전기자동차 전원공급설비

❗전기자동차 전원공급설비란?

전기자동차 전원공급설비는 전기자동차에 전력을 공급하기 위한 모든 시설을 의미합니다. 즉, 전기자동차를 충전하기 위한 충전기, 충전 케이블, 그리고 이들을 연결하는 전력망 등을 모두 포함

3️⃣ 충전장치

• 충전기: 전기자동차의 배터리에 전력을 공급하는 장치입니다. AC 충전기와 DC 충전기로 나뉘며, 충전 속도에 따라 레벨 1, 2, 3으로 구분됩니다.
  • AC 충전기: 일반 가정용 콘센트를 사용하여 충전하는 방식으로, 충전 속도가 가장 느립니다.
  • DC 충전기: 고속 충전이 가능한 충전기로, 대용량 배터리를 단시간에 충전할 수 있습니다.
• 충전 케이블: 충전기와 전기자동차를 연결하는 케이블입니다. 충전기의 종류에 따라 다양한 종류의 케이블이 사용
• 전력망: 충전기에 전력을 공급하는 전력망입니다. 일반적으로 가정용 전력망, 상업용 전력망, 또는 특수한 충전소용 전력망이 사용
• 부가적인 설비: 충전기 관리 시스템, 지불 시스템, 안전 장치 등 다양한 부가적인 설비가 포함

4️⃣전기자동차 전원공급설비의 종류

• 완속 충전기:
  • 가정용 콘센트를 이용하여 충전하는 방식, 충전 시간이 오래 걸림
• 급속 충전기:
  • 고전력을 사용하여 단시간에 충전하는 방식
  • 주로 고속도로 휴게소나 대형 쇼핑몰 등에 설치
• 초급속 충전기:
  • 최신 기술을 적용하여 매우 빠른 속도로 충전하는 방식

5️⃣전기자동차 전원공급설비의 중요성

• 전기자동차 보급 확대: 충전 인프라 구축은 전기자동차 보급 확대의 필수 요소
• 전력 시스템 안정성: 전기자동차 충전으로 인한 전력 수요 증가에 대비하여 전력 시스템의 안정성을 확보
• 친환경 에너지 시스템 구축: 전기자동차 충전 인프라 확대는 친환경 에너지 시스템 구축에 기여

6️⃣전기자동차 전원공급설비의 미래

• V2G(Vehicle-to-Grid): 전기자동차 배터리를 에너지 저장 장치로 활용하여 전력망에 전력을 공급하는 기술이 발전하고 있습니다.
• 무선 충전: 충전 케이블 없이 무선으로 충전하는 기술이 개발되고 있습니다.
• 스마트 충전: 인공지능을 활용하여 충전 시간과 비용을 최적화하는 스마트 충전 시스템이 도입될 것입니다.

7️⃣전기자동차 전원공급설비 시설기준(KEC241.17)

241.1️⃣7️⃣ 전기자동차 전원설비

1)저압전로

• 전용의 개폐기 및 과전류 차단기의 각극에 설치
• 지락 차단장치 시설
• 배선기구는 KEC241.17.2(옥내), KEC235.1(옥측,옥외)에 따름

2)충전장치

• 충전부 노출금지, 외함의 접지는 140의 규정에 준하여 접지공사를 할 것
• 충분한 기계적 강도
• 침수 위험없는 곳에 시설, 옥외 시설시 IP44이상 보호등급
• 분진, 가연성 가스 등 위험 장소 : 정상상태에서 부식, 감전, 화재 폭발 위험방지
• 전기자동차 전용표지 설치

3)충전케이블 및 부속품(플러그와 커플러)

• 충전장치와 전기자동차의 접속은 연장코드 사용금지
• 충전케이블을 유연성및 충분한 굵기
• 커플러(컨넥터와 접속구로 구성)
• 다른 배선기구와 대체 불가능한 구조
• 극성 구분하고 접지극이 있을 것 (접지극 먼저 투입, 나중분리구조)
• 잠금 또는 탈부착 가능
• 컨넥터 분리시 전원 자동차단(인터로크)
• 컨넥터와 플러그는 충분한 기계적 강도 있을것
• 충전장치의 부대설비
• 충전 중 차량 유동 방지장치, 물리적 충격에 대한 방호장치 시설
• 충전 중 환기 필요 시 환기설비시설 후 환기설비표지 설치
• 충전상태 표시장치 설치(쉽게 보이는 곳)
• 적절한 밝기의 조명 설비 설치
• 그 밖의 관련 사항은 KS C IEC61851-1,21,22 표준참고

전기차는 내연기관 대신 전기를 동력원으로 사용하는 친환경적인 차량입니다. 전기차의 핵심은 바로 전기를 저장하고 공급하는 전원설비입니다. 이번에는 전기차 전원설비의 구성 요소와 기능, 그리고 최근 기술 동향에 대해 자세히 알아보도록 하겠습니다.

1. 전기차 전원설비 구성 요소

전기차의 전원설비는 크게 배터리, 모터, 인버터로 구성됩니다.

• 배터리: 전기차의 심장이라고 할 수 있는 배터리는 전기에너지를 저장하고, 필요에 따라 모터에 공급하는 역할을 합니다. 주로 리튬이온 배터리가 사용되며, 에너지 밀도가 높고 충전 속도가 빠르다는 장점이 있습니다.

https://m.post.naver.com/viewer/postView.naver?volumeNo=36732177&memberNo=49821023&searchKeyword=Z%207&searchRank=218

• 모터: 배터리에서 공급받은 전기에너지를 회전력으로 변환하여 차량을 구동하는 역할을 합니다. 일반적으로 영구자석 동기 모터가 많이 사용되며, 높은 효율과 넓은 토크 특성을 가지고 있습니다.

참조

• 인버터: 배터리에서 나오는 직류 전기를 모터에서 사용할 수 있는 교류 전기로 변환하는 역할을 합니다. 인버터는 모터의 속도와 토크를 제어하여 차량의 주행 성능을 조절합니다.

https://lgmagna.com/kr/products/power-electronics/inverter

2. 전기차 전원설비의 기능

• 에너지 저장: 배터리는 전기에너지를 저장하여 필요할 때 사용할 수 있도록 합니다.
• 동력 전달: 배터리에 저장된 에너지를 모터로 전달하여 차량을 구동합니다.
• 속도 및 토크 제어: 인버터를 통해 모터의 속도와 토크를 정밀하게 제어하여 부드러운 주행을 가능하게 합니다.
• 회생 제동: 감속 또는 내리막길 주행 시 발생하는 운동 에너지를 전기에너지로 변환하여 배터리에 저장하는 기능입니다.

3. 전기차 전원설비의 최근 기술 동향

• 배터리 기술 발전: 에너지 밀도가 높고 충전 속도가 빠른 차세대 배터리 개발이 활발하게 진행되고 있습니다. 고체 전지, 리튬 금속 배터리 등이 대표적인 예시입니다.
• 모터 효율 향상: 영구자석의 성능 향상과 모터 설계 기술의 발전을 통해 모터의 효율을 높이고 있습니다.
• 인버터 소형화 및 경량화: 실리콘 카바이드(SiC) 등 차세대 반도체 소재를 활용하여 인버터를 소형화하고 경량화하는 연구가 진행되고 있습니다.
• V2G 기술: 전기차 배터리를 거대한 에너지 저장 장치로 활용하여 전력망에 전력을 공급하는 V2G 기술이 주목받고 있습니다.
• 무선 충전 기술: 충전 케이블 없이 무선으로 전기차를 충전하는 기술이 개발되고 있습니다.

4. 전기차 전원설비의 미래

전기차 전원설비는 지속적인 기술 발전을 통해 더욱 효율적이고 안전하며, 다양한 기능을 갖춘 시스템으로 진화할 것입니다. 특히, 자율주행 기술과의 융합을 통해 새로운 가능성을 열어갈 것으로 기대됩니다.

1.전원공급설비의 저압선로 시설

전기자동차 전원공급설비의 저압선로 시설은 전기자동차에 안정적으로 전력을 공급하고, 안전사고를 예방하기 위해 매우 중요

주요 고려 사항:

• 전용 개폐기 및 과전류 차단기 설치: 각 극에 전용의 개폐기와 과전류 차단기를 설치하여 단락사고나 과부하 발생 시 전원을 차단해야 합니다.
• 지락 차단기 설치: 전로에 지락이 발생했을 때 자동으로 전원을 차단하는 지락 차단기를 설치하여 감전 사고를 예방해야 합니다.
• 배선 용량: 충전 부하를 충분히 감당할 수 있도록 배선 용량을 적절하게 선정해야 합니다.
• 접지: 안전을 위해 반드시 접지를 시행해야 합니다.
• 차단기 선택: 충전 부하의 종류와 용량에 맞는 적절한 차단기를 선택해야 합니다.
• 배선 방식: 안전하고 효율적인 배선 방식을 선택해야 합니다.

https://www.seminet.co.kr/channel_micro.html?menu=content_sub&com_no=488&category=article&no=8450

[그림] 전기자동차 충전 시설 개략도

2.전기자동차 충전장치 및 방호장치

전기자동차 충전장치는 다양한 종류가 있으며, 각각의 특징과 적용 환경에 따라 선택해야 합니다.

충전장치 종류:

• 완속 충전기: 가정용으로 주로 사용하며, 충전 시간이 오래 걸리지만 설치 비용이 저렴합니다.
• 급속 충전기: 상업용으로 주로 사용하며, 짧은 시간에 많은 전력을 충전할 수 있지만 설치 비용이 비쌉니다.
• 초급속 충전기: 고출력 충전이 가능하여 매우 짧은 시간에 충전이 가능하지만, 설치 비용이 가장 높습니다.

방호장치:

• 누전 차단기: 누전 발생 시 전원을 차단하여 감전 사고를 예방합니다.
• 과전류 차단기: 과전류가 발생할 경우 전원을 차단하여 화재를 예방합니다.
• 접지: 안전을 위해 반드시 접지를 시행해야 합니다.
• 과충전 방지 기능: 배터리 과충전을 방지하여 배터리 수명을 연장합니다.
• 온도 감지 기능: 충전 시 발생하는 열을 감지하여 과열을 방지합니다.

설계 시 고려 사항:

• 미래 확장성: 향후 충전 시스템의 변화에 대비하여 유연한 설계를 해야 합니다.
• 충전 방식: AC 충전, DC 충전 등 다양한 충전 방식을 고려해야 합니다.
• 충전 출력: 충전 속도에 따라 적절한 출력을 선택해야 합니다.
• 안전 기능: 누전, 과전류, 과충전 등 다양한 안전 기능을 갖추어야 합니다.
• 환경 조건: 설치 환경에 맞는 방수, 방진 기능을 갖추어야 합니다.