전기 자동차의 오일 냉각 모터를 위한 연결 센서
(출처: AhmadTriwahyuutomo / stock.adobe.com, AI로 생성)
전기 자동차(EV)는 이제 우리 주변에서 점점 더 흔히 볼 수 있게 되었다. 대중적으로 가장 많은 주목을 받는 건 승용차이지만, 전기 자동차의 개발은 이제 소형 개인 이동 수단부터 대형 상용차에 이르기까지 운송 산업 전반으로 확산되고 있다.
전기차는 연소를 통해 동력을 생성하진 않지만, 여전히 열을 발생시킨다. 최신 전기차를 구동하는 전기 모터는 뛰어난 성능을 제공하지만, 아무리 효율적인 장치라도 전도성 부품의 전기 저항으로 인해 과도한 열 에너지를 발생시킨다. 전류가 이러한 부품들을 통과할 때마다 에너지의 일부가 열로 손실된다.
따라서 열은 전기차의 불필요한 부산물이며 관리가 필요하다. 많은 모터 제품들은 구리선을 사용하며, 구리선의 강도와 전도성을 통해 효율적인 모터를 만든다. 하지만 온도가 높아지면 구리선 내부의 전기 저항이 증가한다. 이로 인해 더 많은 전기 에너지가 열로 손실되어 모터의 효율이 떨어진다. 이 글에서는 전기차 모터 냉각을 위한 새로운 솔루션을 자세히 살펴본다.
효율성이 높은 냉각 모터
모터 냉각은 에너지를 더 효율적으로 사용할 수 있도록 해준다. 전기차의 경우 이와 같은 효율성 향상은 주행 거리 증가로 이어진다. 소위 '주행 거리 걱정' 문제는 전기차 제조업체가 운전자들이 이 새로운 기술을 채택하도록 장려할 때 극복해야 하는 중요한 심리적 장애물 중 하나이다. 전기차 내 전기 모터의 냉각은 효율성 향상을 통해 직접적인 이점을 제공함은 물론, 기존 기술을 대체할 수 있는 더욱 강력한 성능의 전기차를 창출함으로써 대중의 인식에 간접적인 영향을 미칠 수 있다. 이 외에도 열 관리는 다른 이유들로 전기차 개발에 있어 매우 중요하다.
열은 전반적인 신뢰성에도 악영향을 미친다. 소재들은 고온에서 빠르게 열화되어 금속의 산화부터 플라스틱의 연화 및 변형에 이르기까지 다양한 문제를 유발한다. 이러한 소재들을 냉각시키면 모터의 수명이 연장되고 전기차의 전반적인 신뢰성이 향상된다.
따라서 열 관리는 전기차의 효율성과 장기적인 안전에 있어 매우 중요하다. 전기 모터 냉각 시스템은 불필요한 과열점 리스크를 줄여 차량의 효율성과 신뢰성을 높이며 전체적인 안전성을 향상시킨다.
냉각 솔루션
설계자들은 액체 냉각을 통해 열 관리 문제를 해결하고 있다. 기존의 차량들은 연료 연소로 인해 생성된 열을 방출하기 위해 물이 채워진 라디에이터를 사용하여 이 문제를 해결한다. 하지만 이는 몇 가지 이유로 전기 자동차에는 실용적인 솔루션이 되지는 못한다. 우선, 기존 차량의 엔진은 엔진 룸 중앙에 위치하여 냉각을 위해 물을 효율적으로 전달할 수 있는 충분한 공간을 제공한다. 반면 전기차의 전기 모터는 일반적으로 차축과 나란히 배치된다. 모터 내부에서 열을 처리하는 것이 중앙 라디에이터로 연결되는 복잡한 배관을 설치하는 것보다 쉽다는 의미이다.
또한 물 대신 다른 액체를 사용해야 한다. 순수한 물을 제외한 모든 액체는 전도성이 있기 때문에 전기와 섞이면 여러 가지 새로운 위험이 발생할 수 있다. 따라서 설계자들은 필요한 냉각을 위해 오일을 사용하고 있다.
전기 모터의 냉각에는 밀폐된 하우징이나 케이스가 사용된다. 케이스는 모터 구동 부품에 엄청난 저항을 발생시키기 때문에 오일로 완전히 채워지지 않는다. 대신 오일은 로터의 중앙 축을 통해 펌핑되거나 회전하는 코일에 분사된다. 그러면 오일은 모터에서 열을 전달하여 냉각을 위해 기름통에 모였다가 다시 순환된다. 밀폐된 하우징은 오일 누출을 방지한다.
모터의 상태를 모니터링하는 리졸버/변압기 센서 및 음의 온도 계수(NTC) 센서에 연결하려면 설계자가 하우징에 전기적으로 액세스할 수 있어야 한다. 이러한 요구 사항을 맞추기 위해 몰렉스(Molex)는 이 같은 연결을 제공하는 MX150 패스스루 밀폐형 커넥터를 개발했다(그림 1). 이 커넥터 제품은 검증된 MX150 커넥터 시스템을 기반으로 개발되었으며, 오일 냉각 모터의 신호 배선을 위한 견고한 내유성 연결을 제공한다.
그림 1: 몰렉스 MX150 패스스루 밀폐형 커넥터는 견고하고 필드 테스트를 거친 MX150 커넥터 설계를 통해 오일 냉각 모터 내부에 신호 배선을 위한 내유성 연결을 제공함으로써 차세대 고성능 전기 모터를 구현한다.(출처: 마우저 일렉트로닉스)
MX150 패스스루 커넥터에는 2링 실(seal)이 장착되어 있어 다른 커넥터에 사용되는 단일 링 실 대비 향상된 신뢰성을 보장한다. 이 커넥터는 IP6K9K에 따라 밀봉되어 있으며 최대 14VDC전압 및 최대 12A의 전류를 공급할 수 있는 1.50mm 단자가 장착된 12회로, 2열 구성으로 제공된다.
모터, 배터리, 심지어 전력 전자 장치 내에서 오일 냉각의 역할이 확대됨에 따라 설계자들에게는 센서와 가장 중요한 연결을 제공하기 위한 안전한 내유성 솔루션이 필요하다. 검증되고 신뢰성 높은 몰렉스 MX150 제품군은 이제 패스스루 밀폐형 커넥터로 출시되어 미래 고객이 요구하는 효율적인 전기 자동차를 구현함에 있어 적합하다.
맺음말
전기 자동차가 발전함에 따라 효율적인 열 관리는 성능, 안전, 신뢰성을 최적화하는 데 있어 더욱 중요해질 것이다. 오일 냉각은 특히 모터, 배터리, 전력 전자 장치에 있어 주요 솔루션으로 부상하고 있으며, 이는 전기 자동차의 효율과 수명을 향상시킨다. 설계자들은 이 같은 오일 냉각 시스템 내에서 필수 센서를 위한 안정적인 연결을 구현해야 하는 과제에 직면해 있다. 몰렉스의 MX150 패스스루 밀폐형 커넥터는 견고한 내유성 솔루션을 제공하여 전기차가 오늘날 소비자의 요구를 충족하고 운송 산업이 보다 지속 가능한 미래를 준비할 수 있도록 지원한다.
저자 소개
데이비드 파이크(David Pike)는 인터커넥트 분야에서 그의 열의와 다방면에 걸친 괴짜스러움으로 잘 알려져 있다. 온라인 필명은 “Connector Geek”이다.
기업 소개
몰렉스(Molex)는 미래를 변화시키고 삶의 질을 향상시키는 기술을 실현함으로써 연결된 세상을 만들어간다. 몰렉스는 가장 큰 영향을 미치는 분야에서 고객의 설계 혁신을 지원하기 위해 끊임없이 변화하고 적응함으로써 세상을 앞으로 나아가게 하는 혁신을 함께 만들어가는 이들과 그 사명을 공유한다. 전 세계 40여 개국 이상에 사업 기반을 둔 몰렉스는 데이터 통신, 의료, 산업, 자동차, 소비자 가전을 포함한 다양한 시장에 광범위한 커넥티비티 솔루션을 제공한다.