하이브리드 자동차 작동원리, 뜻

안녕하세요. 훈스로그입니다. 

1. 하이브리드 자동차란? 그 뜻

 하이브리드 자동차는 우리말로 번역하면 혼합된 자동차라는 뜻입니다. Hybrid Electric Vehicle 줄여서 HEV라고 불리며, 전기모터와 엔진을 혼합 사용하고 있다고 하여 붙여진 이름입니다. 또한, Plug in이 가능한 PHEV도 존재합니다. 플러그인 하이브리드에 대한 자세한 내용은 아래 포스팅을 참고해주세요.

플러그인 하이브리드란? 하이브리드 자동차와 차이점

 

 전기차는 불과 2~3년 전까지만해도 배터리 기술의 한계에 따라 주행거리, 충전 속도, 비싼 가격 등 소비자들은 전기차를 구매하기에는 망설여질 정도의 상품성을 가지고 있습니다. 내연기관에서 전기차로 넘어가는 그 과도기적 역할을 하는 자동차가 바로 하이브리드 자동차입니다.

 엔진과 모터의 장점을 서로 결합해 에너지 효율과 배기가스 배출량을 줄인 것이 특징입니다. 올해는 하이브리드 SUV도 출시하며 정말 하브의 열풍을 보여주고 있습니다. 일부 차종은 계약하면 1년이 걸린다고 하죠?

2. 하이브리드 자동차 작동원리 

1) 모터와 엔진의 특성

 하이브리드 자동차 작동원리를 이해하기 위해서는 엔진과 모터의 간단한 특성에 대해서 알아야 합니다.

 먼저, 내연기관 엔진(Internal Combustion Engine)은 에너지 손실이 60~70%에 달할 정도로 효율이 좋지 않습니다. 즉, 100의 연료를 소모한다면 동력 전달은 30~40 정도만 한다는 것이죠. 대부분은 열에너지로 손실이 되며, 특히 낮은 rpm에서 효율은 더욱 나쁩니다.

하이브리드 자동차 구성 (출처 : https://tech.hyundaimotorgroup.com/)

 하지만 전기 모터는 에너지 효율이 80~90%에 달할 정도로 매우 우수하며 구동과 동시에 최대토크를 발휘해줍니다. 즉, 낮은 rpm에서도 높은 효율을 보여주기 때문에 저속 시내주행이나 정체가 심한 도로에서 모터가 더 우수하다는 것입니다.

 아래 표를 보시면 쉽게 이해가 되실 겁니다. 엔진은 일반적으로 2000~3000 rpm에서 최대토크가 나오는 반면, 모터는 스타트와 동시에 높은 토크가 나옵니다. 이 같은 특성을 이용해 하이브리드 자동차가 탄생하게 됩니다.

 

2) 하이브리드 자동차의 작동 원리

 하이브리드 구동방식을 설명드려보겠습니다. 

시동 : 시동을 걸어도 고전압 배터리 잔량이 충분하다면 엔진 시동 없이 하이브리드 시스템만으로 주행할 수 있도록 준비합니다.

저속 주행 : 낮은 속도로 주행을 할 때는 역시 엔진 구동 없이 모터만으로 움직입니다. 그렇기 때문에 연료 소모가 전혀 없으며 조용한 것이 특징이죠. 위에서도 봤듯이 저속에서 에너지 효율이 나쁜 엔진보다 효율이 좋은 모터를 적극적으로 개입함으로써 연비를 향상한 것입니다.

하이브리드 자동차 작동원리

가속주행 : 하이브리드 자동차의 배터리 용량은 매우 적습니다. 하지만 출력이 높은 것이 특징입니다. 즉, 저용량 고출력 배터리를 사용하는데 그 이유는 HEV는 모터만으로 구동하는 것이 목적이 아닌, 모터는 엔진의 보조역할을 하는 것이 목적이기 때문인데요. 가속 주행 시에 엔진 구동을 하며 모터는 순간적으로 짧지만 큰 에너지를 보조해줘야 하기 때문에 그러합니다. 엔진과 모터가 적절히 분배하여 에너지 효율을 극대화시키는 구간입니다.

가속/등판 : 오르막길 등 힘이 많이 필요한 주행 시에는 엔진과 모터가 적극적 개입을 합니다. 그렇기 때문에 힘이 달린다는 느낌은 많이 받지는 않습니다.

정속 주행 : 엔진 or 모터로 구동되며, 배터리 잔량이 부족하다면 엔진으로 충전도 하며 주행하게 됩니다.

감속/충전 : 차량의 속도를 낮추거나 정지를 할 때는 회생제동 시스템에 의해 제동 시 버려지는 에너지를 회수하여 배터리에 저장하게 됩니다. 하브의 연비가 좋은 이유에 큰 차지를 합니다.

정지 : 엔진 구동 없이 대기를 합니다. 매우 조용하며 공회전 연료 소모가 없습니다.

3. 하이브리드차 연비가 좋은 이유

 요약하자면 첫 번째로, 엔진의 효율이 좋지 않은 구간에서 모터가 개입하여 손실을 최소화해준다. 두 번째로, 감속 시 버려지는 에너지를 회수하는 회생제동 시스템 덕분입니다. 

 

하이브리드 자동차 배터리 수명은 얼마나 될까요?

하이브리드 자동차 장단점