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Nikkei X-TECH_2023.6.8

중국 BYD의 EV ‘SEAL’ 철저 분해
BYD의 EV 'SEAL'의 구동모터
앞뒤 바퀴의 용도 분리는 테슬라를 의식한 것인가?

중국 비야디(BYD)의 전기자동차(EV) ‘SEAL’의 분해 프로젝트는 앞바퀴 측의 전동액슬 조사에 들어갔다. 주목할 점은 뒷바퀴 측과는 다른 종류를 채택한 구동용 모터다.

프론트 후드 아래의 짐칸을 떼어내면 인버터가 모습을 드러낸다. 탑재 위치를 확인하고 뒷바퀴 측과 마찬가지로 차체 아래쪽에서 전동액슬을 분리한다.

모습을 드러낸 것은 구동용 모터와 인버터, 감속기의 주요 3개 부품 등을 일체화한, ‘3 in 1’이라고 불리는 일반적인 전동액슬이었다. 구조는 모터와 감속기 유닛 위에 인버터를 얹은 2층 구조다. 대부분의 3 in 1 전동액슬에서 채택하고 있는 부품 배치다. 질량의 공칭값은 88.5kg이지만 실제로 계측해 보니 90kg이었다.

떼어낸 앞바퀴 측 전동액슬을 개별 부품으로 분해해 나간다. 인버터를 떼어내고 확인한 구동용 모터의 제조원은 BYD 산하의 Fuzhou BYD Industrial이었다. 이어서 모터를 스테이터(고정자)와 로터(회전자)로 분리해 나간다.

“생각보다 쉽게 분리되었다. 그런데 뒷바퀴 측과 구조가 달랐다”. 뒷바퀴 측은 현행 EV에서 주류인 영구자석식 동기모터(Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM)를 사용하고 있었기 때문에 스테이터와 로터가 강한 자력으로 고정돼 있어 분리하는 데 애를 먹었다. 하지만 앞바퀴 측은 쉽게 분리할 수 있었다. 스테이터의 구조를 보면 뒷바퀴 측과 달랐다.

영구자석을 사용하고 있는지 확인하기 위해 로터에 철제 막대를 가까이 대보았지만 반응은 없다. 모터 케이스를 주의 깊게 관찰했더니 ‘Asynchronous Motor(비동기 모터)’라는 표식이 있었다. 이들을 감안하면 앞바퀴 측의 구동용 모터는 유도모터(Induction Motor, IM)다.

-- 테슬라와 동일한 전후 모터의 선택 --
BYD의 SEAL은 차량 뒷부분에 PMSM을 탑재한 후륜구동(RWD)을 기본으로 하는 EV다. 이번에 닛케이 BP가 분해한 최상급 등급은 사륜구동(4WD) 차량으로, RWD 차량의 표준 등급을 베이스로 앞바퀴 측에 IM을 추가했다. 주 구동원인 뒷바퀴 측 PMSM은 최고 출력이 235kW, 최대 토크는 360Nm다. 앞바퀴 측의 IM은 최고 출력 160kW, 최대 토크 310Nm로, 출력과 토크는 모두 뒷바퀴 측보다 작다.

PMSM을 뒷바퀴 측에 탑재한 RWD 차량을 베이스로 하고, 상급 등급의 앞바퀴 측에 IM을 추가해 4WD 차량으로 하는 방식은 미국 테슬라의 ‘모델3’ ‘모델Y’와 같다. 모델3와 모델Y도 표준 등급은 RWD 차량이며, 상급 등급에 4WD 차량을 두고 있다. 모두 뒷바퀴 측에 PMSM, 앞바퀴 측에 IM을 채택하고 있다.

4WD의 EV에서는 앞바퀴 측은 주행 조건에 따라 작동하지 않는 시간이 있으며, 그 동안에는 로터가 공전한다. PMSM은 로터에 영구자석을 내장하고 있어, 공전 시에 로터와 스테이터의 권선 사이에 발생하는 흡인력에 의해 저항이 발생하면서 전비가 악화된다. 이런 이유로 RWD 베이스의 EV를 4WD로 할 때, 앞바퀴 측에 IM을 사용하는 사례가 나오고 있다.

IM에는 결점도 있다. PMSM에 비해 출력밀도가 작기 때문에 동일한 출력을 낼 경우는 PMSM보다 부피가 커진다. 다만 BYD의 SEAL이나 테슬라의 모델3, 모델Y의 앞바퀴 측처럼 “세컨더리 드라이브용(보조 구동원)으로 사용하는 경우는 토크가 그다지 필요 없기 때문에 IM을 적용해도 부피를 억제할 수 있다”(미국의 부품기업의 파워트레인 기술자).

이 밖에 IM은 희토류를 사용하지 않는 모터이기 때문에 지정학적 리스크를 회피하는 관점에서도 주목된다. PMSM은 네오디뮴(Nd) 자석을 사용해 고온 환경에서도 보자력(자력을 유지하는 힘)을 높이기 위해 디스프로슘(Dy)이나 테르비움(TB)과 같은 중희토류를 첨가하는 것이 일반적이다. 희토류는 중국에 많이 매장돼 있어 가격 급등 등의 우려도 있다.

BYD는 중국 기업이기 때문에 중국 국내 생산이라면 희토류 조달에 대한 우려는 거의 없을 것이다. 다만 BYD는 해외 생산에도 나서고 있어, 24년에는 태국의 승용차 조립공장이 가동을 시작할 예정이다.

전동차량의 구동용 모터에서 PMSM 이외의 선택지를 갖는 것은 해외 생산에서 희토류 조달 문제가 발생했을 경우에 대한 대비도 된다. IM 기술을 확보하려는 BYD의 노력은 세계 전개를 위한 포석이 될 것인가?

 -- 끝 --

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