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전기차를 타고 계신분이라면 누구나 한번쯤
회생제동이 얼마나 연비에 도움이 되는지 궁금하셨을 겁니다
저 역시도 오래전부터 궁금했었는데요
최대한 주행상황들을 비슷하게 하고 회생제동 단계별로 테스트 해봤습니다
그 결과는 영상으로 확인해주세요!
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전기차 효율성·승차감 결정하는 ‘회생제동’에 공들이는 車업계
운동 에너지를 전기 에너지로 변환해 배터리를 충전하는 회생제동은 전동화 전환의 핵심 기술 중 하나다. 회생제동을 활용하면 손실되는 에너지의 절반 …
Source: biz.chosun.com
Date Published: 2/10/2021
View: 9847
전기차의 핵심기술인 회생제동에 대해 알아보자 – 브런치
회생제동은 전기차의 효율을 높여주는 장치로, 전기차에 없어서는 안되는 핵심 요소다. 기존에는 효율을 높이는 대신 승차감을 떨어트리는 문제점이 …
Source: brunch.co.kr
Date Published: 1/25/2022
View: 3173
발전제동 – 나무위키
회생제동은 KERS의 하위 개념인 발전기식 회수 방법에 속한다. 즉, 운동에너지를 전기에너지로 다시 회수하여 배터리 등에 다시 저장하는 것을 의미한다.
Source: namu.wiki
Date Published: 3/24/2022
View: 1594
전기차를 더 친환경답게…달리면서 충전하는 ‘회생제동 시스템’
엔진이 아니라 모터로 움직이는 경주용 전기차에선 회생제동 시스템이 바로 엔진브레이크 역할을 한다. 브레이크 대신 속도를 줄여주면서 모터에서 발생한 …
Source: www.hankookilbo.com
Date Published: 3/22/2022
View: 9131
전기차 하우투 – 자동으로 회생제동 조절하기 (스마트 회생 시스템)
자동으로 회생제동을 조절해주는 스마트 회생 시스템이 지원됩니다. 도심에서의 주행이 잦다면,’HOW TO – 가속 페달 하나로 주행하기 (i-PEDAL)’ 편도 확인해보세요.
Source: www.hyundai.co.kr
Date Published: 1/30/2022
View: 2201
전기차는 낯설다?! 알아두면 쓸모있는 전기차 상식 – 회생제동 편
알아두면 쓸모있는 전기차 상식 – 회생제동 편. 요즘 대세 전기차, 하지만 아직은 낯설고 어렵다?! 알아두면 쓸모있는 전기차 충전 상식과 함께하세요.
Source: www.hyundai.co.kr
Date Published: 9/26/2021
View: 1046
회생 제동을 사용하는 전기자동차 시스템 구성 설계
본 연구에서는 전기자동차의 시스템 설계의 중요한 부분인 축전지 용량 크기와 수명에 영향. 을 미칠수 있는 회생 제동에 의한 에너지 효율 및 회생제동 순간 에너지 …
Source: koreascience.or.kr
Date Published: 8/20/2021
View: 253
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주제에 대한 기사 평가 전기차 회생 제동
- Author: electry
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- Date Published: 2020. 7. 8.
- Video Url link: https://www.youtube.com/watch?v=1icPfYYc2Xc
전기차의 핵심기술인 회생제동에 대해 알아보자
전기차를 타보면 가속 페달에서 발을 떼는 순간 속도가 확 줄어드는 감속 충격을 받아본 적이 있을 것이다. 내연기관만 타본 사람이라면 꽤나 이질적으로 느껴질 것이며, 적응하는 데 오래 걸렸다는 후기도 있다. 이는 가속페달에서 발을 떼는 순간 회생제동이 작동하기 때문이다.
회생제동은 전기차의 효율을 높여주는 장치로, 전기차에 없어서는 안되는 핵심 요소다. 기존에는 효율을 높이는 대신 승차감을 떨어트리는 문제점이 있었지만 요즘 나오는 전기차는 기술의 발전으로 승차감을 개선하면서도 효율도 높이는 방향으로 진화되었다. 전기차 핵심 요소인 회생제동에 대해 살펴보자.
운동 에너지를
전기 에너지로 회수해 제동력 발휘
전기차가 움직이기 위해서는 배터리에 저장된 전기 에너지를 전동기를 통해 운동 에너지로 변환해야 한다. 회생 제동은 이와 반대되는 개념으로, 전동기를 돌리던 운동 에너지를 다시 전기 에너지로 변환하는 것으로, 전동기에 존재하는 운동에너지가 감소하는 만큼 속도도 줄어드는 것이다.
조금 더 자세히 설명하면 전동기는 동력을 발생시키는 회전체와 회전체를 움직이는 고정체로 구성되어 있다. 감속하기 위해 모터의 전류를 차단하면 바퀴의 운동에너지가 전동기를 돌리는 형태가 되며, 전동기는 바깥에 있는 고정체에 전류를 흘려준다. 전류를 받은 고정체는 전자석이 되고, 코일이 감긴 회전체와 고정체에 자성이 생겨 전류가 생성되고 이것이 배터리로 저장된다.
마찰력을 활용해 운동에너지를 열에너지로 날려버리는 기존 제동 방식과 달리 회생제동은 다시 전기 에너지로 변환되기 때문에 나중에 다시 사용할 수 있어 효율이 높아진다.
효율이 높아진 만큼 당연히 더 먼 거리를 이동할 수 있으니 전기차에 있어서는 필수적이다. 전기차 외에도 하이브리드, 플러그인 하이브리드, 전기기관차, 전동차 등 전동기를 활용한 이동 수단에는 다 적용되어 있다.
브레이크 페달 사용 빈도를 줄여
브레이크 패드 수명을 높여준다
회생 제동으로 발생되는 제동력은 전동기의 최대 토크와 동일하다고 한다. 하지만 회생제동은 차를 완전히 정지시키지는 못하기 때문에 전기차에도 마찰식 브레이크는 적용되어 있다. 즉 효율을 높이기 위해서는 회생 제동을 통해 속도를 어느 정도 줄인 후 마지막에 브레이크를 밟아 차를 완전히 정차시키는 것이 좋다.
회생제동이 차를 완전히 정차시키지는 못하지만 브레이크에서 발을 떼는 순간 작동하기 때문에 내연기관차보다는 브레이크를 덜 밟게 되고, 브레이크 패드 수명을 연장시키는 부가적인 효과도 가져온다. 회생제동 사용을 얼마나 하느냐에 따라 수명이 1.5배에서 2배 정도 늘어난다.
브레이크 페달 사용 빈도를 줄여
브레이크 패드 수명을 높여준다
회생 제동으로 발생되는 제동력은 전동기의 최대 토크와 동일하다고 한다. 하지만 회생제동은 차를 완전히 정지시키지는 못하기 때문에 전기차에도 마찰식 브레이크는 적용되어 있다. 즉 효율을 높이기 위해서는 회생 제동을 통해 속도를 어느 정도 줄인 후 마지막에 브레이크를 밟아 차를 완전히 정차시키는 것이 좋다.
회생제동이 차를 완전히 정차시키지는 못하지만 브레이크에서 발을 떼는 순간 작동하기 때문에 내연기관차보다는 브레이크를 덜 밟게 되고, 브레이크 패드 수명을 연장시키는 부가적인 효과도 가져온다. 회생제동 사용을 얼마나 하느냐에 따라 수명이 1.5배에서 2배 정도 늘어난다.
승차감을 떨어트리는
단점이 있었던 회생제동
회생제동은 가속페달에서 발을 떼는 것과 동시에 모터 최대토크로 제동력이 발생하기 때문에 마치 급브레이크를 밟는 것처럼 속도가 급격히 감소한다. 내연기관차만 타본 사람 입장에서는 꽤 이질적으로 느껴진다.
거기다 전기차는 무거운 배터리를 장착하고 있기 때문에 감속에 따른 충격이 커 승차감이 떨어지게 된다. 즉 회생제동은 양날의 검을 가진 셈이다. 이 때문에 전기차를 사고도 한동안 적응을 못했으며, 다시 내연기관차로 돌아갔다는 후기도 볼 수 있다.
자동차 제조사들도
이를 인지하고 개선하고 있다
자동차 제조사들도 회생제동으로 인해 승차감이 떨어지는 단점을 인지하고 있으며, 이를 위해 갖은 노력으로 기술을 고도화하고 있다. 과거 전기차는 회생제동 단계를 설정할 수 없어 가속 페달에서 발을 떼는 순간 회생제동이 최대로 걸렸지만 요즘 전기차는 회생 제동 단계를 설정할 수 있다.
차마다 다르지만 보통 스티어링 휠 뒤쪽에 있는 패들 시프트로 회생제동 세기를 조절한다. 세기를 높이면 배터리 충전을 많이 하는 대신 급감속이 일어나고, 세기를 낮추면 배터리 충전은 적게 되는 대신 감속이 서서히 일어난다.
요즘에는 도로 상황에 따라
스스로 회생제동 세기를 조절한다
요즘에는 도로 상황이나 교통량 등 수집된 데이터를 활용해 회생제동 수준을 스스로 판단해 제어하도록 기술을 고도화하고 있다. 현대차는 아이오닉 5에 스마트 회생제동 시스템 2.0을 적용했다. 레이더를 활용해 도로 경사와 전방 차량의 속도, 전방 차량과의 거리 등을 분석해 회생제동 단계를 자동으로 설정하고 제어하는 방식이다.
현대차는 이 시스템을 활용하면 불필요한 브레이크 조작이 80% 정도 줄어들어 운전자의 피로도를 덜 수 있고, 불필요한 가감속을 줄여 전비를 2% 정도 개선할 수 있다고 한다. 아이오닉 5뿐만 아니라 형제차 EV6, GV60에도 이 시스템이 적용된다.
벤츠는 EQA에 회생제동을 자동으로 설정해 주는 D오토 모드가 포함됐다. D오토 모드는 레이다 데이터를 바탕으로 앞차와의 거리를 계산해 자동으로 회생제동 정도를 결정한다. 앞차와 거리가 충분할 경우 마일드한 회생제동을, 앞차와 거리가 짧으면 강력한 회생제동을 걸어 속도를 줄여 줌으로써 효율적인 주행을 돕는다.
기술 발전을 통해 효율성을 높이는 대신 승차감이 떨어지는 단점이 있었던 회생제동을, 효율도 높이고 승차감도 유지시키는 방향으로 발전시켰다. 예전에 승차감에 반감이 있었다는 한 소비자도 요즘 나오는 전기차를 타보고는 많이 놀라워했으며, 아이오닉 5 등 최신 전기차 차주들은 써보면 다시 내연기관으로 못 돌아간다고 한다.
전기차를 더 친환경답게…달리면서 충전하는 ‘회생제동 시스템’
하이브리드카(HEV), 전기차(EV), 수소전기차(FCEV) 등 친환경차 속성 중 가장 중요하게 꼽히는 것은 효율성이다. 적은 에너지로 더 먼 거리를 주행할 수 있는 높은 효율성을 갖춰야 연료 소비를 줄이고, 결국 친환경성을 높일 수 있기 때문이다. 자동차 업체들은 배터리, 에너지 관리 시스템, 차체 경량화 등 에너지 효율성을 높일 수 있는 다양한 기술을 개발해왔다. 최근에는 달리면서 배터리를 충전할 수 있는 ‘회생제동’ 기술까지 개발돼, 모든 친환경차에 장착되고 있다.
회생제동 시스템은 친환경차가 감속할 때 발생하는 제동력(운동을 조절하거나 멈추게 하는 힘)을 전력으로 바꾸는 장치다. 기존 내연기관 자동차의 전통적인 제동 시스템은 관성에너지가 열에너지로 전환돼 달리 활용할 방법이 없었다. 하지만 친환경차는 구동을 담당하는 전기모터를 발전기 삼아 에너지 변환이 가능하다. 핵심은 관성에 있다. 브레이크를 밟으면 전기모터가 역방향으로 돌게 되고, 차량이 달리면서 발생된 운동에너지가 전기에너지로 변환된다. 이렇게 만들어진 전력은 내부 코일을 이용해 배터리에 저장됐다가, 모터 등 차내 전기 기기에 재사용된다.
회생제동 기술은 친환경차 연비 효율의 3분의 1 수준을 담당한다. 급가속시 1,000㎾ 전력이 순간 공급되는 일부 고성능 전기차의 경우 제동할 때 300~400㎾ 전력이 발생되는 것으로 알려졌다.
회생제동 시스템은 1960년대 미국 자동차 제조사 ‘아메리칸모터스(AMC)’에서 처음 고안하고 설계했다. 이 기술은 자동차보다 전철 등 철도차량 부문에 먼저 적용됐다. 전철의 구동용 전동기에서 발생한 전력을 전차선을 통해 인근에 운행 중인 차량으로 보내거나 변전소로 반송했다. 고속열차의 경우 사용하는 소비 전력의 10% 정도가 인근 열차에서 회생제동을 통해 보내온 전력이다. 심지어는 요즘에는 대부분의 아파트 승강기에도 회생제동의 원리가 적용돼 승강기 전력 사용량의 20~40%를 절감한다.
최근 회생제동 시스템은 모터 스포츠와 고성능 전기차에도 필수적으로 적용되고 있다. 예를 들어 전기차 경주대회 ‘포뮬러E’에 출전하는 레이싱카에 회생제동 시스템이 들어간다. 레이싱카의 브레이크는 극한의 주행 환경 속에서 섭씨 1,000도를 오르내린다. 그래서 브레이크의 과열을 방지하기 위해 보통 경주용 차에는 엔진과 변속기에 부하를 걸어 속도를 줄이는 엔진브레이크를 별도로 단다.
엔진이 아니라 모터로 움직이는 경주용 전기차에선 회생제동 시스템이 바로 엔진브레이크 역할을 한다. 브레이크 대신 속도를 줄여주면서 모터에서 발생한 운동에너지를 전력으로 회수해 재사용하도록 만드는 것이다. 경주용 전기차가 회생제동 시스템 없이 배터리 전력으로만 달리면 트랙에서 30분을 채 버티기 어렵다. 고출력 포뮬러E 레이싱카가 트랙에서 30분 넘게 거뜬히 달릴 수 있는 비결이 바로 회생제동 시스템이라고 해도 과언이 아니다.
초기 회생제동 시스템은 유압 충진 탱크를 활용한 ‘압력 공급부’와 전체를 통제하는 ‘자동 제어부’로 나뉘어 구성됐다. 이 같은 분리형 시스템은 부피가 크고 중량도 많이 나가는 단점이 있다. 전장기업 현대모비스는 지난 2018년 세계에서 두 번째로 이들 단점을 해결한 ‘전자식 통합 회생제동 시스템(iMEB)’ 양산에 성공했다.
iMEB는 회생제동 시스템 중 가장 진보한 형태로 평가 받는다. 유압 충진식 압력 공급부를 모터를 적용한 전동식으로 대체했고, 서로 분리됐던 압력 공급부와 자동 제어부를 일체화했다. 또 전방 추돌을 방지하는 등의 첨단 운전자 보조 기능뿐 아니라, 당기는 대신 버튼만 누르면 되는 전자식 주차 브레이크 기능까지 통합 적용했다.
그 결과 iMEB는 세계 시장의 주요 제품들보다 제동 응답성을 13% 높이고, 중량을 5% 낮출 수 있었다. 실제 iMEB가 적용된 현대자동차의 수소전기차 ‘넥쏘’의 에너지 회수율은 85%에 달한다. 또 iMEB는 각종 부품을 통합해 생산 원가도 기존 분리형 시스템 대비 30% 줄였다. 덕분에 이를 장착한 전기차는 긴급 제동 거리가 줄고 연비가 개선되며 가격 경쟁력도 높아지게 됐다.
현대모비스 관계자는 “제동장치 분야에서 후발주자였던 현대모비스는 iMEB 연구 과정에서 특허 109건을 국내외에서 출원했다”며 “이를 바탕으로 기존 회생제동 기술보다 제어 성능이 더 좋은 전자식 통합 회생제동 시스템을 개발하는 데 성공했다”고 밝혔다.
류종은 기자 [email protected]
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