하이브리드 자동차 알아보기(뜻 & 원리)

안녕하세요? 행복마을 입니다. 오늘 시간에는 하이브리드 자동차에 대해서 살펴보겠습니다. 각 제조사들마다 비싼 전기차들을 우후죽순 쏟아내고 있는 요즘, 완전 전기차는 아직 시기상조라고 생각하면서도 고유가가 부담스러운 분들에게는 하.이.브.리.드 자동차가 좋은 대안이 되고 있습니다. 전기차의 정숙성, 경제성과 내연기관차량의 편의성을 둘 다 잡은 것이 하.이.브.리.드이지요.그러나 아직 한 번도 하.브를 경험해보지 못하신 분들은 HYBRID가 무엇을 말하는 건지, 어떤 원리로 차가 굴러가는 것인지 등을 몰라서 막연하게 생각하실텐데요, 오늘은 하이브리드 자동차 원리와 하이브리드 뜻에 대해 알아보도록 합시다. 그럼 포스팅을 시작하겠습니다.

 * 하이브리드 뜻

기존의 내연기관 자동차들은

디젤엔진, 가솔린엔진, LPG엔진 중에서

하나가 얹어져서 파워트레인을 구성합니다.

 이 엔진에서 연료(경유, 휘발유 및 LPG)가

폭발하는 힘으로 바퀴를 굴리게 되지요.

 반면에 완전 전기차는 엔진 대신에

전기모터가, 연료통 대신에 배터리팩이

장착되어 있어서 배터리팩에 저장된

전기로 전기모터를 굴려

바퀴를 굴리게 됩니다.

​여기까지는 다들 잘 알고 계실텐데요,

오늘의 주인공인 HYBRID는

‘혼합된’이라는 뜻을 가진 단어입니다.

우리말로 변역하면 “짬뽕”이라고도

할 수 있겠는데요, 내연기관 차량과

전기차가 섞여 있는 형태의 파워트레인입니다.

 엔진도 있으면서 전기모터도 있어서

필요할 때마다 각각의 구동력을

끌어다가 자동차를 굴립니다.

​약한 힘이 필요할 땐 전기모터로,

강한 힘이 필요할 땐 엔진을 구동하며,

나머지 시간에는 회생제동시스템을

이용하여 배터리를 충전해

전기이용시간을 극대화합니다.

 기름을 소모하지 않고 배터리의 전기를

써야 연비가 좋아지기 때문에

엔진 개입도를 줄이고 최대한 전기모터를

많이 구동하는 것에 초점이 맞춰집니다.

 
* 하이브리드는 전기도 충전해야 하는가?

하이브리드차량은 주유소에서 기름도 넣고

전기도 충전해야 하니까 오히려 더

불편하다고 오해하고 계신 분들도 많습니다.

​그러나 이는 HYBRID의 종류를

구별하지 못해서 그런 것인데요,

일반 HYBRID가 있고

PLUG-IN HYBRID가 있습니다.

​일반 하.브는 전기를 외부에서 충전할

필요가 없이 회생제동시스템만으로

배터리를 자가충전하기 때문에

주유소에서 기름만 넣고 다니면 됩니다.

​플러그인 하.브는 배터리의 용량이

커서 회생제동만으로는 충전할 수 없고

전기를 외부에서도 충전해야 하는 차량으로,

주유소에서 기름도 넣고

충전소에서 전기도 충전해야 합니다.

​다소 불편하긴 하지만, 그래도 거의

대부분의 주행을 전기모드로 하므로

연비가 일반 하.브의 2~4배 수준이기 때문에

선택하시는 것입니다.

​일반 하브는 내연기관 차량에 전기차

한 스푼을 얹은 것이라면,

플러그인 하브는 이와 반대라서

전기차에 더 가깝다고 보시면 되겠습니다.

 * 하이브리드 자동차 원리 알아보기(회생제동시스템)

하이브리드 자동차가 어떻게

굴러가는지를 알기 위해서는

‘회생제동 시스템’에 대해 알아야 합니다.

 회생제동은 사실 하브와 플러그인 하브 뿐만

아니라 완전 전기차에서도 아주 중요한

역할을 합니다. 순수하게 외부에서

충전하는 전기만으로 자동차를 구동하려면

전비가 효율적이지 않기 때문입니다.

​차가 움직이기 시작해서 멈출 때까지의

과정을 한 번 살펴보겠습니다.

​① 출발/저속 시 전기차 모드

시동을 키고 저속으로 운행할

때까지는 전기모터만 사용하여

EV모드로 움직입니다.

​
② 가속 시 엔진작동 + 모터보조

속도가 높아지거나 오르막길을

만나 큰 구동력이 필요하게 되면

엔진이 개입하면서

엔진과 모터 둘 다의 힘으로

자동차가 굴러갑니다.

​
③ 중/고속 정속주행 시 엔진구동

중, 고속으로 정속주행하고 있을 때는

엔진의 힘만으로 구동합니다.

​
④ 감속 시 배터리 충전

엑셀 페달에서 발을 떼면

바퀴가 굴러가는 힘으로 발전기를 돌려

전기에너지로 변환해 배터리를 충전합니다.

 
⑤ 정지

차가 멈추거나 신호대기 중에는

엔진 및 모터구동을 정지합니다.

 
여기서 핵심은 ④번입니다.

​일반 내연기관 차량들의 경우 주행하다가

엔진에서 발을 떼면 바퀴가 굴러가던 힘으로

엔진을 가동하여 속도가 줄어들게

되고, 이를 이용해 차를 감속하는 것을

엔진브레이크라고 부릅니다.

​이로 인해서 중립상태에서 발을 뗐을 때보다

더 빠르게 속도가 줄어들게 되지요.

 이는 회전에너지의 대부분을

공중에 날려버린다는 뜻이기도 한데요,

​회생제동 시스템은 이 에너지를 버리지 않고

전기에너지로 변환시켜 배터리팩에

저장하고, 전기모터를 구동하는데 사용합니다.

엑셀에서 발을 떼고 있는 시간은

배터리를 충전하는 시간인 것입니다.

​일부 하.브 차량들은 회생제동 단계를

조절해 배터리를 충전하는 정도를

조절할 수 있는 기능을 제공합니다.

​스티어링휠 뒤에 달려있는 주걱같이

생긴 ‘패들쉬프트’를 통해

단계를 조절하는 것인데,

단계가 높으면 더 많이 충전하는 대신

엑셀페달에서 발을 떼자마자

속도가 빠르게 감속합니다.

단계가 낮으면 덜 충전하는 대신

속도가 서서히 줄어들게 되지요.

​이렇게 단계를 조절하는 기능은

제조사에서 넣어주는 경우도 있고

안 넣어주는 경우도 있으니

차량마다 제각각입니다.

 회생제동 단계조절이 되는 패들쉬프트는

배터리 그림이 그려져있답니다.

 사실은 완전 전기차들도 이 기능이

꼭 들어가지는 않습니다.

대표적으로 테슬라의 모델Y, 모델3는

회생제동 단계를 조절할 수 없습니다.

 

* 하이브리드(가솔린엔진 + 전기모터)

하이브리드는 내연기관 엔진도 있고

전기모터도 들어간 짬뽕이라고 말씀드렸는데요,

내연기관 엔진 중에서도 가솔린엔진이

사용됩니다.

 디젤이나 LPG가 아닌 가솔린엔진과

결합되는 이유는 가솔린엔진의 특성이

효율을 끌어올리는데 적합하기 때문입니다.

 디젤 엔진은 크기가 크고, 무겁고,

구조도 훨씬 복잡하기 때문에

엔진룸에 전기모터까지 넣기가 어려우며

​무엇보다도 저속일 때 최대토크를

발휘하는 특성이 전기모터와 중복됩니다.

디젤의 힘이 떨어지는 고속영역에서는

전기모터도 똑같이 효율이 떨어지기

때문에 이 둘이 만나면 별로

좋은 시너지를 낼 수 없는 것이지요.

​저속에서의 힘이 딸리고

고속에서의 유지력이 좋은

가솔린엔진이 전기모터와 만났을 때

최대로 효율을 끌어올리게 되므로,

하이브리드 자동차들은 전부

가솔린엔진(휘발유)이 들어갑니다.

 * 마무리

오늘은 하이브리드 자동차 원리에

대해서 알아보았습니다.

​오류가 많다거나, 수리비가 많이 나온다거나,

배터리의 수명이 오래가지 못한다거나

하는 걱정들 때문에 꺼려하시는 분들도

많이 계시지만, 이를 상쇄하는 장점이

명확하게 있기 때문에 너무 걱정하실

필요는 없습니다.

 전기차처럼 정숙하기 때문에

하이브리드를 타시다가 내연기관 차를 타면

굉장히 시끄럽게 느껴지며,

유류비도 아깝다고 생각되어

오히려 빨리 전기차로 바꾸고

싶어지게 만든답니다.

포스팅을 읽어주셔서 정말 감사합니다. 오늘도 즐겁도 행복한 하루 보내시길 바랍니다.