[전기차] e-Axle / e-Drive 모듈

[전기차] e-Axle / e-Drive 모듈

내연기관 차량의 동력 전달구조는 엔진 → 변속기 → 프로펠러 샤프트 → 디퍼렌셜 → 차축이라는 복잡한 과정을 거쳤습니다. 하지만 전기차로 전환되면서 복잡했던 동력 전달 구조는 크게 단순화되었죠. 그 단순화의 결과물이 바로 e-Axle입니다. 이 장치는 기존의 엔진, 변속기, 구동축, 디퍼렌셜 등의 역할을 하나로 통합해 모터, 인버터, 감속기, 디퍼렌셜(없는 경우도 있습니다)을 단일 유닛으로 묶은 형태입니다. 그리고 e-Axle은 전기차 구동계의 중심입니다.

목차

• e-Axle
• e-Axle의 기능
• e-Axle의 종류
• e-Axle의 제조사별 명칭
• e-Axle 관련 약어
• e-Axle의 고장 증상
• e-Axle의 수리 비용
• 마치며

 

e-Axle

e-Axle(Electric Axle)은 구동 모터(Traction Motor), 감속기(e-Reduction Gear), 인버터(Inverter), 디퍼렌셜(단일 모터의 경우)가 하나의 하우징 안에 통합된 전기 구동 시스템입니다. 바퀴에 구동력을 직접 전달하는 위치에 장착되며, 전통적인 차축(Axle)의 역할을 전기방식으로 수행하기에 e-Axle이라는 이름이 붙었습니다.

 

e-Axle의 기능

• 모터 - 전기 에너지를 기계적 회전력으로 변환
• 감속기 - 고속 회전하는 모터의 출력을 바퀴에 맞게 감속
• 인버터 - 배터리의 직류(DC)를 모터용 교류(AC)로 변환 및 제어

이 모든 기능을 하나의 모듈 내에서 이뤄지게 만들어 설계 단순화, 경량화, 고효율화를 이뤄냅니다.

 

e-Axle의 종류

 

통합된 부품의 개수 (모듈 구성)

• 2-in-1 모듈 - 전기 모터 + 감속기
• 3-in-1 모듈 - 전기 모터 + 감속기 + 차동기어 (가장 일반적인 형태)
• 4-in-1 또는 그 이상 - 위 3가지에 더해 인버터 (모터 제어기), VCU 기능 일부, LDC, OBC 등 다른 파워일렉트로닉스 부품까지 통합된 형태. EPCU와 e-Axle의 개념이 결합된 형태로 볼 수도 있습니다.

부품 배치 구조

• 평행축 방식 (Parallel-Axis) - 모터의 회전축과 바퀴 구동축(액슬)이 서로 평행하게 배치되는 구조입니다. 기어 배치를 통해 감속 및 토크 전달이 이루어집니다. 현재 가장 널리 사용되는 방식 중 하나입니다.
• 동축 방식 (Coaxial) - 모터의 회전축이 바퀴 구동축과 거의 동일 선상에 놓이도록 배치하는 구조입니다. 유성 기어 감속기 등을 사용하여 동축상에서 감속을 구현합니다. 컴팩트한 크기를 구현하는 데 유리합니다.
• 수직축 방식 (Vertical-Axis) - 모터가 구동축에 대해 수직으로 배치되는 형태입니다. 공간 활용 측면에서 장점이 있을 수 있으나, 동력 전달 구조가 복잡해질 수 있습니다.

적용되는 구동 방식 (차량 배치 위치)

• 전륜구동용 (FWD e-Axle) - 차량의 앞 차축에 장착되어 앞바퀴를 구동합니다.
• 후륜구동용 (RWD e-Axle) - 차량의 뒷 차축에 장착되어 뒷바퀴를 구동합니다.
• 사륜구동용 (AWD e-Axle) - 전륜과 후륜 각각에 e-Axle이 장착되거나, 앞/뒤 중 한 곳에 e-Axle이 장착되고 다른 축은 별도의 모터/감속기 조합으로 구동되는 형태입니다. 경우에 따라서는 앞/뒤 축에 서로 다른 종류나 용량의 e-Axle이 적용될 수 있습니다.

감속기 단수

• 1단 e-Axle - 내부에 1단 감속기만 포함된 형태입니다. 대부분의 전기차에 사용됩니다.
• 2단 e-Axle - 내부에 2단 변속기(감속기)가 포함된 형태입니다. 고성능 전기차 등에 적용됩니다.

 

e-Axle의 제조사별 명칭

제조사	통합 모듈	구성
현대/기아	PE 시스템	모터 + 감속기 + 인버터
테슬라	Drive Unit	모터 + 감속기 + 인버터
BMW	eDrive 시스템	모터 + 감속기 + 인버터 포함
GM	e-Axle 또는 Drive Unit	모터 + 감속기 + 인버터
르노	e-PT (electric Powertrain)	모터 + 감속기 + 인버터

 

e-Axle 관련 약어

약자	풀네임	한국어
e-Axle	Electric Axle	전기 구동 축 모듈
PE	Power Electric	전력 구동 시스템
TPIM	Traction Power Inverter Module	구동 인버터 통합 모듈
MCU	Motor Control Unit	모터 제어 장치
PEB	Power Electronics Box	전력 전자 박스 (인버터 + OBC + DCDC)
AWD	All-Wheel Drive	전륜·후륜 모두 구동되는 시스템

 

e-Axle의 고장 증상

• 이상 진동 또는 소음 – 감속기 기어 파손 또는 베어링 문제
• 구동 불능 – 인버터 또는 모터 내부 단선
• 출력 저하 – 인버터 열화 또는 전력 제어 불량
• 경고등 점등 – MCU(모터 제어기) 또는 인버터 DTC 발생

 

e-Axle의 수리 비용

고장 증상	예상 원인	수리 방법	수리 비용
이상 진동/소음	감속기 베어링 또는 기어 마모	감속기 분해 또는 모듈 교체	80만 ~ 150만
구동력 불능	모터 단선 또는 인버터 손상	단품 수리 어려움 → 모듈 교체	단일 부품 수리 불가 시 400만 ~ 800만
출력 약화	인버터 제어 회로 손상	인버터 교체 or 모듈 전체 교체	단일 수리 시 100만 ~ 200만 / 전체 400만 이상
MCU 경고등 점등	전력 제어 회로 문제	점검 및 부품 교체	단품 수리 불가 시 350만 ~ 700만

 

마치며

e-Axle은 전기차의 구동계 통합 기술을 상징하는 부품입니다. 내연기관차에서의 엔진, 변속기, 구동축을 모두 하나에 넣은 고효율성 장치이니까요. 단순히 모터뿐아니라 구동력을 바퀴에 전달하는 완성된 구조를 가지고 있기 때문에 e-Axle이란 이름이 붙어있는데 이 이름은 완전히 최종적인 기능에 기반을 둔 이름인 것이죠. 효율성 면에서는 통합모듈이 좋기는 한데 고장 시 고가의 모듈 전체의 교체가 요구되는 경우가 많아서 이점은 마냥 좋은 점 만은 아닌 것 같습니다.

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