[IR52 장영실상] 현대차·모비스 '전기차 고전압 배터리 시스템'

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2022. 5. 20.

[IR52 장영실상] 현대차·모비스 '전기차 고전압 배터리 시스템'

등록일 2022-04-25

 

▲왼쪽부터 현대자동차 임해규 책임연구원·최제훈 팀장, 현대모비스 김용정 책임연구원.

현대자동차·현대모비스가 개발한 친환경 전기자동차용 고전압 배터리 시스템이 2022년 16주차 IR52 장영실상을 수상했다. 

국제에너지기구에 따르면 지난해 전 세계 신차 등록 대수는 줄어들었지만 전기차 신규 등록 대수는 660만여 대로 전년 대비 2배 가까이 늘어났다. 

전기차에서 가장 핵심이 되는 부품은 배터리 시스템이다. 배터리 시스템은 전기자동차 구동 모터와 차량 기기에 전원을 공급하고 전기자동차 구동에 필요한 에너지를 저장하는 시스템을 말한다. 주행 감속 시 발생하는 전기에너지를 충전·저장하며 V2L(Vehicle to Load)이라는 기술을 통해 차량 외부 전자기기 작동에 필요한 에너지를 공급하는 기능 역시 담당한다. 




배터리 시스템은 차량 재료비의 40% 이상을 차지하는 부품으로 주행거리와 충전시간 확보가 중요하다. 현대자동차와 현대모비스는 현대차그룹 전기차 전용 플랫폼인 E-GMP(Electric-Global Modular Platform)에 최적화된 표준화 배터리 시스템을 개발해 재료비를 줄였다. 

현대차·현대모비스의 전기자동차용 고전압 배터리 시스템은 아이오닉5, EV6, GV60, GV70, G80 등 E-GMP가 적용된 차종에 공용화가 가능하도록 설계됐다. 주행거리는 405㎞, 충전시간은 18분을 목표로 한다. 

디자인과 차량 생산라인이 다른 여러 차종에 대한 배터리 시스템을 표준화하는 것은 말처럼 쉬운 일은 아니다. 자동차 기본 구조를 설계하는 차량 아키텍처 부서와 수없는 토론을 거쳐 여러 차종에 공용화할 수 있는 배터리 시스템을 디자인하고 모듈 안에 있는 셀을 조절해 차량이 원하는 전압과 에너지를 구현하도록 설계했다. 

이 과정을 거쳐 E-GMP에 최적화된 배터리 셀과 모듈, 팩, 냉각 설계를 통해 세계 최고 수준의 충전시간을 달성하는 데 성공했다. 연구팀은 충전시간 18분 목표를 완수하기 위해 초고속으로 충전할 동안 발생되는 열을 외부로 빼내는 냉각 설계를 했다. 

E-GMP용 배터리 시스템은 현대차와 기아, 제네시스 등 5개 차종에 도입돼 있고 점차 적용 대상을 확대해나갈 예정이다. 

 

  • 현대자동차회사명 : 현대자동차대표자 : 장재훈제품명 : 친환경 전기자동차용 고전압 배터리 시스템모델명 : 고전압 배터리 시스템개발기술명 : 친환경 전기자동차용 표준화/공용화 모듈 적용 및 급속충전(18분) 고전압 배터리 시스템 개발선정분야 :
  • 친환경 전기자동차용 고전압 배터리 시스템
제품소개용도 및 기능전기자동차용 고전압 배터리 시스템은 친환경 전기자동차 구동 모터 및 차량 기기 전원 공급 시스템이며 전기자동차 구동에 필요한 에너지를 저장하는 시스템이다.
고전압 배터리 시스템은 차량 구동에 필요한 전기 에너지를 공급하고 주행 감속 시 발생하는 전기 에너지를 충전 저장하는 에너지 저장 시스템 이다.
또한 V2L(Vehicle to Load) 기술을 통해 차량 외부 전자기기 작동에 필요한 에너지를 공급하는 기능도 하고 있다.차별적 특징E-GMP 플랫폼에 최적화된 배터리셀/ 모듈/ 팩/ 냉각설계를 통하여 세계 최고 수준의 충전 시간 달성이 차별화 기술의 핵심입니다.
충전시간 18분 달성은 매우 어려운 목표로 초고속 충전동안 발생되는 열을 외부로 빼내는 냉각 설계와 제어 기술 확보 과정이 힘들었고, 열을 방출할 수 있는 효율적인 냉각 구조 설계를 위하여 냉매가 지나가는 냉각채널과 배터리 하부케이스를 일체 통합형 구조화 하고, 배터리 셀의 측면을 하부 케이스와 직접 접촉하여 냉각할 수 있는 구조로 열전달 경로 효율을 극대화 하였습니다.담당부서배터리설계팀(0313681612)