친환경 자동차 > 15. 전기 자동차 주행 작동 모드(모터 구동·회생 제동·공조 부하·전장 부하 제어)

▣ 전기 자동차 주행 모드 및 충전

▣ 모터 구동 제어

◈ 고압 : 고전압 배터리 → PRA → 고전압 정션 박스 → 인버터 → 모터(스테이터 코일)

◈ 각종 신호 → VCU → MCU → 인버터(인버터는 직류를 교류를 변환하여 주행 상태에 따라 전원 제어하여 모터 공급)

인버터 : 인버터는 차량 제어 유닛(VCU)의 모터 토크 지령을 계산하기 위하여 모터의 가용 토크를 제공하고 VCU로부터 수신한 모터 토크의 지령을 구현하기 위하여 인버터에서 펄스폭 변조 신호(PWM) 신호를 생성한다.

◈ VCU : 배터리 가용 파워, 모터 가용 토크, 운전자 요구(APS, Brake SW, Shift Lever)를 고려한 모터의 토크 지령을 계산한다.◈ BMS : VCU의 모터 토크 지령을 계산하기 위한 배터리 가용 파워 SOC의 정보를 제공한다.

◈ MCU : VCU의 모터 토크 지령을 계산하기 위한 모터 가용 토크를 제공한다.

◈ VCU로부터 수신한 모터 토크의 지령을 구현하기 위해 Inverter에서 PWM 신호를 생성한다.

▣ 회생 제동 제어

회생 제동이란 감속 또는 제동시에  구동 모터를 발전기로 활용하여 차량의 운동 에너지를 전기 에너지로 변환시켜 고전압 배터리를 충전하는 것을 말한다. 이로 인해 에너지 손실을 최소화하여 주행가능 거리를 향상시키는 효과가 있다. 특히 가속 및 감속이 반복되는 시가지 주행시에 연비 향상의 효과가 뛰어나다. 전기차 제동 시스템은 제동 중 배터리 충전을 위해 회생 제동 브레이크 시스템인 AHB(Active Hydraulic Booster)를 적용하였다. AHB는 모터를 이용하여 유압을 직접 생산하고 그 유압을 통해 제동력을 확보하도록 한 전동식 유압 부스터로 주행 중 우수한 제동력과 제동감의 구현이 가능하며, 회생 제동 모드에서 주행 상태에 따라 수시로 변화하는 모터의 발전량과 연동하여 일정한 제동력을 확보할 수 있는 제동 시스템이다.

◈ AHB : 운전자 요구(BPS)에 따른 총 제동량을 연산하여 이를 유압 제동량과 회생 제동 요청량으로 분배하는 것을 회생 제동 실행량(VCU)으로 모니터링 하여 유압 제동량을 보정한다.

◈ VCU: 회생 제동 요청량(AHB), 배터리 가용 파워(BMS) 및 모터 가용 토크를 고려하여 회생 제동을 위한 모터의 충전 토크 지령을 연산하여 실제 모터의 출력 토크(MCU)를 이용하여 회생 제동 실행량을 연산한다.

◈ BMS : 배터리 가용 파워 및 SOC 정보를 제공한다.

◈ MCU : 모터 가용 토크 및 모터 실제 토크의 정보를 제공한다. VCU로부터 수신한 모터 토크의 지령을 구현하기 위해 Inverter에서 PWM 신호를 생성한다.

◈ BPS(Brake Position Sensor) : 브레이크 페달 센서

◈ AHB(Active Hydraulic Booster) : 회생 제동 브레이크 시스템

▣ 공조 부하 제어

공조 부하 제어에서 FATC(Full Automatic Temperature Control)는 운전자의 냉·난방 요구 시 VCU에 AC/PTC 요청 파워를 송신하고 VCU의 허용 파워 범위 내에서 공조 부하를 제어한다. 이때 BMS는 배터리 가용 파워의 SOC 정보를 제공하고 VCU는 배터리 정보 및 FATC 요청 파워를 이용하여 최종 FATC 허용 파워를 송신한다.

◈ FATC : 운전자의 냉·난방 요구(AC SW)시 VCU에 AC/PTC의 요청 파워를 송신한다.

◈ VCU의 허용 파워 범위 내에서 공조 부하를 제어한다.

◈ BMS : 배터리 가용 파워의 SOC 정보를 제공한다.◈ VCU : 배터리 정보 및 FATC 요청 파워를 이용하여 최종 FATC의 허용 파워를 송신한다.

◈ FATC(Full Automatic Temperature Control) : 풀 자동 에어컨 컨트롤러

▣ 전장 부하 제어

대부분 전기차에는 Alternator(발전기)가 없다. 그러므로 전장 부하 전원(12V) 공급 제어 시스템이 배치되어 있다. 간단하게 설명하면 고전압 배터리의 전기를 LDC(Low voltage DC/DC Converter ; 저전압 직류 변환 장치)를 거쳐 12V로 변환하여 보조 배터리를 충전하는 것이다.전장 부하 전원(12V) 공급 제어는 BMS가 배터리 가용 파워, SOC의 정보를 제공하고 VCU는 배터리 정보 및 상태에 따른 LDC ON/OFF 및 동작 모드를 결정한다. LDC는 VCU의 명령에 따라 고전압을 저전압으로 변환하여 차량의 전장에 전원으로 공급을 한다. 이것이 바로 Alternator(발전기)와 같은 기능을 하는 것이다.◈ BMS : 배러리 가용 파워 및 SOC의 정보를 제공한다.

◈ VCU : 배터리 정보 및 차량 상태에 따른 LDC ON/OFF 및 동작 모드를 결정한다.

◈ LDC : VCU의 명령에 따라 고전압을 저전압으로 변환하여 차량

의 전장에 전원으로 공급한다. (Alternator와 동일기능)

◈ Charge Discharge Mode : 충전 방전 모드

◈ LDC inhibit : 12배터리 충전 및 전장 부하 전원 공급