테슬라의 48V 아키텍처와 머스크의 '무료 방송' 음모

며칠 전 사이버트럭 배송 행사에서 머스크는 마침내 픽업트럭에 대한 자세한 내용을 공개했다. 스테인리스 스틸 외골격 몸체, 강력한 화물 적재 능력, 선형 회전 능력을 갖추고 있으며 2.7초 만에 0km에서 100km까지 가속할 수 있습니다. 기자회견장에는 사이버트럭이 포르쉐 911을 견인한 부분도 있었습니다. 이 부분은 머스크에 달려 있다고 말씀드리고 싶습니다.

더욱 뜨거워지는 것은 테슬라가 이번에 사이버트럭을 위해 준비한 다양한 블랙 기술이다.최근 업계 안팎에서 폭넓은 논의를 불러일으키는 기술 중 하나가 바로 사이버트럭에 최초로 탑재된 48V 전기 아키텍처다.

흥미롭게도 머스크는 특허의 시스템 설계 다이어그램을 공개하고 주요 자동차 제조업체에 "사용 지침"을 신중하게 제공했습니다. 이후 포드 CEO 짐 팔리(Jim Farley)는 머스크에게 감사를 표하고 이러한 행동이 자동차 산업 전체에 유익하다고 높이 평가했습니다.

갑자기 48V 전기 아키텍처가 자동차계에서 뜨거운 화제가 되었습니다. 강하게 추구하는 사람도 있고, 왜 그런지 모르는 사람도 있다. 그렇다면 이 기술이 업계의 새로운 트렌드를 주도할 것이라고 많은 업계 관계자들이 탄식하게 만드는 이 기술의 매력은 무엇일까?

48V 아키텍처에서는 무엇이 변경되었나요?

우선 여기서 개념을 명확히 할 필요가 있다. 여기에 언급된 48V 전기 아키텍처는 현재 신에너지 자동차 회사들이 자주 이야기하는 '800V 고전압 플랫폼'이나 기타 유사한 개념이 아닙니다.

일반적으로 여기에 나타나는 48V는 차량을 구동하는 주전원 배터리의 전압이 아니라 차량 내 장비에 전원을 공급하는 배터리의 출력 전압을 의미합니다.

자동차가 처음 등장했던 초기에는 실제로 전기 시스템이 없었습니다. 오래된 자동차 애호가라면 여전히 오래된 Jiefang Automobile의 수동 크랭크 시동에 대한 인상을 갖고 있을 것입니다. 1918년이 되어서야 사람들이 자동차에 6V 전기 시스템을 설치하기 시작했습니다. 당시 이 6V는 주로 엔진 점화용으로 사용됐다. 1950년대 후반에 시스템은 12V 차량 배터리를 사용하여 조명, 차량 엔터테인먼트, 전자 제어 장치 및 기타 저전력 전자 장치에 전원을 공급하는 12V로 업그레이드되었습니다.

오늘까지,전기차의 주전원 배터리가 고전압 시스템으로 업그레이드되었음에도 불구하고, 주전원 배터리 시스템을 제외한 많은 보조 배터리 시스템은 여전히 ​​12V를 유지하고 있습니다.

즉, 자동차에서 냄비 요리를 하려면 차량을 구동하는 주전원 배터리를 찾아야 한다. 외부 방전 기능은 실외 기기의 전력 소비를 지원할 수 있습니다. 그리고기존 12V 아키텍처와 비교하여 48V 전기 아키텍처가 개선되었으며 에너지 절약에서 고성능에 이르기까지 노트북의 전원 옵션에 더 가깝습니다.하지만 아무리 '고성능'이라고 해도 컴퓨터의 성능을 이용해 냄비를 데울 수는 없습니다.

개념적으로 Tesla의 48V 아키텍처는 많은 기존 자동차 회사의 48V 라이트 하이브리드 시스템에 더 가깝습니다. 에어컨 시스템을 예로 들어보겠습니다. 48V 라이트 하이브리드 논리 하에서는 여전히 12V 저전압이 동시에 존재하지만, 에어컨과 같은 '대전력 소비자'를 48V 작동 범위에 별도로 포함할 수 있어 내연기관 모델도 '에어컨의 자유'를 얻을 수 있습니다. 유사한 경량 하이브리드 구조를 테스트하면서 Mercedes-Benz, BMW, Audi, Toyota, Honda 및 일부 중국 브랜드가 연속적으로 이를 시도했습니다. 전통적인 OEM의 활동과 함께 Bosch, Continental, Valeo 및 Schaeffler와 같은 주요 공급업체가 있습니다.

그러나 주전원 배터리의 업그레이드로 에어컨 등 장비를 전원 배터리에 직접 연결해 전원을 공급할 수 있게 되었고, 이러한 장비를 위해 별도의 '전용선'을 개설할 필요가 없게 됐다. 이번에 테슬라가 해야 할 일은 차량 내 모든 전기에너지 '사용자'를 48V 작업 범위에 포함시키는 것이다.

그 이유는 주로 기존 12V 아키텍처에서 고전력 부하를 처리하려면 배선과 구성 요소가 더 크고 무거워야 하기 때문입니다. Tesla의 48V 아키텍처는 높은 부하에 보다 효과적으로 적응할 수 있으므로 특히 저전력 구성 요소의 경우 배선의 크기와 무게가 줄어들어 차량 효율이 향상되고 핸들링이 향상되며 에너지 소비가 낮아집니다.

전력 = 전압 * 전류, 이 간단한 공식은 모든 것을 설명하기에 충분합니다. 전압이 변하지 않은 경우 전류를 높이면 전력 소비가 증가할 수 있지만 동시에 회로가 ​​가열되어 더 많은 에너지 손실이 발생합니다. 따라서 라인을 최적화하고 에너지 소비를 줄이기 위해서는 전압을 높이는 것이 필요합니다. 이는 우리 일상생활에서 발생하는 고압 송전과 동일한 원리이다.

Tesla가 48V 아키텍처에 참여하려는 이유는 무엇입니까?

실제로 테슬라는 2021년부터 12V 납축전지를 12V 리튬이온 보조배터리로 변경하기 시작했다. 가벼워지고 작아질 뿐만 아니라, 이론적 수명이 자동차만큼 길어질 수 있다는 점이 포인트입니다. 일부 대형 차량은 이미 24V 시스템을 사용하고 있지만, 48V 시스템은 여전히 ​​자동차에서는 드문 솔루션입니다.

위에서 언급했듯이 자동차 산업 전체가 마지막으로 저전압 배터리 시스템의 전압을 업그레이드한 것은 70여년 전입니다. 이 때문에자동차 산업에서는 오랫동안 12V 전기 시스템을 사용해 왔습니다. 대부분의 기존 자동차 전자 장비, 액세서리 및 시스템은 12V용으로 설계되었으므로 12V 시스템을 계속 사용하면 표준화된 구성 요소 및 장비와의 호환성이 보장됩니다.

즉, 지난 70년 동안은 12V 전기 아키텍처로 충분했습니다. 그렇다면 Tesla는 왜 Cybertruck에서 12V를 완전히 포기하고 48V 아키텍처로 완전히 전환합니까?

기술 자체의 관점에서 볼 때 전압을 12V에서 48V로 업그레이드하면 이론적으로 통과하는 전류가 작아져 전송 과정 중 손실을 줄이고 온도를 낮출 수 있습니다. 또한 와이어 직경의 필요성을 줄여 더 얇은 와이어를 사용하여 무게와 비용을 절약할 수 있습니다.

자동차 제조업 전체의 동향을 살펴보면,12V 시스템의 운반 용량은 거의 한계에 도달했습니다. 차량 시스템에서 지능적이고 편안한 경험에 대한 증가하는 요구를 충족하려면 더 높은 전압의 전기 플랫폼을 구축해야 합니다.

따라서 비용 절감, 효율성 향상 또는 지능형 개발의 관점에서 48V 아키텍처는 미래의 주요 추세입니다.

예를 들어, 현재 인기 있는 지능형 운전 보조 시스템은 더 높은 컴퓨팅 성능 지원과 더 선명한 인식 시스템을 요구합니다. 또한 4G/5G 전송에는 안정적인 전력도 필요합니다. 또한 자동 보조 운전 실행 구성 요소인 와이어 스티어링 및 와이어 브레이크는 이를 보장하기 위해 예비 전력이 필요합니다. 인기 있는 "초대형 스크린", 고출력 오디오 및 기타 엔터테인먼트 시스템에는 충분한 전력이 필요합니다.

게다가 Tesla는 자체적인 "작은 계획"도 가지고 있습니다. 이전에는 업계 관계자들이 투자자의 날(Investor Day)에서 Tesla 경영진과 이야기를 나눴습니다. 그는 Tesla가 조명, 윈치, 공기 압축기 등 48V 아키텍처용 제품 개발을 전담하는 자체 "비밀" 액세서리 팀을 보유하고 있다고 말했습니다.

이러한 제품은 CyberTruck 시스템과 원활하게 작동하여 고객에게 차량 기능에 맞는 다양한 고품질 액세서리를 제공하도록 설계되었습니다.48V 아키텍처의 이러한 종류의 "개인 맞춤화"는 Tesla의 미래 제품에 액세서리 및 추가 기능 측면에서 더 큰 이점을 제공합니다.

간단히 말해서, 충분한 전력 지원을 통해 Tesla는 이전에 자동차에 설치할 수 없었던 '블랙 기술'로 48V 아키텍처를 출시한 후 더욱 '파렴치'해질 수 있습니다.

이 단계에서 48V를 사용해야 합니까?

그렇다면 자동차 제조업체는 왜 지난 70년 동안 48V 전기 아키텍처를 개발하지 않았습니까? 아직 극복하지 못한 기술적인 어려움이 있기 때문일까요?

사실 모두가 하기 싫은 것도 아니고 기술적인 어려움이 있는 것도 아니다. 결국 원리는 "전력 = 전압 * 전류"일 뿐인데 어떻게 어려울 수 있겠습니까?결국 전혀 필요하지 않습니다. 12V이면 충분하므로 먼저 사용하세요. 누구도 전기 아키텍처를 업그레이드하고 지원 구성 요소를 업그레이드하는 데 드는 추가 비용을 부담하고 싶어하지 않습니다.

더욱이 기존 연료 차량의 경우 저전압 시스템을 한 번에 48V로 업그레이드하려면 납축 시스템을 계속 고수하면 공간을 차지할 것이라는 데는 의심의 여지가 없습니다. 리튬 배터리를 교체하면 엔진룸의 고온 작업 환경으로 인해 해당 안전 문제가 발생하므로 전체적으로는 더욱 불필요합니다.

그러므로,48V 전압 시스템은 항상 자동차 산업의 미래로 여겨져 왔지만, 아직 이 시스템을 사용하는 모델은 거의 없습니다.

최근 각광받는 800V 고전압 플랫폼처럼 배터리 수명 불안을 더욱 잘 해결할 수 있다는 장점이 있다. 그러나 그에 따른 제조 및 지원 비용의 증가로 인해 800V에 대한 이러한 "군비 경쟁"이 더욱 치열해졌습니다.

그리고 자동차 시스템의 전압을 바꾸는 것은 배터리를 바꾸는 것만큼 간단하지 않습니다. 첫째, 48V 시스템은 고성능, 소형, 경량을 달성하기 위해 더 강력한 배터리, 특히 리튬 배터리가 필요합니다. 둘째, 차량 탑재 저전압 장비를 48V로 업그레이드해야 하며, 여기에는 오디오, 조명, 스피커, 와이퍼, 엔진, 모터, 솔레노이드 밸브, 스위치, ECU 등과 같은 일련의 장비를 업그레이드하고 변환하는 작업이 포함되며 전자기 호환성을 고려해야 합니다. 이는 대부분의 자동차 제조업체가 꺼리는 객관적인 장애물입니다.

결국,자동차 제조 산업은 일반적으로 제3자 공급업체에 의존하기 때문에 전통적인 자동차 제조업체는 48V 아키텍처를 완전히 채택하는 데 더디게 진행되었으며, 제3자 공급업체는 당연히 새로운 시스템 전압을 위한 지원 구성 요소를 생산하는 것을 꺼립니다.

테슬라는 완전히 다릅니다. 수직적 통합, 제조 능력 및 기업 구조는 높은 수준의 "자유"와 민첩성을 제공하여 내부적으로 고도로 통합된 자체 구성 요소를 설계 및 생산할 수 있도록 하여 48V 시스템으로 빠르게 전환할 수 있도록 해줍니다.

디자인 특허 도면을 무료로 공개하겠다는 머스크의 의도는?

물론 그 목적은 전체 전기 자동차 생태계의 가속화된 발전을 촉진하는 것입니다.그러나 대부분은 이를 사용하여 공급업체를 48V 아키텍처 구성 요소 생산으로 "유인"함으로써 자체 공급망 비용을 줄이고 관련 산업의 기술 표준을 선도하기를 희망합니다.

며칠 전 머스크는 유명 자동차 전문가 샌디 먼로(Sandy Munro)와의 인터뷰에서 사이버트럭이 2025년 이전에는 테슬라의 재정에 큰 영향을 미치지 않을 것이며 2024년에는 자동차가 전체 배송 중 극히 일부만 차지할 것으로 예상된다고 말했다.아마도 이는 Musk가 단기적으로 업계에서 48V 아키텍처의 일반적인 적용 가능성에 대해 낙관적이지 않으며 Cybertruck의 제공을 미래에 더 많은 모델을 위한 길을 닦는 "제안"으로 보는 것을 의미할 수도 있습니다.

주요 자동차 회사의 경우 이제 Tesla에서 제공하는 "사용 지침"이 있으므로 48V 아키텍처에 대해 생각하기 시작할 수도 있습니다.

적어도 포드는 현재 적극적으로 대응하고 있습니다. 결국, 대부분의 전통적인 자동차 회사는 변화의 진통을 겪고 있습니다. 앞으로 2년 안에 차세대 전기차를 개발하고, 이번 기회에 기술 루트와 부품을 재조정하는 것도 좋은 선택이 될 것이다.