하이브리드 자동차 4편 - MHEV, PHEV, 효율적인 운전방법

일반 하이브리드(풀 하이브리드)

Toyota의 프리우스는 세계최초의 하이브리드 자동차 입니다. 이 차의 방식을 계승한 차량을 '일반하이브리드' 또는 '풀 하이브리드'로 부릅니다. 풀 하이브리드 방식은 모터와 엔진을 조합하여 감속시의 '회생충전' 고출력시 양쪽 출력을 하는 것이 핵심입니다. 엔진과 모터의 전환이 자연스럽게 이루어 지는 것이 기술인데, 이 부분에 있어서 만큼은 Toyota의 기술력이 최고라 할 수 있습니다. 물론 최근에는 현대자동차의 기술력도 비약적으로 좋아져 전 차종에 라인업을 맞출 만큼 세계적인 기술력을 보유하고 있습니다.

마일드 하이브리드 (MHEV)

일반 자동차가 쓰는 전기는 12V의 전력을 탑재합니다. 유럽에서는 이 전력을 48V로 추가한 차량을 발매하였습니다. 그 이유는 일반 하이브리드 차량의 풍부한 발전을 일반차에 적용시킨 것입니다. 차량이 점점 발전하면서 구동계 외에 다양한 전자장비가 작동되고 있습니다. 라이트나 계기판에만 사용하던 전기는 이제 네비게이션, 오디오, 시트, 하이패스, 카메라, 센서 등 다양한 영역에서 사용하고 있습니다. 그렇게 하다 보니 12V전력으로 이 모든 것을 커버 하려면 엔진에도 부담이 됩니다. 그래서 48V를 탑재하여 전력을 풍부하게 하여 하이브리드 차량처럼 높은 전력을 유지하게 합니다. 이 시스템은 하이브리드 차량 처럼 회생충전도 가능합니다. 차량의 전력이 높으면 엔진의 부담이 덜하게 됩니다. 그래서 연비도 자연스럽게 높아집니다. 

일본 제조사들이 개발한 마일드 하이브리드의 개념은 S-에너차지, S-하이브리드 라고 합니다. 베터리를 모터, 전기장치용 두개로 나누고 
엔진과 모터를 일체화시킵니다. 감속할 때 회생충전이 되도록 하고 가속할 때 발전기를 모터로 이용하여 엔진을 보조하게 하는 방법을 사용합니다. 

즉 마일드 하이브리드의 개념은 높은 전력으로 엔진의 부담을 줄여서 연비를 높이는 방식입니다. 이 기술은 유럽에 비해 일본이 훨씬 앞서 있습니다. 유럽의 마일드 하이브리드는 제작기간을 단축하고 가격을 획기적으로 낮추는 장점이 있습니다. 그러나 이 기술은 배출가스 규제를 급하게 맞추기 위해 유럽메이커들이 채택한 시스템이기도 합니다. 이렇게 보면 이 시스템이 별로 좋아보이지 않으나 벤츠의 S클래스에서 도입함으로 그 유용성을 증명하였습니다. 왜냐하면 하이브리드는 파워트레인 전체를 바꿔야 하지만 마일드 하이브리드는 기존 차량의 엔진, 파워트레인을 활용할 수 있기 때문입니다. 파워트레인 구성이 잘된 고급 세단에서 마일드 하이브리드를 도입함으로 연비와 효율, 가격에서 좋은 결과를 보였습니다. 또한 하이브리드 적용이 까다로운 디젤 기관에서도 마일드 시스템 적용이 쉬우므로 활용도는 높아질 전망입니다.

BMW등 유럽 메이커들은 이제 거의 대부분의 라인업에 마일드 하이브리드를 도입하는 추세입니다.

플러그인 하이브리드 (PHEV)

풀 하이브리드에서 외부 충전이 가능하도록 개발된 차량을 플러그인 하이브리드(PHEV)라고 합니다. 전기차에 가까울 것 같지만 사실 하이브리드 차는 엔진과 모터를 이용하는 차량이므로 배터리 용량이 전기차만큼 되지는 않습니다. 그래서 1회 충전으로 50~60km정도 EV주행을 할 수 있습니다.  짧은 거리를 다니거나 EV모드를 자주 이용하는 차주에겐 괜찮은 선택이 될 수 있습니다. 국내에선 현대자동차가 투산 PHEV모델을 출시한 바가 있습니다. 

효율적인 운전방법

하이브리드 자동차는 기본적으로 연비를 높이는 방향으로 개발되었습니다. 그래서 대체적으로 급격한 제동과 가속이 빈번하지 않다면 대체적으로 높은 연비를 유지 하게 되어 있습니다. 즉 어느정도까지 연비를 의식하지 않아도 하이브리드 차의 연비는 좋습니다. 그러나 차의 원리와 특성을 이해하고 도로 사정에 대한 경험이 많은 운전자는 차량이 기본적으로 보장하는 연비보다 훨씬 더 높은 연비를 낼 수 있습니다. 

하이브리드의 핵심원리 '엔진'과 '모터'

하이브리드 자동차는 개발 단계부터 다양한 도로 상황에서 최적의 연비를 내는 것에 초점을 맞추었습니다. 그래서 도심과 고속도로 양쪽 모두를 만족시킬 수 있는 연비를 구현하게 되었습니다. 고속도로에서 엄청난 연비를 내는 디젤엔진은 상대적으로 정차가 많은 도심에서는 이런 성능을 내지 못합니다. 그러나 하이브리드 자동차도 약점은 있습니다. 그것은 배터리를 사용하는 구간이 짧아 EV 주행의 연속 거리가 길지 않은 점입니다. 그래서 하이브리드 자동차는 어쩔 수 없이 엔진이 구동되는 시점이 있습니다. 

엔진의 사용이 자주 일어나는 구간은 대체로 동력을 많이 써야 하는 구간에서 일어납니다. 급가속, 오르막길의 가속이 여기에 해당됩니다. 아울러 불규칙한 속도보다는 안정적인 정속구간이 필요합니다. 가속을 많이 밟지 않고 도로 상황, 신호대기, 앞차량의 위치에 따라 적절한 수준의 가속 그리고 정속 유지가 연비 소모를 막는 비결입니다.

회생제동 (회생충전)

하이브리드 자동차는 감속시에 가속때 사용한 회전력을 모터 충전에 이용합니다. 그래서 감속을 빨리 하기 보단 서서히 하는 것이 충전에 유리합니다. 정속으로 주행하다 감속해야 하는 구간이 나오면 미리 예측하여 브레이크를 조금씩 밟으며 감속을 길게 유지할 수록 모터 충전을 오래 할 수 있습니다. 하이브리드 차량의 운전자들은 이런 회생제동을 잘 알고 있어서 안정적인 드라이빙을 하는 경향이 있습니다. 급가속, 급제동을 자주 한다면 하이브리드의 장점을 살릴 수 없습니다.

스마트 크루즈, 에코드라이브

Prius에 탑재된 Energy Monitor, 차량의 배터리와 구동계 상태를 한눈에 알 수 있습니다

차량 중에는 운전습관을 진단하거나 가이드 해주는 기능을 탑재하기도 합니다. 스마트크루즈, 에코드라이브 같은 기능입니다. Toyota에서는 대시보드의 상황을 그래픽으로 표현하여 자동차의 구동방식, 구동상황을 한눈에 알 수 있게 하는 에너지 모니터 기능을 탑재한 차량도 있습니다. 이런 기능을 이용하면 운전자의 운전 습관에 따른 연비효율을 알게 되며 자연스럽게 시스템에서 제안하는 효율성을 따라가 연비 향상을 이루어 낼 수 있습니다. 

 

Hybrid 시리즈!!

하이브리드 자동차 1편 - 구조와 특징 장점 차종별 연비

 

하이브리드 자동차 2편 -연료가 바닥나면? 배터리 수명 교체 비용

 

하이브리드 자동차 3편 - 하이브리드 본전 뽑고도 남는가?

 

하이브리드 자동차 4편 - MHEV, PHEV, 효율적인 운전방법