전기차의 작동원리
전기차는 고전압 배터리에서 전기에너지를 전기모터로 공급하여 구동력을 발생시키는 차량으로, 화석연료를 전혀 사용하지 않는 무공해 차량이다.
- 내연기관차와 달리 엔진이 없이 배터리와 모터만으로 차량 구동
- 엔진이 없으므로 대기오염물질과 온실가스를 배출하지 않음
- 배터리 용량에 따라 주행가능 거리에 차이가 있음
전기차 내부구조
- 외부 전력 공급을 통한 충전 필요
- 급속충전기는 50kW급으로 완전방전상태에서
80%충전까지 30분이 소요되며, 완속충전기는
약 6~7kW급으로 완전방전에서 완전충전까지
4~5시간이 소요됨
- 내연기관 엔진없이 충전된 배터리에서
공급되는 전기에너지만을 동력원으로
전기모터를 구동
- 회생제동 기능을 이용한 운행 중 배터리
충전으로 제동횟수가 많은 도심에서
에너지 효율성 극대화
* 회생제동 : 브레이크 제동 시 모터가
발전기로 전환되어 역으로 배터리를 충전
V2L 이란?
V2L은 Vehicle to Load의 약자로서 전기차에 탑재된 배터리의 전력을 외부로 끌어다 사용할 수 있도록 만든 시스템이다. 통합 충전 시스템과 차량 충전관리 시스템을 통해 별도의 추가장비 없이(커넥터만 꼽아서 사용) 외부로 최대 3.6kW의 소비전력을 공급할 수 있다. 일반 가정에서는 시간당 500W(0.5kW)의 전력이 공급되는데 비해 높아 야외에서 가전제품, 전자기기 등을 쉽게 충전·사용할 수 있다. 아이오닉5에 처음 적용되었으며, 배터리 최대 용량의 70%를 V2L로 사용 가능하다.
전기차 주행상황별 작동방식
전기차 고유의 발진 가속
전기차는 전기모터를 사용하여 우수한 초기 발진 토크를 제공합니다. 그로 인해 서울 강남과 같은 혼잡한 도심속에서는 순간순간 빠르게 가속을 하여 이동하는 것이 전체 교통 흐름상에 긍정적으로 적용될 수 있습니다.
회생제동
주행 중 브레이크를 밟으면 배터리가 충전되는 기능으로 역시 혼잡한 도심에서는 제동이 많아 주행 효율성을 높여주고 경제적으로 작용될 수 있는 기능이다.
급속충전
우리나라는 대표적으로 빨리빨리를 강조하는 국가로서 기다림을 싫어한다. 따라서 20~30분 내외로 빠르게 충전하는 시스템은 우리 국민들의 정서에는 적절한 방식이며 전기차의 구매량 증가와 더불어 급속충전기의 설치 또한 증가하는 추세다.
완속충전 상태에서의 예냉 / 예열
충전기 플러그인 상태에서 공조장치를 미리 가동시켜 쾌적한 상태로 만들어 준다는 것. 쉽게 말해 온풍기와 에어컨을 콘센트에 꼽고 사용하는 것 처럼 전기차를 충전기와 연결한 상태에서 공조 시스템을 작동 시키면 차후에 주행 시 최대 주행 거리를 연장하여 도움을 준다.
전기차 특징
☞ 친환경적
- 주행 시 화석연료를 사용하지 않아 COㅎ나 NOx를 배출하지 않음
- 엔진 소음이 적고, 진동이 적음
☞ 경제적
- 전기모터로만 구동할 경우 운행비용이 가장 저렴하고, 심야 전기를 이용할 경우 비용을 더 낮출 수 있음
- 차량 수명이 상대적으로 김
☞ 안전성
- 사고 시 폭발의 위험성이 적음
☞ 편의성
- 심야 전력으로 자택에서 충전 가능
- 기어를 바꿔줄 필요가 없어 운전 조작이 간편
하이브리드 자동차 내부 구조
- 외부 전력 공급이 필요한 PHEV(Plug-in Hybrid Electric Vehicle)와 필요없는 HEV(Hybrid Electric Vehicle)로 구분된다.
- 하이브리드 자동차는 엔진과 모터를 모두 사용하는 모델로서 상황에 따라 엔진, 모터, 엔진+모터 구동형태로 전환된다.
- 전기차와 동일하게 회생제동 기능을 통해 운행 중 배터리 충전으로 제동횟수가 많은 도심에서 에너지 효율성이 극대화 된다.
하이브리드 자동차의 구동 원리는?
내연기관 엔진과 전기배터리 모터의 조합으로 움직이며, 전자제어 장치가 최적 상태를 유지하도록 만든 시스템이다. 출발과 저속 주행시에는 엔진 가동 없이 모터동력만으로 주행한다. 따라서 기존의 내연기관 차량에 비해 유독가스 배출량을 줄이기 위해 만든 친환경 자동차에 해당된다.
기본적으로 시동을 걸고 저속으로 주행하는 구간에서는 대부분 전기 모터만으로 구동하여 연료 소모 및 엔진의 소음을 최소화 시킨다. 이후 가속하거나 오르막을 오르는 주행에서는 전기모터와 엔진이 동시에 구동되어 강력한 출력을 전달한다.
또한 감속 시에는 회생 제동 시스템을 통해 제동 시 발생하는 에너지로 모터를 발전기처럼 사용하여 배터리를 충전한다. 3세대 이후 하이브리드 자동차에서는 정속주행 시 배터리의 잔량에 따라 엔진으로 주행하여 배터리를 충전하거나, 또는 모터만으로 구동하기도 하여 에너지 효율을 극대화시키고 배출 가스를 줄이는 기술이 적용되기도 한다.
전기차의 장점
- 전기만을 사용하기 때문에 오염물질이 배출되지 않아 무공해
- 회생제동 시스템을 이용한 에너지 회수를 통해 주행거리 다소 증가
- 모터 사용으로 인해 내연기관 슈퍼카와 비슷한 차량 속도 및 토크 경험 가능
- 내연기관에 비해 유지보수성이 뛰어남(소모품 및 정비 파트 등이 단순함)
- 모터 사용으로 인해 소음이 없어 정숙성 극대화
- V2L(Vehicle to Load)을 통해 캠핑과 같이 외부 활동 시 전력을 사용 가능
전기차의 단점
- 완충 시 주행거리 다소 부족
- 전기차 충전소가 주유소에 비해 부족
- 구매가능한 모델이 제한적(모든 차량 전기차화 되지 않음)
- 내연기관 자동차에 비해 높은 가격대
- 주유시간에 비해 긴 충전시간
하이브리드카의 장점
- 시내 주행 시 기존 내연기관 차량에 비해 모터 보조로 인한 연비 상승
- 차량 정차 및 모터 주행 시 정숙성이 매우 좋음
- 전기차에 비해 가격대가 다소 낮게 형성됨
- 각 제조사 및 세단, SUV 등 많은 모델에 하이브리드화 되어 선택의 폭이 넓음
- 동급 내연기관에 차량에 비해 가속력이 좋음
- 회생제동 시스템을 이용한 에너지 회수를 통해 주행거리 다소 증가
하이브리드카의 단점
- 내연기관 차량에 비해 가격이 다소 비싸다
- 전면 사고 발생 시 구조가 복잡하여 비용 과다 및 정비가 까다로움(고전압, 고전류 주의)
- 연비 주행을 하지 않는다면 연비의 큰 상승은 기대하기 어려움(특히 장거리 주행시)
- PHEV(Plug-in Hybrid Electric Vehicle)는 주유와 충전을 병행해야함
- V2L(Vehicle to Load) 기능이 탑재되지 않음
