하이브리드 자동차: 작동 원리, 구조, 장단점에 대해 알아야 할 사항

간단한 요약:

하이브리드 자동차에는 네 가지 주요 유형이 있습니다.

병렬 하이브리드: 도시 지역에서 연료 효율이 최적화되고 변속이 부드럽지만 고속 주행 시 성능이 저하됩니다.

시리즈 하이브리드: 일정한 속도에서는 효율적이지만,승용차 에서는 덜 흔한 대용량 배터리가 필요합니다.

플러그인 하이브리드: 짧은 거리는 전기로 주행하므로 연료 비용이 절감되지만, 자주 충전해야 하고 초기 비용이 많이 듭니다.

마일드 하이브리드: 비용 효율적이고 통합하기 쉽지만 연비 개선 효과는 미미합니다.

하이브리드 자동차란?

하이브리드 자동차는 연비와 배출가스 감소 덕분에 자동차 구매자들에게 인기 있는 선택지가 되었습니다. 토요타 프리우스는 최초의 하이브리드 자동차는 아니었지만, 두 개의 모터를 사용하는 병렬 하이브리드 시스템을 도입하며 하이브리드 자동차의 상업적 성공에 발판을 마련했습니다.

하지만 다양한 유형의 하이브리드 자동차는 어떻게 작동하며, 무엇이 그들을 구별하는가?

병렬 하이브리드

병렬 하이브리드 시스템은 가솔린 엔진과 전기 모터를 모두 사용하여 바퀴를 구동하며, 두 바퀴는 동시에 또는 독립적으로 작동합니다. 토요타는 1997년 일본에서 프리우스에 이 시스템을 처음 도입했습니다. 가솔린 엔진과 앞바퀴 사이에 두 개의 전기 모터가 배치되고, 소용량 배터리 팩(0.8~1.4kWh)을 사용합니다.

이 시스템은 두 동력원을 결합하여 바퀴에만 토크를 전달하는 "파워 스플릿" 기능을 탑재하고 있습니다. 저속이나 저부하에서는 전기 동력만으로 주행하고, 더 많은 동력이 필요할 때는 가솔린 엔진을 사용합니다.

재생 제동 시스템은 최대 30%의 에너지를 회수하여 인상적인 연료 소비량을 달성합니다. 토요타 프리우스나 코롤라 하이브리드의 경우 17~23km/l입니다.

차량이 자주 정차하고 출발하는 도시 교통 상황에서 최고의 효율을 달성합니다. 유성 기어박스는 기존 기어박스를 대체하여 기어비를 지속적으로 조절할 수 있게 함으로써 전기 에너지 사용을 최적화하고 연료 소비를 줄입니다.

시리즈 하이브리드

병렬 하이브리드와 달리 직렬 하이브리드 시스템은 더 간단합니다. 가솔린 엔진은 발전기를 구동하여 배터리를 충전하는 데만 사용되며, 바퀴는 전기 모터로만 구동됩니다. 이러한 구성은 디젤-전기 기관차와 유사하며, 일정한 속도에서 가장 효율적으로 작동합니다.

그러나 직렬 하이브리드는 도로 주행 시 전력 수요 변화가 크기 때문에 더 큰 용량의 배터리가 필요합니다. 미국에서는 BMW i3 REx, 피스커 카르마, 또는 곧 출시될 램 1500 램차저와 같은 일부 모델이 이 시스템을 사용하고 있지만, 그 수는 많지 않습니다.

플러그인 하이브리드(PHEV)

플러그인 하이브리드 자동차(PHEV)는 병렬 하이브리드 자동차의 업그레이드 버전으로, 전력망에서 충전할 수 있는 대용량 배터리를 탑재하여 일정 거리(2024년 미국 환경보호청(EPA) 기준 11~82km)까지 순수 전기 동력으로 주행할 수 있습니다. 쉐보레 볼트(2011~2018)는 이러한 기술의 선구자였으며, 많은 사용자가 매일 전기 동력만으로 주행할 수 있도록 지원했습니다.