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인휠모터

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martinyj (토론 | 기여)님의 2021년 8월 11일 (수) 15:53 판 (→‎참고자료)
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인휠모터 내부.jpg
인휠모터 내부모습.png

인휠모터(In-Wheel Motor)는 자동차의 휠을 직접 구동하기 위해 휠에 탑재한 전기모터를 가리킨다. 허브 모터(Hub motor), 휠허브(Wheel Hub) 또는 전기허브(Electric hub)라고도 한다. 전기자동차의 성능개선에 사용된다.

개요

인휠모터는 자동차 바퀴에 구동 모터와 브레이크 시스템(braking system), 서스펜션 시스템(suspension system) 등을 통합하여 부착한 시스템이다. 제조사에 따라 탑재하는 부품의 종류와 구조적인 차이는 있지만 대다수의 인휠모터는 동일한 기본 부품의 구조를 가진다. 미쉐린의 인휠모터 시스템은 휠을 구동하는 전기모터 외에 브레이킹 시스템과 서스펜션 시스템(suspension system)을 장착하였으며 서스펜션 시스템은 전자 제어 방식을 적용하여 3/1000 초 시간내에 피칭운동과 롤링운동의 조정을 자동적으로 추진할 수 있도록 하였다.

기존 자동차는 차량의 엔진룸에 중앙 모터나 엔진을 설치하는 구조로 하여 엔진 동력을 각종 샤프트와 기어 장치를 통해 바퀴에 전달하였다. 이에 반해 '인휠모터 시스템'은 모터의 구동력을 직접 바퀴에 전달하여 동력의 사용효율을 향상시키며 엔진룸에 설치되는 대형 구동모터를 삭감하여 차량 무게를 줄이고 엔진룸의 공간을 별도로 활용하게 한다. 내연기관의 효율이 약 35%~40%이고 전기자동차의 효율도 60% 수준인데 대비해 '인휠모터 시스템'을 장착한 자동차는 최대 90% 이상으로 효율을 증가시킨다.

바퀴에 일체형으로 달린 전동 브레이크는 유압이 아닌 모터의 힘으로 제동을 추진하며 전자제어장치(ECU)를 통해 차량의 앞, 뒤 바퀴를 각각 개별적으로 제어하는 방식으로 제동력의 적정한 분산을 추진한다. 제동 반응이 기존 유압 시스템보다 우수해 주행 안정성이 제고된다.

'인휠모터 시스템'을 장착한 차량은 모터의 제어를 통해 바퀴의 개별적인 제어가 가능하며 별도의 기어 조작이 없이 방향 전환과 속도 조절이 가능하다. 특히 바퀴를 개별적으로 동작시켜 90도로 바퀴가 회전하게 되면 수평으로 이동하는 직각 평행 주차도 가능하고 왼쪽 바퀴와 오른쪽 바퀴를 반대 방향으로 회전할 수 있어 차량이 서 있는 그대로 360도 회전을 추진할 수 있다. 차동기어장치, 브레이크 유압시스템 등 각 종 파이프 라인과 대부분의 동력전달 장치가 없어짐에 따라 차량의 무게는 더욱 가벼워지고 고장 또한 현저히 줄어든다.

일부 인휠모터는 회생제동(regenerative braking)이라 불리우는 디자인을 적용하여 브레이킹 과정에서 발생하는 운동 에너지를 전기 에너지로 전환하여 고전압 배터리를 충전할 수 있다. 토요타의 프리우스(Prius)나 테슬라의 로드스터(Roadster)와 같은 일부 하이브리드카에는 이미 회생제동 기술이 적용되어 있으며 자동차들이 더 길게 주행할 수 있게 하였다.

'인휠모터 시스템'을 적용하게 되면 기존의 엔진자동차뿐 아니라 기존의 전기자동차에 비해서도 다양한 장점이 있다. 엔진룸에 중앙 구동모터를 탑재한 전기자동차보다 가볍고 개별 전자제어를 통해 주행성능이 향상되었으며 차체 또한 모터 제어장치로 집약된 단순 구조이기에 생산공장에서도 제조 라인을 단순화할 수 있어 차량의 개발 및 제조원가를 절감할 수 있다. 적은 수량의 부품을 장착하면 자동차의 무게가 줄어지고 이에 따라 주행거리도 늘어나는 에너지 유효 활용이 증가된다.[1]

 
 

장단점

□ 장점

  • 위 사진에서 볼 수 있듯이 모터를 바퀴에 장착하면서 간단한 드라이브 트레인으로 불필요한 에너지 소모를 줄일 수 있다.
  • 설계가 단순해지며 공간 활용 효율이 90% 상승한다.
  • 개별 제어로 주행의 안정성이 좋고 타이어를 90도 회전하여 직각 평행 주차도 가능하다.

□ 단점

  • 차량의 서스펜션에 지지되지 않는 거대한 스프링 하중량이 존재하여 차량의 핸들링과 승차감을 저하시킨다.
  • 우호적이지 못한 외부 충격에 대응 능력이 취약하다.
  • 2개 또는 4개의 모빌라이저를 추가하는데 비용이 많이 추가된다.
  • 스프링을 경유하지 않고 휠이 노면에 접촉하는 점과 가깝기에 인휠모터는 약간의 충격을 받으며 이로 인해 내구성 문제가 거론된다.[2]

전망

미래의 자율주행자동차는 전자제어장치를 이용하여 개별적으로 바퀴를 제어하며 운전자의 성향을 분석하면서 운행하게 된다. 위기 상황에 부딪히게 될 때 사전 예측을 통해 급속 선회와 전자 브레이크 시스템으로 사고방지를 추진할 수 있으며 각 바퀴에 달린 센서를 통해 노면의 진동과 상태를 파악하고 실시간으로 모터의 회전력과 서스펜션, 브레이킹 시스템을 제어할 수 있다.

눈이나 비가 오는 열악한 환경에서도 안전하게 주행이 가능하며 주행이 끝나면 어느 장소에든 주차가 가능하다.

각주

  1. ↑ 과학기술정보통신부, 〈전기자동차의 미래기술 '인휠모터 시스템'〉, 《네이버 블로그》, 2020-08-12
  2. ↑ DOMENICK YONEY, "What are in-wheel motors?", auto blog, 2009-08-06

참고자료

같이 보기


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