Top 15 하이브리드 자동차 원리 42 Most Correct Answers

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하이브리드 카는 운전자의 가속 요구를 파악해 최고의 효율점에서 엔진과 모터의 힘을 조합하도록 설계됐습니다. 즉 운전자가 출발 신호를 보내고 저속 주행할 때는 모터만으로 구동하고, 가속할 때나 오르막길 등 큰 구동력이 필요할 때는 엔진과 모터가 동시에 움직입니다.

[카맹쑨 시즌1] EP06 하이브리드와 전기차의 원리와 구조

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HEV∙PHEV – 현대모터그룹 TECH

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OVERVIEW다양한 소비자 기호 충족

TECHNOLOGY하이브리드 핵심 기술 알아보기

KEY TECH연료 효율은 내 운명

더 이상 꿀렁거리지 않아

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Summary of article content: Articles about 하이브리드 자동차 구조와 작동 원리 출발과 저속주행시에는 엔진 가동 없이 모터동력만으로 주행하게 됩니다. 또한 배터리 충전은 ‘회생제동’이라는 방식으로 이루어지는데, 그 원리는 감속시 … …
Most searched keywords: Whether you are looking for 하이브리드 자동차 구조와 작동 원리 출발과 저속주행시에는 엔진 가동 없이 모터동력만으로 주행하게 됩니다. 또한 배터리 충전은 ‘회생제동’이라는 방식으로 이루어지는데, 그 원리는 감속시 … 하이브리드 자동차 구조와 작동 원리 안녕하세요. 내가 탈 하이브리드 자동차 기본적인 구조와 어떤 작동원리를 가지고 있길레, 연비에 효율성이 높은지 궁금하여 해당 내용을 정리하여 공유드리려고 합니다. 일반..
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1 하이브리드 자동차 구조

2 하이브리드 자동차 주행 시스템

3 하이브리드차 작동원리

4 하이브리드 자동차 연비 향상 원리

HEV∙PHEV – 현대모터그룹 TECH

HEV∙PHEV 미래를 향해 달리는 2개의 심장

미국 시장분석기관 스태티스타(Statista)의 ‘글로벌 소비자 선호도’에 대한 최신 보고서에 따르면 안전과 연료 효율성이 자동차 구매에 있어 가장 중요한 요인이라고 합니다.

최근 환경과 자원 고갈 문제가 이슈로 떠오르면서 효율 부분은 더욱 중요해졌습니다. 하이브리드 카의 탄생은 이러한 배경과 연관 있습니다. 내연기관차의 엔진과 전기차의 배터리 모터라는 ‘두 개의 심장’을 장착하고 도로 환경에 따라 각자의 역할을 적절히 배분하는 하이브리드 카는 적은 공해 유발과 월등한 주행성능으로 소비자의 선택을 받고 있습니다.

또한 하이브리드 카는 외부 연결을 통해 충전 가능한 플러그인 하이브리드 카로 세포분열을 하며 친환경차에 대한 소비자 선택지를 확대했습니다.

OVERVIEW다양한 소비자 기호 충족

효율과 주행 성능 모두 잡다

친환경차에 대한 소비자의 관심은 최근 증가세에 있습니다. 2020년 상반기 국내 친환경차 판매량을 살펴보면, 현대자동차그룹은 2019년 같은 기간 대비 6만 7,798대(+36.2%)를 판매했습니다. 차종별로는 하이브리드 카의 인기가 높았습니다. 플러그인 하이브리드 카까지 포함해서 하이브리드 카 전체 판매량은 약 5만 3,000대로 전년 동기보다 53.3% 증가했으며, 전체 친환경차 판매에서 76.2%를 차지했습니다. 이는 소비자 관심이 친환경차로 대거 집중되고 있다는 것을 보여주는 실질적인 지표라 할 수 있습니다.

산업통상자원부가 발표한 2020년 상반기 국내 자동차 산업 동향에서도 친환경차의 해외 판매량이 증가하고 있는 것을 알 수 있습니다. 전년 동기 대비 14.0% 증가한 가운데, 플러그인 하이브리드 카의 수출도 전년 대비 25% 이상 증가했습니다. 국내 친환경차들은 환경 규제가 엄격한 유럽 시장에서 높은 인지도를 얻고 있어 그 기술력을 입증하고 있습니다.

환경 위기에 대한 전 세계적인 관심이 높아지면서 소비자의 관심이 친환경차에 집중되는 것은 어쩌면 당연한 일입니다. 하지만 다양한 취향을 고려했을 때 내연기관차에서 곧바로 전기차나 수소전기차로 넘어가기 망설이는 소비자도 있을 것입니다. 이는 앞서 언급한 하이브리드 카 판매 증가세를 보면 쉽게 추측할 수 있습니다. 또한 완속충전기가 탑재되어 가전제품처럼 편하게 충전할 수 있는 플러그인 하이브리드 카의 등장은 친환경차의 개념을 넓히는 계기가 되었습니다.

TECHNOLOGY하이브리드 핵심 기술 알아보기

하이브리드 카 구동 원리

하이브리드 카의 구조

우리 말로 ‘혼합’의 뜻인 ‘하이브리드(Hybrid)’가 자동차와 결합하면 두 가지 동력원을 함께 사용하는 의미가 됩니다. 하이브리드 카는 운전자의 가속 요구를 파악해 최고의 효율점에서 엔진과 모터의 힘을 조합하도록 설계됐습니다.

즉 운전자가 출발 신호를 보내고 저속 주행할 때는 모터만으로 구동하고, 가속할 때나 오르막길 등 큰 구동력이 필요할 때는 엔진과 모터가 동시에 움직입니다. 또한 정속 주행 시 엔진 또는 모터로 주행하며, 감속이나 제동 혹은 내리막길에서는 계속 회전하고 있는 모터의 남는 운동에너지를 전기에너지로 변환해 고전압배터리를 충전합니다. 하이브리드 카는 엔진의 발전기와 회생제동을 통해 충전하는 것만으로도 배터리 용량을 채우기 충분하기 때문에 외부 전기에너지를 충전하지 않아도 됩니다.

하이브리드 카 구동 시스템

플러그인 하이브리드 카 구동 원리

플러그인 하이브리드 카의 구조

플러그인 하이브리드 카의 기본 설계는 하이브리드 카와 같습니다. 내연기관과 모터로 구성된 하이브리드 기본 설계에서 하이브리드보다 더 큰 용량의 배터리를 탑재하고, 외부 충전이 가능한 탑재형 완속충전기(OBC: On Board Charger) 부품이 추가됩니다. 플러그인 하이브리드 카 역시 도로 상황과 운전자의 컨디션 등에 따라 모터와 엔진이 자연스럽게 전환됩니다. 특히 대용량 배터리를 장착해 전기차 모드의 주행거리가 대폭 늘어났고, 배터리가 일정량 이하로 소모되면 하이브리드 카와 동일하게 구동됩니다.

플러그인 하이브리드 카 구동 시스템

KEY TECH연료 효율은 내 운명 매입형 영구자석 동기모터와 안전 배터리 친환경차의 구동모터는 일반 전자 제품에서 많이 사용되는 DC(직류) 모터와 차이가 있습니다. 바로 AC(교류) 모터 형식의 매입형 영구자석(IPM: Interior Permanent Magnet) 동기모터라는 점입니다. 이 모터는 일정한 힘을 발생시키며, 현대자동차그룹의 모터 시스템의 경우 효율과 내구성을 높였습니다. 또한 친환경차의 회생제동 시스템을 가능하게 하는 것이 바로 이 모터입니다. 모터는 외부에서 역으로 운동에너지를 가하면 발전기가 되는데, 차량이 감속하거나 내리막길을 주행할 때, 모터의 에너지 흐름이 반대 방향으로 바뀜으로써 운동에너지가 전기에너지로 변환되어 배터리에 축적됩니다. 매입형 영구자석 동기모터 친환경차의 배터리는 화학 에너지 형태로 저장된 에너지를 주행 중에는 구동에 필요한 전기에너지 형태로 공급하고, 감속 중에는 화학에너지 형태로 저장해 차량의 연비 및 동력 성능을 향상시키는 역할을 합니다. 현대자동차그룹의 리튬이온폴리머 배터리는 거듭된 안전 성능 연구를 통해 차량에 탑재 가능한 시스템으로 개발됐습니다. 또한 극한 충돌 시험을 통해 배터리 안전 강화에 힘을 쏟았고, 분리막 세라믹 코팅∙수동 보호 구조∙배터리 전용 제어기∙안전 수리 서포트 등 4중 안전 설계를 통해 혹시 있을 사고에 철저히 대비했습니다.

그리고 구동에 필요한 고전압 배터리는 일반적으로 차량에 기본 탑재된 12V 납산 보조 배터리와 별도의 공간에 장착되는데, 현대자동차그룹의 하이브리드 카는 이 2개의 배터리를 하나로 통합시켜 2열 시트 하단에 배치했습니다. 이에 따라 트렁크 공간을 확보했고, 자동차 무게 중심이 중앙에 가깝게 옮겨지면서 동력 성능도 향상됐습니다.

더 이상 꿀렁거리지 않아

세계 최초 ASC 기술 개발

하이브리드 카는 내연기관으로도 움직이기 때문에 변속기가 필요합니다. 내연기관차의 경우 엔진에서 발생한 동력이 변속기를 거쳐 바퀴로 전달되는 시스템으로 움직이는데 이때 엔진의 동력을 주행속도, 차량의 무게, 도로 상황 등에 맞춰 적절히 키우고 줄여 바퀴로 전달하는 것이 자동변속기의 역할입니다.

하이브리드 카는 엔진과 자동변속기 사이에 하이브리드 구동모터가 추가돼 동력 전달에 관여합니다. 즉 엔진만의 동력, 구동모터만의 동력, 엔진과 구동모터가 함께 만들어내는 동력이 변속기를 거쳐 바퀴에 전달됩니다. 엔진 혼자 부담해야 하는 동력 생성을 모터가 보조하기 때문에 연비가 좋은 것은 물론 가속력에서도 유리합니다.

하지만 현대자동차그룹의 하이브리드 카는 자동변속기에 들어가는 동력 변환 장치인 ‘토크컨버터’를 사용하지 않습니다. 이는 연료 효율과 연관이 있습니다. 토크컨버터는 유체로 엔진의 토크를 변환하여 동력을 전달하는데, 동력이 직접 연결되어 전달하지 않고 유체를 거쳐서 전달하기 때문에 일부 에너지 손실이 발생합니다. 또한 토크컨버터 무게가 무겁기 때문에 연비에 불리할 수 있습니다. 이로 인해 급가속을 해야 할 때 변속이 느리거나, 변속 충격이 발생할 수 있는 구조적 한계가 있었습니다. 하이브리드 카를 타게 되면 가속 페달을 밟아도 차의 반응이 느리고, 꿀렁거리는 느낌을 받게 되는 것도 바로 이러한 변속 구조 때문입니다.

현대자동차그룹는 이러한 한계를 극복하기 위해 모터의 역할을 새롭게 해석했습니다. 즉 하이브리드 카의 동력 제어를 총괄하는 HCU(Hybrid Control Unit)에 독자 개발한 변속 제어 로직(ASC: Active Shift Control) 알고리즘을 추가했습니다. 이 기술을 통해 모터는 모터 내부에 내장된 센서를 활용해서 변속기로 들어오는 엔진의 동력(입력축)과 변속기를 거쳐 나온 동력(출력축)의 속도를 초당 500회씩 정밀하게 모니터링하면서 변속기의 회전 속도를 엔진 회전 속도와 동기화 시킵니다.

이를 통해 변속 시간은 기존 500ms에서 30% 단축시킨 350ms가 소요되어 가속 성능과 연비 향상을 이뤘을 뿐만 아니라 변속 과정에서 불가피하게 발생하는 변속기 내부 마찰을 최소화해 내구성까지 높였습니다.

타고 : 하이브리드 자동차란 무엇일까요

하이브리드 자동차란 무엇일까요?

이하나, 2020년 12월 07일

하이브리드(hybrid)란 이중, 혼합이라는 사전적 의미를 가지고 있습니다. 하이브리드 자동차는 전기와 가솔린 모두를 이용하는 자동차입니다. 오늘의 이야기는 내연기관 자동차와 전기자동차 그 사이의 포지션을 담당하고 있는 자동차인 하이브리드 자동차에 대해 소개해드리려고 합니다!

세계에서 가장 많이 팔린 하이브리드 자동차

하이브리드 자동차 여러분은 세계에서 가장 많이 팔린 하이브리드 자동차가 어떤 차인지 아시나요? 그 차는 바로 토요타(Toyota)에서 출시한 프리우스(Prius)라는 자동차입니다. 개발 당시 프리우스 프로젝트팀은 내연기관의 장점과 친환경 자동차, 이 두 마리 토끼를 잡기 위해 제작에 끊임없는 노력을 쏟았습니다. 그 결과 1995년 도쿄 모터쇼에서 프리우스 콘셉트가 처음으로 등장했고 1997년 출시되었습니다. 출시 초기 하이브리드 자동차에 대한 낯섦 때문에 판매 부진을 겪기도 하였지만, 대대적인 상품성 홍보를 통해 출시 초기 3,000대에서 1999년에는 3만대가 넘게 팔리는 쾌거를 이루기도 하였습니다. 2세대와 3세대 모델부터는 공기저항 계수를 기록적으로 낮추고 실내 내장재를 친환경적으로 변경하며 다른 제조사보다 경쟁력 강화를 꾀하였습니다. 이렇게 높은 상품성을 보인 프리우스는 2015년 누적 판매량 361만대를 기록하였습니다. 최근에는 더 나은 충전 성능을 지닌 배터리와 차체를 낮추어 더 낮은 저항계수를 만들어 내었습니다. 또한, 출시 이후에는 7,700만 톤에 달하는 이산화탄소 배출 억제 효과를 보여주며 하이브리드 자동차 원조의 입지를 다지고 있습니다.

하이브리드 자동차의 장단점

하이브리드 차량의 구성

(출처: 네이버 지식백과)

그렇다면 하이브리드 자동차의 단점에는 어떤 것이 있을까요? 바로 하이브리드 자동차는 큰 엔진과 40kg이 넘는 배터리가 트렁크에 위치해 있기 때문에 트렁크의 용량이 적다는 단점이 있습니다. 최근에는 배터리를 트렁크 아래쪽에 위치시킴으로써, 트렁크 용량 증가가 가능해지기도 하였지만 아직까지 내연기관 자동차의 트렁크 용량보다는 작기 때문에 트렁크에 짐을 많이 싣고 다니는 사람들에게는 불편함을 유발할 수 있습니다. 두 번째, 단점은 전기모터와 대용량 배터리 탑재로 인한 비싼 가격입니다. 2019년형 쏘나타의 출시가는 2,288~3,287만 원 사이로 가격이 책정되었지만 2019년형 쏘나타 하이브리드의 경우 2,754~3,579만 원에 가격이 형성되어 있습니다. 이는 기존 내연기관 자동차보다 400만 원 이상 차이 난다고 볼 수 있습니다. 또한 하이브리드 자동차의 특성상 구조가 복잡하게 되어있기 때문에 사고가 났을 때 수리비용이 내연기관 차량보다 많이 발생하며 호환 가능한 부품을 구하기가 어렵다는 단점이 있습니다. 하이브리드 자동차의 장점과 단점에는 무엇이 있을까요? 우선 하이브리드 자동차의 가장 큰 장점은 높은 연비입니다. 하이브리드 자동차가 높은 연비를 자랑할 수 있는 이유는 가솔린 엔진과 전기모터가 적절하게 조화되어 있기 때문입니다. 하이브리드 자동차는 출발하거나 가속, 감속이 되었을 때에는 가솔린 엔진과 전기모터가 같이 사용되어 배터리를 저장하고 출력하며 연료 소모를 줄이는 기능을 가지고 있습니다. 또한 하이브리드 자동차는 자동차의 무게 중심 부분에 배터리가 들어가기 때문에 코너링이 안정적이며, 전기모터를 사용하기 때문에 엔진을 이용하는 내연기관 자동차보다 소음이 적은 특징이 있습니다. 정부에서 제공하는 각종 혜택이 있어 경제적인 측면에서도 큰 장점이 있습니다. 서울시의 경우 공영주차장 주차비 50% 할인과 대중교통 환승 주차장 80% 할인 혜택이 있으며, 전국 14개 공항에서는 전기자동차와 동일하게 주차요금 50% 감면 혜택이 있습니다. 또한 연료 사용량이 적어 화석연료를 많이 사용하지 않아 친환경적입니다.그렇다면 하이브리드 자동차의 단점에는 어떤 것이 있을까요? 바로 하이브리드 자동차는 큰 엔진과 40kg이 넘는 배터리가 트렁크에 위치해 있기 때문에 트렁크의 용량이 적다는 단점이 있습니다. 최근에는 배터리를 트렁크 아래쪽에 위치시킴으로써, 트렁크 용량 증가가 가능해지기도 하였지만 아직까지 내연기관 자동차의 트렁크 용량보다는 작기 때문에 트렁크에 짐을 많이 싣고 다니는 사람들에게는 불편함을 유발할 수 있습니다. 두 번째, 단점은 전기모터와 대용량 배터리 탑재로 인한 비싼 가격입니다. 2019년형 쏘나타의 출시가는 2,288~3,287만 원 사이로 가격이 책정되었지만 2019년형 쏘나타 하이브리드의 경우 2,754~3,579만 원에 가격이 형성되어 있습니다. 이는 기존 내연기관 자동차보다 400만 원 이상 차이 난다고 볼 수 있습니다. 또한 하이브리드 자동차의 특성상 구조가 복잡하게 되어있기 때문에 사고가 났을 때 수리비용이 내연기관 차량보다 많이 발생하며 호환 가능한 부품을 구하기가 어렵다는 단점이 있습니다.

하이브리드 자동차의 원리와 연비

하이브리드 자동차의 구동 원리 (출처: 현대자동차)

하이브리드 자동차에 대해 설명하는데 연비의 개념이 빠질 수 없겠죠? 연비는 단위 연료당 주행할 수 있는 거리를 뜻합니다. 하이브리드 자동차는 어떤 이유 때문에 고연비 자동차로 불리게 되는 것일까요? 그것은 하이브리드 자동차의 원리를 알면 이해가 가능합니다. 주로 하이브리드 자동차의 구동 원리는 크게 5가지로 구분이 가능합니다.

첫 번째, 큰 구동력이 필요하지 않은 출발 상황이나 서서히 가속하는 상황에서 하이브리드 자동차는 전기모터를 사용하여 운행합니다. 두 번째, 오르막길을 오를 때나, 갑자기 속력을 내는 등 큰 구동력이 필요한 상황이 되면 엔진과 전기모터를 사용합니다. 세 번째, 고속 정속 주행 시에는 엔진만 사용하는 엔진 주행 모드가 됩니다. 네 번째, 감속이나 멈추는 상황에서 발생되는 에너지를 회생제동 브레이크 시스템을 통해 전기에너지로 전환시켜 배터리를 충전합니다. 다섯 번째는 정차 시 엔진이 정지됩니다. 이런 프로세스를 거치며 자연스레 연료 소모량이 줄어들고 고연비를 출력할 수 있게 되는 것입니다.

이런 프로세스 이외에도 연비 효율을 더 향상시킬 수 있는 방법이 있습니다. 하이브리드 자동차는 전기자동차 모드 운행 구간이 늘어날수록 연료를 덜 사용하게 되어 연비가 높아지기 때문에 전기자동차 모드로 운전하고, 완가속 습관을 들이는 노력이 필요합니다. 또한 D단에서 제동하여 전기에너지를 충전하고, 완제동 습관을 들이는 등 회생제동 에너지를 활용하고, 에어컨 최적화 설정을 하여 전력 소모를 최소화하는 등 여러 방식을 통해 더 높은 연비 향상을 기대할 수 있습니다.

하이브리드 자동차의 종류

직렬식 하이브리드 시스템

(출처: 네이버 지식백과)

풀 하이브리드(full hybrid)의 직렬식 하이브리드 시스템은 일반 하이브리드 자동차와 동일한 구조로서 엔진은 발전기를 구동하고, 발전기에서 생산된 전기로 모터를 구동하는 방식입니다. 엔진은 전기를 생산하는 발전기로서의 역할만을 수행하며 자동차 구동에 영향을 주지 않습니다. 동력 전달 과정은 엔진 → 발전기 → 배터리 → 모터 → 변속기 → 구동바퀴 순으로 전달됩니다. 하이브리드 자동차 내 인버터(inverter)는 교류발전기에서 생산된 교류를 직류로 변환시켜 축전지에 저장시키고, 전기모터를 구동할 때는 다시 직류에서 교류로 변환시키며 저장과 공급을 하는 역할을 합니다. 직렬식 하이브리드 시스템은 엔진이 발전기로서의 역할만하기 때문에 연료 소비율이 적고 배기가스 저감 효과가 있다는 장점이 있습니다. 하지만 이는 장점인 동시에 단점이 되기도 합니다. 엔진 없이 모터로만 구동력을 만들어 내야 하기 때문에 높은 효율의 모터가 필요로 되며 이것은 엔진과 배터리 모터 무게의 증가를 의미하기도 합니다. 따라서 자동차가 무거워져 가속 성능에 문제가 생기게 된다는 단점이 있습니다. 하이브리드 자동차의 종류는 크게 풀 하이브리드, 마일드 하이브리드, 플러그인 하이브리드로 구분할 수 있습니다. 먼저 풀 하이브리드부터 설명해보면, 풀 하이브리드는 동력 전달 구조에 따라 직렬, 병렬, 직병렬 방식으로 또 한 번 구분이 됩니다.풀 하이브리드(full hybrid)의 직렬식 하이브리드 시스템은 일반 하이브리드 자동차와 동일한 구조로서 엔진은 발전기를 구동하고, 발전기에서 생산된 전기로 모터를 구동하는 방식입니다. 엔진은 전기를 생산하는 발전기로서의 역할만을 수행하며 자동차 구동에 영향을 주지 않습니다. 동력 전달 과정은 엔진 → 발전기 → 배터리 → 모터 → 변속기 → 구동바퀴 순으로 전달됩니다. 하이브리드 자동차 내 인버터(inverter)는 교류발전기에서 생산된 교류를 직류로 변환시켜 축전지에 저장시키고, 전기모터를 구동할 때는 다시 직류에서 교류로 변환시키며 저장과 공급을 하는 역할을 합니다. 직렬식 하이브리드 시스템은 엔진이 발전기로서의 역할만하기 때문에 연료 소비율이 적고 배기가스 저감 효과가 있다는 장점이 있습니다. 하지만 이는 장점인 동시에 단점이 되기도 합니다. 엔진 없이 모터로만 구동력을 만들어 내야 하기 때문에 높은 효율의 모터가 필요로 되며 이것은 엔진과 배터리 모터 무게의 증가를 의미하기도 합니다. 따라서 자동차가 무거워져 가속 성능에 문제가 생기게 된다는 단점이 있습니다.

직병렬식 하이브리드 시스템

(출처: 네이버 지식백과)

마지막으로 소개할 풀 하이브리드의 직병렬식 시스템은 직렬식 시스템과 병렬식 시스템의 장점을 혼합한 시스템입니다. 따라서 엔진이 구동과 발전을 같이 하는 역할을 수행하며 배터리 팩이 충분히 충전되어 있는 상태에서 저속 주행 시 모터만으로도 구동이 가능하다는 게 특징입니다. 또한 큰 가속력이 필요할 때는 엔진과 모터가 힘을 합하여 구동력이 우수합니다. 하지만 대형 발전기와 배터리 팩이 필요하며 복잡한 시스템으로 되어 있어 원가가 높고 차체 중량이 늘어나는 단점이 있습니다.

이제 풀 하이브리드에 대해 알아보았으니 마일드 하이브리드(mild hybrid) 자동차에 대해서도 알아보겠습니다. 마일드 하이브리드 자동차는 엔진과 전기모터 모두를 사용하지만 서로의 역할이 다릅니다. 엔진은 구동력을 이끌어내고 전기모터는 엔진을 보조해주며 작업량을 덜어주는 역할을 합니다. 마일드 하이브리드 자동차의 장점은 배터리와 모터의 출력이 작아 설계 단가가 낮아짐으로 인해 풀 하이브리드나 플러그인 하이브리드보다 차량 가격이 저렴하다는 것입니다. 하지만, 친환경 자동차 환경보조금 혜택은 따로 제공되지 않습니다. 또한 전기모터는 동력을 거들어주는 역할만 하기 때문에 연비를 15%밖에 절감해주지 못한다는 단점이 있습니다.

마지막으로, 플러그인 하이브리드(plugin hybrid) 자동차는 어떤 특징이 있을까요? 플러그인 하이브리드 자동차는 전기자동차와 하이브리드 자동차가 혼합된 형태입니다. 외부 전력으로 충전한 배터리로 운행하다가 배터리가 다 소모되면 내연기관 엔진과 전기동력을 동시에 사용합니다. 엔진이 주이고 전기모터가 보조 역할을 했던 마일드 하이브리드 자동차와 달리 플러그인 하이브리드 자동차는 전기모터가 주가 되고 엔진이 보조 역할을 합니다. 플러그인 하이브리드 자동차는 가까운 거리는 전기를 이용해서 갈 수 있다는 장점이 있습니다. 하지만 플러그인 하이브리드 자동차들은 일반 하이브리드보다 훨씬 큰 대용량 배터리를 사용하여 연비가 저하된다는 단점이 있으며, 아직 충분히 구축되어 있지 않은 전기자동차 충전 시설을 찾아 충전해야 함으로 충전 시 불편을 야기할 수 있습니다. 그렇다면 풀 하이브리드의 병렬식 하이브리드 시스템은 어떨까요? 엔진과 모터가 따로 기능을 했던 직렬식 하이브리드와 다르게 병렬식 하이브리드는 모터와 엔진의 힘을 합해 구동력을 만들어내는 시스템입니다. 거의 대부분의 하이브리드 자동차에는 이 방식이 사용된다고 볼 수 있습니다. 병렬식 하이브리드 시스템은 낮은 속도에서는 전기모터만을 이용해 구동력을 만들어내다가 일정 속도를 넘어가면 내연기관 엔진이 구동력을 만들어 가속 시 성능을 높일 수 있습니다. 동력 전달 과정으로 기계 에너지는 기관 → 변속기 → 구동바퀴 순서로 전달되고, 전기는 배터리 → 전동기 → 변속기 → 구동바퀴 순서로 에너지가 전달됩니다. 병렬식 하이브리드 시스템은 엔진과 모터 둘 다 동력원으로 사용되기 때문에 저성능 모터와 저용량 배터리를 사용해도 되며 이로 인해 무게가 가벼우며 효율이 직렬식 시스템보다 더 우수하다는 장점이 있습니다. 하지만 모터의 성능이 약하며 모터 작동 시 배터리 충전이 되지 않는 단점도 존재합니다.마지막으로 소개할 풀 하이브리드의 직병렬식 시스템은 직렬식 시스템과 병렬식 시스템의 장점을 혼합한 시스템입니다. 따라서 엔진이 구동과 발전을 같이 하는 역할을 수행하며 배터리 팩이 충분히 충전되어 있는 상태에서 저속 주행 시 모터만으로도 구동이 가능하다는 게 특징입니다. 또한 큰 가속력이 필요할 때는 엔진과 모터가 힘을 합하여 구동력이 우수합니다. 하지만 대형 발전기와 배터리 팩이 필요하며 복잡한 시스템으로 되어 있어 원가가 높고 차체 중량이 늘어나는 단점이 있습니다.이제 풀 하이브리드에 대해 알아보았으니 마일드 하이브리드(mild hybrid) 자동차에 대해서도 알아보겠습니다. 마일드 하이브리드 자동차는 엔진과 전기모터 모두를 사용하지만 서로의 역할이 다릅니다. 엔진은 구동력을 이끌어내고 전기모터는 엔진을 보조해주며 작업량을 덜어주는 역할을 합니다. 마일드 하이브리드 자동차의 장점은 배터리와 모터의 출력이 작아 설계 단가가 낮아짐으로 인해 풀 하이브리드나 플러그인 하이브리드보다 차량 가격이 저렴하다는 것입니다. 하지만, 친환경 자동차 환경보조금 혜택은 따로 제공되지 않습니다. 또한 전기모터는 동력을 거들어주는 역할만 하기 때문에 연비를 15%밖에 절감해주지 못한다는 단점이 있습니다.마지막으로, 플러그인 하이브리드(plugin hybrid) 자동차는 어떤 특징이 있을까요? 플러그인 하이브리드 자동차는 전기자동차와 하이브리드 자동차가 혼합된 형태입니다. 외부 전력으로 충전한 배터리로 운행하다가 배터리가 다 소모되면 내연기관 엔진과 전기동력을 동시에 사용합니다. 엔진이 주이고 전기모터가 보조 역할을 했던 마일드 하이브리드 자동차와 달리 플러그인 하이브리드 자동차는 전기모터가 주가 되고 엔진이 보조 역할을 합니다. 플러그인 하이브리드 자동차는 가까운 거리는 전기를 이용해서 갈 수 있다는 장점이 있습니다. 하지만 플러그인 하이브리드 자동차들은 일반 하이브리드보다 훨씬 큰 대용량 배터리를 사용하여 연비가 저하된다는 단점이 있으며, 아직 충분히 구축되어 있지 않은 전기자동차 충전 시설을 찾아 충전해야 함으로 충전 시 불편을 야기할 수 있습니다.

병렬식 하이브리드 시스템

(출처: 네이버 지식백과) 하이브리드 자동차와 전기자동차

하이브리드 자동차와 전기자동차의 가장 큰 차이점은 하이브리드 자동차는 내연기관과 전동모터를 동시에 이용하고, 전기자동차는 전동모터만을 이용한다는 점입니다. 하이브리드 자동차는 저속일 때 엔진 없이 모터로만 구동되고 고속 주행 시 모터와 엔진 모두를 사용합니다. 따라서 연비 효율이 좋습니다. 하지만 기본적으로 엔진이 포함되어 있기 때문에 전기자동차보다 친환경적이지는 못합니다. 또한 전기자동차는 방전되기 전에 자동차 충전이 필요하지만 하이브리드 자동차는 배터리 충전이 회생제동 충전, 주행 중 엔진이 모터를 작동시켜 충전하는 등 자체 동력에 의해 이루어지기 때문에 충전에 대해 신경 쓸 필요가 없다는 차이점이 존재합니다. 하이브리드 자동차와 전기자동차의 가장 큰 차이점은 하이브리드 자동차는 내연기관과 전동모터를 동시에 이용하고, 전기자동차는 전동모터만을 이용한다는 점입니다. 하이브리드 자동차는 저속일 때 엔진 없이 모터로만 구동되고 고속 주행 시 모터와 엔진 모두를 사용합니다. 따라서 연비 효율이 좋습니다. 하지만 기본적으로 엔진이 포함되어 있기 때문에 전기자동차보다 친환경적이지는 못합니다. 또한 전기자동차는 방전되기 전에 자동차 충전이 필요하지만 하이브리드 자동차는 배터리 충전이 회생제동 충전, 주행 중 엔진이 모터를 작동시켜 충전하는 등 자체 동력에 의해 이루어지기 때문에 충전에 대해 신경 쓸 필요가 없다는 차이점이 존재합니다.

현대 아이오닉(Hyundai Ioniq) 하이브리드 국내 하이브리드 자동차 판매 순위

2020년 상반기 기준 국내 어떤 하이브리드 자동차가 많이 팔렸을지 궁금하시죠? 그렇다면 한번 어떤 자동차가 판매량 1위, 2위, 3위를 차지하고 있는지 알아보겠습니다. 국내 하이브리드 자동차 판매량 1위는 현대자동차의 아이오닉 하이브리드(Ioniq Hybrid)입니다. 2위는 아이오닉의 전기자동차 모델 아이오닉 플러그인 하이브리드(Ioniq plug-in Hybrid), 3위는 기아 K5 하이브리드(K5 Hybrid)가 차지했습니다. 그렇다면 국내 하이브리드 자동차 판매량 1위를 거머쥔 현대자동차의 아이오닉 하이브리드는 어떤 특징을 가지고 있을까요? 2020년 상반기 기준 국내 어떤 하이브리드 자동차가 많이 팔렸을지 궁금하시죠? 그렇다면 한번 어떤 자동차가 판매량 1위, 2위, 3위를 차지하고 있는지 알아보겠습니다. 국내 하이브리드 자동차 판매량 1위는 현대자동차의 아이오닉 하이브리드(Ioniq Hybrid)입니다. 2위는 아이오닉의 전기자동차 모델 아이오닉 플러그인 하이브리드(Ioniq plug-in Hybrid), 3위는 기아 K5 하이브리드(K5 Hybrid)가 차지했습니다. 그렇다면 국내 하이브리드 자동차 판매량 1위를 거머쥔 현대자동차의 아이오닉 하이브리드는 어떤 특징을 가지고 있을까요?

현대 2017년형 아이오닉 플러그인 하이브리드

(Ioniq plug-in Hybrid)

2위 또한 현대 자동차에서 출시된 아이오닉의 전기자동차 모델인 아이오닉 플러그인 하이브리드(PHEV) 자동차입니다. 아이오닉 플러그인 하이브리드는 배터리 1회 충전 후 전기자동차 주행모드로만 46km 주행이 가능한 성능을 가지고 있습니다. 또한 최상위 트림에서만 적용할 수 있던 지능형 안전기술이 모든 트림에 기본적으로 적용되도록 변경되었습니다. 2019년형 플러그인 하이브리드는 105 마력의 가솔린 엔진과 60.5 마력의 전기모터가 적용되어 제로백이 10.6초로 다른 하이브리드 차량에 비해 더 민첩한 주행이 가능해졌습니다. 연비는 리터당 20.5km/l로 1위를 차지한 아이오닉 하이브리드 자동차에 비해 조금 낮지만 그래도 좋은 연비 수치를 가지고 있다고 볼 수 있습니다. 현대 아이오닉 하이브리드 자동차는 현대자동차에서 처음으로 출시한 하이브리드 전용 차종입니다. 아이오닉 하이브리드의 파워트레인 제원은 최대 출력 105ph, 최대토크 15.0kg.m, 영구 자석형 동기 모터의 최고 출력 43.5ph 수준이며, 전용 6단 듀얼클러치 미션을 사용합니다. 또한 사탕수수 소재 원료를 25% 이상 적용하여 친환경성을 더욱 강조하였으며 도어트림에는 친환경 플라스틱을 사용해 마감하였습니다. 하이브리드 자동차에서 가장 눈 여겨봐야 할 것은 바로 연비이겠죠? 아이오닉 하이브리드의 연비는 리터당 22.4km/l입니다. 역시 국내 하이브리드 자동차 판매량 1위를 차지할 만한 연비 수치로, 가격은 2천만 원 대 초중반으로 책정되고 있습니다.2위 또한 현대 자동차에서 출시된 아이오닉의 전기자동차 모델인 아이오닉 플러그인 하이브리드(PHEV) 자동차입니다. 아이오닉 플러그인 하이브리드는 배터리 1회 충전 후 전기자동차 주행모드로만 46km 주행이 가능한 성능을 가지고 있습니다. 또한 최상위 트림에서만 적용할 수 있던 지능형 안전기술이 모든 트림에 기본적으로 적용되도록 변경되었습니다. 2019년형 플러그인 하이브리드는 105 마력의 가솔린 엔진과 60.5 마력의 전기모터가 적용되어 제로백이 10.6초로 다른 하이브리드 차량에 비해 더 민첩한 주행이 가능해졌습니다. 연비는 리터당 20.5km/l로 1위를 차지한 아이오닉 하이브리드 자동차에 비해 조금 낮지만 그래도 좋은 연비 수치를 가지고 있다고 볼 수 있습니다.

하이브리드 자동차 구조와 작동 원리

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하이브리드 자동차 구조와 작동 원리

안녕하세요. 내가 탈 하이브리드 자동차 기본적인 구조와 어떤 작동원리를 가지고 있길레, 연비에 효율성이 높은지 궁금하여 해당 내용을 정리하여 공유드리려고 합니다. 일반적인 자동차와는 기본적인 구조가 상이할 것이라고 판단됩니다.

1. 하이브리드 자동차 구조

하이브리드 자동차는 엔진과 모터동력을 조합하여 구동하는 자동차이다. 출발과 저속주행시에는 엔진 가동 없이 모터동력만으로 주행하게 됩니다. 또한 배터리 충전은 ‘회생제동’이라는 방식으로 이루어지는데, 그 원리는 감속시 브레이크를 밟으면 모터가 발전기로 전환되어 전기를 생성하여 배터리에 충전하는 방식이다.

이런한 이유 때문에 하이브리드 자동차 연비가 기존의 내연기관차 보다 40% 이상 높고 배기가스는 저감됩니다. 그렇기 때문에 환경 친화적인 자동차 기술력을 도입한 것입니다. 또한 엔진출력에 모터출력이 추가되어 큰 구동력이 필요한 오르막길 등에서도 가속성능이 좋고 정숙한 승차감을 갖는 장점이 입니다.

하이브리드 자동차를 구성하는 주요 부품은 전기모터, 변속기, 엔진,그리고 추가적으로 전기를 제어하는 배터리, 전력에어 모듈 등으로 구성됩니다.

2. 하이브리드 자동차 주행 시스템

일반적인 자동차 주행에 경우는 100% 연료를 구동하는 방식 합니다. 하지만 하이브리드 자동차 주행 시스템에 경우는 여러가지 모드를 구분이 됩니다. 그렇기 때문에 연료를 소모하는 모드이외에는 연비를 절약할 수 있습니다. 아래 그림을 보시면 하이브리드 자동차 모드 별로 사용되는 주 에너지 원이 구분됩니다.

3. 하이브리드차 작동원리

연료 소모는 최소화하면서 주행 성능은 극대화하기 위해 출발과 저속주행, 가속 주행, 고속주행, 감속주행, 정지 등 5가지 주행 형태별로 모터주행과 엔진주행을 적절히 조합한 주행모드로 주행한다.

엔진에 모터의 동력을 더해 큰 힘으로 구동합니다. 차량 감속시 회생제동으로 충전하였다가 출발, 저속주행시 모터 동력만으로주행하기 때문에 가솔린차 대비 연비 40% 이상 좋습니다.

*인버터(Inverter)란 ? 전기모터에서 생산된 교류를 직류로 변환시켜 배터리에 저장하고, 전기모터를 구동할 때는 배터리에 저장된 직류를 역(易)으로 교류로 변환시켜 전기모터에 공급하는 장치입니다.

4. 하이브리드 자동차 연비 향상 원리

하이브리드 자동차 연비 향상에 핵심이 되는 원리 들이 있습니다. (1) 전기차 모드 운행 구간 늘리기, 다른 의미로 과도한 과속을 하지 않는 것입니다. 하이브리드 자동차 운전 습관으로 경제적인 측면까지 이점을 가져올 수 있습니다.

회생제동 에너지 활용하기를 통해서 하이브리드 자동차에 경쟁적인 운전 습관이 필욯바니다. 다른 의미로 D단에서 브레이크 밝기를 통해서 경쟁이점을 가지고 오는 운전습관이 중요합니다.

관련글과 글을 마치며

이상으로 하이브리드 자동차 구조, 작동원리 그리고 연비를 효율적으로 사용할 수 있는 주요 내용에 대해서 정리하여 공유드렸습니다. 이런 개념을 기반으로 이용하게 될 하이브리드 자동차에 주요 장점은 함께 공유드리는 포스팅을 참고해보세요.감사합니다.

2021/02/19 – [분류 전체보기] – 하이브리드 자동차 뜻? 장단점 총정리

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