일본산업뉴스요약

Nikkei X-TECH_2023.6.5

중국 BYD의 EV ‘SEAL’ 철저 분해
이것이 BYD의 '8 in 1' 전동액슬
케이블 절약으로 눈에 띄는 폭스바겐과의 차이

중국 비야디(BYD)의 전기자동차(EV) ‘SEAL’의 분해 프로젝트는 자체 배터리 ‘블레이드 배터리’와 버금가는 주력 부품인 전동액슬의 조사에 착수했다. 닛케이BP가 분해한 것은 사륜구동(4WD)차 모델로, 앞바퀴와 뒷바퀴에 전동액슬을 1개씩 탑재한다. 이번에는 특히 주목해야 할 뒷바퀴 측의 전동액슬을 다룬다.

-- 가속하는 EV 파워트레인 주변의 통합화 --
전동 파워트레인이나 그 주변 부품은 부품의 통합화가 진행되고 있다. 그 대표라 할 수 있는 것이 EV의 기간 부품이 되고 있는 전동액슬이다. 구동용 모터와 인버터, 기어박스(감속기와 차동기어장치(데프))를 주요 3개 부품으로 일체화한 ‘3 in 1’이라 부르는 형식이 주류를 이루고 있다.

주변 부품에서는 DC-DC 컨버터와 차량탑재 충전기, 배전유닛(PDU)을 일체화하는 예가 있다. 닛케이BP가 2019년에 분해한 미국 테슬라의 EV ‘모델3’는 배터리 팩의 후방 상단에 설치한 ‘펜트하우스’라 부르는 박스에 이들 부품을 집약하고 있었다.

최근에는 이러한 두 통합화의 흐름을 합친 것 같은 사례가 나오고 시작했으며, 중국을 중심으로 트렌드로 부상하고 있다. 주요 3개 부품과 DC-DC 컨버터, 차량탑재 충전기, 배터리관리시스템(BMS) 등을 하나의 모듈에 집약해 ‘X in 1’이라고 부른다.

자동차 사업을 강화하고 있는 중국 화웨이는 주요 3개 부품과 DC-DC 컨버터, 차량탑재 충전기, BMS, PDU를 일체화한 전동액슬의 표준품을 이미 개발했다. 전동액슬의 외부제작 업체로서 중국 시장에서 선두를 달리는 Nidec(구 일본전산)도 화웨이와 같은 부품을 통합한 전동액슬을 24년 6월에 투입할 계획을 발표했다. Nidec은 고객의 요구에 따라서는 PTC(Positive Temperature Coefficient) 히터도 추가한다고 한다.

BYD는 이러한 X in 1 흐름의 견인역할을 하고 있는 존재다. SEAL이나 ‘ATTO 3’ 등의 세계 전략 EV에서, 8개 부품을 일체화한 전동액슬을 이미 실용화했다. BYD의 '8 in 1' 전동액슬은 주요 3개 부품과 DC-DC 컨버터, 차량탑재 충전기, BMS, PDU 외에 차량 컨트롤러도 하나의 모듈에 집약하고 있는 것을 알 수 있다. “통합화의 목적은 차내 공간의 유효 활용과 비용 저감, 경량화다”(BYD).

그럼 차량에서 분리해 낸 8 in 1 전동액슬을 살펴보자.

-- 구조는 심플한 2층 구조 --
8 in 1 전동액슬의 구조는 하부에 모터와 기어박스 유닛, 상부에 인버터나 DC-DC 컨버터, 차량탑재 충전기 등으로 이루어진 고전압 부품 유닛을 배치하는 2층 구조로 되어 있었다. 이 부품 배치는 대부분의 3 in 1 전동액슬에서 채택되는 형식과 거의 같다. 3 in 1에서 인버터에 해당하는 부분을 고전압 부품을 집약한 유닛으로 대체한 셈이다.

외형 치수(공칭값)는 차량의 길이 591.3×폭 612.2×높이 360mm이다. 8개 부품을 일체화했지만 콤팩트하게 마무리한 인상이다. 질량은 공칭값 104~106kg이지만 실제로 계측했더니 114kg이었다.

-- 눈에 띄는 적은 고전압 케이블 --
BYD의 8 in1 전동액슬에서 눈길을 끈 것은 접속하는 고전압 케이블이 적다는 점이다. 이 전동액슬과 고전압 케이블로 연결되어 있던 것은 배터리 팩, 직류 전원용 충전구, 교류 전원용 충전구의 3개다. DC-DC 컨버터나 차량탑재 충전기, BMS를 전동액슬에 집약함으로써 고전압용 케이블이나 커넥터를 최대한 줄였다.

BYD가 통합화 목적의 하나로 꼽는 비용 저감은 이러한 고전압용 케이블이나 커넥터의 삭감으로 실현되는 부분도 커 보인다. EV나 하이브리드차(HEV)와 같은 전동차량에서는 필요 불가결한 부품이지만 “문제는 높은 비용이다”라고 한탄하는 목소리도 있다.

고전압 케이블의 조립은 수작업인 경우가 많고, 직경이 굵고 딱딱하기 때문에 취급이 어렵다고 한다. 개수를 줄일 수 있으면 배선 작업의 부담도 줄어들 것이다.

-- 폭스바겐 'ID.3'와의 차이 --
3 in 1 전동액슬과 DC-DC 컨버터, 차량탑재 충전기, BMS를 각각 개별 배치할 경우는 필요한 고전압 케이블 개수나 커넥터 개수는 많아진다. 닛케이BP가 2021년에 분해한, 독일 폭스바겐의 첫 EV 전용 차량 ‘ID.3’를 보면 알기 쉽다.

ID.3는 뒷바퀴 측에 3 in 1 전동액슬을 탑재, DC-DC 컨버터와 차량탑재 충전기는 각각 개별적으로 배치하고 있었다. 고전압 케이블을 이용한 전동 파워트레인과 그 주변 부품의 접속은 (1) 인버터와 배터리 팩, (2) DC-DC 컨버터와 배터리 팩, (3) 차량탑재 충전기와 배터리 팩, (4) 직류 전원용 충전구와 배터리 팩, (5) 교류 전원용 충전구와 배터리 팩의 5계통이 있었다.

게다가 ID.3는 BMS를 배터리 팩에 내장하고 있어 9개의 배터리 모듈과 BMS 사이를 고전압 케이블로 연결하고 있었다.

전동 파워트레인과 주변 부품 통합에 따른 효과는 고전압 케이블과 커넥터를 줄일 수 있는 것만이 아니다. 각 부품을 개별적으로 배치하는 경우보다 부품 개수나 점유하는 부피를 줄일 수 있다. 각 부품을 담는 케이스의 개수도 줄일 수 있기 때문에 금속 재료의 삭감 등에도 기여하고 있다고 볼 수 있다.

 -- 끝 --

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