[친환경] 하이브리드 자동차의 개념과 특징

하이브리드 자동차의 개념과 특징 (2017/10/31)

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• 1. 하이브리드 자동차란?
  • 두 가지의 동력원을 함께 사용하는 차
    • 가솔린엔진 + 전기모터
      • 가장 일반적 사례
    • 수소연소엔진 + 연료전지
    • 천연가스 + 가솔린엔진
    • 디젤 + 전기모터
    • 두 자동차의 장점들을 절충한 차
  • 양산차
    • 도요타 - 프리우스 (1997)
      • 세계 최초 양산화 성공
    • 혼다 - 인사이트
    • 현대자동차 - 아반떼 LPI 하이브리드 (2009)
  • 믹스테이 - 최초의 하이브리드 자동차 (1899)
    • 페르디난드 포르쉐 박사가 개발
    • 4개 바퀴마다 전기모터, 충전기 내장
    • 각각의 바퀴가 독립 구동
    • 가솔린 엔진 탑재
      • 전기 충전 용도로만 사용
    • 전기자동차도 당시에 등장
      • 카밀 제넷지 (1899, 벨기에 레이서)
        • 제니스 콘텐티라는 전기차를 타고 기록 달성
      • 에디슨 (1913)
        • 전기자동차와 사진 찍음
    • 미국 텍사스에서 원유 발견
      • 가솔린 엔진의 시대로 급격히 변화
      • 전기차와 하이브리드 자동차 각광받지 못함
  • 페트로-일렉트릭 모터스사 설립 (1974)
    • 설립자 : 미국 전기 기사 빅터 우크, 화학자 찰스 로젠
    • 뷰익 스카이락을 하이브리드 자동차로 개조
    • 미국 주요 자동차 제조사와 환경 보호국이 관심을 보이지 않음
      • 회사 해체
• 2. 하이브리드 자동차의 원리
  • 차량속도나 주행상태에 따라 엔진과 모터의 힘을 적절하게 제어 - 효율성 극대화
  • 상황별 모터와 엔진 상태
    • 출발시 - 엔진 + 전기모터
      • 전기모터로 시동을 건 뒤 일정한 속도가 붙을 때까지 전기모터가 엔진의 보조동력으로 작동
    • 가속시 - 엔진 + 전기모터
    • 감속시 - 배터리 충전
      • 차량의 운동에너지가 배터리에 저장
    • 정차시 - 엔진 정지
  • 혼합식 하이브리드 시스템의 작동원리
    • 자동차가 출발할 때
      • 엔진 작동하지 않음
      • 모터2만 구동
      • 구동력 : 배터리 -> 인버터 -> 모터2 -> 종감속/차동기어 -> 바퀴
        • 인버터 : 교류를 직류로, 직류를 교류로 변환
    • 엔진 시동 상황
      • 주행에 필요한 토크가 상승한 경우 모터1이 엔진 시동
      • 배터리의 충전상태 또는 배터리 온도가 규정값 범위를 벗어난 경우
      • 이후 모터1은 발전기로 전환
        • 모터1에서 생산된 전기에너지
          • 인버터를 거쳐 배터리에 저장
    • 저부하 주행 상태
      • 엔진의 구동력 분할
        • 일부는 바퀴를 구동시키는데 사용
        • 나머지는 모터1이 전기를 생산하는데 사용
    • 가속
      • 엔진도 최대출력으로 운전
      • 동시에 모터2도 배터리로부터 추가로 에너지를 공급받아 최대 구동력으로 바퀴 구동
    • 제동
      • 엔진
        • 자동적으로 작동 중단
      • 바퀴가 모터2 구동
        • 모터2는 발전기로서 기능
          • 생산한 전기는 인버터를 통해 배터리에 저장
    • 후진할 경우
      • 모터2에 의해서만 구동
• 3. 하이브리드 자동차의 특징
  • 연비가 2배 가량 우수
  • 유해가스를 기존 차량보다 90%이상 절감 가능
  • 모터가 보조동력으로 작동
    • 가속성 증가
  • 주행 중 자체 발전기로 배터리를 충전
    • 별도의 충전소 필요 없음
  • 부품 수가 늘어나 생산원가가 높고, 차도 무거워짐
  • 종류
    • 직렬식, 병렬식
      • 하나의 모터가 발전과 구동을 모두 담당하는 방식
        • 엔진과 모터의 힘이 중복되지 않아 엔진 출력 + 모터 출력이 그대로 최고출력이 됨
      • 정체구간에서 낭비되는 힘을 배터리에 제대로 담아내지 못해 연비가 더 떨어짐
    • 혼합식
      • 엔진 1대, 모터 2개로 구성
      • 2개의 대용량 모터 사용
        • 강한 힘
        • 발전용 모터의 효율도 높음
        • 차의 무게가 무거워짐
        • 시스템이 복잡
        • 엔진과 모터의 힘이 중복
          • 엔진과 모터 출력을 더한 값보다 전체 출력이 떨어짐