[IR52 장영실상] 현대자동차 '전기차 멀티급속충전시스템'

[IR52 장영실상] 현대자동차 '전기차 멀티급속충전시스템'

등록일 2021-08-24

 

 △ 왼쪽부터 곽무신 책임연구원, 정진환 상무, 주정홍 책임연구원, 신상철 책임연구원

전기차의 경쟁력은 주행거리와 충전 시간이다. 한 번의 충전으로 더 멀리까지 가야 하며 충전에 걸리는 시간은 짧을수록 좋다. 이 두 마리 토끼를 모두 잡은 현대자동차의 '멀티급속충전시스템'이 올해 34주 차 IR52 장영실상을 받았다. 기본적으로 전기차의 주행거리를 늘리기 위해서는 배터리 용량을 키워야 한다. 배터리 용량을 키우면 충전이 오래 걸린다. 현대차는 이 문제를 해결하기 위해 고효율 모터 시스템을 개발했다. 

주정홍 현대차 전력변환설계팀 책임연구원은 "전기차의 충전 시간을 줄이기 위해선 전압을 높여야 하기 때문에 기존 전기차의 시스템전압(400V)보다 높은 800V 모터 시스템을 개발했다"고 밝혔다. 충전 전력(W)은 전압(V)과 전류(A)의 곱으로 계산할 수 있다. 즉 전압이 높을수록 충전에 필요한 전류를 낮출 수 있다. 800V 시스템은 400V 시스템 대비 전류량이 절반에 불과하다. 또한 전기차는 가정에 비해 고전압·고전류 시스템을 사용하기 때문에 무겁고 두꺼운 배선으로 설계돼 있다. 주 연구원은 "많은 물이 흐르기 위해서는 두꺼운 수도를 써야 하듯이 많은 전류를 흘리기 위해서는 그만큼 더 두꺼운 파이프를 사용해야 한다"고 설명했다. 즉 고전압 시스템을 활용하면 전류량이 줄어들고, 전류량이 줄어든 만큼 더 얇은 파이프를 활용할 수 있게 된다. 800V 모터 시스템 개발을 통해 초급속 충전기를 사용하게 되면서 급속 충전 시간을 기존 32분에서 18분으로 크게 단축했다. 

또 현대차는 주행거리를 향상하기 위해 모터를 제어하는 인버터 파워모듈의 전력반도체를 기존 실리콘(Si) 반도체에서 내구성·효율성이 좋은 실리콘카바이드(SiC) 반도체로 바꿔 주행거리를 5% 이상 향상했다. 

• 현대자동차(주)회사명 : 현대자동차(주)대표자 : 이원희제품명 : 멀티 급속 충전시스템모델명 : 아이오닉5, CV/JW(차종명 미정) EV, G80 EV, GV70 EV개발기술명 : 400V/800V 멀티충전 기능을 갖는 고효율 SiC 모터시스템 개발선정분야 : 전기.전자
• 멀티 급속 충전시스템

제품소개용도 및 기능세계 최초의 400V/800V 멀티 충전 기능을 갖는 고효율 800V SiC 모터 시스템 개발 ① 급속 충전 단축(32분 → 18분)을 위한 800V 모터시스템 개발 ② 모터 시스템을 활용하여 일반 급속 인프라와 초급속 인프라에 모두 급속 충전이 가능한 멀티 충전 기능 탑재 ③ SiC 인버터 적용으로 고효율 모터시스템 개발, 이를 통한 주행거리 5%이상 증대차별적 특징존의 전기차의 모터시스템은 단순히 운전 시에만 사용하는 제품입니다. 본 수상 제품은 멀티 충전이라는 기능을 추가하여 급속 충전 시에도 모터 시스템을 활용하는 기술을 개발하였습니다. 800V 모터 시스템 개발을 통하여 초급속 충전기를 사용 가능하게 함으로써 충전 시간을 18분으로 단축이 가능하도록 하였습니다. 그리고 기존 Si 반도체를 사용하지 않고 SiC 반도체를 적용하여 고효율 모터시스템을 구현함으로써 주행거리를 5% 증대시킬 수 있었습니다.담당부서현대기아연구개발본부 전력변환설계팀(0313681041)