신개념에너지(MN)
G 스마트 그리드
M 마이크로 그리드
R 전기자동차 전원공급설비
V V2G
E ESS(전력저장장치)
D ESS의 시설
T 리튬이온 축전지
S SMES(초전도 에너지 저장장치)
C 초고용량 커패시터
B 이차전지
A 압축공기 에너지 저장장치(CAES)
N 분산형 전원
L 분산형 전원 배전계통 연계기술
목차(전기자동차 전원공급설비 MNR)
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
1️⃣관련 법규
- 한국전기설비규정(KEC 241.17)
- KS C IEC61851-1,21,22
2️⃣전기자동차의 구성
1)전기자동차
- 전기자동차란 배터리에서 공급되는 전기 에너지를 모터의 구동력으로 변환하여 주행하는 자동차
2)구성도
전기차의 전원설비는 크게 배터리, 모터, 인버터로 구성
- 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 장점
- 모터: 배터리에서 공급받은 전기에너지를 회전력으로 변환하여 차량을 구동하는 역할을 합니다. 일반적으로 영구자석 동기 모터가 많이 사용되며, 높은 효율과 넓은 토크 특성
- 인버터: 배터리에서 나오는 직류 전기를 모터에서 사용할 수 있는 교류 전기로 변환하는 역할을 합니다. 인버터는 모터의 속도와 토크를 제어하여 차량의 주행 성능을 조절
3️⃣ 충전장치
1)충전기(Power Supply Unit):
전기자동차의 배터리에 전력을 공급하는 장치입니다. AC 충전기와 DC 충전기로 나뉘며, 충전 속도에 따라 레벨 1, 2, 3으로 구분
- AC 충전기: 일반 가정용 콘센트를 사용하여 충전하는 방식으로, 충전 속도가 가장 느립니다.
- DC 충전기: 고속 충전이 가능한 충전기로, 대용량 배터리를 단시간에 충전할 수 있습니다.
2)배전반 및 보호기기:
누전차단기, 과전류차단기 등 안전을 위한 보호장치가 포함
접지 및 누설전류 감지장치: 안전한 충전을 위해 접지시설과 누설전류 방지 장치가 반드시 설치
3)충전 케이블:
충전기와 전기자동차를 연결하는 케이블입니다. 충전기의 종류에 따라 다양한 종류의 케이블이 사용
4)전력망:
충전기에 전력을 공급하는 전력망입니다. 일반적으로 가정용 전력망, 상업용 전력망, 또는 특수한 충전소용 전력망이 사용
5)충전기 제어장치 및 통신장치:
충전상태 모니터링, 충전 제어, 사용자 인증 및 결제기능 등이 포함
부가적인 설비: 충전기 관리 시스템, 지불 시스템, 안전 장치 등 다양한 부가적인 설비가 포함
4️⃣전기자동차 전원공급설비의 종류
- 완속 충전기:
- 가정용 콘센트를 이용하여 충전하는 방식으로, 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
| 구분 | 홈충전기 | 완속충전기 | 급속 충전기 |
|---|---|---|---|
| 전력변환장치 | 전기자동차 내장 | 전기자동차 내장 | 충전기 내장 |
| 공급전압 | 단상220[V] | 단상220[V] | 삼상380[V] |
| 공급용량 | 2 | 7.7 | 50 |
| 충전기간 | 6~8시간 | 4~6시간 | 10~30분 |
| 전력공급설비 | 불필요 | 불필요 | 필요 |
| 사용목적 | 일반적인 충전 | 소모량 충전 | 최소량 보충 |
| 요금수준 | 낮음 | 보통 | 높음 |
| 용도 | 일반가정 | 공용주차장, 관공서, 쇼핑센터 | 주유소, 고속도로 휴계소 |
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
3)전기차 전원설비의 기능
- 에너지 저장: 배터리는 전기에너지를 저장하여 필요할 때 사용
- 동력 전달: 배터리에 저장된 에너지를 모터로 전달하여 차량을 구동
- 속도 및 토크 제어: 인버터를 통해 모터의 속도와 토크를 정밀하게 제어하여 부드러운 주행을 가능
- 회생 제동: 감속 또는 내리막길 주행 시 발생하는 운동 에너지를 전기에너지로 변환하여 배터리에 저장하는 기능
6️⃣전기자동차 전원공급설비의 미래
- V2G(Vehicle-to-Grid): 전기자동차 배터리를 에너지 저장 장치로 활용하여 전력망에 전력을 공급하는 기술이
- 무선 충전: 충전 케이블 없이 무선으로 충전하는 기술이 개발
- 스마트 충전: 인공지능을 활용하여 충전 시간과 비용을 최적화하는 스마트 충전 시스템이 도입
- 배터리 기술 발전: 에너지 밀도가 높고 충전 속도가 빠른 차세대 배터리 개발이 활발하게 진행
- 모터 효율 향상: 영구자석의 성능 향상과 모터 설계 기술의 발전을 통해 모터의 효율을 높이고 있다.
- 인버터 소형화 및 경량화: 실리콘 카바이드(SiC) 등 차세대 반도체 소재를 활용하여 인버터를 소형화하고 경량화하는 연구가 진행
7️⃣전기자동차 전원공급설비 시설기준(KEC241.17)
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(IK08)
- 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
4)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
8️⃣전기자동차 충전용 전원설비 설계
1)설계 FLOW
2)충전기 수량
\[n_c=n_{sc}\times \alpha +n_{fc}\times\beta(개)\]
9️⃣전기차 충전장치 등의 방호장치
- 누전 차단기: 누전 발생 시 전원을 차단하여 감전 사고를 예방
- 과전류 차단기: 과전류가 발생할 경우 전원을 차단하여 화재를 예방
- 접지: 안전을 위해 반드시 접지를 시행
- 과충전 방지 기능: 배터리 과충전을 방지하여 배터리 수명을 연장
- 온도 감지 기능: 충전 시 발생하는 열을 감지하여 과열을 방지
🔟전기자동차의 충전방식의 종류
1)DC콤보방식
- 완속 충전용 교류 모듈에 급속충전용 직류 모듈을 동시에 사용할 수 있는 방식
- BMW i3나 쉐보레 스파크EV가 채택하고 있는 방식이다
- 이 방식을 사용하면 공간 활용도가 컨넥터 통합 등의 이점
2)차데모방식(CHAdeMO)
- 미국과 유렵 진영이 아닌 일본도쿄전력을 중심으로 닛산 미쓰비시, 후지 중공업, 도요타를 주축으로 개발된 충전방식
- 현재 도요타와 닛산, 미쓰비시가 차데모 충전방식을 사용
- 직류방식만을 이용한 충전방식으로 급속 충전을 목표로 개발됬기 때문에 교류충전은 별도의 커텍터 등이 필요하여 공간 활용성이 떨어진다는 단점
3)AC3상 방식
- 프랑스 르노가 내세우고 있는 방식
- 별도의 직류 변환 어댑터가 필요없다는 장점
- 낮은 전력을 이용하기 때문에 효율이 높고 직류 변환장치가 필요 없어 다른 충전방식에 비해 인프라 구축비용이 적고, DC콤보방식과 마찬가지로 하나의 케이블로 급속충전과 완속충전이 가능하다는 장점
4)테슬라 NACS
- 전기차업체인 테슬라에서 사용하고있는방식
- NACS는 North American Charging Standard의 약자
신개념에너지(MN)
G 스마트 그리드
M 마이크로 그리드
R 전기자동차 전원공급설비
V V2G
E ESS(전력저장장치)
D ESS의 시설
T 리튬이온 축전지
S SMES(초전도 에너지 저장장치)
C 초고용량 커패시터
B 이차전지
A 압축공기 에너지 저장장치(CAES)
N 분산형 전원
L 분산형 전원 배전계통 연계기술
목차(전기자동차 전원공급설비 MNR)
전기자동차 전원공급설비
💯기출문제
●R14전기자동차의 전원공급설비
모범답안(전기자동차 충전장치 MNR3️⃣)
3️⃣ 충전장치
- 충전기(Power Supply Unit): 전기자동차의 배터리에 전력을 공급하는 장치입니다. AC 충전기와 DC 충전기로 나뉘며, 충전 속도에 따라 레벨 1, 2, 3으로 구분
- AC 충전기: 일반 가정용 콘센트를 사용하여 충전하는 방식으로, 충전 속도가 가장 느립니다.
- DC 충전기: 고속 충전이 가능한 충전기로, 대용량 배터리를 단시간에 충전할 수 있습니다.
- 배전반 및 보호기기: 누전차단기, 과전류차단기 등 안전을 위한 보호장치가 포함
- 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
- 충전기 제어장치 및 통신장치: 충전상태 모니터링, 충전 제어, 사용자 인증 및 결제기능 등이 포함
- 접지 및 누설전류 감지장치: 안전한 충전을 위해 접지시설과 누설전류 방지 장치가 반드시 설치
- 부가적인 설비: 충전기 관리 시스템, 지불 시스템, 안전 장치 등 다양한 부가적인 설비가 포함
○R15전기자동차의 충전장치 및 부대설비
모범답안(전기자동차 충전장치 MNR157️⃣)
7️⃣전기자동차 전원공급설비 시설기준(KEC241.17)
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(IK08)
- 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
●R27전기차 전원설비
모범답안(전기자동차 충전장치 MNR3️⃣)
3️⃣ 충전장치
- 충전기(Power Supply Unit): 전기자동차의 배터리에 전력을 공급하는 장치입니다. AC 충전기와 DC 충전기로 나뉘며, 충전 속도에 따라 레벨 1, 2, 3으로 구분
- AC 충전기: 일반 가정용 콘센트를 사용하여 충전하는 방식으로, 충전 속도가 가장 느립니다.
- DC 충전기: 고속 충전이 가능한 충전기로, 대용량 배터리를 단시간에 충전할 수 있습니다.
- 배전반 및 보호기기: 누전차단기, 과전류차단기 등 안전을 위한 보호장치가 포함
- 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
- 충전기 제어장치 및 통신장치: 충전상태 모니터링, 충전 제어, 사용자 인증 및 결제기능 등이 포함
- 접지 및 누설전류 감지장치: 안전한 충전을 위해 접지시설과 누설전류 방지 장치가 반드시 설치
- 부가적인 설비: 충전기 관리 시스템, 지불 시스템, 안전 장치 등 다양한 부가적인 설비가 포함
●R42전기자동차 전원공급설비 설계시 아래 사항에 대하여 설명하시오
1)전원공급설비의 저압선로 시설
2)전기자동차 충전장치 및 방호장치
모범답안(전기자동차 충전장치 MNR157️⃣)
7️⃣전기자동차 전원공급설비 시설기준(KEC241.17)
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(IK08)
- 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
○C46전기자동차충전방식에 대하여 설명하시오
모범답안(전기자동차 충전케이블MNR🔟)
🔟전기자동차의 충전방식의 종류
1)DC콤보방식
- 완속 충전용 교류 모듈에 급속충전용 직류 모듈을 동시에 사용할 수 있는 방식
- BMW i3나 쉐보레 스파크EV가 채택하고 있는 방식이다
- 이 방식을 사용하면 공간 활용도가 컨넥터 통합 등의 이점
2)차데모방식(CHAdeMO)
- 미국과 유렵 진영이 아닌 일본도쿄전력을 중심으로 닛산 미쓰비시, 후지 중공업, 도요타를 주축으로 개발된 충전방식
- 현재 도요타와 닛산, 미쓰비시가 차데모 충전방식을 사용
- 직류방식만을 이용한 충전방식으로 급속 충전을 목표로 개발됬기 때문에 교류충전은 별도의 커텍터 등이 필요하여 공간 활용성이 떨어진다는 단점
3)AC3상 방식
- 프랑스 르노가 내세우고 있는 방식
- 별도의 직류 변환 어댑터가 필요없다는 장점
- 낮은 전력을 이용하기 때문에 효율이 높고 직류 변환장치가 필요 없어 다른 충전방식에 비해 인프라 구축비용이 적고, DC콤보방식과 마찬가지로 하나의 케이블로 급속충전과 완속충전이 가능하다는 장점
4)테슬라 NACS
- 전기차업체인 테슬라에서 사용하고있는방식
- NACS는 North American Charging Standard의 약자
●136-46 전기자동차의 전원공급설비 중 다음 사항을 설명하시오
1)주요 구성품
2)플러그와 연결하는 형식의 종류
3)한국전기설비규정(KEC 241.17)에 근거한 저압전로 시설기준
모범답안(전기자동차 충전장치 MNR3️⃣)
3️⃣ 충전장치
- 충전기(Power Supply Unit): 전기자동차의 배터리에 전력을 공급하는 장치입니다. AC 충전기와 DC 충전기로 나뉘며, 충전 속도에 따라 레벨 1, 2, 3으로 구분
- AC 충전기: 일반 가정용 콘센트를 사용하여 충전하는 방식으로, 충전 속도가 가장 느립니다.
- DC 충전기: 고속 충전이 가능한 충전기로, 대용량 배터리를 단시간에 충전할 수 있습니다.
- 배전반 및 보호기기: 누전차단기, 과전류차단기 등 안전을 위한 보호장치가 포함
- 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
- 충전기 제어장치 및 통신장치: 충전상태 모니터링, 충전 제어, 사용자 인증 및 결제기능 등이 포함
- 접지 및 누설전류 감지장치: 안전한 충전을 위해 접지시설과 누설전류 방지 장치가 반드시 설치
- 부가적인 설비: 충전기 관리 시스템, 지불 시스템, 안전 장치 등 다양한 부가적인 설비가 포함
모범답안(전기자동차 충전케이블MNR🔟)
🔟전기자동차의 충전방식의 종류
1)DC콤보방식
- 완속 충전용 교류 모듈에 급속충전용 직류 모듈을 동시에 사용할 수 있는 방식
- BMW i3나 쉐보레 스파크EV가 채택하고 있는 방식이다
- 이 방식을 사용하면 공간 활용도가 컨넥터 통합 등의 이점
2)차데모방식(CHAdeMO)
- 미국과 유렵 진영이 아닌 일본도쿄전력을 중심으로 닛산 미쓰비시, 후지 중공업, 도요타를 주축으로 개발된 충전방식
- 현재 도요타와 닛산, 미쓰비시가 차데모 충전방식을 사용
- 직류방식만을 이용한 충전방식으로 급속 충전을 목표로 개발됬기 때문에 교류충전은 별도의 커텍터 등이 필요하여 공간 활용성이 떨어진다는 단점
3)AC3상 방식
- 프랑스 르노가 내세우고 있는 방식
- 별도의 직류 변환 어댑터가 필요없다는 장점
- 낮은 전력을 이용하기 때문에 효율이 높고 직류 변환장치가 필요 없어 다른 충전방식에 비해 인프라 구축비용이 적고, DC콤보방식과 마찬가지로 하나의 케이블로 급속충전과 완속충전이 가능하다는 장점
4)테슬라 NACS
- 전기차업체인 테슬라에서 사용하고있는방식
- NACS는 North American Charging Standard의 약자
모범답안(전기자동차 충전장치 MNR157️⃣)
7️⃣전기자동차 전원공급설비 시설기준(KEC241.17)
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(IK08)
- 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
신개념에너지(MN)
G 스마트 그리드
M 마이크로 그리드
R 전기자동차 전원공급설비
V V2G
E ESS(전력저장장치)
D ESS의 시설
T 리튬이온 축전지
S SMES(초전도 에너지 저장장치)
C 초고용량 커패시터
B 이차전지
A 압축공기 에너지 저장장치(CAES)
N 분산형 전원
L 분산형 전원 배전계통 연계기술
목차(전기자동차 전원공급설비)
전기자동차 전원공급설비
🌐V1003C24 / MNR ●
KEC241.17
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