전기자동차 개론

기술의 진보는 우리 삶의 모든 영역을 빠르게 변화시키고 있으며, 그 중심에는 모빌리티 혁명, 특히 전기자동차(EV)의 등장이 있습니다. 한때 먼 미래의 이야기처럼 들렸던 전기차는 이제 우리 주변에서 흔히 볼 수 있는 익숙한 풍경이 되었고, 자동차 산업의 패러다임을 근본적으로 바꾸는 주역으로 활약하고 있습니다. 이러한 변화는 단순한 친환경 이동 수단을 넘어, 에너지의 효율적인 사용, 지속 가능한 환경 구축, 그리고 더 나아가 자율주행 기술과의 융합을 통한 새로운 삶의 방식까지 제시하고 있습니다.

 

이처럼 빠르게 변화하는 시대에 전기자동차를 깊이 이해하는 것은 선택이 아닌 필수가 되었습니다. 하지만 전기차는 기계 공학, 전기 전자 공학, 재료 공학, 소프트웨어 공학 등 다양한 학문 분야의 융합체이기에, 그 복잡한 시스템을 한 번에 파악하기란 쉽지 않습니다. 배터리가 어떻게 에너지를 저장하고 공급하는지, 모터가 어떻게 차량을 움직이는지, 그리고 이 모든 시스템이 어떻게 조화롭게 작동하여 효율적인 주행을 가능하게 하는지에 대한 궁금증은 단순히 수박 겉핥기식의 정보만으로는 해소되기 어렵습니다.

 

이 책, 『전기자동차 개론』은 바로 이러한 여러분의 궁금증을 해소하고, 전기자동차의 세계로 들어서는 든든한 길잡이가 되고자 기획되었습니다. 우리는 이 책을 통해 전기차의 핵심 구성 요소인 배터리, 구동 모터, 전력 변환 장치(인버터/컨버터), 충전 시스템, 그리고 제어 전략에 이르기까지, 각 시스템의 기본 원리와 작동 방식, 그리고 상호작용을 명확하고 이해하기 쉬운 언어로 설명하는 데 주력했습니다. 또한, 이론적인 지식뿐만 아니라 실제 전기차 시스템이 어떻게 구현되는지에 대한 실질적인 통찰을 제공하고자 노력했습니다.

 

이 책이 전기자동차 분야에 첫발을 내딛는 학생들에게는 견고한 기초를 다지는 데, 이미 현업에 종사하는 엔지니어들에게는 기술적 깊이를 더하는 데, 그리고 미래 모빌리티에 관심을 가진 모든 독자들에게는 통찰력을 제공하는 데 귀한 자료가 되기를 진심으로 바랍니다. 여러분의 열정적인 탐구를 응원하며, 이 책을 통해 전기자동차의 매력적인 세계를 즐겁게 탐험하시길 기대합니다.

[목 차]
  

CHAPTER 01 전기자동차의 개요

01 전기자동차의 등장과 필요성

1. 자동차 산업의 변화와 모빌리티 혁명

2. 기후 변화와 친환경 자동차

3. 전기자동차의 분류 및 특징(BEV, HEV, PHEV, FCEV)

4. 전기자동차 시장 동향 및 전망

02 전기자동차의 기본 구성

1. 전기자동차의 핵심 시스템 개요

2. 전기자동차의 에너지 흐름

3. 고전압 위험

4. 고전압 정비시 안전 보호장구

 

CHAPTER 02 전기자동차 핵심 시스템

01 배터리 시스템

1. 배터리의 종류 및 특성

2. 배터리 셀의 4대 내부구조

3. 배터리의 생산 프로세스

4. 전고체 배터리의 구조 및 특징

5. 배터리 셀, 모듈, 팩 구조

02 배터리 제어 시스템

1. 배터리 관리 시스템(BMS, BMU, CMU)

2. 배터리 열 관리 시스템

3. 배터리 열폭주와 수명

4. 배터리 셀 밸런싱

03 구동 모터 시스템

1. 모터의 종류 및 원리(BLDC, PMSM, ACIM 등)

2. 전기자동차용 모터의 요구 특성

3. 모터 제어 기술의 이해

4. 회생 제동 시스템

5. 감속기

04 전력 변환 장치

1. MCU(Motor Control Unit): 모터 제어유닛과 드라이버 IC

2. Inverter(인버터): DC를 AC로 변환

3. LDC(Low DC-DC 컨버터): DC 고전압을 DC 12V 저전압으로 변환

4. OBC(On-Board Charger): 저속충전 AC를 DC로 변환

05 전력변환 제어장치

1. ICCU(Integrated Charging Control Unit): 통합 충전 제어 장치

2. PRA(Power Relay Assembly): 파워 릴레이

3. 승압 컨버터: 급속충전 DC 400V를 DC 800V로 승압

4. V2L(Vehicle to Load): DC를 AC 220으로 변환

5. 고전압 DC 정션 휴즈박스

6. VCU(Vehicle Control Unit): 12V로 제어 MCU, BMS와 통신제어

 

CHAPTER 03 전지자동차의 충전 및 제어

01 충전 시스템 및 인프라

1. 충전 방식의 이해(완속 충전, 급속 충전)

2. 충전 표준 및 커넥터 종류(Type 1, Type 2, CCS, CHAdeMO, NACS)

3. 충전기 단자별 기능

4. 충전 인프라의 종류 및 구축 현황

5. 국제 전기차 충전 통신표준(ISO 15118)와 K-VAS

6. V2G(Vehicle-to-Grid) 및 V2L(Vehicle-to-Load) 기술

02 전기자동차 제어 및 통합 시스템

1. 액티브 플랩 제어

2. 통합 열관리 시스템 제어(냉방, 히터, 배터리, 모터)

3. 배터리의 SOC, SOH 제어

4. 배터리의 성능평가와 신뢰성 평가

5. 배터리 안정성 사전 인증제도

 

CHAPTER 04 하이브리드 자동차(HEV)의 구조와 원리

01 하이브리드 시스템의 핵심 구성 부품

1. 하이브리드의 개요

2. 하이브리드 엔진

3. 통합 전력변환장치(HPCU: Hybrid Power Control Unit)

4. 고전압 배터리 시스템

5. 동력 전달 기구

02 주행 상황별 작동 원리(기능)

1. 고전압 배터리 구동모드(EV 모드)

2. 고전압 배터리+엔진 구동모드(하이브리드 모드)

3. 엔진구동 모드(엔진 모드)

4. 회생 제동(Regenerative Braking)

5. 아이들 스톱(Idle Stop)

 

CHAPTER 05 수소전기자동차(FCEV)의 구조와 원리

01 수소전기자동차의 개요

1. 개요

2. 수소전기자동차의 특징

3. 연료전지의 특징

02 수소전기자동차의 시스템의 핵심 부품

1. 배터리 스택(Stack)

2. 수소 저장 시스템(고압탱크 및 레귤레이터)

3. 전력변환장치 및 구동모터 제어

4. 공기 공급 장치

5. 열관리 시스템

03 수소전기자동차의 구동 원리

1. 화학 반응과 발전

2. 고압 수소 제어

3. 공기 정화 기능

4. 충전 프로세스

 

CHAPTER 06 전기자동차 배터리의 구조원리 및 특징

1. 전기자동차 배터리의 역사

2. 전기자동차 배터리의 특징

3. 전기자동차 배터리의 종류와 특성

4. 전기자동차 배터리의 핵심 원자재

 

CHAPTER 07 전기자동차 글로벌 판매시장 현황

1. 전기자동차 글로벌 판매시장 현황

2. 국가별 전기자동차 판매시장 현황

3. 에너지 위기와 전기차 시장의 대반전

4. 기업별 경쟁 구도

5. 전기자동차 판매시장 확보를 위한 전략

 

CHAPTER 08 전기자동차 화재 현황 분석

1. 전기자동차 화재의 개요

2. 글로벌 전기자동차 화재 현황

3. 한국 전기자동차 화재현황 및 원인분석

4. 전기자동차 화재 진압 대책

5. 안정성 및 법규와 리콜현황

 

CHAPTER 09 전기자동차 고장사례 분석

1. 고전압 배터리 시스템 관련 고장

2. PE(Power Electric) 시스템 및 통합 제어 장치 고장

3. 소프트웨어 및 전장 시스템 오류

4. 전기자동차 스캔툴 데이터 분석

 

CHAPTER 10 부록

주요 용어 해설

참고 문헌 및 자료