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개 요

1. 전기자동차란?2. 전기자동차의 종류

및 사용전지 특성3. 기술현황4. 시장전망5. 개발동향6. 향후전망

◎ 전기 자동차용 전지의 원리 및 개발동향 ◎

◎전기자동차란?

▶자동차의 구동에너지를 기존의 자동차와 같이 화석연료

의 연소로부터가 아닌 전기에너지전기에너지로부터 얻는 자동차

즉,밧데리의 전원을 이용하여 AC 또는 DC모터를 구동

하여 동력을 얻는 자동차


전기 자동차의 역사

1873년 영국인 로버트·라비트슨이 실용적인 전기자동차 제조영국 버 라비 이 용적 기자동차 제

1900년경 미국전기자동차 최고보유했으나,내연기관자동차 보급으로 자취 감춤

1960년대에 개발 재개1960년대에 개발 재개

1980년 이후 다시 자취 감춤


전기 자동차의 역사

1990년대에 다시 재개1990년대에 다시 재개

1996년 새로운 전기자동차 등장1996년 새로운 전기자동차 등장

1997년 하이브리드 승용차 발매1997년 하이브리드 승용차 발매

최근 여러 도시에서 실증실험최근 여러 도시에서 실증실험


전기 자동차의 원리

일반자동차 전기자동차일반자동차 전기자동차

엔진 모터

기화기 (Carbureter)

연료탱크

제어장치 (Controller)

Battery연료탱크 Battery


전기자동차의 구조전기자동차의 구조퓨즈박스

배터리

배터리 냉각팩

배터리 컨트롤러

배터리냉각덕트

에어컨 컨프레셔

에어컨 인버터

고전압부품박스

모터

트랜스액슬


전기자동차의 장점

1 무공해 or저공해 이며 초 저소음1. 무공해 or저공해 이며 초 저소음2. 운전 및 유지보수 용이3. 수송에너지 다변화 가능

장점

(원자력, 수력, 석탄화력,풍력 등으로발전된 전기를 사용)

4 충전부하로 수요창출4.충전부하로 수요창출(심야전력 이용)

5. 긴 수명


전기자동차의 단점

1. 주행성능이 나쁨(가속성능, 등판능력,최고 속도등)

2 1회 충전주행거리가 짧다단점

2. 1회 충전주행거리가 짧다. 3. 고가 (소규모 시험생산 3배정도) 4. 전기자동차 사용여건미비

(법령, 충전시스템, 전기료우대등 부수적 여건 미비)


전기자동차의 종류

하이브리드차

2차전지차

하이 리 차

연료전지차

2차전지차

태양전지차

연료전지차

태양전지차


◎하이브리드 전기자동차

• 동력원으로 가솔린과 전기를 함께 사용하는 자동차로 가• 동력원으로 가솔린과 전기를 함께 사용하는 자동차로 가솔린 자동차에서 전기자동차로 이행하는 중간단계

• 소형의 가솔린 기관을 싣고 항상 정속으로 발전하여 축전지에 충전하면서 달림

• 전기 자동차의 부족한 주행 거리를 증대시키는데 목적을두고 있음두고 있음


하이브리드 전기자동차의 구분

직렬형직렬형

하이브리드car 병렬형

하이브리드car


하이브리드자동차 특징

• 비교적 크기가 작음

• 정속 운행시 타 자동차에 비해 연료 소모량 적으며,

배기 가스 대책 수립 용이


하이브리드 전기자동차의 전망

▶ 장래에 부피 무게에 비해 축전 용량이 큰 축전지가 개발된다면▶ 장래에 부피, 무게에 비해 축전 용량이 큰 축전지가 개발된다면석유계 연료를 사용하는 가솔린과 디젤 자동차 대신 널리 보급 될것임것임

▶ 실용화 될 경우 → 화석 연료의 사용량 감소 기대→ 배기 가스로 인한 환경 오염 줄일 수 있음→ 배기 가스로 인한 환경 오염 줄일 수 있음


◎ 2차전지 자동차

▶충전, 방전이 모두 가능한 2차전지의 전기에너지로부터 동력을 얻는 자동차에너지로부터 동력을 얻는 자동차


2차 전지란?

• 한번 사용 후 폐기하는 건전지와 달리 충전과 방전의 반복을 통하여 500회 이상 연속적 반복사용이 가능한 화학전지

• 납축전지, Ni-Cd, Ni-MH, Li-ion, LiPB


2차 전지의 종류


1) 납축전지

전류용량이 커서 자동차의 기초전원으로 널리 이용되며 양극은과산화납 음극은 납을 사용하고 전해액은 묽은 황산을 사용과산화납, 음극은 납을 사용하고 전해액은 묽은 황산을 사용.

장 높은 안정성 저비용장점

높은 안정성, 저비용, 풍부한 자원량, 자기방전이 적음, 리싸이클체제가 정비되고있음

단점

에너지 밀도가 낮다점


2) 니켈카드뮴(Ni-Cd)전지

근래 가장 널리 사용되던 충전식 전지

양극은 니켈 수산화물, 음극은 카드뮴을 사용하며 전해액,은 수산화칼륨 수용액을 사용

메모리효과가 있어 완전히 방전하지 않고 충전을 하게 되

면 용량이 줄어드는 단점이 있음.


3) 니켈수소(Ni-MH)전지

에너지 밀도가 높아 니켈카드뮴전지보다 고용량화가 가능

휴대형 전자제품에 사용되어 왔으나 리튬계열 전지에 의해 대체되는 추세

양극은 니켈화합물, 음극은 수소저장 합금을 사용하고 전

해질은 알카리 수용액을 사용.


4) 리튬이온(Li-ion)전지

작고 가벼우면서도 고출력인 전지로서 현재 가장 많이 이작고 가벼우면서도 고출력인 전지로서 현재 가장 많이 이용, IT기기의 소형 경량화를 가능하게 해준 전지

양극은 리튬코발트산화물, 또는 리튬망간산화물을 사용하고 음극은 탄소(카본)를 사용하며 전해질로 액체전해질을고 음극은 탄소(카본)를 사용하며 전해질로 액체전해질을사용.


5) 리튬폴리머(LiPB)전지

전극물질은 리튬이온전지와 같은 것을 사용하며전극물질은 리튬이온전지와 같은 것을 사용하며전해질은 겔상의 고분자를 사용함으로써 전지의형상을 유연하게 만듬형상을 유연하게 만듬


리튬폴리머(LiPB)전지의 장, 단점

•액상의 전해액을 포함하지 않기 때문에 누설되지

장점

액상의 전해액을 포함하지 않기 때문에 누설되지

않음

•안전성,내열성 우수

•화학적으로 안정.형상이 자유로운 설계가 가능

단점

•따뜻하지 않으면 큰 전류를 추출 할 수 없다.


◎ 연료전지 전기자동차

▶연료 전지로부터 얻어지는 전기 에너지로 전동기▶연료 전지로부터 얻어지는 전기 에너지로 전동기를 회전시켜 주행하는 자동차


연료 전지란?

수소와 산소가 가진 화학적 에너지를 직접 전기에너지 변환시키 전기화학적 장치 서 수에너지로 변환시키는 전기화학적 장치로서 수소와 산소를 양극과 음극에 공급하여 연속적으로 전기를 생산하는 새 운 발전 기술기를 생산하는 새로운 발전 기술


연료전지의 구조


연료전지의 원리


연료전지의 특징

1. 친 환경성2 고 효율성

특징

2. 고 효율성3. 에너지절감4. 2차 전지의 단점인 용량한계극복4. 2차 전지의 단점인 용량한계극복5. 자동차 외에 다양한 분야에 응용가능


연료전지와 내연기관의 CO2배출비교


2차 전지와 연료전지의2차 전지와 연료전지의에너지밀도 비교


연료전지의 종류

구 분인산형(PAFC)

용융탄산염형(MCFC)

고체전해질형(SOFC)

고체고분자형(PEFC)

알칼리형(AFC)

수소 수소작동기체 수소

수소, 일산화탄소

수소, 일산화탄소

수소 수소

전해질 인산탄산 리튬/탄

산칼륨안전화

지르코니아양이온교환 막

수산화칼륨산칼륨 지르코니아 교환 막

이온전도종

수소이온

탄산이온 산소이온 수소이온 수소이온

운전온도 상온 상온운전온도(℃)

약 200 약 650 약 1,000상온~약 100

상온~약 100

발전효율(%)

40~50 45~60 50~60 40~60 45~60(%)

개발단계상용화단계

시험연구~ 실증단계



우주선에실용화


◎태양전지차

▶태양 전지로부터 얻어지는 전기 에너지로▶태양 전지로부터 얻어지는 전기 에너지로전동기를 회전시켜 주행하는 자동차


태양열전지의 구조


태양전지차의태양전지차의태양 전지 설치 방식태양 전지 설치 방식

▶차체 표면에 태양전지를 붙이는 방식


태양전지차의태양전지차의태양 전지 설치 방식태양 전지 설치 방식

▶차와 별도의 태양 전지를 이용하는 방식


태양전지의 특성

• 태양 전지는 빛을 전기로 변환하는 광전 변환기이므로 발생하는 전기량은 일사량의 세기 파장 전지의 온도 등에생하는 전기량은 일사량의 세기, 파장, 전지의 온도 등에따라서 달라진다.

• 따라서, 해가 떠서 질 때까지의 시간에 따라 얻는 전기 에너지 양도 달라진다.

• 또, 전지의 온도가 상승하면 개방 전압이 감소하므로 태양

전지가 50℃ 이상이 되지 않도록 유지하는 것이 좋다전지가 50℃ 이상이 되지 않도록 유지하는 것이 좋다.


2세대 프리우스


프리우스의 주요 장치


페티쉬


현대 투싼 연료전지차 (FCEV)


노무현 대통령 투싼 시승식


투싼 연료전지차 구조


혼다, 렉서스, 현대


태양열자동차


◎전기자동차의 국내 기술현황

현대자동차현대자동차

엑셀 및 그레이스 자동차를 개발• 엑셀 및 그레이스 자동차를 개발

• '94년 5월에는 니켈-메탈수소전지 탑재차를 개발• 94년 5월에는 니켈-메탈수소전지 탑재차를 개발

• 96년 3월 세계 최고수준인 엑센트차량을 개발96년 3월 세계 최고수준인 엑센트차량을 개발


◎전기자동차의 국내 기술현황

기아자동차

• 1991년부터 전기자동차의 개발에 착수하여 1993년에프라이드를 개발완료

• 베스타 및 세피아 등에 적용, 개발


◎전기자동차의 국외 기술현황

• 전기자동차 판매대수를 의무적으로 할당하여 실용화를앞당기고 있으며 점차 그 비율을 증가시켜 자동차를앞당기고 있으며, 점차 그 비율을 증가시켜 자동차를판매

• 전기자동차 비즈니스의 가능성을 검토하기 위해서는개발, 제조, 수송, 판매, 서비스/정비 등의 체제를 확립할 필요가 있으며 각 사의 향후 동향이 주목 됨할 필요가 있으며, 각 사의 향후 동향이 주목 됨

• 일본. 미국. 유럽 에서는 충전방식이나 형태, 통신방법등의 표준화를 추진등의 표준화를 추진


◎시장전망


◎전기자동차의 세계 개발동향국가구분

차량대수 생산을 위한 노력 차량 및 기반시설의 현황 차량 및 전지의 연구

개발작은규모의 시범사업:통

미국 1,0003대 주요 메이커에서 EV의 소량생산

근승용차량 및 버스류에대한 소규모의 공공시범사업

US AdvancedBattery Consortium

60대의 차량을 소유하는독일

1,000∼2,000

각 100대의 파일럿 생산을 위한 2대 주요 메이커

60대의 차량을 소유하는Rugen에서 차량과 기반시설에 대한 시범프로그램

연방이 후원하는lithium전지연구

일본 1,600

2000년까지 200,000대의 EV생산국가목표 설정: 상업용 및 표준형EV생산을 위한 6대 주요 메이커와

2000개의 충정소 설립국가목표:국가 및 지역의후원을 받는 시범사업

lithium전지 프로젝트

3개 서비스 업체 후원을 받는 시범사업

영국 25,000

주요메이커에서 475대의 EV생산완료 해당 시범사업 없음 연방의 연구개발 지

원없음


없음

향후 전망

전기 자동차 상용화가 급물살 타고 있음

지구 온난화 문제의 가속화로 전기 자동차 이용의 타당성 증가성 증가

충전문제나 비싼 가격 문제가 해결 되면 당장 대중화 가( )능할 것으로 예상 ( 당장 전기 자동차의 판매가 예정 )

하이브리드카의 개발 등 기술 집약적 전기 자동차 출현하이브리드카의 개발 등 기술 집약적 전기 자동차 출현이 계속될 것으로 예상


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