차시개요

전기차의 NVH 특성과 관련 기술에 대해 알아본다. 전기차의 NVH원인에 대해서 알아보고, NVH저감 기술에 대해 알아본다.

세부내용

• 변압 작동 원리 및 적용 시스템
• 인버터의 상세 작동 원리
• 컨버터의 상세 작동원리

변압 작동 원리 및 적용 시스템

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변압 시스템(변압기, 인버터, 컨버터)

변압기

• 발전소에서 생산된 전기를 소비자에게 전달하기 위해 높은 전압 변환 후, 가정에서는 사용하기 적합한 낮은 전압으로 변전 → 전력손실을 줄이고 효율적인 전력공급 가능

인버터

• 직류(DC)를 교류(AC)로 변환하는 장치
• 주로 태양광 발전, 전기차에서 사용
  • 태양광 패널의 직류전력을 가정용 교류전력으로 변환하려면 인버터가 필요함
  • 전기차의 배터리는 직류로 저장됨 → 인버터 필요

컨버터

• 한 형태의 직류전압을 다른형태의 직류전압으로 변환하는 장치
• 전자기기의 내부회로에서 배터리나 전원 공급장치에서 출력된 전압을 필요에 맞게 변환해주는 컨버터가 필요하다.

변압기의 작동원리

• 변압기는 두개의 코일로 구성됨

  

  • 두개의 코일은 공유된 철심을 통해 전자기 유도 현상을 이용하여 전압을 변환

  

1. 1차 코일에 교류전압을 인가 → 교류전류가 흐르면서 시간에 따라 변하는 자기장 생성
2. 이 자기장이 철심을 통해 2차 코일로 유도되면서 새로운 전압이 유도(전압은 코일의 감은수에 비례 : 1차코일과 2차코일의 감은수 비율만큼)

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인버터의 상세 작동원리

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전기차의 모터는 교류전력으로 작동하므로 배터리의 직류전력을 효율적으로 변환하는 것이 중요

• 직류란?
  • 한 방향으로만 흐르는 전류, 배터리에서 나오는 전류가 대표적인 직류
• 교류란?
  • 주기적으로 방향을 바꾸는 전류, 가정에서 하용하는 전류

단순한 사각파 교류전력을 생성하는 법

초기의 인버터는 단순한 사각파를 출력으로 생성 (2-leg 인버터)

• 4개의 스위치로 이루어짐
  • s1, s4를 키고 s2, s3을 끄면 전류가 한 방향으로 흐름
  • s2, s3를 키고 s1, s4를 끄면 전류가 반대방향으로 흐름
  • 이를 반복하여 사각파 교류전력 생성

이를 해결하기 위해

사각파 출력이란?

PWM

• 사인 곡선과 비슷한 출력을 내기 위해 사용

  

• 비교기는 사인파와 삼각파를 비교하여 펄스를 생성
  • 첫번째 비교기 A는 s1,s2비교
  • 두번째 비교기 B는 s3,s4비교
  • 사인파가 삼각파보다 클때 비교기가 1신호 출력, 반대에는 0신호 </aside>

컨버터의 상세 작동원리

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• 전기차는 배터리를 통해 구동되는데 이 배터리에서 나오는 전력은 다양한 장치에 맞게 변환되어야 한다.
  • 예를들어 라이트, 모터, 에어컨에는 각각 다른 전압이 필요함
• DC/DC 컨버터

  • 배터리에서 나오는 직류전압을 필요에 맞게 증가하거나 감소시켜주는 변환 장치

  • 전기자동차 내부의 다양한 장치가 적절한 전압을 공급받을 수 있게 됨

  • 저항에 의한 전압 분배

    

    • 효율이 낮고 외부 저항에 따라 전압이 변동(전기자동차용 x)

  • PWM

    • 스위치를 빠르게 on/off하는 방식으로 전압 조절

Buck 컨버터 / boost 컨버터

• Buck 컨버터

  

  

  • 스위치가 빠르게 켜지고 꺼짐에 따라 인덕터에 전류가 흐르면서 에너지를 저장하고 방출 → 출력전압 낮춤
  • 예를 들어 12v를 5v로 낮춰 마이크로컨트롤러에 공급

• boost 컨버터

  

  

  • 스위치가 켜지고 꺼지면서 인덕터에 전류가 흐름. 인덕터에 출력된 에너지가 출력전압을 높이는 데 사용
  • 12v를 48v로 높여 전동파워 스티어링 모터에 공급

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Summary