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전기자동차와 하이브리드 자동차의 기본 시스템 구성, 고성능 열기관, 연료전지, 전기기계, 고전압 축전지, 고전압 회로 등에 대해 기초부터 체계적으로 상세하게 그리고 쉽게 서술하였다.
저자: 김재휘 (지은이)
제1장 친환경 전기동력 자동차 일반
1-1. 용어 정의
1. KS R 0121(도로차량-하이브리드 자동차 용어)에 따른 분류
2. SAE 1715의 자동차 동력원 용어 정의
1-2 친환경 전기동력 자동차의 역사
1. 전기기계(EM; Electric Machine)의 개발
2. 축전지 전기자동차(BEV)의 역사
3. 하이브리드 전기자동차(HEV)의 역사
4. 연료전지 자동차(FCEV)의 역사
5. 미래의 자동차는?
제2장 하이브리드 전기자동차
2-1 하이브리드 전기자동차의 에너지 흐름에 따른 구조적 분류
1. 직렬 하이브리드(serial hybrid)
2. 병렬 하이브리드(parallel hybrid)
3. 복합 하이브리드(power split hybrid or compound hybrid)
2-2 하이브리드 전기자동차의 전동화 수준에 따른 분류
1. 마이크로 하이브리드(micro hybrid)
2. 마일드(mild) 하이브리드
3. 완전(full) 하이브리드
4. 외부 충전식 하이브리드(External chargeable hybrid)
2-3 자동차 하이브리드화가 내연기관에 미치는 영향
1. 하이브리드 파워트레인용 내연기관에 대한 기본적인 요구사항
2. 기관별 전략(Engine-specific measures)
2-4 하이브리드 자동차의 작동 모드
1. 병렬 및 복합 하이브리드의 작동 모드
2. 직렬 하이브리드의 작동 모드
3. 입력 변수와 출력 신호
4. 발진/정지 모드(start/stop mode)
5. 회생제동(回生制動; recuperative braking)
6. 가속 지원(boost)-회전 토크 지원
7. 부하점 상향 이동(load point displacement)
8. 전기 주행(electric driving)
제3장 전기기계
3-1 전기기계 개요
1. 교류 관련 기초 용어
2. 전기기계 기본 용어
3. 전기기계의 특성
4. 내연기관과 비교한 전동기의 장점
5. 전기 재료(electric materials)
6. 전기자동차 동력원으로 많이 사용하는 전동기
7. 전기기계에서의 에너지 평형 및 에너지 효율
8. 전기자동차의 고전압 시스템
3-2 직류 전동기(DC-Motors)
1. 직류 전동기의 구조
2. 직류 전동기의 작동원리
3. 직류 전동기의 종류
4. 직류 전동기의 속도제어
3-3 교류 전동기(AC-Motors)
1. 3상 교류와 고정자의 회전자계
2. 3상 동기전동기(3-phase synchronous electric motors)
3. 영구자석 동기전동기(PMSM 또는 PSM)-BLDC
4. 3상 유도전동기(3 phase induction motor; IM) - 비동기기
5. 스위치드 릴럭턴스 전동기(SRM; Switched Reluctance Motor)
6. 영구 여자식 횡자속 전동기(TFM; Transversal Flux Motor)
7. 전동기 상호 비교
8. 토크제어와 속도-토크 제어
3-4 PMSM과 BLDC 전동기의 제어
1. PMSM(영구자석 동기전동기)과 BLDC 전동기의 비교
2. PMSM의 벡터(vector) 제어
3. 홀 센서를 이용한 BLDC 전동기 제어
3-5 전동 파워트레인
1. 개요
2. 파워트레인-배치구조(Powertrain-Topology)
3. 효율 분석
4. 개별 차륜 직접 구동
제4장 연료 전지
4-1 연료전지 기술의 기초
1. 물의 전기분해와 수소연료전지의 기본 원리
2. 연료전지의 종류
3. 고분자 전해질 연료전지(PEMFC; Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell)
4. 수소 연료전지 자동차용 수소의 생산
5. 자동차 동력원으로서 연료전지의 장단점
6. 연료전지의 효율과 수명
4-2 자동차용 연료전지 시스템
1. 연료전지를 이용하는 구동계(Drivetrain with fuel cell)
2. 연료전지 시스템의 운전
3. 연료전지 성능 저하의 원인
4-3 연료전지 자동차의 실제
1. 혼다 클래리티(Clarity fcx)-중형 승용 연료전지 자동차
2. 도요타 미라이(Mirai) 2020
3. 아우디 h-tron Quattro
4-4 수소 기반시설과 총효율
1. 수소 기반시설(Hydrogen Infrastructure)
2. 총효율(total efficiency)
3. 전망(Future prospects)
제5장 전기에너지 저장장치
5-1 에너지 저장장치 개요
1. 에너지 저장 형태
2. 자동차용 에너지 저장장치로서의 구비 요건(또는 필요조건)
3. 자동차용 에너지 저장장치의 주요 특성
4. 전기화학적 전위서열과 기전력
5. 2차 전지(secondary cell) - 축전지(accumulator)
5-2 납-축전지
1. 축전지의 주요 특성값
2. 납축전지(Lead-Acid Battery)
5-3 리튬-축전지
1. 리튬-이온 축전지의 기본 구조 및 작동 원리
2. 리튬-이온(폴리머) 축전지 시스템의 특징
3. 리튬-이온(폴리머) 축전지기술의 미래
4. 구동 축전지 시스템(drive battery system)
5. 고전압 축전지 관리시스템(BMS; Battery Management System)
6. 실제 차량의 리튬-이온 축전지
7. 충전 기술(Battery Charging Techniques)
5-4 슈퍼-캐퍼시터
1. 슈퍼-캐퍼시터(super capacitor)
2. 일반 캐퍼시터의 구조와 작동 원리
3. 이중층 캐퍼시터(supercap, ultracap)의 구조, 작동 원리, 특성
4. 리튬-이온 캐퍼시터
5. 캐퍼시터의 실질적인 에너지 방출능력
6. 슈퍼-캐퍼시터의 활용(예)
5-5 에너지 저장시스템의 비교
1. 비출력[W/kg]과 비에너지[Wh/kg]
2. 리튬-이온(Li-ion) 축전지 기술
3. 에너지 저장시스템 간의 비교
제6장 에너지의 제어와 관리
6-1 전력전자 개요 및 스위칭 반도체 소자
1. 전력전자 개요
2. 스위칭 반도체 소자(Switching Semi-Conductor Elements)
6-2 전력 전자
1. 기본 원리 및 시스템 구성
2. 주파수 변환기 - PWM 인버터(PWM-inverter)
3. DC/DC 컨버터(Buck/Boost Converter)
4. 전압형(PWM) 인버터의 장점 및 단점
6-3 하이브리드/전기 자동차의 온-보드 회로
1. 온-보드(On-board) 회로의 구성
2. 전통적인 12V 온-보드(on-board) 회로의 안전대책
3. 고전압 온-보드 회로의 안전대책
6-4 열관리
1. 전기자동차에서의 열 유동(Heat flow in EV)
2. 전동화 수준에 따른 차량 실내 공기조화
3. 공기조화의 효율 향상
4. Li-ion-축전지의 열관리(Thermal management of Li-ion batteries)
제7장 전동 파워트레인용 변속기
7-1 변속기의 기능과 효율
1. 필요한 주행 출력의 보장
2. 파워트레인(powertrain) 효율 개선 방법
3. 파워트레인의 전동화를 통한 효율 개선
7-2 자동차 전동화가 변속기에 미치는 영향
1. 발진/정지 자동화(start/stop automatic)
2. 회생제동(recuperative braking)
3. 작동점 위치 이동
4. 전기 발진과 전기주행
5. 가속 지원 또는 토크 지원 모드(boost mode)
7-3 실제 적용의 예
1. 병렬 하이브리드용 토크 컨버터식 자동변속기(AT)와 CVT
2. 병렬 하이브리드용 더블 클러치 변속기(DCT)
3. 병렬 하이브리드용 수동변속기(MT)와 자동화된 수동변속기(AMT)
4. 동력분할 하이브리드에서의 eCVT
5. 순수 전동 파워트레인(직렬 하이브리드와 BEV)용 변속기
1-1. 용어 정의
1. KS R 0121(도로차량-하이브리드 자동차 용어)에 따른 분류
2. SAE 1715의 자동차 동력원 용어 정의
1-2 친환경 전기동력 자동차의 역사
1. 전기기계(EM; Electric Machine)의 개발
2. 축전지 전기자동차(BEV)의 역사
3. 하이브리드 전기자동차(HEV)의 역사
4. 연료전지 자동차(FCEV)의 역사
5. 미래의 자동차는?
제2장 하이브리드 전기자동차
2-1 하이브리드 전기자동차의 에너지 흐름에 따른 구조적 분류
1. 직렬 하이브리드(serial hybrid)
2. 병렬 하이브리드(parallel hybrid)
3. 복합 하이브리드(power split hybrid or compound hybrid)
2-2 하이브리드 전기자동차의 전동화 수준에 따른 분류
1. 마이크로 하이브리드(micro hybrid)
2. 마일드(mild) 하이브리드
3. 완전(full) 하이브리드
4. 외부 충전식 하이브리드(External chargeable hybrid)
2-3 자동차 하이브리드화가 내연기관에 미치는 영향
1. 하이브리드 파워트레인용 내연기관에 대한 기본적인 요구사항
2. 기관별 전략(Engine-specific measures)
2-4 하이브리드 자동차의 작동 모드
1. 병렬 및 복합 하이브리드의 작동 모드
2. 직렬 하이브리드의 작동 모드
3. 입력 변수와 출력 신호
4. 발진/정지 모드(start/stop mode)
5. 회생제동(回生制動; recuperative braking)
6. 가속 지원(boost)-회전 토크 지원
7. 부하점 상향 이동(load point displacement)
8. 전기 주행(electric driving)
제3장 전기기계
3-1 전기기계 개요
1. 교류 관련 기초 용어
2. 전기기계 기본 용어
3. 전기기계의 특성
4. 내연기관과 비교한 전동기의 장점
5. 전기 재료(electric materials)
6. 전기자동차 동력원으로 많이 사용하는 전동기
7. 전기기계에서의 에너지 평형 및 에너지 효율
8. 전기자동차의 고전압 시스템
3-2 직류 전동기(DC-Motors)
1. 직류 전동기의 구조
2. 직류 전동기의 작동원리
3. 직류 전동기의 종류
4. 직류 전동기의 속도제어
3-3 교류 전동기(AC-Motors)
1. 3상 교류와 고정자의 회전자계
2. 3상 동기전동기(3-phase synchronous electric motors)
3. 영구자석 동기전동기(PMSM 또는 PSM)-BLDC
4. 3상 유도전동기(3 phase induction motor; IM) - 비동기기
5. 스위치드 릴럭턴스 전동기(SRM; Switched Reluctance Motor)
6. 영구 여자식 횡자속 전동기(TFM; Transversal Flux Motor)
7. 전동기 상호 비교
8. 토크제어와 속도-토크 제어
3-4 PMSM과 BLDC 전동기의 제어
1. PMSM(영구자석 동기전동기)과 BLDC 전동기의 비교
2. PMSM의 벡터(vector) 제어
3. 홀 센서를 이용한 BLDC 전동기 제어
3-5 전동 파워트레인
1. 개요
2. 파워트레인-배치구조(Powertrain-Topology)
3. 효율 분석
4. 개별 차륜 직접 구동
제4장 연료 전지
4-1 연료전지 기술의 기초
1. 물의 전기분해와 수소연료전지의 기본 원리
2. 연료전지의 종류
3. 고분자 전해질 연료전지(PEMFC; Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell)
4. 수소 연료전지 자동차용 수소의 생산
5. 자동차 동력원으로서 연료전지의 장단점
6. 연료전지의 효율과 수명
4-2 자동차용 연료전지 시스템
1. 연료전지를 이용하는 구동계(Drivetrain with fuel cell)
2. 연료전지 시스템의 운전
3. 연료전지 성능 저하의 원인
4-3 연료전지 자동차의 실제
1. 혼다 클래리티(Clarity fcx)-중형 승용 연료전지 자동차
2. 도요타 미라이(Mirai) 2020
3. 아우디 h-tron Quattro
4-4 수소 기반시설과 총효율
1. 수소 기반시설(Hydrogen Infrastructure)
2. 총효율(total efficiency)
3. 전망(Future prospects)
제5장 전기에너지 저장장치
5-1 에너지 저장장치 개요
1. 에너지 저장 형태
2. 자동차용 에너지 저장장치로서의 구비 요건(또는 필요조건)
3. 자동차용 에너지 저장장치의 주요 특성
4. 전기화학적 전위서열과 기전력
5. 2차 전지(secondary cell) - 축전지(accumulator)
5-2 납-축전지
1. 축전지의 주요 특성값
2. 납축전지(Lead-Acid Battery)
5-3 리튬-축전지
1. 리튬-이온 축전지의 기본 구조 및 작동 원리
2. 리튬-이온(폴리머) 축전지 시스템의 특징
3. 리튬-이온(폴리머) 축전지기술의 미래
4. 구동 축전지 시스템(drive battery system)
5. 고전압 축전지 관리시스템(BMS; Battery Management System)
6. 실제 차량의 리튬-이온 축전지
7. 충전 기술(Battery Charging Techniques)
5-4 슈퍼-캐퍼시터
1. 슈퍼-캐퍼시터(super capacitor)
2. 일반 캐퍼시터의 구조와 작동 원리
3. 이중층 캐퍼시터(supercap, ultracap)의 구조, 작동 원리, 특성
4. 리튬-이온 캐퍼시터
5. 캐퍼시터의 실질적인 에너지 방출능력
6. 슈퍼-캐퍼시터의 활용(예)
5-5 에너지 저장시스템의 비교
1. 비출력[W/kg]과 비에너지[Wh/kg]
2. 리튬-이온(Li-ion) 축전지 기술
3. 에너지 저장시스템 간의 비교
제6장 에너지의 제어와 관리
6-1 전력전자 개요 및 스위칭 반도체 소자
1. 전력전자 개요
2. 스위칭 반도체 소자(Switching Semi-Conductor Elements)
6-2 전력 전자
1. 기본 원리 및 시스템 구성
2. 주파수 변환기 - PWM 인버터(PWM-inverter)
3. DC/DC 컨버터(Buck/Boost Converter)
4. 전압형(PWM) 인버터의 장점 및 단점
6-3 하이브리드/전기 자동차의 온-보드 회로
1. 온-보드(On-board) 회로의 구성
2. 전통적인 12V 온-보드(on-board) 회로의 안전대책
3. 고전압 온-보드 회로의 안전대책
6-4 열관리
1. 전기자동차에서의 열 유동(Heat flow in EV)
2. 전동화 수준에 따른 차량 실내 공기조화
3. 공기조화의 효율 향상
4. Li-ion-축전지의 열관리(Thermal management of Li-ion batteries)
제7장 전동 파워트레인용 변속기
7-1 변속기의 기능과 효율
1. 필요한 주행 출력의 보장
2. 파워트레인(powertrain) 효율 개선 방법
3. 파워트레인의 전동화를 통한 효율 개선
7-2 자동차 전동화가 변속기에 미치는 영향
1. 발진/정지 자동화(start/stop automatic)
2. 회생제동(recuperative braking)
3. 작동점 위치 이동
4. 전기 발진과 전기주행
5. 가속 지원 또는 토크 지원 모드(boost mode)
7-3 실제 적용의 예
1. 병렬 하이브리드용 토크 컨버터식 자동변속기(AT)와 CVT
2. 병렬 하이브리드용 더블 클러치 변속기(DCT)
3. 병렬 하이브리드용 수동변속기(MT)와 자동화된 수동변속기(AMT)
4. 동력분할 하이브리드에서의 eCVT
5. 순수 전동 파워트레인(직렬 하이브리드와 BEV)용 변속기
