자동차 전문 이야기 - 하이브리드 자동차

하이브리드 자동차는 적어도 하나 이상의 전기 모터와 가솔린 엔진을 결합하여 만들어진 자동차입니다. 일정 구간에서는 엔진의 힘 대신 전기 모터의 힘으로 자동차를 움직이고 또 다른 구간에서는 엔진의 힘으로 자동차를 움직입니다. 가솔린 엔진은 최대 효율 구간이 상대적으로 넓지 않기에 전기 모터가 결합되어진 하이브리드 자동차는 효율이 더욱더 증가하며 연비도 상승 하게 됩니다. 그리고 이 하이브리드 자동차는 사용한 에너지를 회생 제동이라는 시스템을 통해 어느정도의 에너지를 회수하게 됩니다. 하이브리드 자동차는 고전압 배터리 팩이 장착되어 있습니다. 이 배터리의 힘으로 전기 모터를 구동시키게 되는데, 회생 제동 시스템으로 인해 발생되어 지는 에너지로 고전압 배터리를 충전시킵니다. 회생 제동 시스템도 단계를 설정하여 충전 효율을 더 높일수도 있습니다. 하이브리드 자동차는 보통 전기모터를 사용하여 연료 사용량을 줄여 연비를 높이는데에 의의가 있으며, 엔진과 전기 모터의 비율에 따라서 여러 종류의 하이브리드 자동차로 구분할 수 있습니다.

하이브리드 자동차 유형

하이브리드 자동차에는 크게 2가지로 구분 지을 수 있습니다. 풀 하이브리드와 마일드 하이브리드 차량으로 구분되어 지는데, 풀 하이브리드 자동차의 모터는 엔진이 완전히 꺼진 상태에서 오로지 모터의 힘만으로 일정 속도 구간까지의 주행, 가속이 가능하지만, 마일드 하이브리드 자동차의 모터는 시동 모터 또는 알터네이터 역할까지 함께 수행하며 일정의 힘으로 엔진을 보조하는 역할에 그칩니다. 

풀 하이브리드

풀 하이브리드 자동차는 설계, 구동하는 방식과 모터의 배치에 따라 직렬과 병렬, 그리고 직병렬 하이브리드로 나뉘어집니다.

직렬 하이브리드

직렬 하이브리드 자동차에서 엔진과 바퀴 사이에 물리적인 기계적 연결이 전혀 없이 전기모터가 모든 힘을 제공합니다. 가솔린 엔진은 배터리를 재충전하기 위한 발전기 역활에 불가합니다. 배터리의 충전량이 충분하다면 가솔린 엔진이 구동되지 않고 오직 전기 모터만으로 자동차를 구동하기에 더욱 더 부드러운 승차감과 경쾌감 가속감으로 운전의 재미를 더 느낄수 있게 합니다. 엔진의 힘을 그대로 이용하지 않고 전기로 변환하기에 전체적인 에너지 효율이 떨어집니다.

병렬 하이브리드

가장 보편적인 하이브리드 자동차 유형으로, 엔진과 변속기 사이에 모터를 넣어 전기모터와 가솔린 엔진의 두가지의 힘을 혼합할 수 있는 공통 변속기를 사용합니다. 이 변속기들은 자동, 수동, CVT(무단변속기)일 수 있습니다. 대표적인 예로서 "도요타의 프리우스와 쉐보레의 볼트"에서 사용되어지는 전원 분할 CVT입니다. 기존 내연기관 자동차와 흡사하여 비용절감 효과가 있으며 직병렬 하이브리드에 비해 단순하고 저렴하다는 장점이 있습니다.

직병렬 하이브리드

직렬과 병렬의 방식이 합쳐진 하이브리드 방식의 자동차이며, 병렬 하이브리드 자동차처럼 엔진이 차량의 구동에 직접 관여할 수 있고, 직렬 하이브리드 자동차처럼 모터의 힘만으로도 움직일 수도 있습니다. 2개의 모터가 장착되어 상황에 따라 구동용, 발전용 모터가 각각 장착되어지거나 1개의 모터로 구동과 발전을 모두 할수 있도록 만들어지기도 합니다. 그렇기에 모터로 주행을 할때에도 발전기를 돌려 배터리를 충전하며, 내연기관으로만 자동차를 구동할때보다 거의 2배 가까이 높은 연비를 자랑할 수 있습니다.

마일드 하이브리드

엔진의 힘을 기본으로 하고 모터는 보조 역활만 하며, 오직 모터로만 구동이 불가합니다. 스탑 앤 고 기능이 마일드 하이브리드의 대표적은 예시로 들수 있습니다. 내연기관에도 적용되었지만, 마일드 하이브리드 자동차에서는 이 동작이 훨씬 부드러우면 에어컨도 잘 작동이 됩니다. 에어컨, 히터같은 공조시설, 편의 시설등 전기가 들어와야만 작동이 되어지는 장치들은 내연기관에서는 오로지 엔진의 힘으로만 충당해야 했으나, 마일드 하이브리드 차량은 이러한 엔진의 힘을 덜어줄 수 있습니다.

플러그 인 하이브리드

플러그 인 하이브리드 자동차는 보편적인 하이브리드 자동차와 다르게 전기 자동차처럼 외부에서 전원을 공급받아 충전해야 하는 더 큰 배터리 팩이 장착되어서 전기모터의 활용범위를 더욱더 넓힐수 있습니다. 전기모터의 활용범위를 넓힘으로서 연료 소비는 현저히 줄어들게 됩니다. 하지만 플러그 인 하이브리드 자동차도 배터리 팩에 충전되어진 에너지가 얼마 남지않으면 병렬 하이브리드 구조로 구동되게 됩니다.