전기 자동차의 작동 원리와 배터리 구조에 대해 알아보자

전기 자동차의 작동 원리와 배터리 구조에 대해 알아보자

세계가 기후 변화와 싸우기 위해 더 많은 

재생 가능 에너지와 교통 솔루션으로 이동함에 따라

전기 자동차는 인기가 치솟고 있습니다.

 

EV의 배후에 있는 테크놀로지는 향상되어

우리 문화의 큰 부분이 되었습니다.

 

여러분은 EV, 그러니까 전기자동차가

실제로 어떻게 작동하는지 궁금해 본 적이 있나요?

여기서는 EV가 가스 자동차와 다른 점 및 

작동 방식에 대해 간략히 살펴보겠습니다.

 

전기 자동차는 어떻게 작동할까요?

사람들이 전기차를 언급할 때,

그들은 보통 배터리로 움직이는 완전히 전기차에 대해 이야기합니다.

이것들은 때때로 배터리 전기 자동차(BEV)라고 불립니다.

 

그러나 EV로 분류할 수 있는 다른 유형의 차량이 있습니다.

하이브리드 차량
플러그인 하이브리드 차량
연료전지 전기차(FCEV)

 

 

EV의 배터리 구조

연료 전지로 구동되지 않는 모든 EV는 도로 주행 시 차량에

사용되는 에너지를 저장하기 위해 일종의 배터리가 필요합니다.

 

대부분의 경우, 이러한 배터리는 리튬 이온으로 제조됩니다.

기본적으로 휴대전화 배터리의 산업용 강도의 버전입니다.

 

EV 배터리는 일반적으로 셀 스택으로 구성되며 

트랙션 배터리라고 불리는 차량 하단을 따라 큰 뱅크에 배치됩니다.

 

배터리 어셈블리는 충전소를 통해 또는 차량을 

가정용 전원 소켓에 꽂아 그리드에서 전기를 충전합니다.

 

배터리로 구동되는 트럭이나 SUV와 같은 대형 차량에는

더 큰 배터리 뱅크가 있을 것 입니다.

완전히 충전된 후에는 차량을 다시 충전하기 전에 설정된 범위가 설정됩니다.

 

전기 자동차는 자동차가 움직이지 않을 때 엔진을 끄고 

자동차가 브레이크를 밟아 배터리를 충전하는 운동 에너지를 사용하는 것과 같은 

배터리 수명을 연장하기 위해 다른 기능들과 함께 만들어집니다.

연료 전지 차량은 약간 다르게 작동합니다.

 

배터리 대신 저장된 수소 가스 탱크를 사용하여 

수소와 공기 중의 산소를 혼합하여 전기를 형성하는 화학 반응을 일으킵니다.

 

가스가 고갈되면 탱크를 다시 채워야 하며, 

이는 EV 배터리를 충전하는 것보다 시간이 덜 걸릴 수 있습니다.

EV 배터리 기술의 진보는 끊임없이 이루어지고 있으며, 

이는 EV의 디자인이 새롭게 반복됨에 따라 EV의 범위가 계속 늘어날 수 있음을 의미합니다.

 

GM은 CES 2021에서 LG와 에너지 밀도가 더 높은

소형 EV 배터리를 생산하겠다고 밝힌 바가 있습니다.

 

전기 모터와 가스 엔진의 차이점은 무엇입니까?

가스로 구동되는 내연 엔진은 압축 점화 연료를 사용하여

크랭크축에 연결된 피스톤을 움직이며, 이는 차량의 휠을 회전시킵니다.

 

모든 전기 자동차는 동일한 회전 원리를 사용하여 차량을 앞으로 밀어냅니다.

다만 동력이 다를 뿐입니다.

 

EV는 피스톤 대신 전자석을 사용하여 크랭크축을 움직입니다.

 

EV의 전기 모터에는 자석 시스템이 있으며, 

그 중 일부는 정지해 있고 일부는 회전하고 있습니다.

 

자석은 회전해야 하는 자석의 극성을 지속적으로 전환하여 회전시킵니다.

 

어렸을 때 했던 과학실험 기억나세요? 

자석 두 개를 모아서 극과 극으로 배열해서 서로 밀어내는 실험 말입니다.

 

기본적으로 두 개의 자석을 북에서 북으로, 또는 남에서 남으로 밀려고 할 때

발생하는 저항은 EV의 모터를 회전시키고 차량의 바퀴를 회전시키는 것입니다.

이 저항을 만들기 위해서는 회전하는 자석이 항상 정지된 자석과 반대 전하를 가져야 합니다.

그것은 인버터라고 불리는 장치에 의해 실현됩니다.

 

인버터는 EV 배터리에서 전력을 끌어와 

회전 자석의 극성을 초당 약 60회 전환합니다.

 

지속적인 전환은 지속적인 자기 저항을 생성하고 

모터에 전원을 공급합니다.

이 설계는 모터가 처음부터 회전하도록 제작되었기 때문에 

내연기관보다 효율적이며, 가스 엔진은 크랭크축을 사용하여 

피스톤의 상하 운동을 회전 운동으로 변환하여 휠을 회전시켜야 합니다.

 

또한 인버터의 극성 전환 주파수를 조정하면 

가솔린 엔진보다 EV의 속도와 토크를 더 세밀하게 제어할 수 있습니다.

 

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EV는 정말로 가스 차량보다 더 지속 가능한가?

모든 전기 자동차는 화석 연료를 태우지 않기 때문에 배

관에서 해로운 배기가스를 배출하지 않습니다.

 

수소 연료 전지 차량에서는 수소와 산소를 혼합하여

얻은 물만 작동시킬 수 있습니다.

 

그런 식으로, EV는 가스 차량보다 더 지속 가능하고 환경 친화적입니다.

 

그러나 장기적으로 지속 가능하기 위해서는

신중하게 배터리를 제작하고 조달해야 합니다.

전기 자동차가 가스 구동 자동차와 경쟁하려면 

EV 배터리를 만드는 데 필요한 광물을 더 큰 규모로 채굴해야 할 것 입니다.

 

또한 배터리가 수명이 다하면 어떻게 할 것인가 하는 문제도 있습니다.

배터리 제조사들도 배터리 구조에서 보다 

쉽게 구할 수 있는 재료로 눈을 돌리고 있습니다.

 

예를 들어 앞서 언급한 GM 배터리는 배터리당 코발트 사용량을 줄이기 위해 

알루미늄을 설계에 포함시키고 있습니다.

EV의 지속 가능성에 대해 종종 언급되는 또 다른 요점은 

이러한 차량에 전력을 공급하는 전기를 생산하는 발전소에서 

온실 가스 배출도 발생한다는 것입니다.

 

예를 들어, 가스와 수소 연료 전지 차량 모두

천연 가스를 통해 생산된 전기를 사용할 수 있습니다.

 

배기 가스 배출량은 가스 차량에 의해 생산되는 것보다 적지만,

풍력이나 태양열과 같은 재생 가능한 전력원에 대한 더 많은 투자는

미래에 더 많은 전기 자동차에 전력을 공급하는 전기 발전의 영향을 더욱 제한할 수 있습니다.

 

 

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