엔지니어가 알려주는 자동차

전기차 배터리 이온 액체, 이온 액체 계 리튬 이온 전지용 전해액 넓은 온도 범위에서 액체이기 때문에, 고온 및 저온 영역에서의 사용이 가능합니다 전기가 흐르는 전도성 액체이므로 전기 화학 장치 및 정전기 방지 용도로의 사용이 가능합니다 열적, 화학적, 전기 화학적으로 안정하기 때문에 가혹한 조건에서의 용도 전개가 기대됩니다 증기압이 낮고 증발하기 어렵기 때문에 진공 하에서 사용도 가능합니다 난연성 재료이므로 매우 안전성이 높습니다 셀룰로오스 등의 난용성 물질도 용해하기 때문에 다양한 용도를 기대할 수 있습니다 이온성 액체는 이미 다 졸륨 이온, 피리 디늄 이온 등의 유기 양이온과 브로마이드, 불소, 염화물 등의 음이온으로 이루어진 소금으로 비교적 저온에서 액체 상태입니다. 여러 가지의 이온 성 액체 중..

EV 용 배터리 재료 기술 리튬 이온 전지 등의 이차 전지는 휴대폰, 스마트 폰, 노트북 등 IT 기기의 전원으로 널리 사용되고 있으며, 또한 앞으로 전기 자동차 (EV)의 전원 스마트 그리드 용 축전 시스템 등의 용도 전개 이 전망되고 있습니다. 앞으로도 매우 중요한 장치이며, 이 글에서는 리튬 이온 전지의 개요, 구성 재료에 대해 말해 차세대 리튬 이온 전지 재료, 차세대 이차 전지에 대해서도 설명합니다. 1. 리튬 이온 전지의 개요 리튬 이온 배터리의 현재 구성은 주로 탄소계 재료를 음극 활물질로 리튬 이온 함유 전이 금속 산화물을 양극으로 하고 있습니다. 그 작동 원리는 충전으로 양극 재료 LiCoO2 등의 리튬 이온 함유 전이 금속 산화물 양극 재료에서 리튬 이온이 탈리 음극 재료 탄소에 리튬 ..

EV 전기자동차 배터리의 설계 및 제어 기술 EV 용 배터리의 역사 EV 용 배터리는 납 (Pb) 배터리에 시작 니카드 (Ni-Cd) 전지, 니켈 수소 (Ni-MH) 전지, 리튬 이온 (Li-ion) 배터리로 진화했습니다. 중량 에너지 밀도로 비교하면 납 전지가 30 ~ 40Wh / kg, 니카드 전지와 니켈 수소 전지가 60 ~ 90Wh / kg 리튬 이온 배터리가 90 ~ 250Wh / kg입니다. 중량 기준으로 비교하면 리튬 이온 전지는 납 전지의 3 배에서 8 배의 에너지를 가진 전지입니다. 또한 수치에 큰 차이가 있는 것은, 전지의 외장재가 라미네이트와 캔 (SUS 나 Al), 하이브리드 자동차 용도 나 EV 용도 등 형태와 목적에 따라 에너지 밀도가 다르기 때문입니다. 리튬 이온 전지는 내부 ..

배터리의 구조 배터리는 자동차가 정상적으로 기능하기 위해 없어서는 안 될 중요한 존재다. 배터리가 대전류를 공급해 스타터 모터를 돌려주기 때문에 엔진을 기동할 수 있다. 또 엔진이 회전하는 중에 알터네이터가 만들어내는 전기량 이상으로 전자 장비가 작동하더라도 배터리가 저장해놓은 전기를 사용하기 때문에 자동차는 아무 문제 없이 주행할 수 있다. 자동차에 탑재된 배터리는 납축전지다. 플러스 극판에는 이산화납, 마이너스 극판에는 순납이 각각 그리드(grid)라고 부르는 격자에 반죽 형태로 발라져 있다. 극판과 극판의 접촉을 방지하는 격리판과 페이스트(paste, 반죽 형태의 전해질)가 떨어지는 것을 방지하는 글라스매트를 배치하고 황산 전해액에 담근 구조다. 배터리 케이스 내부는 6개의 전해조가 독립되어 있다...

스티어링의 구조 스티어링 휠을 조작해서 자동차의 진행 방향을 바꾸는 스티어링 계통은 비교적 구조가 간단하다. 스티어링 휠의 회전력은 조인트가 달린 샤프트를 통해 랙 앤드 피니언(rack and pinion)에서 가로 방향의 움직임으로 변환된다. 타이 로드'를 통해 타이 로드 엔드를 밀거나 당김으로써 앞바퀴의 방향을 바꾼다. 랙 앤드 피니언은 피니언 샤프트에 달린 세로 방향의 기어와 빗처럼 생긴 랙 기어가 맞물리는 단순한 구조다. 파워 스티어링은 엔진의 힘으로 구동된 스티어링 펌프에서 압송되는 액체의 압력을 랙이 이동하는 방향에 가하는데, 이를 통해 운전자는 적은 힘으로도 스티어링 휠을 돌릴 수 있다. 그러나 발명자의 이름을 따 애커먼(Rudolph Ackerman) 링크라고 불리는 장치를 살펴보면 스티어..

브레이크의 종류와 구조 바퀴와 함께 회전하는 디스크 로터나 드럼에 패드 혹은 슈 등의 마찰재를 압착시켜 회전 에너지를 열에너지로 변환하고 열을 대기 중으로 방출해 자동차에 제동을 거는 것이 브레이크의 역할이다.자동차의 브레이크 시스템은 '밀폐된 액체의 일부에 힘을 가하면 액체의 다른 부분에도 같은 압력이 전달된다'라는 파스칼의 원리를 이용해 힘을 전달한다. 브레이크 페달에 가해진답력(踏力)을 브레이크 부스터 가 증폭시켜 마스터 실린더의 피스톤을 움직이면 액압(브레이크액을 밀어내는 힘)이 발생한다. 브레이크액을 매개체로 그 힘을 네 바퀴의 휠 실린더에 전달해 패드나 슈를 작동시켜 제동을 거는 원리다. 자동차용 브레이크는 크게 디스크와 드럼으로 나뉜다. 고급차는 4륜 디스크가 주류이지만 일반적인 경우에는 뒷..

서스펜션의 종류와 구조 서스펜션은 4개의 타이어를 항상 노면에 접지시켜 차체의 안정을 유지하면서 조향과 구동력 전달을 담당한다. 사람에 비유하면 발바닥을 정확히 지면에 접촉하고 몸을 안정적으로 지탱하면서 민첩하게 움직이는 허리 아래의 뼈와 관절, 근육 등에 해당한다고 할 수 있다.구성 부품은 휠의 바퀴를 지지하는 각종 암(arm) 또는 링크, 차체를 지지하는 동시에 노면에서의 충격을 완화하는 스프링, 서스펜션의 움직임을 빠르게 조절하는 댐퍼(또는 쇼크 업소버) 등이다. 각 요소의 지지부와 장착부에는 고무 부싱 을 비롯한 부품을 사용해서 승차감을 높였다. 이런 구성 부품들 가운데 특히 암 또는 링크의 모양과 배치에는 다양한 종류가 있어서 이에 따라 여러 가지 서스펜션 형식이 있다. 스트럿 스트럿(strut..

구동 계통의 구조 엔진이 만들어낸 힘을 자동차의 주행 상황에 적합한 회전수와 힘으로 변환해 타이어까지 전달하는 것이 구동 계통의 역할이다. 변속기와 디퍼렌셜 기어, 드라이브 샤프트 등으로 구성되며, 구동 계통의 부품은 전부 튼튼하게 만들어진다. 변속기는 크고 작은 기어를 조합해 엔진이 만든 힘과 회전수를 변환하는 장치다. 발진이나 저속 주행을 할 때는 출력축의 회전수가 낮은 기어를 선택해 힘을 크게 하고, 속도가 상승할수록 회전수가 높아지는 기어를 순차적으로 선택한다. 수동 변속기의 경우, 발진할 때 힘을 천천히 전달하고 기어를 바꿀 때 엔진에서 전달되는 힘을 일시적으로 차단하기 위해 클러치가 변속기의 앞에 설치되어 있다. 변속기에서 디퍼렌셜까지는 프로펠러 샤프트를 통해 동력이 전달된다. 자동 변속기는 ..

구동 방식과 엔진 레이아웃 자동차가 주행하기 위해서는 회전력을 만들어내는 엔진과 변속을 하는 트랜스미션, 바퀴까지 구동력을 전달하는 파워트레인(Powertrain : 동력 전달 계통에 있는 여러 구성품들) 등이 있어야 한다. 이러한 부품들을 차체의 어느 부분에 배치하느냐에 따라 자동차의 성능과 성격,운전 편의성 등이 크게 달라진다. 자동차의 기본 성능을 좌우하는 구동 방식과 엔진 레이아웃에 대해 알아보자. FF Front Engine Front Wheel Drive 현재 승용차의 주류는 엔진을 차체의 앞쪽에 배치하고 앞바퀴를 구동해 주행하는 FF 방식이다. 엔진에서 구동 바퀴인 앞바퀴까지의 거리가 가깝기 때문에 변속기 또는 기어 박스를 간결하고 효율적으로 배치할 수 있어 실내 공간을 넓게 확보할 수 있다..

엔진의 종류 자동차 엔진은 일단 구조 차이에 따라 레시프로와 로터리 엔진으로 분류한다. 그리고 사용하는 연료를 기준으로 분류하면 가솔린(휘발유)과 디젤(경유)로 나눌 수 있다. 이 가운데 현재 주류는 레시프로 가솔린 엔진이며, 탑재 차종과 사용 목적에 맞춰 다양한 유형의 엔진을 생산하고 있다. 한편 최근에는 가솔린 엔진과 강력한 전기 모터를 조합해 충분한 동력을 확보하면서 고연비를 실현한 하이브리드 자동차도 증가하고 있다. 레시프로 가솔린 엔진 오늘날 자동차용 엔진의 주류. 실린더 안을 왕복 운동(Reciprocating)하는 피스톤의 힘을 회전 운동으로 변환해 출력한다. 실린더 상부에 흡배기 밸브가 있고 그것을 정확히 움직이는 기구도 필요하기 때문에 구조가 조금 복잡하지만, 긴 역사와 더불어 기술이 꾸..