현대차, 기아차, 전기차 전용 플랫폼 E-GMP 주요 특징

E-GMP는 현대차그룹이 전기차 모델을 위해 전용으로 개발한 플랫폼이다. 플랫폼은 파 워트레인/서스펜션/브레이크 등 차량의 주행과 관련된 기본 장치들을 공용화한 골격을 말하는데, 차량의 주행성능과 연비, 내부공간/디자인 등 자동차의 전반적인 제품 경쟁 력을 결정하는 중요한 역할을 담당한다. 전기차 전용 플랫폼은 내연기관차에 있는 파워 트레인(엔진/변속기)과 주유/배기 계통의 부품들이 빠지고, 모터/감속기/인버터/배터리 등으로 구성된 PE 시스템(Power Electric System)으로 대체된 플랫폼이다.

 

현대차그룹의 기존 전기차 모델들인 아이오닉EV/니로EV/코나EV 등은 내연기관차 및 하이드리드차를 전기차로 변형한 파생모델로 플랫폼 자체가 기존 내연기관 플랫폼이기 때문에 전기차 성능에 최적화되어 있지 않았다. 현대차그룹은 설계/디자인/생산 최적화 를 위해 전기차 전용으로 플랫폼을 개발해 왔고, 이번에 발표한 E-GMP가 그것이다. E-GMP는 향후 지속적인 업그레이드가 예정되어 있다. 12월 2일 발표한 E-GMP의 주 요 특징을 정리해 본다.

(1) 스케이드보드 방식의 부품 배치로 넓은 공간 확보와 저중심 설계 가능

일단 구성이 바뀌었다. 소위 말하는 스케이트보드 방식의 배치인데, 전기차는 기존 내 연기관차의 엔진/구동축 등이 필요하지 않기 때문에 엔진룸 자리에 부피가 상대적으 로 작은 구동모터를 탑재하고, 구동축이 놓였던 차체의 바닥에는 배터리를 위치한다. E-GMP는 뒷차축에 전기모터를 배치해 후륜구동을 기본으로 구현하고, 앞차축에도 작은 구동모터를 추가함으로써 사륜구동 방식도 지원한다. 따라서 동력을 뒷바퀴로 전 달하는 구동축이 불필요하다.

차체 하단을 지나는 구동축이 없고, 배터리 자체도 납작한 직사각형이며, 높이도 130mm로 낮아 부피를 줄였기 때문에 공간의 제약이 없이 시트를 자유롭게 배치할 수 있는 것이 특징이다. 또한, 엔진이 사라지면서 차체 앞부분의 부피가 줄어들어 오 버행(범퍼부터 차축 중심까지의 길이)이 짧고, 휠베이스(앞쪽 차축과 뒤쪽 차축 사이의 길이)가 길어졌다. 내연기관차 뒤쪽으로 위치해있던 공조시스템도 전면부로 이동시킬 수 있어 전체적으로 승객들이 타는 공간을 확대시킬 수 있고, 디자인 측면에서의 자유 도도 높아지는 효과가 있다.

 

이러한 구성은 단순 공간/디자인 측면뿐만 아니라 차량 성능향상에도 일조한다. 전기차 에서 가장 무거운 배터리를 차체 바닥 중앙에 위치시키면서 저중심 설계가 가능하게 되 었고, 효과적인 앞뒤 무게 배분이 이루어진다. 이러한 설계로 SUV/CUV/고성능차에서 특히 문제가 되는 직진 가속과 코너링, 그리고 승차감 등의 주행 품질이 향상되는 결과 를 가져온다.

 

(2) 배터리 1회 충전으로 500km 이상 주행

E-GMP는 단일 플랫폼으로 소형~대형 차종을 생산할 수 있게 배터리 용량을 가변적으 로 구성할 수 있게 설계되었다. 전기차의 동력 시스템인 PE 시스템에서 배터리 셀과 모 듈을 1종으로 표준화해 차종별로 요구되는 주행거리에 맞춰 배터리 팩을 구성할 수 있 게 한 것이다. 더불어 모듈 구성에서도 기존 대비 부품을 간소화하여 더욱 컴팩트하게 개발되었다.

 

이러한 구성으로 에너지 밀도가 기존 대비 10% 향상되었다고 밝혔다. 표준 화의 장점은 대규모 발주를 통해 재료비를 낮출 수 있고, 생산 효율성도 높아지며, 향후 AS 비용도 낮출 수 있어 전반적인 품질향상과 비용절감의 효과를 가져온다.

 

또한, PE 시스템을 구성할 때 효율성 개선 기술을 신규로 채택했다. 예를 들면, 구동 모터 내부의 코일에 효율성(+10%)이 높아진 헤어핀 권선 기술을 채택해 회전토크를 늘렸고, 모터의 과열을 막기 위한 냉각 시스템을 기존 수냉 방식에서 전자식 오일펌프 (Electric Oil Pump)를 활용한 유냉 방식으로 바뀌어 냉각 효율성을 높였다. 마지막으 로 후륜 모터를 제어하는 인버터 파워 모듈의 전력반도체를 기존 Si(실리콘) 반도체에 서 내구성/효율성이 상대적으로 좋은 SiC(실리콘 카바이드) 반도체로 바뀌어 주행거리 를 5% 늘릴 수 있다고 밝혔다. 현대차그룹은 이러한 요인들로 인해 E-GMP 기반의 전기차들은 1회 충전으로 최대 500km 이상의 주행이 가능하고, 5분 충전으로도 100km 주행이 가능하다고 밝혔다

 

 

(3) 800V 시스템 기반의 초고속 충전으로 18분만에 충전 가능

E-GMP의 두드러진 특징 중 하나는 800V 고전압 충전 시스템을 기본으로 적용했다는 것이다. 최근에 전기차의 빠른 충전을 위해 800V 시스템을 지원하는 350kW급 초고속 충전 인프라가 설치되고 있는 추세에 맞춘 것인데, 이를 활용하여 충전할 경우 18분만 에 배터리의 80%까지 충전할 수 있다. 이는 경쟁 모델들의 20분 이상 대비 충전시간을 줄인 것이고, 1회 완충으로 주행거리 500km 이상과 5분 충전으로 100km 주행이 가능 해지는 것이다. 또한, 기존 400V 충전 인프라(50~15kW급 충전기)에서도 사용할 수 있 게 별도의 제어기 없이도 두 방식의 충전이 가능한 멀티 충전 시스템을 적용했다.

충전 시스템과 관련된 또 다른 특징은 전기차 배터리를 대용량 보조 배터리와 같이 차 량 외부에서 사용할 수 있다는 것이다. 별도의 제어기나 연결 장치가 없이 110~220V 일반 전원으로 사용할 수 있는 V2L(Vehicle to Load) 기능을 지원하는 것인데, 이는 기 존 외부에서 내부로 충전되는 단방향 OBC(On-Board Charger) 기능을 개선해 양방향 전력 변환이 가능하도록 설계한 통합 충전 시스템(ICCU, Integrated Charging Control Unit)과 차량 충전 관리 시스템(VCMS, Vehicle Charging Management System) 기술 이 적용된 것이다

 

(4) 개선된 섀시 기술 적용

주행성능과 관련된 섀시 기술도 개선했다. 후륜에는 일반적으로 중대형 승용차에 적용 되는 5링크 서스펜션을 기본 채택했는데, 차체와 바퀴를 연결하는 링크를 5개 설치함으 로써 상하/좌우의 충격을 걸러내고 조정성을 높였고, 5링크 서스펜션과 서브 프레임 내 부에 PE 시스템을 모듈화함으로써 주행성능 향상에 기여한다. 더불어 모터에서 발생한 동력을 바퀴로 전달하는 드라이브 액슬 구조를 개선했는데, 드라이브 샤프트와 휠 베어 링을 일체화한 통합형 드라이브 액슬(IDA, Integrated Drive Axle)을 적용하여 기존 드 라이브 액슬 대비 강성이 42% 높아지고, 부품수가 줄어 무게는 10% 감소한 것이다.

 

(5) 안정성 강화

 

최근 불거진 코나EV 화재사고로 인해 E-GMP에는 안정성 강화 포인트들이 많이 채 택했다. 차체 앞쪽 공간에 프레임과 서브 프레임 보강 구조를 적용해 다중골격 구조로 만들었는데, 이는 전방 충돌시 충격을 완화시키고 탑승객과 배터리 피해를 최소화시키 는데 도움이 된다.

 

후방 추돌을 대비해 범퍼에 변형을 유도하는 구조물을 넣어 충격이 분산되도록 했고, 차체 안쪽에는 변형 방지 보강 구조를 추가해 후륜과 뒷좌석 탑승객 에 대한 안정성을 강화했다. 측면 충돌 시 차체 중앙에 위치한 배터리를 보호하기 위해 사이드실 내부에 알루미늄 압출재를 기본 적용했고, 바닥 안쪽 횡방향 크로스 멤버는 핫스탬핑 부품과 초고장력 강판을 적용했다. 또한, 배터리와 차체를 더욱 견고하게 연결하기 위해 배터리 하단부터 바닥 안쪽까지 긴 볼트로 연결하는 8점 마운트 방식을 적용하였다. 충돌 시 배터리 안 정성을 확보하는 동시에 주행 간 진동/소음을 줄이는 효과도 있다.

(6) 모듈화를 통해 신속한 전기차 라인업 확대가 가능

E-GMP는 전기차 개발/제조에서도 신속한 라인업 확대를 위해 설계 자유도가 높아진 모듈화 방식을 적용했다. 플랫폼 구성 부품을 유연하게 변경해서 사용할 수 있는 것인 데, 기본 성능에 영향을 주는 전방 충격 흡수 공간, 앞/뒤 서스펜션, 배터리 케이스 장 착 공간 등을 고정 영역으로 놔둔 반면, 사이드실(차량 측면 하단부의 프레임), 리어 멤버(차체 뒷부분의 앞뒤, 좌우 방향의 뒤틀림을 막기 위한 구조물), 휠/타이어 장착 공간 등은 변동 영역으로 구성해 차종별 제원 및 특성에 따라 유연하게 대응할 수 있 게 했다. 기존 내연기관 플랫폼 대비 변동 영역이 많아진 것이다. 자유도가 높아진 모듈화 방식을 적용하면 소형 세단~중대형 CUV까지 다양한 차종의 전기차를 신속하게 개발하고, 제조상의 복잡도도 줄어 생산 효율성이 높아진다. 결과로 E-GMP 기반의 전기차 모델들은 원가구조가 개선되고, 차량 가격인하의 여유도 가져갈 수 있게 된다.

 

출처: 하나금융, 현대차그룹의 전기차 플랫폼인 E-GMP 공개

I_Automobiles_20201203_Hana_677487.pdf

1.40MB

 

 

 

함께 보면 좋은 분석글

 

해성디에스, 자동차 반도체 시장의 성장에 따른 수혜 기대

해성디에스, 자동차 반도체 시장의 성장에 따른 수혜 기대

에스엘, 전기차 전용 플랫폼 E-GMP 기반 신차 LED 수주

에스엘, 전기차 전용 플랫폼 E-GMP 기반 신차 LED 수주

현대차, E-GMP 출시 전기차와 친환경차 비중 상승에 대한 재평가

현대차, E-GMP 출시 전기차와 친환경차 비중 상승에 대한 재평가