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자동차 학습/전기자동차

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

by 자동차 전문 교육 자동차 역사가 2021. 1. 20.
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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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