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전기차

기름 대신 배터리로 달리는 전기차 속에서 전기는 어떤 길을 따라 바퀴까지 갈까요?

무슨 일이 일어났나

전기차는 충전구로 들어온 전기를 구동 배터리에 저장했다가, 그 전기로 구동 전동기를 돌려 바퀴를 굴립니다(미국 에너지부).

충전기에서 오는 교류(AC)는 차 안 충전기가 직류(DC)로 바꿔 배터리에 넣고, 전력 전자 제어기가 배터리에서 전동기로 가는 전기의 흐름을 다뤄 빠르기와 토크를 조절합니다.

시뮬레이터 전동기(12 V)에 짐(부하 토크 0.3 N·m)을 걸면 약 25.8 rad/s 에서 고르게 돌고, 짐을 0.6 N·m 로 늘리면 약 21.0 rad/s 로 느려지며 버팁니다. 짐을 모두 빼면 약 30 rad/s 까지 빨라집니다.

전기차는 배기관으로 내뿜는 가스가 없고, 대부분 한 번 충전으로 100 마일(약 161 km) 넘게 달립니다(DOE).

📸 진짜 모습

케네디 우주 센터가 휘발유를 덜 쓰려고 새로 들여온 저속 전기차들입니다. — 케네디 우주 센터가 휘발유를 덜 쓰려고 새로 들여온 저속 전기차들입니다.
출처: NASA/Jack Pfaller · 퍼블릭 도메인 · NASA 그림 창고 원본 ↗

💡 생활 속 예시

아파트 주차장 충전기에 전기차를 꽂아 두면, 밤사이 차 안 충전기가 교류를 직류로 바꿔 배터리를 채웁니다.
전기 버스는 정류장에서 출발할 때 엔진 소리 없이 «위잉» 하는 전동기 소리만 납니다 — 연료를 태우지 않고 전동기로 바퀴를 돌리기 때문입니다.

어떤 부품이 무엇을 하나

충전구 — 바깥 전원에 이어 구동 배터리를 충전하게 합니다.
차 안 충전기 — 충전구로 들어온 교류(AC)를 직류(DC)로 바꿔 배터리를 충전합니다.
구동 배터리 — 구동 전동기가 쓸 전기를 저장합니다.
전력 전자 제어기 — 배터리에서 나오는 전기의 흐름을 다뤄, 전동기의 빠르기와 토크를 조절합니다.
구동 전동기 — 배터리 전기로 바퀴를 돌립니다.
변속 장치(전기차용) — 전동기의 기계적 힘을 바퀴로 전합니다.
냉각 장치 — 전동기 · 전력 전자 장치 등이 알맞은 온도 범위에서 일하게 합니다.

충전구에 충전기를 꽂으면 교류 전기가 차 안 충전기에서 직류로 바뀌어 구동 배터리에 저장됩니다.
가속 페달을 밟으면 전력 전자 제어기가 배터리에서 전동기로 보내는 전기를 다뤄 빠르기와 토크를 정합니다.
구동 전동기가 전기로 돌고, 변속 장치가 그 힘을 바퀴로 전합니다.
달리는 동안 냉각 장치가 전동기와 전자 장치의 온도를 알맞게 지킵니다.

확인된 값

구동 전동기 — 배터리 전기로 바퀴를 돌린다: traction motor 출처
구동 배터리 — 전동기가 쓸 전기를 저장한다: battery 출처
차 안 충전기 — 충전구로 들어온 교류(AC)를 직류(DC)로 바꾼다: AC → DC 출처
배기관으로 내뿜는 가스가 없다: no tailpipe exhaust 출처
대부분 전기차는 한 번 충전으로 100 마일(약 161 km) 넘게 간다: 160934 m 출처
전기 구동 장치에서 잃는 에너지 — 22 % (시내 · 고속 합침): 0.22 출처
충전구 — 바깥 전원에 이어 구동 배터리를 충전한다: charge port 출처
전력 전자 제어기 — 구동 배터리가 보내는 전기의 흐름을 다룬다: power electronics controller 출처
제어기가 구동 전동기의 빠르기와 토크를 조절한다: speed and torque 출처
변속 장치(전기차) — 전동기의 기계적 힘을 바퀴로 전한다: transmission 출처
냉각 장치 — 전동기 · 전력 전자 장치 등이 알맞은 온도에서 일하게 한다: thermal system 출처

교육과정에서는

한국 2022 · 물리학 · 전기와 자기 [12물리02-05]
한국 2022 · 통합과학2 · 환경과 에너지 [10통과2-02-06]

출처

이어서 보기

같은 단원 · 탈것과 하늘

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