전기자동차 데이터로 답하다 - 1편

□ ’전기자동차 데이터로 답하다‘ 시리즈

 자동차를 움직일 수 있도록 하기 위해서는 상당한 동력을 발생시킬 수 있는 동력원이 필요하며, 어떤 종류의 동력원인가에 따라 내연기관자동차와 전기자동차로 분류하기도 한다.

전기자동차에 사용되는 동력원은 우리가 일상생활에 사용하는 전력의 수십 배에 달하는 전력을 가진 고전압배터리를 이용하여 동력원을 공급하며, 최근 화재발생 및 원자재로 사용되는 희토류 금속(리튬 등)의 공급원 확보와 생산과정에서 환경에 미치는 영향까지의 다양한 문제가 제기되기도 하고 있다.

 이렇게 동력공급원으로 고전압배터리가 사용되므로 자동차 구성품은 기존의 내연기관과 전기자동차 사이의 많은 부분에서 차이가 발생하게 된다. 이런 변화가 발생되는 주요 부분으로 알고 있는 전기자동차의 고전압배터리, 구동모터, 충전시스템 등에 어떠한 변화가 발생하는지를 차량에서 취득한 DATA를 활용하여 다양하게 분석하였다.

그럼 이제부터 일반적으로 평소 궁금할 만한 내용 위주로 DATA로 답하는 내용을 시리즈로 연재하고자 한다.

 그림 1  측정차량(좌)과 DATA 취득 장비(우) 

1편 고전압 배터리 

□ 운전자가 계기판에서 확인하는 고전압배터리 충전량은 실제 충전량일까?

 차량 계기판 정보 디스플레이는 운전자에게 차량의 상태 및 운전 정보를 제공하는 중요한 시스템 중 하나이다. 특히, 전기자동차의 경우 고전압 배터리의 충전상태를 나타내는 SOC (Status Of Charge_ 충전량)는 운전자가 충전 여부를 결정하는 데 이용되는 핵심적인 정보이다. 그러나 계기판에 표시되는 SOC 값이 고전압 배터리의 실제 충전 상태를 정확히 반영하는지 단정할 수가 없기에 차량의 DATA를 측정하여 시각적으로 확인해 보기로 한다. 

그림 2에서 계기판에 차량의 현재 고전압 배터리 SOC를 보여주고 있다. SOC는 BMS (Battery Management System_배터리  관리 시스템)에서 시스템을 제어하는 데 사용하는 실제 SOC와 계기판을 통해 운전자에게 정보를 제공하는 계기판 SOC로 구분된다. 

   그림 2  배터리 잔량 표시 및 급속충전 시 SOC 변화량 _A 차량 

그림 2는 급속 충전기를 사용하여 완전 방전된 상태에서 100% 충전까지 충전하는 동안 실제 SOC와 계기판 SOC의 변화량을 시계열로 표시한 데이터이다. 

운전자가 운행 중에 계기판에서 확인할 수 있는 수치는 계기판 SOC이며, 실제 SOC와 일치되는 구간은 고전압배터리 용량이 60% 지점이 되는 것이 확인된다. 즉, 고전압배터리 용량이 60%이하 구간(저충전 상태)에서는 계기판 SOC가 실제 SOC 보다도 좀 더 낮게 표시되고, 고전압배터리 용량이 60%이상 구간(고충전 상태)에서는 실제 SOC가 계기판 SOC 보다도 좀 더 높게 표시된다. 이는 운전자가 주행 중에 느낄 수 있는 저충전상태에서의 불안감은 감소시키고  고충전상태에서의 만족감은 증대시키는 역할을 하게 되어 운전자의 스트레스를 반감시키는 역할을 할 수 있을 거라 보여진다.

    그림 3  급속충전시 SOC 변화량 _B 차량 

또 다른 예로 그림 3에서는 다른 차량에서 분석된 SOC 변화량을 보여준다. 여기에서는 저충전상태에서는 실제 SOC와 계기판 SOC값이 유사한 값으로 보여지며, 고충전상태에서는 일부 차이를 보이는 것을 알 수 있다. 다만, 이러한 용량표시는 제조사, 차종 그리고 년식에 따라 달라질 수 있으므로 참고하길 바란다. 여기에서 A차량은 B차량에 비해서 최신연식 차량이다. 

다음편에서는 고전압배터리 DATA에 숨어 있는 두 번째 특성을 알아보고자 한다.