전기차 모터19 전기차 모터 발열에 대해 알아보자(2) 오늘은 전기장의 수식을 통해 발열을 알아보도록 하겠습니다. 아래 식은 전기장의 지배 방정식이라고 볼 수 있는데요. v 는 전압, i 는 전류, R은 저항, L은 인덕턴스(어건 좀 어려우니 나중에...) e는 발생하는 기전력(electromotive force)입니다. 전기힘 정도로 생각하면 쉽게 이해 할 수 있습니다. $$ v = iR + L \frac{di}{dt} +e $$ 양변에 i를 곱하게 되면 다음식과 같이 됩니다. $$ vi = i^2R + Li \frac{di}{dt} +ei $$ 위의 수식 중 우변의 첫째 항인 아래의 항이 발열을 나타내는 항이 되는데요. $$ i^2R $$ 보시는 바와 같이 전류의 제곱과 저항의 곱으로 열이 발생하게 됩니다. 전류가 2 배면 열은 4배, 10 배면 100배.. 2020. 2. 17. 전기차 모터 발열에 대해 알아보자(1) 오늘은 전기차 모터의 발열에 대해 알아볼까 합니다. 쉽게~쉽게 알아보죠.~ 모터가 회전력을 얻기 위해서는 자계(magnetic field)와 전류(current)가 공존해야 합니다. 아주 쉽게 이야기를 하면 초등학교 과학시간에 전자석의 원리에 대해 배운 적이 있죠. 그것을 간단히 설명하면 못 주위에 구리선을 감고 전류를 흘리면 주변에 힘이 발생하는 것을 관찰하는 실험입니다. 아주 기초적으로는 모터가 동작하는 상황도 같은 원리인 것이죠. 이것을 모터의 발열 관점에서 보면 강자성 체(ferromagnetic material)로 구성된 철심이 자계를 형성하고, 도체로 구성된 권선을 통해 전류가 흐르게 됩니다. 이 과정에서 전기 에너지가 열 에너지로 변환된 주울 열(Joule heat)로 인한 모터의 고정자에 .. 2020. 2. 16. 전기차 모터 냉각에 대해 알아보자(5) 전기차 모터의 냉각은 앞서 소개드린 바와 같이 크게 수냉(water cooling)과 유냉(oil cooling) 방식으로 나눌 수 있습니다. 각각의 냉각 방식에 따른 장/단점을 알아 보겠습니다. 수냉 방식의 장점은 구조가 간단하며 모터(정확히는 내부의 스테이터)를 감싸고 있는 하우징 단면의 유로에 냉각수가 흐르고 있기 때문에 하우징과 직접 접촉되어 있는 스테이터의 냉각에 유리합니다. 그리고 기존의 차량의 라디에이터 시스템에 흐르는 냉각수를 그대로 활용할 수 있는 장점도 있습니다. 수냉 방식의 단점은 코일을 감싸고 있는 절연지(코일외부로 전기가 통할 수 없도록 막는 재료)의 열저항(코일외부로 열이 이동하지 못하게하는 저항)으로 인해 내부 코일의 열원을 냉각할 수 없습니다. 이는 냉각성능의 치명적인 단점이.. 2020. 2. 13. 전기차 모터 냉각에 대해 알아보자(4) 그림 : 전기차 시스템 내 전기모터의 일반적인 유냉방식 개념도 이번 편에서는 전기차 모터의 유냉방식에 대해 소개해 드리겠습니다. 위의 그림은 현재 차량용 구동모터에 적용되고 있는 유냉방식을 설명하기 위해 냉각수와 오일 그리고 열의 이동을 표기한 그림입니다. 그림과 같이 모터의 인버터에 전원이 인가되면 인버터와 모터에서 열이 발생하게 됩니다. 이때 인버터의 열은 냉각수가 가져가고, 모터의 열은 오일이 냉각하는 개념입니다. 냉각 오일은 오일 펌프를 통해 모터 내부로 다시 유입되어 코일을 냉각한 후 모터 외부로 이동하게 됩니다. 가열된 오일은 오일쿨러(oil cooler)에서 냉각수와 오일 간의 열교환(heat exchange)으로 냉각되고 다시 모터로 유입되어 순환하게됩니다. 최종적으로는 그림의 라디에이터에.. 2020. 2. 13. 전기차 모터 냉각에 대해 알아보자(3) 전기차 모터에서 발생하는 열은 얼마나 될까요? 전기차 모터의 출력이 100kW(현대의 전기차 아이오닉이 이 정도 되네요)이고 모터의 효율이 90%면 나머지 10%는 대략 발생하는 열이라 생각해 봅시다. 10kW가 열을 발생시키는데 이는 가스렌지 대신 주방에 설치된 동그랗게 생긴 전기쿡탑을 생각하시면 이해가 빠를 것 같습니다. 동그랗게 생긴 쿡탑 하나가 보통 1~2kW 가량 열을 발생시키는데요. 그와 같은 동그란 쿡탑이 전기차 모터 내부에 5개 이상 포함되어 있다고 상상해보세요. 엄청난 열이 아니겠습니까. 전기차 모터에서 발생하는 열로 요리를 하지는 않을테고, 자~ 이 열을 어떻게 처리할까요? 아래 그림과 같이 전기차 냉각시스템의 구성은 차량 열관리(thermal management) 관점에서 크게 라디에.. 2020. 2. 12. 전기차 모터 냉각에 대해 알아보자(2) 전기차 모터 냉각은 왜 하는 걸까요? 모터 설계에 있어서 효율적인 모터냉각의 필요성을 아래 그림에 도시하였습니다. 표시된 내용과 같이 발열에 대한 효율적인 냉각을 수행할 수 있다면 효과적인 모터 설계의 선 순환을 이루어 낼 수 있습니다. 냉각의 필요성을 보다 상세히 설명하면 다음의 네 가지로 요약 할 수 있습니다. 첫째, 모터 냉각을 잘하면 전류밀도(current density)를 증대 할 수 있습니다. 모터 내부의 부품 중 절연지(insulation paper)는 코일(coil)과 스테이터(stator)의 전기적 특성을 차단하는 역할을 수행하는데, 모터 코일에 인가되는 전류의 크기는 전기 절연특성을 갖는 절연지의 열저항(thermal resistance)으로 인해 제한된 전류만 모터에 인가 할 수 있습.. 2020. 2. 12. 전기차 모터 냉각에 대해 알아보자(1) 전기차 모터는 내연기관 자동차 엔진처럼 필연적으로 열이 발생합니다. 차량 구동모터 방열설계의 핵심기술인 냉각기술(cooling technology)은 모터의 고효율화 및 고성능화, 소형화, 그리고 내구성 확보와 밀접한 관련이 있습니다. 모터에 대한 냉각설계를 두 가지 관점으로 볼 수 있는데 그것은 발열원(heat source)을 줄이기 위한 설계와 발열원으로부터 방출되는 열을 효과적으로 배출하는 설계로 나누어 냉각설계를 하는 것입니다. 모터 자체에서 발생하는 열을 줄이기 위한 노력으로 철심 두께축소, 소재변경, 영구자석(permanent magnet) 배치변경 등이 있습니다. 이러한 방법은 모터에서 발생하는 손실을 줄여 열 발생을 감소시키는 것으로 볼 수 있습니다. 발생된 열을 효과적으로 배출하기 위한 .. 2020. 2. 12. 전기차 모터에 대해 알아보자(3) 전기자동차는 본격적인 대중화에 앞서 해결해야 할 기술적인 문제들을 몇 가지 갖고 있는데, 대표적으로 성능향상과 저가의 소재개발을 해야 하는 배터리(battery)기술과 전기자동차 구동계 부품(traction part)에 대한 기술입니다. 이중 전기자동차 구동계의 핵심부품에 해당하는 전기모터(electric motor)는 차량 구동부와 결합되는 중요부품 중 하나죠. 전기자동차 모터는 기존 내연기관의 역할을 했던 엔진을 대체하므로 내연기관이 감당했던 자동차 운전구간의 높은 토크(torque)와 고속회전 특성을 만족시키기 위해 많은 전류(current)가 인가 됩니다. 따라서 큰 값으로 인가된 전류로 인해 매우 높은 열이 모터 내부 부품에 연속적으로 발생할 수 밖에 없습니다. 이로인해 모터에 발생한 열은 모터.. 2020. 2. 11. 전기차 모터에 대해 알아보자(2) 최근 온실가스 및 대기오염에 의한 환경오염과 기후변화로 인해 친환경에 대한 관심이 크게 증가되고 있습니다. 이러한 환경변화에 따라 자동차 산업은 변화의 기로에 서 있는데, 특히 석유에 의존하는 기존의 내연기관 엔진(internal combustion engine) 자동차는 연료연소에 의한 배기가스로 환경오염을 야기시키기 때문에 점차 전기차로 변화될 시기를 맞이하고 있습니다. 이처럼 자동차 산업의 패러다임이 변함에 따라 친환경 자동차 시장도 급속히 성장하고 있는 추세입니다. 특히 2020년 2월 미국의 테슬라의 주가가 질주를 하고 있음이 이를 잘 반영하고 있습니다. 이러한 변화에 대응하고자 국내는 물론 선진국들의 정부정책은 환경규제를 더욱 강화하고 친환경 자동차 대중화 정책을 펼치고 있는 실정입니다. 아래.. 2020. 2. 11. 이전 1 2 3 다음
