자동차의 열 관리 시스템은 차량 내부 환경과 차량 부품의 작동 환경을 조절하는 중요한 시스템으로, 냉방, 난방 및 내부 열전도를 통해 에너지 사용 효율을 향상시킵니다. 쉽게 말해, 사람이 열이 날 때 해열 패치를 사용하고, 견딜 수 없을 정도로 추울 때 아기 보온기를 사용하는 것과 같습니다. 순수 전기차의 복잡한 구조는 사람의 조작이 불가능하기 때문에 자체적인 "면역 체계"가 매우 중요한 역할을 합니다.
순수 전기차의 열 관리 시스템은 배터리 에너지 사용을 극대화하여 주행을 지원합니다. 차량 내부의 열에너지를 에어컨과 배터리에 재활용함으로써 배터리 에너지를 절약하고 주행 거리를 연장할 수 있으며, 특히 극한의 고온 및 저온 환경에서 그 효과가 두드러집니다. 순수 전기차의 열 관리 시스템은 주로 다음과 같은 주요 구성 요소로 이루어져 있습니다.고전압 배터리 관리 시스템(BMS)배터리 냉각판, 배터리 쿨러,고전압 PTC 전기 히터모델에 따라 히트펌프 시스템도 다릅니다.
배터리 냉각 패널은 순수 전기차 배터리 팩의 직접 냉각에 사용될 수 있으며, 직접 냉각(냉매 냉각)과 간접 냉각(수냉)으로 구분됩니다. 배터리 종류에 따라 설계 및 조합하여 효율적인 배터리 작동과 수명 연장을 실현할 수 있습니다. 이중 회로 배터리 쿨러는 냉매와 냉각수가 내부에 흐르는 이중 매체 방식으로, 순수 전기차 배터리 팩 냉각에 적합하며, 배터리 온도를 고효율 영역으로 유지하여 최적의 배터리 수명을 보장합니다.
순수 전기 자동차는 열원이 없으므로고전압 PTC 히터차량 내부를 빠르고 충분히 따뜻하게 하려면 4~5kW의 표준 출력이 필요합니다. 순수 전기차의 잔열만으로는 차량 내부를 완전히 데우기에 부족하므로 히트펌프 시스템이 필수적입니다.
하이브리드 차량 중에서도 마이크로 하이브리드를 강조하는 이유가 궁금하실 수 있습니다. 여기서 마이크로 하이브리드를 따로 구분하는 이유는 고전압 모터와 고전압 배터리를 사용하는 하이브리드 차량이 열 관리 시스템 측면에서 플러그인 하이브리드와 유사하기 때문입니다. 따라서 이러한 모델의 열 관리 아키텍처는 아래의 플러그인 하이브리드 부분에서 자세히 설명하겠습니다. 여기서 마이크로 하이브리드는 주로 48V 모터와 48V/12V 배터리를 사용하는 48V BSG(벨트 스타터 제너레이터)와 같은 차량을 의미합니다. 이러한 차량의 열 관리 아키텍처의 특징은 다음 세 가지로 요약할 수 있습니다.
모터와 배터리는 주로 공랭식이지만, 수랭식 및 유랭식도 사용할 수 있습니다.
모터와 배터리가 공랭식이라면, 전력 전자 장치 냉각 문제는 거의 발생하지 않습니다. 다만, 12V 배터리를 사용하고 12V에서 48V로 양방향 DC/DC 컨버터를 사용하는 경우에는 모터 시동 출력 및 제동 회생 출력 설계에 따라 수냉식 배관이 필요할 수 있습니다. 배터리 공랭은 배터리 팩 공기 회로 설계를 통해 팬 제어 방식으로 강제 공랭을 구현할 수 있지만, 이는 설계 작업(공기 덕트 설계 및 팬 선정)을 증가시킵니다. 특히 시뮬레이션을 통해 강제 공랭식 배터리의 냉각 효과를 분석할 경우, 기체 흐름의 열 전달이 액체 흐름의 열 전달보다 시뮬레이션 오차가 크기 때문에 액체 냉각식 배터리보다 더 어렵습니다. 수랭식이나 오일 냉각식의 경우, 열 관리 회로는 순수 전기차와 유사하지만 발열량이 더 적습니다. 또한 마이크로 하이브리드 모터는 고주파로 작동하지 않기 때문에 급격한 열 발생을 유발하는 지속적인 고토크 출력이 일반적으로 발생하지 않습니다. 한 가지 예외가 있는데, 최근에는 48V 고출력 모터가 경량 하이브리드와 플러그인 하이브리드 사이에 사용되고 있습니다. 플러그인 하이브리드보다 비용은 저렴하지만, 구동력은 마이크로 하이브리드 및 경량 하이브리드보다 강력합니다. 이로 인해 48V 모터의 작동 시간과 출력도 커지므로, 열 관리 시스템이 적시에 작동하여 열을 효과적으로 발산해야 합니다.
게시 시간: 2023년 4월 20일
