파워트레인 제어 시스템

  • SEMIKRON
  • 2016-02-25 오전 8:02:18

차량 전기화를 위한 확장 가능 모듈 방식으로 기존 생산라인 설비에서 무공해 중대형 차량 제조 실현

 

차량 전기화는 Motiv Power Systems의 전기 파워트레인 제어시스템(ePCS)을 사용해 확장가능 모듈 방식으로 실현될 수 있다. 일반 트럭 제조업체의 경우, ePCS를 사용하면 기존의 조립 라인에서 쉽고 빠르게 100% 무공해 전기 파워트레인이 장착된 트럭을 제조할 수 있다. 이는 중대형 차량 부문에서 최초로 전기 차량에 ePCS를 장착한 것으로 쉽게 증명되었다.

[그림 1] Motiv ePCS의 유연한 업핏 옵션은 통학버스, 셔틀버스와 같이 운송수단 애플리케이션의 다양한 범위에서 사용되고 있다.

 

Motiv ePCS는 Motiv 업핏(Upfit, 기존 설비에 맞춤 제작한 기능을 추가) 패키지의 주요 부품으로, 여기에는 Ford E450, Ford F59, Crane Carrier COE2 섀시 등 차량 섀시에 전기를 통하게 하는 모든 부품이 결합돼 있다. 이러한 유연한 업핏 옵션은 통학버스(그림 1), 셔틀버스, 화물 밴(walk-in van), 상용트럭, 청소트럭 등 이미 다양한 분야에서 사용되고 있다. 중대형 전기 차량은 전기 연료를 사용해 비용 안정성 측면에서 오랫동안 업계의 관심을 받아 왔으나 시장에 출시되기까지 오랜 시간이 걸렸다. 신차 개발과 관련이 있는 엔지니어링 비용 때문에 신차 제조업체들이 이미 포화된 시장에 진입하는 게 어려워진 것이다. 그러나 Motiv는 기존의 차량 제조업체들과 협력하여 자신의 포트폴리오를 보다 확장해 기존 차량을 전기 차량으로 바꾸고 있다.
Motiv ePCS의 다양한 부품을 사용하면 제품 한 세트로도 시중의 배터리팩과 모터만 있으면 어떤 트럭이나 버스든지 전기화 할 수 있다. 이와 같은 부품은 Semikron의 기존 SKAI2 컨버터 제품군(그림 2)으로 전력 변환 범위는 10kW-150kW이다. 이러한 컨버터는 소형 트럭, 버스, 농기계 및 건설용 기계, 선박, 차량과 같은 차량의 전기화를 위해 개발되었다는 게 특징이다. 또한 대량생산으로 차량 전기화 과정에서의 비용 부담을 크게 줄이고 있다. Motiv는 Semikron의 전력 변환장치에 지능을 더해 나머지 업핏 패키지와 차량 부품을 통합시켰다.

[그림 2] Semikron SKAI2 컨버터 제품군의 전력 변환 범위는 10-150kW이다.

 

Motiv ePCS 중심부에는 적응형 전력컨버터(APC)가 있는데, 이 프로그램화 전압 컨버터로 여러 개의 배터리 팩의 개별적 관리가 가능하다. iAPC에 있는 벅 부스트 컨버터는 상당량의 전력을 동원하여 차량에서 모터를 구동하고 회생 제동 시에는 전력을 회수한다. 여러 개의 APC가 모든 차량에 장착되어 있는데, 각 APC가 배터리 팩을 일대일로 관리한다. 그 결과 시스템이 지능적으로 전력 하중을 변경해 최적의 작동 환경을 유지할 수 있게 된다.
Motiv ePCS는 여러 개의 배터리 팩으로 50kWh~200kWh에 달하는 막대한 에너지 요구량을 처리할 수 있을 만큼 튼튼하고 유연하다. 또한 Motiv는 이 APC를 사용해 동일한 셔틀버스에서 여러 배터리 간 발생하는 화학적 반응의 조화를 증명했다. 이는 현재 다른 전기트럭 제조업체에서는 실행 불가능한 일이다. ePCS에 있는 Motiv 자체의 충전기는 3상 AC 그리드 전원을 정류하여 차량에 전원이 연결될 경우 주 배터리를 충전한다. 이 60kW 온보드 충전기는 APC와 통신하여 배터리를 충전하는 동시에 시스템 상태를 최적화한다.
기존의 부품은 물론 시중의 섀시 유형과 호환되는 업핏 패키지를 활용하는 모든 전기 차량 제조에서의 이러한 방식은 보다 시장 친화적이다. Motiv 장착 차량은 비용 절감을 상당 부분 이루어내며 ePCS의 광범위한 엔지니어링 기술을 신흥시장에 적용하고 있다.
전기 차량은 선행 투자비용(가스연료 차량에는 필요 없는 배터리 팩 등)이 높아 여전히 고가를 유지하고 있으나 OEM과의 이러한 협력 과정은 산업 전반에 전문 기술이 효율적으로 사용되고 있고, 고객이 편안해 하는 기존 모델에도 부합한다는 점에서 의의가 있다.

 

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