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Nikkei X-TECH_2021.6.28

폭스바겐 EV ‘ID.3' 철저 분해
배터리 팩에 부자연스러운 공간
테슬라와의 차이 분명

독일 폭스바겐이 본격적으로 생산하는 전기자동차(EV) ‘ID.3’를 구입해서 독자적으로 분석∙분해하는 특집 ‘폭스바겐 본격 EV ‘ID.3’ 철저 분해’. 실제 차량 확인을 마치고 드디어 분해에 들어간다.

분해 기사 1탄인 이번 회는 EV의 심장부인 리튬이온 배터리 팩이다. EV 전용 새로운 플랫폼에 대비한 확장성 연구나 미국 테슬라의 EV와의 차이 등이 밝혀졌다.

-- 부자연스러운 공간이 필요했던 이유 --
“어! 텅 비었네!” 분해를 담당한 정비 기술자의 목소리가 들렸다. 뒷바퀴 측 바닥 면에 고정된 검은색 금속 커버를 분리했을 때였다. 부품을 퍼즐처럼 빈틈없이 배치하는 차량 개발의 상식과 동떨어진 부자연스러운 빈 공간이 거기에 있었다. 그곳에 있는 것은 배터리 팩과 전동 액슬을 연결하는 고전압 케이블뿐이다.

폭스바겐은 ID.3부터 도입하기 시작한 EV 전용 플랫폼 'MEB(Modular electric drive matrix)'의 특징 중 하나로서, 부품 배치를 고안해 넓은 차내 공간을 실현한 것을 들 수 있다. 차 실내를 넓히려면 이 빈 공간은 어떤 부품으로라도 메워야 한다.

그런데도 폭스바겐이 이 부자연스러운 공간을 굳이 남긴 데는 이유가 있다. 다양한 용량의 배터리에 대응할 수 있도록 확장성을 갖추기 위해서다. 폭넓은 배터리 용량에 대응시킨 MEB를, 소형차부터 SUV, 상용 밴까지 사용하는 구상이 있다.

ID.3에는 45kWh와 58kWh, 77kWh의 3종류의 배터리 용량이 있다. 분해 프로젝트 팀이 구입한 것은 중간인 58kWh 모델이다. 77kWh 모델이라면 검은색 금속 커버로 닫혀 있던 공간을 채우는 대용량 배터리를 사용하면 된다. 소용량인 45kWh 모델의 경우는 58kWh 제품과 같은 배터리 팩 케이스를 사용해 내부의 배터리 모듈을 줄이는 것 같다.

ID.3에서 떼어낸 배터리 팩의 질량은 374.5kg으로, 치수는 길이 1370×폭 1450×높이125mm였다. 배터리 팩에 각인되어 있던 전압은 396V로, 전류 용량은 156Ah. 전력 용량은 62kWh로 기록되어 있었고, 카탈로그와는 4kWh 만큼의 차이가 났다. 배터리 팩은 수냉식이며, 앞 바퀴 측에 냉각수를 순환시키는 접속부가 있다.

-- 테슬라와는 다른 3가지 --
“테슬라보다 훨씬 편했다” 배터리 팩을 차체에서 떼어냈을 때, 분해를 담당한 정비기술자의 얼굴에 미소가 번졌다. 이번 멤버의 상당수는 19년에 실시한 테슬라 「모델3」 분해 프로젝트의 경험자로, 그 때는 배터리 팩을 떼어내는 데 몹시 고생했었다고 한다.

분해 공정이나 떼어낸 배터리 팩의 구조를 통해 테슬라와의 설계 사상의 차이를 알 수 있었다. 구체적으로는 (1) 대량생산의 용이성, (2) 배터리 팩의 보호, (3) 부품 조달 방침의 3개이다.

첫 번째 차이는 대량생산하기 쉬운 점이다. ID.3와 모델3는 모두 리튬이온 배터리 팩을 바닥 밑에 배치한다. 하지만 떼어 내는 방법은 크게 다르다.

모델3의 경우는 내장을 제거하지 않으면 배터리 팩을 뺄 수 없다. 시트나 바닥의 카펫 등을 떼어내서, 차체와 배터리 팩을 고정하고 있는 나사를 떼어낼 필요가 있었던 것이다. 한편 ID.3는 배터리 팩을 고정하는 모든 볼트가 차체 외부 바닥 아래에 배치되어 있었다

차량 제조라인에서 배터리 팩 조립 작업을 생각하면, ID.3가 압도적으로 용이하고 대량생산에 적합하다. 게다가 폐차 후에 배터리를 꺼내 재활용을 할 때도 배터리 팩의 분리 용이성이 중요하게 된다.

두 번째 차이는 교통사고 등의 충격으로부터 배터리 팩의 보호다. ID.3의 배터리 팩의 바깥 둘레는 알루미늄(Al) 합금제의 보강 부재로 빙 둘러싸여 있었다. 언더바디의 구조 부재를 포함해, 2중의 충격 대책으로 배터리 팩을 보호한다. 모델3의 배터리 팩에는 이런 보강 부재는 없고, 언더바디 구조 부재만으로 내충격성을 확보하고 있었다.

세 번째 차이는 부품 조달 방침이다. 테슬라는 내부제작을 고집하며 부품을 개발하고 있다. 한편 폭스바겐은 엔진차 시대부터, 서플라이어가 개발한 부품을 조달해서 차량으로 완성하는 것에 주안점을 두어 왔다.

그러한 차이가 나온 원인은 차량탑재 충전기나 DC-DC 컨버터 등의 배치다. 테슬라의 모델3는 이러한 부품을, 배터리 팩의 후방 상부에 마련한 「펜트 하우스」라고 부르는 박스에 탑재. 고전압의 변환이나 분배를 담당하는 기능을 집약했다. 부품마다 다른 서플라이어로부터 조달한 ID.3는 이러한 일체화를 하지 않고, 배터리 팩이나 차량탑재 충전기, DC-DC 컨버터를 개별적으로 배치했다.

부품을 탑재하는 공간의 효율이나 기능 집약에 의한 집중관리 관점에서는 테슬라가 유리하다. 한편, 범용화된 표준 부품을 사용하는 등 비용 면에서는 폭스바겐의 방침이 유리하게 작용한다.

오랜 세월 동안 자동차를 대량생산해 온 폭스바겐과 자유로운 발상으로 차량을 개발하고 있는 테슬라. 경험치의 차이나 걸어 온 역사가 배터리 팩의 설계에 나타나 있었다.

 -- 끝 --

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