전기차 첨단기술 교과서 - 지적생활자를 위한 교과서 시리즈

톰덴튼

영국의방송통신대학자동차학과교수.도로교통기술자협회(IRTE)·국제자동차기술자협회(SAEInternational)회원으로,40년넘게자동차산업에종사한경험과노하우를바탕으로자동차전문서를30종이상출간한자동차기술전문가다.『AutomobileMechanicalandElectricalSystems』『AdvancedAutomotiveFaultDiagnosis』등의책은전세계자동차학과학생과관련분야기술자의필독서로사랑받고있다.『전기차첨단기술교과서』에서는전기자동차의구조와원리는물론이고산업현장에도입되고있는최신기술과혁신,미래기술전망까지정리해소개한다.폭스바겐·테슬라·콘티넨탈·보쉬등세계적인자동차제조업체와부품업체에서제공한풍부한자료와정보를바탕으로전기자동차의현재와미래를조망한다.

머리말전기자동차,이미다가온미래

1장전기자동차란무엇인가?

EV와하이브리드차량
전기자동차의종류│전기자동차의시장규모│전기자동차의운전경험│전기자동차의역사

비용과배기가스
전기비용문제│차량수명의종료│이산화탄소배출량절감│배기가스│국제표준배출가스시험방식│환경전과정평가│지능형프로그래밍

전기자동차에얽힌잘못된믿음과진실
시대변화에따른혼란과소문│전기자동차와미신

2장전기자동차를이해하는전기전자이론

기초전기이론
전기란무엇인가│전자와통상적인전류│전류의효과│기본물리량│전기회로설명│도체,절연체,반도체│도체의저항을결정하는요인│저항기와회로네트워크│자력과전자기력│전자기유도│상호유도│모터의기본원리│정의와법칙

전자부품알아보기
전자제어장치의종류│회로를구성하는부품

집적회로의기초

3장전기자동차의구조

전기자동차의레이아웃
전기자동차를구분하는법│싱글모터│휠모터

하이브리드전기자동차의레이아웃
하이브리드란?│하이브리드차량의분류│작동모드│하이브리드파워시스템의구성│48V하이브리드시스템│하이브리드제어시스템│포르쉐의하이브리드차량│효율이라는문제

케이블및부품
고전압케이블│전기자동차의구성부품│UN이개발한EV시스템,ECE-R100

기타시스템
냉난방│열적과제│액체냉각│열펌프│브레이크│파워스티어링│DC/DC컨버터│콘티넨탈의열관리기술

고전압안전장치
릴레이의역할│파일럿라인│충돌안전│절연저항

중형차량의전기구동시스템
더많은전력이필요한시스템│구성부품의예

4장배터리첨단기술

배터리전반에대해
배터리주행거리│배터리수명과재활용│배터리충전량│배터리의성능상태│배터리종류와특징│납산배터리│알칼리성배터리│나트륨염화니켈배터리│나트륨황배터리│리튬이온배터리│연료전지│슈퍼커패시터│플라이휠│배터리종류별에너지밀도

배터리기술의발전
온도와배터리의관계│급속충전배터리│열폭주│전고체배터리│클라우드기반배터리관리

5장모터와제어시스템

모터기술의기초
모터종류│모터기술동향

전기모터의구조및기능
AC모터의기본원리│비동기식모터│동기모터:영구엑시테이션│DC모터:직렬권선│DC모터:별도로여기된션트권선│모터토크및동력특성│전기식정류모터│스위치드저항모터│모터효율

제어시스템
대략적인제어시스템의구성│기본작동│시작및종료│고전압DC릴레이│출력제어│펄스폭변조│센서│배터리제어│셀밸런싱│부품냉각

모터기술발전및개발
권선형태및단열재│축및방사방향권선

6장충전첨단기술

충전,표준및인프라
인프라│충전시간│충전비용│표준화│충전방법│충전모드│통신시스템│EU시스템│충전플러그│V2G기술

무선전력전송
기술현황에대해│정적WPT│동적WPT│BMW의무선충전시스템

7장전기자동차작업에필요한도구및위험관리

일반적인안전대책
안전을위한두가지규칙│안전문제에관하여│전문가등록제도│일반안전지침│일반위험및위험의감소

고전압과관련한안전예방조치
감전사고의위험성│저전압과고전압의차이│개인보호장비│고에너지케이블및부품│AC감전│DC감전│보호장치

안전작업프로세스
전기자동차를작업할때의위험│전기자동차작업의범주│안전한작업을위한몇가지절차

위험관리
초기진단│화재대처

공구와장비
수공구의사용목적과지침│테스트장비│작업장장비│고전압공구│온보드진단

8장유지보수·수리·교체

작업시작전
작업자가고려해야할예비사항│기술정보│전원차단

작업진행중
유지보수의주기│다른시스템에영향을미치는수리│고전압부품검사하기

부품제거및교체
고전압부품│배터리팩│저전압부품

작업완료
전원재공급│결과,기록,조언

도로변응급지원
제조업체가제공하는정보│비상시동│도로변수리│차량구난│견인│비상대응│화재│배터리운반│프로어시스트하이브리드모바일앱

9장고장및이상진단과수리

시작하기전에
HEVRA에대해
절연테스트
실시간데이터
데이터스캔의중요성│실시간데이터수집

진단및수리사례
고전압작업은자격자에게│에어컨│렉서스의절연문제│르노조에의PEB수리│르노콘티넨탈PEB의내부│푸조이온배터리수리│푸조이온충전기수리│고전압시스템전원켜기│냉각수펌프제어

맺음말
참고문헌
후주
자동차기술아카데미소개
찾아보기

전기차공부는이책으로끝내라
기초부터전문지식까지,전기차해설의시작과끝

《전기차첨단기술교과서》는사람들의편견과무지를불식한다.다만개인의의견이아닌기술과원리로사람들의의심과질문에차근차근답변한다.전기자동차가느리고충전이불편하다는문제부터짚어보자.저자는전기자동차에쓰이는모터의작동원리를설명하면서전기자동차가기존자동차보다뛰어난가속능력과시속200킬로미터가넘는속도를어떻게발휘할수있는지설명한다.모터는구조상변속기가필요없고,100%에달하는토크를즉시낼수있다.《전기차첨단기술교과서》는모터를종류별로살펴보면서전기자동차의실제성능을이해할수있는지식기반을제공한다.
배터리성능의태생적한계때문에충전이불편하고,유지비용이필연적으로증가할것이라는문제또한사람들의인식과실제에괴리가있다.물론제조업체들이배터리문제를완전히해결한것은아니다.아직몇분의충전만으로수백킬로미터를운행할수는없다.그러나배터리성능은꾸준히개선되고있으며,현재배터리성능도일부사람들의오해처럼실생활에불편을줄정도는아니다.2021년기준으로신형전기자동차는주행거리가300킬로미터에서400킬로미터전후이며,충전속도도빨라져서급속충전이라면충전량의80%를채우는데20분안팎의시간이필요할뿐이다.게다가이책에따르면미래기술도빠르게발전중이다.
그중하나가바로무선충전기술인WPT(WirelessPowerTransfer)다.특히이책은차량이이동하면서무선으로배터리를충전하는동적WPT에주목해서해당기술의작동원리와구조를그림으로잘설명하고있다.얼마전과학기술정보통신부와대전광역시가무선충전기능이있는전기버스를만들어시범운행을진행한적이있는데,이때적용된기술중하나가동적WPT다.
배터리수명과관련한유지비용도너무걱정할수준은아니다.2020년기준으로제조업체가보장하는배터리수명은최소8년이며주행거리는16만킬로미터에달한다.사실보장수명과주행거리를달성한배터리조차사용이가능한수준의성능이남아있다.그리고앞으로나올전기자동차의배터리성능은이보다더욱뛰어나고,배터리가격또한하락할예정이다.배터리때문에내연기관차보다더큰비용을치를것이라는말은오해에불과할지도모른다.
게다가3~4년뒤에생산될전고체배터리는주행거리가지금보다2배이상길고,충전시간은훨씬짧다.나트륨이온이나리튬메탈방식의배터리도개발중이다.이책에서설명하는배터리의구조와기술,미래전망등을보고있자면전고체배터리같은선도기술이현재의미진한부분을어떻게해결할수있는지를기술적인측면에서확인할수있다.

전기차는여러기술의집약체
구조와원리로이해하는전기차의진짜모습

또하나주목할점은이책이배터리와모터에만집중하지않는다는사실이다.배터리와모터는전기자동차의핵심이지만전부는아니다.《전기차첨단기술교과서》는주전원MCU와컨버터,IGBT,초퍼회로등이어떻게작동하는지를설명하며,배터리잔량과충전량을관리하는배터리제어시스템의구성요소를살펴본다.물론냉난방장치와열펌프,브레이크,파워스티어링등기타구성요소를제어하는시스템도소개한다.
결국이책으로전기자동차의구조와작동원리전반을이해하고,전기자동차의실체에기술적으로접근할수있다는말이다.지금은인식이많이바뀌었지만,한때전기자동차는배터리와모터만있으면쉽게만들수있다는말이떠돈적이있다.이책에서확인할수있듯이,전기자동차는생각보다복잡하며정밀한기술과부품이다양하게필요하다.
《전기차첨단기술교과서》는전기자동차의수리와고장진단,긴급대응과관련한사례를여럿소개한다.내연기관자동차의경우,차량소유자가직접정비하지는않더라도이런저런이유로관련지식을익혀둘때가있다.게다가간단한유지보수정도는직접할때가있다.전기자동차도마찬가지다.앞으로전기자동차는지금보다더욱빠르게대중화의길로접어들것이고,전기자동차의유지보수나정비법을알고싶어하는사람이점점늘어날것이다.직접정비를하지않더라도유지보수와정비관련지식을알아두면,합리적인방법으로정비문제를해결하는데도움이된다.

테슬라·폭스바겐·보쉬·BMW
글로벌자동차제조사의최신정보를수록

아무리좋은내용이라도읽고이해하는일이어렵다면아무소용이없다.《전기차첨단기술교과서》는이같은점을고려해전문지식을지향하면서도기초부터차근차근설명한다.전문적인기술을설명하기전에전기자동차의종류,현재시장규모,전기자동차의역사와운전경험,환경문제같은배경지식을다룬다.
이후에는전기자동차의구조와기술을본격적으로설명하지만,이때에도입문자를위한안배가존재한다.전기자동차를이해하는데필요한전기전자이론을따로설명해서모터를포함한여러전자부품을이해하는기초지식을익힐수있도록했으며,책곳곳에용어를설명하거나본문의핵심을정리해주는코너가존재해서독자의이해를돕는다.
테슬라·폭스바겐·BMW등제조업체80여곳에서제공한자료를수록했다는점도장점이다.추상적인기술설명만이어지면자칫이해하기어려운책이된다.이책은제조업체80여곳과협력해다채로운데이터와사진자료를실었으며,이참고자료는일반인도쉽고빠르게전문지식에접근할수있도록도와준다.

전기차에관한궁금증을
해결해줄EV지식의바이블

전기자동차는분명자동차산업의미래이며새로운성장동력원이다.그러나지금의변화가과연올바른것이고합리적선택인지확신할수없는사람도있다.《전기차첨단기술교과서》는기술적이해가부족해전기자동차를이해하지못한사람에게나침반구실을한다.전기자동차를둘러싼사람들의질문과호기심에상세한기술적해설을덧붙여답하기때문이다.전기자동차가왜이런구조를취하는지,왜이런주행특성이있는지,왜배터리와모터가중요한지등전기자동차와관련한많은이슈를편견과개인적의견이아닌기술과원리로해설한다.향후자동차시장을지배할전기자동차를올바르게이해하고합리적선택을하려는사람들에게이책은분명좋은길잡이가될것이다.