1.1.4. 현대차 – EGMP 플랫폼 (폭스바겐 - MEB)

1.1.4. 현대차 – EGMP 플랫폼 (폭스바겐 - MEB)

 

2020 년 12 월 2 일- 현대 자동차 그룹이 전용 배터리 전기차 (BEV) 플랫폼 인 E-GMP (Electric-Global Modular Platform)를 공개했다. 전기차 플랫폼은 현대 자동차 그룹 차세대 BEV 라인업의 핵심 기술 역할을 할 것이다.

 

[그림] 폭스바겐 MEB 플랫폼[우1] 

(출처 : volkswagen-newsroom.com)

 

플랫폼을 완성하다는 것은 대량 생산에 의미를 두는 것이다. 전기차 설계는 내연차 대비 쉽지만 적정 가격에 대량으로 공급하는 문제는 다른 문제다. 자동차 기업은 멋진 자동차를 대량으로 싸게 공급할 수 있느냐가 중요하다. 테슬라가 자동차 공장을 스피디하게 증설하는 것을 보면 2020년이후 전기차 대량 생산 능력이 중요한 시점이다.

전기차 플랫폼을 먼저 발표한 기업이 폭스바겐이다. 플랫폼 설계의 의미를 폭스바겐을 통해서 알아보자.

1. Volkswagen Group의 여러 브랜드가 MEB를 사용하여 대량 생산된다. 이런 방식으로 비용 집약적인 전기차 생산은 관련된 모든 당사자에게 더 유리하게 된다. 전기 자동차 개발에 드는 높은 비용을 줄이기 위해 Volkswagen은 현재 다른 자동차 제조업체에 MEB 기술 플랫폼을 제공하게 된다. 플랫폼을 기반으로 하는 자동차가 많을수록 더 저렴해지는 것이다. 이것은 대중이 전기 이동성을 달성 할 수 있도록 하기위한 중요한 전제 조건이다.

2. 플랫폼은 파리 기후 변화 협정에 기여한다. 파리 기후 협정의 요구 사항을 충족하기 위해, 수송 부문은 CO2를 감소해야 한다. 나라별 도시별 탄소배출 관련 크레딧이나 벌금이 자동차 기업들에게는 상당히 부담이 되는 규제이다. 탄소 기준을 만족하지 못하는 기업은 미래 생존이 불투명해질 것이다.

3. 플랫폼은 더 작거나 비슷한 지역에서 e-모빌리티와 미래 차량을 위한 더 많은 공간을 제공한다. MEB를 사용하면 모든 것이 e-모빌리티의 요구 사항에 최적으로 맞춰진다. 차축은 멀리 떨어져 있어 짧은 오버행을 보장한다. 공간을 차지하는 연소 엔진이 없고 드라이브는 파워 일렉트로닉스 및 변속기를 포함하여 리어 액슬에 통합된 전기 모터로 구성되며 보조 장치는 차량의 앞 부분에 있다. 이 아키텍처는 자동차 바닥의 고전압 트랙션 배터리와 일치하며 전기차 내부에 충분한 공간을 제공한다.

4. MEB는 다양한 모델을 가능하게 함과 동시에 각 브랜드의 고유 한 판매 포인트를 유지한다. Audi, SEAT 또는 ŠKODA – MEB는 브랜드의 고유한 정체성을 변경하지 않고도 다양한 모델에 적합해진다. 현대차, 기아차도 마찬가지로 플랫폼을 공유하고 다른 기업에게도 공개가 가능하다. 본체와 섀시는 서로 분리되어 있다. 누구나 플랫폼에 자신의 모델을 배치할 수 있다.

5. MEB는 소량에도 불구하고 경쟁 차량이 시장에 출시될 수 있도록 한다. 소형차 e.GO Life를 개발한 Aachen에 기반을 둔 전기차 제조업체 e.GO Mobile AG는 MEB를 사용하여 폭스바겐 모델 범위를 벗어난 보조 전기차를 출시하는 최초의 외부 파트너가 되었다.

6. 플랫폼은 대상 그룹에 따라 개별 배터리 시스템을 활성화한다. 확장 가능한 배터리 시스템을 통해 플랫폼은 자동차의 개별 용도에 맞게 조정할 수 있다. 도시에서 단거리 용으로 설계된 차량의 경우 저용량 배터리로 충분하다. 이것은 비용을 절약한다. 더 큰 차량을 위한 더 큰 배터리는 더 많은 자유를 제공한다. 배터리의 충전 용량은 최대 125kW이다. 이 정도 배터리 용량이면 600km 주행거리는 충분히 확보 가능한 배터리 용량이다. 에너지밀도 증가에 따라 향후 추가로 늘어날 수 있다. 차량 중앙에 있는 배터리의 위치는 낮은 무게 중심과 균형 잡힌 무게 분포를 가져와 역동적이고 균형 잡힌 주행 행동을 가져온다.

 

[그림] 현대 E-GMP[우2] 

(출처 : hyundai.news)

 

현대 E-GMP 기반 BEV는 완전 충전 (WLTP)시 500km 이상의 범위를 제공할 수 있으며 고속 충전을 통해 18 분 이내에 최대 80 %까지 충전 할 수 있다. E-GMP 기반 고성능 모델은 최고 속도 260kph로 3.5 초 이내에 0에서 100kph로 가속한다. 구성 요소는 주행 역학과 안전을 최적화하고 실내 공간을 최대화한다. 기본적인 전기차 플랫폼 설계는 동일하다. 사실 최종 생산이 중요하다.

통합 전력 전기 시스템은 세계 최초의 다중 충전 (400V / 800V) 및 양방향 전력 변환 기능을 포함한다. 플랫폼 모듈화 및 표준화로 고객 요구에 따라 빠르고 유연한 개발이 가능해진다. 현대 자동차 그룹은 2025 년까지 BEV 23 대를 출시하고 전 세계적으로 100 만대를 판매할 계획이다.

 

[그림] 전기 모터 구조

(출처 : hyundai.news)

 

헤어핀 권선 기술은 말 그대로 헤어핀의 형상을 닮은, 직사각형의 단면을 가진 코일을 활용한 구조를 뜻한다. 단면이 사각형인 코일은 기존의 원형(환선) 코일 대비 고정자에 코일을 더 촘촘하게 감을 수 있고, 이를 통해 권선 저항을 줄여 효율을 높일 수 있다. 원형의 코일 대비 높아진 점적률(일정 공간에서 유효한 부분의 면적이 차지하는 비율)은 기존보다 약 10%의 효율을 개선하는 효과가 있다.

 

[그림] Hairpin 모터 기술

(출처 : hyundai.news)

 

이밖에도 차세대 PE 시스템은 새로운 냉각 방식을 더해 모터의 효율을 높였다. 내연기관 등 모든 동력원이 그러한 것처럼 전기 모터 역시 효율을 높이기 위해서는 모터에서 발생하는 열을 효과적으로 식혀야 한다. 과열이 될 경우 모터를 구성하는 부품에 변형이 생기고, 이는 곧 모터의 기능 저하로 이어질 수 있기 때문이다. 이 같은 현상을 막기 위해 기존 모터는 간접적으로 열을 식히는 수냉 방식을 썼다. 그러나 이 방식은 모터를 감싸는 하우징에만 냉각수가 흐르기 때문에 모터에서 가장 뜨거운 코일을 직접 냉각할 수 없다는 한계가 있다. 반면, E-GMP는 모터·감속기 일체형 구조의 장점을 살려 유냉 방식을 적용했다. 그 결과, 감속기의 냉각 및 윤활 기능을 담당하는 오일을 EOP(Electric Oil Pump)로 모터 내부의 코일에 안개처럼 직접 분사해 열을 보다 효과적으로 식힐 수 있다.

 

또한, 후륜 모터를 제어하는 인버터 파워 모듈의 전력반도체를 바꿔 주행거리를 5% 증가시켰다. 일반적으로 인버터 파워 모듈은 Si(실리콘) 기반의 전력반도체를 사용하지만, E-GMP는 내구성과 효율성이 더 뛰어난 SiC(실리콘 카바이드) 전력반도체를 탑재해 전기차의 효율을 극대화했다.

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 [우1]https://www.volkswagen-newsroom.com/en/stories/six-advantages-of-the-meb-4979

 [우2]https://www.hyundai.news/eu/brand/hyundai-to-lead-charge-into-electric-era-with-ev-platform-e-gmp/