(Charging Robot) "시제품"이라고 부르는 것은 폭스바겐이 동작하는 버전을 가지고 있다는 것을 의미하지만, 월요일의 발표 시 실제로 그것을 실제 행동으로 보여주지는 않았다. 대신 폭스바겐은 로봇에 대한 광택 있는 광고와 몇 장의 사진을 포함한 "첫 번째 미리 보기"만 공개했다. 자동 충전은 폭스바겐이 얼마 동안이나 함께 해 온 아이디어이다. 그리고 확실히 혼자는 아니지만, 그것을 실현하는 데 적극적으로 참여하고 있는 몇 안 되는 큰 회사 중 하나이다.

충전 로봇(Charging Robot)의 적용

폭스바겐은 디젤게이트 스캔들에 대한 더 큰 속죄의 일환으로 이미 미국과 유럽에 대규모 급속 충전 네트워크를 구축하고 있다. 이 로봇 같은 것은 좀 더 보완적인 충전 솔루션처럼 보일 수 있습니다. 그러나 급속 충전 네트워크는 실제로 일상적인 사용을 위한 것이 아니며, 오히려 대부분의 전기 자동차 소유자들은 충전의 대부분을 집이나 주차 시설에서 할 것이다. 그래서 더 쉽게 만들 수 있는 방법을 찾아야 한다.

충전용 로봇은 비록 잘 작동하게 되더라도 궁극적인 해결책은 아닐 것이다. 폭스바겐은 이미 중국의 일부 지역과 독일의 볼프스부르크에서 좀 더 표준적인 충전소 기둥처럼 보이는 내부에 배터리를 넣는 다른 아이디어를 시도하고 있다. 이를 통해 충전소는 전기 자동차를 빠르게 충전하는 데 사용할 수 있는 에너지를 축적할 수 있습니다. 지역 전력망이 단번에 그렇게 많은 전력을 공급할 수는 없더라도 말이다.

폭스바겐은 20일 이른바 플렉시블 급속충전소(급속충전소)를 국내에 확대할 계획이라고 밝혔다.

충전 중인 폭스바겐 로봇(출처 : VW)

 폭스바겐 충전 로봇(Charging Robot)

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2020년 전기차 배터리 가격 100$ 이하로 떨어지다

자동차 학습/전기자동차 2020. 12. 18. 15:17 Posted by 자동차 전문 교육 자동차 역사가

2020년 전기차 배터리 가격은 kWh 100$ 이하로 떨어지다.

위의 제목과 같은 예상에도 BloombergNEF에 따르면

평균적으로 여전히 $ 137 / kWh의 비용이 든다는 것입니다.

 

전기차와 관련하여 2020년은 석유가 없는

세상이 무엇인지 보여줄 뿐만 아니라

BloombergNEF에 따르면 kWh 100 달러 미만의 배터리 팩을

사용한 첫 해였습니다.

안타깝게도 중국의 일부 e- 버스로 제한되었습니다.

평균적으로 배터리 팩의 가격은 현재 $ 137/ kWh이지만

여전히 연구 회사에 따르면. 그럼에도 불구하고 ICE 차량의

생산 비용 동등성을 위한 매직 넘버를 달성하는 것은

전기 모빌리티 및 EV 채택이 많은 전통적인 자동차 제조업체가

인정하는 것보다 빠르게 진행되고 있음을 나타냅니다.

.

전기차 배터리 가격 인하 추이(출처: BloombergNEF)

BloombergNEF에는 다른 좋은 소식이 있습니다.

배터리 팩이 "볼륨 가중 평균 기준"을 따를 경우

현재 가격은 훨씬 더 낮습니다 : $ 126 / kWh.

또한 Ray Wills

2019 9 월에 말했듯이 평균 $ 100 / kWh 2023 년에

도착할 것이라고 말했습니다.

 

일부 사람들은 이것이 BEV ICE 자동차와 같은 생산 비용에

도달하는 시점이 될 것이라고 믿습니다.

이 수치는 BNEF 2020 년 배터리 가격 설문 조사에 나와 있습니다.

이 보고서의 주 저자이자 회사의 에너지 저장 연구 책임자 인

James Frith에 따르면 배터리 팩 주문이 증가한 전기 자동차에

대한 수요 증가로 인해 $ 100 / kWh 배터리 가격이 가능했습니다.

새로운 디자인과 더 나은 화학은 또한 연소 엔진 차량과

같은 생산 비용을 달성하는 데 중요한 역할을 합니다.

생산 비용 평가에 대한 추가 뉴스

배터리 비용이 $ 110 / kWh에 도달했지만 가격이 하락하는 데 더 오래 걸림

 

전기차는 2024 년까지 ICE 자동차와 동등한 생산 비용에

도달 할 수 있습니다

Benchmark Mineral Intelligence가 배터리 가격이

하락하는 속도가 느려지고 있음을 공개했을 때 여전히

낙관적인 전망을 지니고 있다고 했다.

그는 원자재 가격이 2018년 고점으로 돌아 간다고 해도

원자재 가격 변화에 대한 업계의 탄력성이 높아졌기 때문에

가격 인하가 멈추지 않을 것이라고 말했다.

, 가격 하락에 더 많은 시간이 소요될 수 있지만 하락할 것입니다.

중국의 일부 e- 버스와 마찬가지로. 값싼 전기차의 시대는

예상보다 빨리 올 수 있습니다.

출처 : BloombergNEF

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중고 자동차 점검 및 매매 지원 서비스(www.korea-autonews.com)

(https://korea-autonews.tistory.com/category/%EA%B3%B5%EC%A7%80%20%EC%82%AC%ED%95%AD)

1. 개인 중고차 매매 시 중고 자동차 점검

- 중대 사고 여부, 침수차 여부, 기타 자동차 점검

- 자동차 엔진 및 트랜스미션 중요 결함 여부 점검

2. 법인 자동차 관리

- 자동차 정기 점검, 자동차 유지 및 정비

- 자동차 Life cycle 관리 및 중고차 판매 조건

- 회사 보유 중고차 대량 구매 및 판매 서비스

3. 자동차 매매 대행 서비스

- 기존 보유 중고차 판매 시 최고가 판매 조건 검색 및 견적 제출

- 중고 자동차 구매 시 최저가 조건 검색 및 구매 중고차 성능 점검

4. 기타

- 자동차 개발 및 정비 분야 30년 경력

(자동차정비기사, 자동차 산업기사, 중고차 진단평가 1급 자격증 보유)

 - 본인 출판 책 LIST(자동차 중고 구매 및 자동차 사용법)

   1) 지구를 살리는 친환경 자동차 사용법(Yes 24)

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   3) 자동차 왕초보 중고차 구매법(Yes 24)

- 자동차 서비스 제공 불만족 시 100% 환불

5. 문의 연락처 : 카닥(Car Doc), HP : 010-7102-8900, e-mail : koreaautonews@gmail.com

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하이브리드 자동차 - 제어 기능

자동차 학습/하이브리드 자동차/PHEV 2020. 12. 15. 08:54 Posted by 자동차 전문 교육 자동차 역사가

하이브리드 자동차 - 제어 기능

Mild Hybrid Electric Vehicle (MHEV) – control functions

이 기사에서는 기존의 비 하이브리드 차량과 비교했을 때 차이점과 일부 유사성에 초점을 맞춰 마일드 하이브리드 전기 자동차(MHEV)의 가장 일반적인 파워트레인 제어 기능에 대해 살펴보기로 한다.

거의 예외 없이(: 전기 구동/크리프) 다음의 파워트레인 제어 기능은 특정 하이브리드 아키텍처에만 국한되지 않고 대부분의 아키텍처에 공통적이다.

이 기사를 살펴보기 전에 하이브리드 전기 자동차(HEV)와 특히 MHEV에 대한 이해를 높이기 위해 다음 기사를 읽어보십시오.

Cold engine cranking

내연기관(ICE)은 서로 상대적으로 움직이는 기계적 구성부품을 가지고 있다(: 크랭크 메커니즘, 밸브트레인 등). 이 부품들 사이의 마찰은 윤활 시스템 덕분에 감소한다. 엔진이 작동 중일 때 유체 역학적 마찰을 일으키기 위해 구성 요소 사이에 오일 필름이 유지된다. 온도가 낮을수록 오일 점도가 높을수록 마찰계수가 높을수록 출발에 필요한 토크가 높아진다.

Dynamic viscosity and density of the SAE30 lubricant

 

Image: Dynamic viscosity and density of the SAE30 lubricant

 마찰에 영향을 미치는 또 다른 요인은 유막 두께다. 엔진이 작동하지 않으면 오일 팬에서 오일이 배출되고 오일 막 두께가 최소로 된다. 따라서 첫 번째 엔진 시동 시 오랜 정지 시간이 지난 후 기계적 구성 요소 간의 마찰이 상당히 높다.

FMEP function of oil film thickness

Image: FMEP function of oil film thickness
출처: Overview of automotive engine friction and reduction trends, Victor W. WONG 1, Simon C. TUNG

저온과 오일필름 두께의 결합 효과는 높은 시동 토크가 필요하므로 고마찰을 보상해야 한다. 따라서 P0 MHEV 아키텍처에 사용되는 벨트 통합 스타터 제너레이터(BiSG)는 첫 번째 엔진 시동에 적합하지 않다. 차량에 반드시 첫 번째 또는 콜드 엔진 시동에 사용되는 재래식(피논 시프트형) 스타터를 장착해야 한다.

BiSG에 고장이 발생할 경우 기존 스타터를 백업 구성 요소로 사용하여 엔진 시동이 허용된다.

Conventional Stop & Start (Idle Stop & Start)

차량이 정지해 있고 엔진이 공회전 속도로 작동하면 불필요한 연료가 연소되어 연료 소비량과 배기 가스 배출량이 증가한다. 예를 들어, NEDC 사이클에서 차량은 시간의 25% 동안 정지(0kph) 상태에 있다. WLTP 사이클에서 정지 시간은 13%, FTP75에서는 9%이다.

오늘날 대부분의 현대 자동차는 차량이 정지해 있을 때 엔진을 정지시키는 엔진 Stop & Start 기능을 가지고 있다. 이 기능은 일반적인 스타터(기어 메시를 통해 엔진에 연결) 또는 BiSG로 충족될 수 있다.

 

Image: Conventional engine starter

Image: 48V Belt integrated Starter Generator (BiSG)

기존 스타터에 비해 엔진 Stop & Start BiSG를 사용할 경우 다음과 같은 몇 가지 장점이 있다.

- 전기기기의 출력전력이 높아져 시작시간 단축

- 벨트 구동으로 인한 소음 및 진동 감소(기어메쉬의 변형)

 

기존의 Stop & Start 시스템에서는 엔진이 공회전 속도로 작동하고 차량이 정지해 있을 때 엔진이 정지한다. 이 시스템의 연료 절약량은 실제 주행 사이클에서 0% ~ 5% 사이로, 도시 교통 혼잡 조건에서 최대 10%까지 증가한다.

 

Advanced Stop & Start

기존의 Stop & Start와 비교했을 때, 어드밴스드 Stop & Start는 운전자가 브레이크를 밟거나 차량 속도가 임계값(: 8kph) 미만일 때 엔진을 정지시키는 것을 의미한다. 차량이 여전히 느리게 움직이는 경우에도 엔진이 공회전하고 변속기가 분리된 상태에서 엔진을 셧다운해야 한다.

엔진 분리는 수동 변속기(MT)에서는 클러치 페달을 통과하고 자동 변속기(AT)에서는 토크 컨버터를 통해 이루어진다. 운전자가 클러치 페달(MT)을 누르거나 브레이크(AT ON)를 해제하면 엔진이 재시동된다.

이 기능은 엔진이 꺼진 기간이 연장되기 때문에 추가적인 연비 절감 효과를 가져온다.

Advanced engine Stop & Start

Image: Advanced engine Stop & Start

고급 Stop & Start 기능은 Change of Mind(CoM) 상황을 처리할 수 있어야 한다. CoM 상황은 운전자가 브레이크를 밟고, 차량 속도가 임계값 아래로 떨어지고, 엔진 정지가 시작될 때 발생한다. 운전자가 브레이크 페달을 놓으면 차량이 완전히 정지하기 전에 엔진 재시동이 요청된다(운전자가 마음을 바꿨기 때문이다). 이러한 상황에서 매우 짧은 엔진 재시동 시간과 빠른 변속기 재연결은 허용 가능한 수준의 차량 주행성을 유지하기 위해 매우 중요하다.

기존의 스타터에는 전기 모터가 토크를 전달하기 전에 플라이휠의 기어와 결합하는 피니언(피니언)이 포함되어 있다. 피니언 결합과 모터 토크 사이의 타이밍은 고정되어 있으므로 독립적으로 제어할 수 없다. 이러한 설계 제약으로 인해 엔진이 완전히 정지하기 전에 피니언에 결속하려고 할 경우 스타터가 큰 소음을 내거나 손상될 위험이 있다. 이러한 불편함은 피니언과 모터가 독립적으로 제어되는 특정 피논 시프트형 스타터를 사용하거나 벨트 일체형 스타터 모터(BiSG)를 사용하여 해결할 수 있다.                            차량 구동성, P0 MHEV 아키텍처에서 첨단 엔진 Stop & Start 기능은 고전압(48V) 전기 기계(BiSG)로 처리된다. 가장 큰 이유는 BiSG (벨트를 통해) 엔진과 영구적으로 연결돼 짧은 시간 안에 높은 양의 전력을 전달할 수 있기 때문이다.

 

정지--모션(곡선 / 타력주행)

Stop-in-Motion 기능은 차량이 상대적인 고속(: 40kph)으로 주행하는 동안 엔진의 변속기를 분리하고 엔진을 정지(또는 공회전)하는 것을 의미한다. 타력주행 기능은 운전자가 가속 페달을 천천히 해제하고 차량이 감속할 때 활성화된다(운전자의 제동 없이).

타력주행의 근거는 차량이 일정 기간 오버런 되고 가속 및 순항하는 상황에 비해 변속기가 분리되고 엔진이 공회전(또는 꺼짐)된 상태에서 동일한 거리를 커버하는 데 필요한 연료가 적다는 것이다.

엔진 공회전 속도(Idle Coasting) 또는 엔진을 끈 상태에서(Off Coasting이라고도 함) 코팅을 수행할 수 있다. 확실한 (연료 경제) 절감을 위해 대부분의 차량 제조업체는 오프 타력주행 제어 기능이 있는 MHEV용으로 개발하고 있다.

Vehicle traveled distance with and without Coasting/Sailing

Image: Vehicle traveled distance with and without Coasting/Sailing

두 가지 시나리오를 생각해 봅시다. 첫째, 차량은 초기 차량 속도에서 출발하며, 톱 기어(6번째)가 결속(오버런)되고 감속(연료 차단 시 연료가 연소되지 않음)한다. 엔진 손실로 인해 차량이 정지 상태에 이르게 되는 것은 상대적으로 짧은 시간과 거리다. 두 번째 시나리오에서는 차량이 감속하기 시작하면 변속기가 분리되고 엔진이 정지된다. 차량 속도를 늦출 수 있는 엔진 손실은 더 이상 없으며, 관성 때문에 차량이 더 먼 거리를 주행할 것이다.

전체적으로 타력주행 거리가 충분히 길면 오버런, 가속 및 순항 시나리오에서 엔진에 비해 연비가 개선된다. Change of Mind(: 운전자가 브레이크 이벤트 후 차량 가속을 원하는 경우), 시스템은 빠른 엔진 재시동을 처리할 수 있어야 한다. 48V MHEV 시스템은 차량이 가속할 수 있도록 빠른 엔진 재시동 및 변속기 재연결 기능을 제공할 수 있다.

엔진이 꺼진 상태에서 P0 MHEV 아키텍처에서 타력 주행 시 차량 제조업체가 해결해야 하는 몇 가지 단점이 있다.

엔진이 정지하면 감속 단계(엔진과 직접 연결되기 때문에) 중에는 전기 기계가 전기 에너지를 생성할 수 없으므로 긴 타력주행 거리만 연료 효율 이점을 제공할 뿐 아니라, 엔진 정지 및 시동 이벤트가 자주 발생하는 경우 모든 엔진 리스타워가 감소하므로 연비가 감소할 수 있다.t 이벤트에는 비교적 많은 양의 연료가 필요하다(공회전 상태에서 엔진을 구동하는 것과 비교). 이 상황은 P2, P3 또는 P4 MHEV 아키텍처에서는 피할 수 있다. 전기 기계는 변속기 측에 있기 때문이다.

엔진 측 , 보조 장비(: AC 컴프레서)는 더 이상 전원이 공급되지 않는다. 이 상황에서는 실내에서 필요한 온도를 보장하기 위해 온도 조절 시스템이 엔진 시동을 요청할 수 있다(또는 타력주행을 억제할 수 있다). 해결책은 AC 시스템에 48V 전기 컴프레서를 사용하는 것이다.

차량에 자동변속기가 장착된 경우 엔진정지는 변속기 오일펌프에 필요한 전원을 더 이상 공급하지 않는다. 이 경우 변속기가 적절하게 작동하기 위해 필요한 오일 압력을 공급하기 위해 AT에 오일압력 축열조 또는 전기오일펌프를 장착해야 한다.

타력주행 기능은 차량에 48V 전기 AC 컴프레서와 전기 변속기 오일 펌프가 장착된 경우 P2, P3 또는 P4 MHEV 아키텍처에 최대 연비 편익을 제공하는 것이다. 기존의 Stop & Start에 비해 Stop-in-Motion(타력주행) 기능은 WLTC에서는 약 5~7%, FTP75에서는 약 7~12%의 연비 개선을 달성할 수 있다.

Engine load shift

내연기관(ICE)의 브레이크 고유 연료 소비량(BSFC) [g/kWh]은 시간당 연료 소비량[g/h]과 엔진 출력[kW] 사이의 비율이다.

차량이 일정한 속도로 주행할 때 엔진은 최고 BSFC 값이 아닐 수 있는 특정 작동 지점(속도 및 토크)에서 작동한다. P0 MHEV 아키텍처에서는 주행성 관점에서 총 파워트레인 토크(크랭크축)가 운전자의 토크 요청을 충족해야 한다. 동일한 크랭크축 토크 레벨을 전기 기계와 내연 엔진의 다른 토크 값으로 유지할 수 있다.

BSFC improvement in hybrid electric vehicles

Image: BSFC improvement in hybrid electric vehicles

예를 들어 운전자가 2,500rpm에서 100Nm의 토크를 요구하는 경우 일정한 차량 속도를 유지하기 위해 엔진이 저효율로 작동하며, 여기서 BFSC 455g/kWh이다. 엔진의 효율을 높이기 위해, 전기 기계는 -150Nm의 부하 토크로 제너레이터 모드(및 배터리 충전)로 설정된다. 추가 전기 부하를 보상하기 위해 엔진 토크를 250Nm로 증가시킨다. 동일한 크랭크축 토크 레벨(250~150 = 100Nm)이 유지되며, BFSC 320g/kWh로 엔진 효율성이 동시에 증가한다. 따라서 효율이 증가하면서 엔진 부하(토크) 100Nm에서 250Nm로 이동시켰다.

엔진 부하 이동 전략에는 몇 가지 제약이 있는데, 그 중 하나가 배기 가스 배출이다. 높은 부하에서 내연기관 엔진은 중간 또는 낮은 부하에 비해 방출 수준(NOx, 입자)이 현저히 높다.

토크 충진

내연 엔진은 크랭크 메커니즘(피스톤, 피스톤 핀, 커넥팅 로드 및 크랭크축)을 통해 토크를 발생시킨다. 이 구성 요소들은 질량과 관성(회전 및 변환)을 가지고 있다. 또한 엔진으로 유입되는 공기는 질량이 있으므로 관성이 있다. 이러한 설계 제약 때문에 엔진은 순간적인 토크를 전달할 수 없다. 가속 페달에 구동 팁이 들어가는 경우 엔진이 필요한 작동 지점(토크 및 속도)까지 가속할 때까지 시간이 걸린다.

전기 기계는 움직이는 부품(로터)이 하나만 있고 전자석 법칙에 의해 제어되는 순간 토크를 전달할 수 있다. 하이브리드 파워트레인은 차량의 전반적인 동적 성능을 개선하기 위해 전기 기계 토크 전달의 이점을 누릴 수 있다.

MHEV – engine torque fill with electric machine

Image: MHEV – engine torque fill with electric machine

토크 충전은 엔진이 전달할 수 없는 운전자의 토크 수요를 전기 기계 토크로 보상(충전)하는 것을 의미한다. 특히 저속 범위에서 내연기관 엔진은 토크 지연(지연)이 심하다. 엔진이 이 지역에서 작동하고 있고 운전자가 높은 토크를 요구하는 경우 엔진이 제공할 수 있는 것과 운전자가 요구하는 것의 차이는 전기 기계에 의해 보상된다.

예를 들어, 엔진 토크가 80Nm이고 운전자가 가속 페달(최대 부하)을 밟아 160Nm를 요구하는 경우, 엔진 토크가 상승할 때까지 추가로 80Nm를 전기 기계 토크가 혼합될 때까지 전기 기계에 공급한다.

토크 충진 기능은 과도 토크 요구 단계에서 토크 보조 기능으로 간주될 수 있다.

Torque boost

MHEV에서 총 파워트레인 토크는 엔진 토크와 전기 기계 토크 사이의 합이다. 엔진의 최대 부하 토크 특성은 전기 기계 토크로 상승(오프셋)할 수 있어 차량의 전반적인 동적 성능을 개선할 수 있다.

 

Image: MHEV – engine torque boost with electric machine

동일한 양의 파워트레인 토크에 대해 비 하이브리드 차량과 비교하여 MHEV 차량은 낮은 속도 범위에서 토크 특성이 개선된다는 장점이 있다. 이 기능은 전기 기계가 0 속도에서 제공하는 최대 일정 토크 때문에 가능하다.

전기기계 토크 부스트는 단기간 동안만 유지될 수 있는데, 그 주된 이유는 고전압 배터리 충전 상태(낮음)와 전력전자 및 전기기계의 온도 제한(높음)이다.

토크 부스트 기능은 정지 토크 요구 단계 중에 토크 어시스트 기능으로 간주될 수 있다.

Idle charging

MHEV에서, 전기 아키텍처 (Middle Hybrid Electric Vehicle: MHEV) 기사에서 논했듯이, MHEV에는 저전압(12V)과 고전압(48V 이상)의 두 개의 전기 네트워크가 있다. 전기 기계는 12V 네트워크에 필요한 전기 에너지를 제공하고 양쪽 배터리에서 최소 충전 수준(저전압 및 고전압)을 유지하는 역할을 담당한다. 따라서 어떤 상황에서는 차량이 정지해 있더라도 Stop & Start 기능이 억제되어 엔진이 배터리 충전 및 12V 구성 요소 에너지 수요를 위한 토크를 제공할 수 있다.

공회전 충전은 엔진이 공회전 속도로 작동하고 있고, 전기 기계는 발전기 토크로 작동하며, 엔진의 부하 역할을 한다. 엔진이 공회전 충전 상태일 때 공회전 속도는 약간 상승한다(: 1000rpm). 엔진 토크는 공회전 토크와 전기 기계 토크 사이의 합이다.

연비 측면에서 볼 때, 유휴 충전은 손실을 포함하고 있으므로 가능한 한 피해야 한다. 전기 에너지는 차량의 감속 단계에서만 수확해야 한다. 다양한 이유로 이것이 불가능할 경우, 전기 기계는 공회전 속도에서도 필요한 전기 에너지를 생성해야 한다.

Energy recuperation

엔진(차량)은 변속기를 통해 엔진이 휠에 연결되고 가속 페달과 브레이크 페달이 모두 해제된 상태에서 감속 단계에 있을 때 오버런에 있다. 오버런 중에는 차량의 관성이 엔진을 회전시키고 연료 분사(연료 차단 활성)가 없다. 이 단계에서는 엔진이 차량에 제동장치 역할을 하여 속도가 느려지는 원인이 된다.

오버런 중에 차량의 관성력이 차량을 계속 움직이는 동안 견인력(손실 또는 저항력)이 차량을 멈추려고 시도한다. 이러한 저항력은 도로 하중, 에어로 드래그, 드라이브라인 및 변속기 드래그 및 엔진 드래그. 이러한 힘은 휠 반경에 곱하여 토크로 변환할 수 있다.

MHEV – energy recuperation with electric machine

Image: MHEV – energy recuperation with electric machine

차량 및 엔진 손실 외에도, 전기 기계는 발전기 모드에 있으며 충전에 필요한 일정량의 토크 Tem[Nm]이 요구될 것이다.

오버런 시 차량의 총 제동 토크 Tbrk[Nm]는 다음과 같다.

Tbrk=Tevele+Teng+Tem(1)

여기서:

차량 [Nm] – 차량 드래그(저항) 토크이며, 여기에는 도로 하중, 에어로 드래그, 드라이브라인 및 변속기 손실이 포함된다.

Teng[Nm] – 엔진 마찰 및 펌핑 손실과 보조 장치 토크 손실(: AC 컴프레서, 오일 펌프 등)을 포함하는 엔진 손실

Tem [Nm] – 전기 기계 충전 토크

오버런 중에 전기 기계 토크의 양은 차량의 최대 감속 한계에 의해 제한된다. 전기 기계는 더 많은 전기 에너지를 얻을 수 있다 하더라도(발전기 토크를 증가시킴으로써), 총 제동 토크를 주행성 한계치 이내로 유지하기 위해 일정량만 회수한다.

따라서 에너지 회복은 전기 기계를 발전기 모드(오버런 중)로 설정하고 차량 관성으로부터 전기 에너지를 수집하는 것을 의미한다.

Brake regeneration

운전자가 브레이크 페달을 밟으면 차량이 감속(브레이크)하고 결국 완전히 정지해야 한다. 하이브리드 전기 차량의 경우 운전자가 요청한 브레이크 토크를 전기 기계 토크와 기초(유압) 브레이크 토크로 나눌 수 있다.

제동 이벤트 중에 하이브리드 차량 컨트롤러는 전기 기계에 의해 적용될 수 있는 최대 제동 토크를 브레이크 컨트롤러에 알려준다. 이 제한은 고전압 배터리 충전 상태, 인버터 또는 전기 기계 온도 등과 같은 다양한 요인에 따라 달라진다. 전기 기계에 얼마나 많은 제동 토크를 가할 수 있는지 알고 있는 브레이크 컨트롤러는 운전자의 토크 요구가 충분히 높아서 전기 기계에 의해 충족될 수 없는 경우 또는 차량 속도가 낮은 경우에만 기초 브레이크를 거의 정지할 때까지 작동시킨다.

MHEV – brake regeneration with electric machine

 

Image: MHEV – brake regeneration with electric machine

 이 경우 운전자가 브레이크를 밟을 때 차량의 총 제동 토크 Tbrk[Nm]는 다음과 같다.

Tbrk=Tvee+Teng+Tem+Tfb(2)

여기서:

Tfb [Nm] – 기초 브레이크 토크(유압 브레이크)

운전자가 약간 브레이크를 밟으면 전기 기계에 의해 전체 브레이크 토크 요구가 충족될 수 있다. 전기기계의 정격전력이 높을수록 적용할 수 있는 최대 제동토크가 높아진다.

브레이크 재생 기능을 하이브리드 컨트롤러와 브레이크 컨트롤러 사이의 연속 브레이크 토크 제어 프로세스로 정의할 수 있으며, 이 프로세스에서 총 브레이크 토크는 다음과 같은 일련의 요소를 고려하여 전기 기계와 기초(유압) 브레이크 사이에 분배된다.

-배터리 충전 상태 및 전력 제한

-인버터 및 전기기계 온도 제한

-프론트 액슬과 리어 액슬 사이의 브레이크 토크 분배

-차량 속도(: 크리프 속도 중 브레이크 재생 없음)

Electric driving (Creep)

차량 크리프는 차량이 매우 낮은 속도로 천천히 움직이고 있음을 의미한다. 이 모드는 일반적으로 다음과 같은 경우에 얻는다.

  • 변속기에 기어가 결속됨(일반적으로 1단 기어)
  • 클러치가 닫힘(수동 변속기의 경우)
  • 가속 페달을 밟지 않음the engine is at idle speed

 기존의 비 하이브리드 차량에서는 기어에서 아이들링(Idling in Gear)이라고도 한다.

자동변속기(AT)가 장착된 차량은 크리프 모드에 쉽게 진입할 수 있다. 주행(D) 모드를 선택하고 차량을 정지한 상태에서 운전자가 브레이크 페달을 놓을 때 휠에서 전달되는 공회전 토크로 인해 차량이 천천히 이동(크립)하기 시작한다.

수동 변속기(MT)가 장착된 차량의 경우, 1단 기어가 맞물리고 클러치 페달을 끝까지 밟은 상태에서 정지 상태에서 기어오르기 위해서는 운전자가 클러치 페달을 천천히 풀고 엔진 공회전 토크를 휠로 전달하기 시작해야 한다. 제어된 방식으로 수행될 경우 공회전 속도를 유지하기 위해 엔진의 공회전 컨트롤러는 천천히 엔진 토크를 증가시켜 차량을 이동시킨다.

차량이 일정한 속도(또는 가속)로 주행 중이고 가속 페달이 해제된 경우에도 크리프 모드에 들어갈 수 있다. 파워트레인 및 노면 손실(드래그)으로 인해 차량이 감속한다. 엔진 속도가 공회전 속도 목표값에 접근하면 엔진의 공회전 컨트롤러가 엔진 토크를 조절하고 차량이 계속 느리게 움직인다.

체결 기어, 차량 중량, 기어비 및 엔진 공회전 속도에 따라 차량의 크리프 속도는 5~10kph이다.

크리프 모드는 엔진의 체적 효율이 최소 수준이기 때문에 매우 비효율적인 작동 지점이다.

Valeo 48V Electric Rear Axle Drive (ERAD)

Image: Valeo 48V Electric Rear Axle Drive (ERAD)

P3 또는 P4 마일드 하이브리드 차량 아키텍처는 전기 모드에서 차량 크리프를 지원할 수 있다. 전기 기계로 크리프 모드를 수행하면 내연 엔진이 정지될 수 있기 때문에 전체적인 에너지 효율이 향상된다. 이 전기 기계는 저속 주행 시 최대 토크를 전달할 수 있으며, 이 토크는 차량을 시동하고 크리프 속도로 유지하기에 충분하다.

 

※ 출처 : x-engineer.org

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마일드 하이브리드 주요 기계 부품 구성, Mild Hybrid Electric Vehicle (MHEV) – components (Continental)

이 기사에서는 마일드 하이브리드 전기 자동차 (MHEV)의 주요 구성 요소의 전기적 및 기계적 매개 변수에 대해 설명합니다. 이 문서는 Continental에서 제공하는 48V MHEV 구성 요소에 중점을 둡니다.

다양한 유형의 하이브리드 전기 자동차와 마일드 하이브리드 전기 자동차를 만드는 이유를 상기하려면 다음 기사를 읽으십시오.

 

▷마이크로, 마일드, 풀 및 플러그인 하이브리드 전기 자동차 이해

▷마일드 하이브리드 전기차 (MHEV) – 소개

▷마일드 하이브리드 전기 자동차 (MHEV) – 아키텍처

 

48V 마일드 하이브리드 전기 자동차 시스템은 몇 가지 핵심 부품으로 만 구성됩니다.

▷전기 기계

ACDC 인버터

DCDC 변환기

▷배터리

 

48V 전기 네트워크에 더 많은 전기 부품을 추가하면 연비 및 차량 주행성 측면에서 추가 개선이 가능합니다. 차량 애플리케이션에 따라 이러한 구성 요소는 전기를 공급하고 48V 네트워크에 연결할 수 있습니다.

 ▷엔진 오일 펌프

 ▷엔진 진공 펌프

 ▷변속기 오일 펌프

 ▷엔진 워터 펌프

 ▷A / C 압축기

 ▷흡기 압축기

 ▷엔진 냉각수 히터

 

더 높은 배터리 전압과 에너지 용량은 배기 가스 후 처리 시스템에 대한 개선 된 기술의 기회를 제공합니다. 한 가지 예는 다음과 같습니다.

 

 Continental의 전기 가열 촉매 EMICAT®

 

¨ 전기 기계 및 인버터

현재 가장 일반적인 마일드 하이브리드 토폴로지는 전기 기계가 FEAD (Front End Accessory Drive)에 통합 된 P0 아키텍처입니다. 이 경우 전기 기계는 역할 및 패키지 측면에서 교류 발전기를 대체하고 있습니다.

48V belt starter generator

 

Image: 48V belt starter generator
출처: Continental

 

445/5000

벨트 일체형 시동 발전기 (BiSG 또는 e-machine)는 두 가지 주요 기능을 가진 비동기식 또는 동기식 전기 기계가 될 수 있습니다.

▶모터 모드에서 파워 트레인에 토크 제공

▶발전기 모드에서 전기 생산

예를 들어 BiSG 4-6kW의 공칭 전력과 약 14-16kW의 피크 전력을 제공 할 수 있습니다. 출력 토크는 약 60Nm 일 수 있으며 벨트 풀리 비율로 증폭 될 때 크랭크 축에서 최대 160Nm에 도달 할 수 있습니다.

48V belt starter generator

 

Image: 48V belt starter generator – exploded view
출처: Continental

1. 풀리

2. 하우징

3. 로터

4. 고정자

5. 통합 인버터

대부분의 48V 스타터 발전기는 인버터가 통합 된 3 상 교류 (AC) 전기 기계입니다. 인버터에는 두 가지 역할이 있습니다.

 AC의 배터리에서 공급되는 직류 (DC)를 전기 기계가 모터 모드 일 때 전원으로 변환

 ▶전기 기계 (발전기 모드)에서 생성 된 ACDC로 변환하여 배터리에 저장 가능

인버터가 통합 된 48V 벨트 스타터 발전기의 일반적인 전기적 및 기계적 매개 변수는 다음과 같습니다.

인버터와 전기 기계가 동일한 하우징에 통합됨 (따라서 인버터와 전자 기계 사이에 외부 케이블이 없음)

▶출력 토크 : 60Nm (크랭크 축에서 최대 160Nm)

▶기계적 피크 전력 ( 2 초 동안 사용 가능) : 14-16kW

▶기계적 연속 전력 : 4-6 kW

▶최대 속도 (연속) : 20000 rpm

▶수냉

로터는 동기식 전자 기계의 경우 클로폴 유형이거나 비동기 / 유도 전자 기계의 경우 구리 / 알루미늄 유형일 수 있습니다.

비교를 위해 P1 마일드 하이브리드 아키텍처의 경우 e- 머신은 내연 기관과 변속기 사이에 위치하기 위해 평평해야 합니다. 이러한 응용 분야에서 높은 토크 출력을 얻으려면 e- 머신이 높은 전력 밀도를 가져야 합니다. 따라서 유도 비동기 전자 기계 대신 영구 자석 동기 전자 기계가 사용됩니다.

변속기 장착 전기 기계 또는 P2 마일드 하이브리드 아키텍처는 변속기 케이스에 통합하거나 옆에 장착하여 벨트 구동 식으로 장착 할 수 있습니다.

Continental이 제안한 벨트 구동 설계는 매우 콤팩트하며 내연 기관과 변속기 사이의 제한된 공간에서 통합을 용이하게 합니다. 이 구성의 주요 이점은 엔진을 전기 기계에서 분리하여 전기 에너지의 회복을 향상시킬 수 있다는 것입니다 (엔진 손실이 없음). 또한 엔진 오프 코스 팅 / 세일링이 구현되면 전기 기계는 제한된 양의 토크를 제공 할 수 있으며 제동 중에 전기 에너지를 회복 할 수도 있습니다.

 

Image: 48V P2 hybrid module
출처: Continental

Image: 48V belt drive system
출처: Continental

1. 48V 전기 기계

2. 디커플링 텐셔너

3. 구동계 풀리

4. 벨트

5. A / C 압축기

P2 e- 머신의 냉각이 변속기 오일을 통해 수행되는 경우, 로터 유형은 영구 자석 또는 인덕션의 브러시리스여야 합니다. 포장 제약 (공간 제한)의 경우, 유도 기계 대신 영구 자석 기계 (높은 토크 밀도)가 선호됩니다.

 

¨ DC-DC 변환기

48V 마일드 하이브리드 전기 자동차에는 저전압 (12V) 네트워크와 고전압 (48V) 네트워크의 두 가지 전기 네트워크가 있습니다. 전기 에너지는 48V 전자 기계로만 생산할 수 있으므로 48V 시스템에서 12V 시스템으로 에너지를 전송하려면 DCDC 변환기가 필요합니다.

48V DCDC converter

 

Image: 48V DCDC converter
출처: Continental

DCDC 컨버터는 고전압에서 저전압 (48V ~ 12V)으로 변환 할 때 벅 모드 (스텝 다운) 또는 저전압에서 고전압 (12V)으로 변환 할 때 부스트 모드 (스텝 업)에서 작동 할 수 있습니다. 48V까지). MHEV 애플리케이션에서 대부분의 경우 DCDC는 벅 모드에서 작동하지만 두 모드를 모두 수행 할 수 있습니다.

자동차 애플리케이션에 사용되는 일반적인 DCDC 컨버터의 매개 변수는 다음과 같습니다.

▶벅 모드에서 연속 전력 : 최대 3kW

▶연속 전류 : 215A (벅 모드), 58A (부스트 모드)

▶효율성 : 95 % 이상

▶입력 전압 (벅 모드) : 24 – 54V

▶출력 전압 (벅 모드) : 6 – 16V

¨ 전기 압축기 (e-Compressor)

터보 차저 엔진에는 운전자가 가속 페달을 밟은 순간부터 차량 가속이 지연되는 이른바 "터보 지연"이 있습니다. 이것은 흡기 / 배기 가스와 압축기의 로터의 관성 때문에 발생합니다.

48V 네트워크는 기존 터보 차저 보다 응답 시간이 더 빠른 전기 압축기를 사용할 수 있는 기회를 제공합니다. Continental 48V 마일드 하이브리드 아키텍처에 적합한 자동차 애플리케이션 용 전기 구동 방사형 압축기를 제조합니다.

48V e-Compressor

Image: 48V e-Compressor
출처: Continental

e-Compressor는 엔진의 전반적인 토크 과도 응답과 저급 토크 특성을 개선하여 가벼운 하이브리드 애플리케이션을 위해 엔진의 크기를 더욱 줄일 수 있습니다.

Continental에서 제공하는 48V e-Compressor의 주요 특징은 다음과 같습니다.

▶전기 모터 : 영구 자석 동기

▶공급 전압 : 48V

▶피크 샤프트 파워 : 5kW

▶최대 속도 : 70000 rpm

▶응답 시간 t90 : 0.25 초 미만 (t90은 목표 속도의 90 %에 도달하는 시간을 나타냄)

▶수냉식

CAN 인터페이스가 있는 통합 전자 장치

▶고속 베어링 시스템

▶용도별 압축기 설계 (다른 엔진 사양에 맞게 사용자 정의 가능)

¨ 전기 가열 촉매 EMICAT®

내연 기관은 배기 가스 배출 표준 (Euro 6, SULEV )을 충족 할 수 있는 후 처리 시스템이 필요합니다. 촉매 변환기는 ICE 후 처리 시스템에서 널리 사용됩니다. 촉매 변환기의 단점 중 하나는 효율적으로 작동하려면 고온에 도달해야 한다는 것입니다.

스파크 점화 (가솔린) 엔진에 사용되는 3 원 촉매 컨버터에서 소등 온도 (작동을 시작하는 값)는 약 300 ° C입니다. 가장 효율적인 전환율은 400 – 800 ° C 사이의 공칭 온도에서 얻어집니다.

가능한 한 배출량을 줄이려면 촉매가 가능한 한 빨리 소등 온도에 도달해야 합니다. 하이브리드 차량은 정지 및 시동 중 또는 엔진이 꺼진 상태에서 타력 주행 중에 엔진 정지 상황이 더 자주 발생하기 때문에 이러한 상황을 악화시킵니다.

Image: EMICAT®

출처: Continental

Image: EMICAT® and catalyst

출처: Continental

Continental에서 제공하는 전기 가열 촉매 EMICAT®는 매우 짧은 시간에 촉매 변환기를 가열하여 이 문제를 해결합니다. 이 기술을 사용하면 엔진 끄기 단계를 반복하고 연장하여 유해 배출량을 동시에 줄일 수 있습니다 (촉매 조명 끄기 온도에 더 짧은 시간에 도달). 가솔린 및 디젤 승용차 후 처리 시스템은 물론 고효율 지원 촉매를 포함한 중부 하 작업에도 통합 될 수 있습니다.

EMICAT® 시스템의 주요 특징은 다음과 같습니다.

 작동 전압 : 12V 또는 24V 또는 48V

 12V의 정격 전력 : 0.3 – 3.6 kW

 24V의 정격 전력 : 1 – 4 kW

 48V의 정격 전력 : 2 – 4 kW

직경 (차량 용도에 따라 다름) : 50 – 342 mm

EMICAT performance

 

Image: EMICAT performance
출처: Continental

위의 이미지에서 가열되지 않은 촉매에 비해 가열 된 촉매의 전력 등급 기능인 온도 반응과 탄화수소 (HC) 배출 감소를 볼 수 있습니다. 48V 전기 네트워크 (마일드 하이브리드 차량)에 적합한 3kW 전력에서 최고의 성능을 얻습니다.

전기 가열 촉매는 후 처리 시스템에 다음과 같은 몇 가지 이점을 제공합니다.

▶촉매 조명 오프 온도의 더 빠른 도달

▶무부하 또는 엔진 오프 단계에서 촉매 냉각 감소

▶귀금속 감소 가능성 (비용 절감)

▶배기 가스에 추가 에너지가 추가되어 액체의 기화 개선

▶개선 된 저온 SCR (선택적 촉매 환원)

▶낮은 난방 전력을 위한 지능형 활성화

▶중간 저장 없이 회복 에너지 사용 (배터리 순환 없음)

RDE (Real Driving Emissions) 도전 지원

※출처 : x-engineer.org

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직접 메탄올 연료전지(Direct Methanol Fuel Cell, DMFC)

자동차 학습/수소(연료전지)자동차 2020. 10. 15. 09:25 Posted by 자동차 전문 교육 자동차 역사가

직접 메탄올 연료전지(Direct Methanol Fuel Cell, DMFC)

 직접 메탄올 연료 전지(DMFC)는 메탄올을 직접, 전기화학 반응시켜 발전하는 시스템이다. 전해질은 이온 교환막에 인산을 담지 시킨 것이다. 작동 온도는 150로 비교적 저온이다. PEFC와 비교하여 개질기를 제거할 수 있으며, 시스템의 간소화와 부하 응답성의 향상이 도모될 수 있는 장점을 갖고 있다. 그러나 반응 속도가 낮은 것에 의한 저출력 밀도, 다랑의 백금 촉매의 사용과 메탄올과 산화제의 Cross Over(고체 고분자막을 통과하는 것) 등의 단점도 있다.

직접 메탄올 연료전지(DMFC)

 직접 메탄올 연료전지(DMFC)는 고분자 전해질 막을 사이에 두고 양쪽에 각각 음극과 양극이 위치한다. 음극에서는 메탄올과 물이 반응하여 수소 이온과 전자를 생성한다. 생성된 수소이온은 전해질 막을 통해 양극 쪽으로 이동하고, 양극에서는 수소 이온과 전자가 산소와 결합하여 물을 생성 시킨다. 이 때 전자가 외부 회로를 통과하면서 전류를 발생시키는 것이 작동 원리이다.

 실제 사용시에는 출력을 높이기 위해 이러한 단위전지를 여러 개 묶어서 스택을 만들어 사용하는데, 일반적인 연료전지의 스택에서는 양극판(bipolar plate)을 사용하지만 마이크로 연료전지에서는 단극판(monopolar plate)을 사용한다. DMFC는 고분자전해질 연료전지(PEMFC)와 똑 같은 구성요소를 사용하지만, 메타올을 개질하여 수소로 만들 필요가 없어 직접 연료로 사용할 수 있기 때문에 소형화가 가능하다. DMFC PEMFC에 비해 출력밀도는 낮지만, 연료의 공급이 용이하고 2차 전지에 비해 높은 출력밀도를 각지 때문에 자동차의 동력원으로서 2차 전지를 대체할 수 있는 가능성이 매우 높은 것으로 알려져 있다.

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고분자 전해질 연료전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell, PEMFC)

 수소이온을 투과시킬 수 있는 고분자막을 전해질로 사용하는 고분자전해질 연료전지(PEMFC)는 다른 형태의 연료전지에 비해 전류밀도가 큰 고출력 연료전지로서, 100 미만의 비교적 저온에서 작동되고 구조가 간단하다. 또한 빠른 시동과 응답특성, 우수한 내구성을 가지고 있으며 수소 이외에도 메탄올이나 천연가스를 연료 사용할 수 있어 자동차의 동력원으로서 적합한 시스템이다. 이와 같이 PEMFC는 무공해자동차의 동력원 외에도 분산형 현지설치용 발전, 군수용 전원, 우주선용 전원 등으로 응용될 수 있는 등 그 응용 범위가 매우 다양하다.

 PEMFC에 대한 연구는 1955년 미국의 GE에서 처음으로 시작되어 1962년에 이미 1KW PEMFC 스택 2개로 이루어진 모듈을 Gemini 우주선 3호부터 12호에 사용하였다. 이후로 PEMFC를 연료전지자동차 등 민간용으로 응용하기 위한 연구가 전 세계적으로 활발하게 진행되고 있다.

 대기오염의 주원인인 내연기관 차량을 대체할 수 있는 무공해 자동차로는 원래 배터리를 동력원으로 하는 전기자동차가 각광을 박고 있었다. 그러나 배터리를 전기자동차 동력원으로 사용할 겨우 충전 시 많은 시간을 요구하고, 에너지 밀도가 낮아 주행거리가 짧으며 배터리의 수명이 짧은 문제점이 있다. 또한 전기자동차가 상용화 되면 많은 전기 충전소의 설치가 필요하며 여기서 사용되는 전기는 대규모 발전소에서 공급되므로 결국 오염원의 이동에 불과하다고 볼 수 있다. 따라서 전기자동차 동력원으로서의 배터리에 대한 단점을 보완하기 위하여, 연료전지 구동방식 또는 배터리와 연료전지를 동시에 사용하는 혼합형(hybrid) 자동차를 구성하는 방법이 최근에 출시되고 있다.

고분자 전해질 연료전지

 우리나라에서는 1990년대부터 대학을 중심으로 단위 전지에 대한 기초연구를 시작하였으며, KIST 연료전지연구센터에서도 1996년부터 고분자전해질 연료전지 원천기술을 개발을 시작한 후 2000 5KW급 스택을 제작하여 연료전지/배터리 하이브리드 골프 카트에 적용한 적이 있다.

고분자 전해질형 연료전지 특징

1. 고분자 막을 전해질로 사용

2. 촉매로 백금을 사용함으로써 비교적 고가

3. 저온에서 운전으로 사동성이 우수함.

4. 고체 막을 전해질로 사용함으로써 취급이 용이함.

5. 주로 자동차, 가정용으로 개발 

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