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Oct 01, 2023

더 많은 전압이 더 나은 EV를 만드는 이유

대부분의 EV는 400V 전기 아키텍처를 사용합니다. 800V 이상의 전압이 미래인 이유는 다음과 같습니다. 전기 시대의 도래와 함께 자동차 매니아가 익숙해질 수 있는 완전히 새로운 어휘가 등장했습니다.

대부분의 EV는 400V 전기 아키텍처를 사용합니다. 800V 이상의 전압이 미래인 이유는 다음과 같습니다.

전기 시대의 도래와 함께 자동차 애호가가 익숙해질 수 있는 완전히 새로운 어휘집(킬로와트시, MPGe, SAE J1772)이 등장했지만 400볼트 또는 800볼트 EV만큼 잘 이해되지 않거나 자주 논의되지 않는 어휘는 거의 없습니다. 심지어 제조업체에서도 볼트가 많을수록 자동차가 더 좋아진다는 일반적인 이해가 있는 것 같습니다. (이에 대한 증거는 Dodge의 Charger Daytona 개념에서 찾을 수 있습니다. Dodge는 자사의 800V Banshee 아키텍처가 EV를 "...모든 주요 성능 측정에서 Hellcat보다 더 빠르게" 만들 것이라고 발표했습니다. 회사는 그것이 정확히 어떻게 작동할지 명시하지 않았습니다. 그렇지만.)

"더 많을수록 좋다"는 것 외에는 모호해집니다. 심지어 자동차 제조업체도 이를 설명하기 어렵습니다. 더 높은 전압이 성능에 미치는 직접적인 영향을 측정하는 것이 간단하지 않기 때문에 이해할 수 있습니다. Nissan Leaf를 높은 장력에 연결할 수는 없습니다. 철탑을 설치하면 Lotus Evija의 문이 날아갈 것으로 예상되지만 여전히 중요합니다.

전압이 어떻게 자동차를 더 빠르게 만들 수 있는지 이해하려면 먼저 전압이 무엇인지 이해해야 합니다. 그것은 그 자체로 충분히 간단한 개념이며, 전위 에너지로 가장 잘 설명됩니다. 가장 쉽고 가장 자주 사용되는 전기 공학 비유는 전압을 유압 루프와 비교하는 것입니다. 물 펌프 시스템이 회로인 경우 전압은 파이프의 압력과 동일합니다. 더 강력한 펌프를 추가하거나 물로 가득 찬 더 큰 저수지를 추가하면 파이프의 압력이 높아집니다.

마찬가지로, 전력 공급 장치에 더 높은 전압을 추가한다는 것은 더 많은 에너지를 공급하거나 더 적은 전류로 동일한 양의 에너지를 공급한다는 것을 의미합니다. 물에 비유하자면 전류가 적다는 것은 더 작은 직경의 파이프를 사용할 수 있다는 것을 의미합니다. 더 많은 전류를 추가한다는 것은 더 큰 파이프를 사용한다는 것을 의미합니다. 수학적으로는 매우 간단하며 옴의 법칙에 의해 정의됩니다. 전압은 저항과 전류의 곱과 같습니다. 자동차 제조업체는 이미 저항을 최소화하려고 노력하고 있으므로 전압과 전류는 남은 두 가지 변수입니다. 둘 중 하나가 많을수록 다른 하나는 작아지고 그 반대도 마찬가지입니다.

EV 측면에서 볼 때, 고전압 아키텍처는 동일한 양의 전력을 모터에 공급하는 데 더 적은 전류가 필요합니다. 여기에는 다양한 이점이 있습니다. 전류가 낮다는 것은 더 적은 양의 와이어를 사용할 수 있다는 것을 의미하며, 이는 훨씬 더 가벼운 와이어링 하네스로 이어진다. 전류를 줄이면 열도 줄어듭니다. 전류는 전자 장치에서 열을 발생시키는 주요 원인이기 때문입니다. 열이 낮으면 전자 제품과 배터리의 수명이 길어집니다. 그리고 EV 제조업체의 광고 대행사에게 가장 중요한 점은 고전압, 저전류, 저발열 시스템을 통해 충전 시간을 훨씬 단축할 수 있다는 것입니다. 일반적으로 고속 충전 중 발열은 충전 속도를 제한하는 요소입니다.

그러나 전압을 추가해도 모터 출력이 직접적으로 변경되지는 않습니다. 전기 모터는 특정 전압에서 가장 효율적이고 강력하게 작동하도록 설계되었으며, 이러한 부하를 처리하도록 설계되지 않은 모터에 더 많은 전압을 가하면 실제로는 출력이 약해집니다. 모터는 전압을 염두에 두고 제작되어야 합니다.

초기 EV는 당시 배터리 기술의 한계로 인해 저전압을 사용하는 경향이 있었습니다. 19세기 후반 전동차의 초기부터 70년대 Citicar까지 대부분의 전기 자동차는 직렬 배선에 의존하기 때문에 100V 미만 아키텍처(보통 48V 또는 72V 시스템)를 사용했습니다. 6V 또는 12V 납산 배터리를 함께 사용합니다. (직렬 회로는 배터리의 전압을 합산하지만 병렬 회로는 그렇지 않습니다.) 크고 무거운 납축 배터리에서는 공간과 무게 제약이 빠르게 문제가 되었기 때문에 대부분의 경우 고전압 시스템을 구축하는 것이 비실용적이었습니다.

그러나 90년대 후반에 EV가 두 번째 부활을 맞이하면서 배터리 기술과 패키징이 발전했습니다. 첫 번째 반복에서 납산 배터리를 사용한 GM EV1(2세대 차량은 니켈수소(NiMH) 배터리를 사용)에도 불구하고 섀시에 312V 상당의 전력을 공급했습니다. 이 시대 초기 EV의 대부분은 납산 배터리에서 훨씬 덜 무겁고 에너지 밀도가 높은 NiMH 또는 니켈-수소 배터리로 전환한 후에도 300~400V 범위를 맴돌았습니다. 최초의 리튬 이온 배터리 자동차 중 하나인 Nissan Altra는 247V 아키텍처로 훨씬 더 낮은 전압을 목표로 했습니다.