GM의 이플렉스(E-Flex) 시스템

2007년 1월 디트로이트 오토 쇼(Detroit Auto Show)에서 GM(General Motors, 제너럴 모터스)은 시보레 볼트(Chevrolet Volt) 컨셉을 선보이면서 동시에 이플렉스(E-Flex) 시스템이라는 완전히 새로운 차량용 아키텍처를 선보였다. 이름에서도 알 수 있듯이, 이플렉스(E-Flex)라는 이름은 전기 자동차(electrically driven vehicles)를 위한 플랫폼이라는 의미를 내포하고 있다. 하지만 본 플랫폼의 핵심은 그 안에 내재하는 유연성에 있다.

GM은 대안 연료 차량(alternative fuel vehicle)을 두 개의 그룹으로 양분했는데, 하나는 내연 기관(internal combustion engine, ICE)에 의해 구동축을 굴리는 방식이고, 나머지 하나는 내연 기관을 전혀 구동축에 연결하지 않는 방식이다. 다시 말해 전자는 병렬 하이브리드(parallel hybrids)나 직병렬 하이브리드(series/parallel hybrids)에 해당하고, 후자는 직렬 하이브리드(series hybrids)에 해당하는 방식이라 하겠다. 이플렉스(E-Flex) 시스템은 후자 즉 직렬 하이브리드(series hybrids) 방식에 해당한다.


이플렉스(E-Flex) 플랫폼은 다양한 종류의 에너지에 맞추어 동작하고 다양한 종류와 크기의 차량에 융통성 있게 적용되도록 설계되었다. GM에서는 미래에는 다양한 종류(이를테면 태양열, 풍력, 생체 에너지, 지열 등등)의 에너지원이 이용될 것이므로, 근 미래에 이용될 것으로 추정되는 수소 연료나 배터리 또 일부에서는 여전히 이용하고 있을 내연 기관 등 다변화된 동력원에 맞추어 적용할 수 있는 차량용 플랫폼이 필요하다고 판단한 것이다.

이플렉스(E-Flex) 플랫폼의 기본 프레임워크

다음은 이플렉스(E-Flex)에서 적용되는 최소한의 공통 요소를 나타낸 것으로, 앞 차축 사이에 교류(AC) 전기 모터가 놓인 모습이 보인다. 제어와 충전, 변환을 담당하는 모든 기능이 하나의 패키지로 통합되어 있다. 또한 충전용 포트가 양쪽 프런트 펜더(front fender) 쪽으로 나와 있어 손쉽게 가정용 전원을 끌어다 충전하는 데 이용할 수 있게 되어 있다.

이플렉스(E-Flex)에서 이용되는 최소한의 공통 요소. 전기 모터가 배치된다.

대용량의 리튬 이온 배터리는 앞차축과 뒷차축 사이에 세로로 배치된다. 이렇게 하면 배터리의 하중이 차량 아래쪽에 집중되므로 차량의 동역학적인 측면을 최적화할 수 있다. 또 다른 장점은 이렇게 함으로써 리튬 이온 배터리를 충격에서 보호할 수 있다는 것이다.

중앙부(center tunnel)에 리튬 이온 배터리(lithium ion battery)가 장착된다.

이플렉스(E-Flex) 플랫폼은 전기 모터와 함께 내연 기관도 이용한다. 내연 기관은 배터리와 함께 전기 모터가 일정한 속도로 동작할 수 있도록 돕는다. 만약 이러한 장치 없이 전기 모터만 이용하는 전기 자동차의 경우에는 "터틀링(turtling)"이라는 현상이 발생하게 되는데, 이는 만약 배터리 충전 상태가 낮으면 출력이 떨어져 가속이 이루어지지 않거나 심한 경우 속도를 유지하지도 못하는 경우가 발생할 수 있다. 그래서 GM에서는 이 시스템을 EV range extender라 부른다. 배터리 충전 상태가 어느 레벨 이하로 떨어지면 자동으로 엔진이 동작하고 그렇게 해서 배터리가 일정 수준 이상으로 충전되면 자동으로 동작을 멈추게 된다. 이러한 엔진과 발전기는 전기 모터 위에 장착되고 연료 탱크는 뒷좌석 아래에 놓인다.

전기 모터 위에 발전기가 장착된다.

내연 기관은 전기 모터와 방화벽 사이에 놓인다.

이플렉스(E-Flex) 시스템을 이용한 시보레(Chevrolet) 볼트(Volt) 컨셉

현재는 내연 기관과 전기 모터를 이용하는 방식에 대해 고려하고 있지만 향후에는 다른 종류의 에너지원을 이용하여 구성할 수도 있을 것이다. 아래 그림은 연료 전지를 이용한 이플렉스(E-Flex) 시스템을 가정한 그림이다.

연료 전지를 이용한 구성.

이상 이미지들의 출처는 autobloggreen.com이다.


다음은 이플렉스(E-Flex) 시스템을 처음으로 채용한 시보레(Chevrolet) 볼트(Volt) 컨셉에 대한 간략한 소개이다.