[친환경] 토요타의 하이브리드 세계관

토요타의 하이브리드 세계관 (2017/11/06)

• 링크 : http://post.naver.com/viewer/postView.nhn?volumeNo=10395457&memberNo=33906679&mainMenu=CARGAME
• 하이브리드 자동차 하면 떠오르는 단어
  • 친환경
  • 고연비
  • 정숙함
  • 심심함
  • 전기차로 옮겨가는 과도기
  • 그리고 그 끝에 토요타
    • 1997년 토요타가 처음으로 양산형 하이브리드카 프리우스 생산
    • 이후 관련 기술 개발 주도해왔기 때문
      • 1세대 프리우스 큰 주목 받지 못함
        • 1.5L 58마력 가솔린 엔진
        • 40마력의 전기모터 조합
        • 연비 : 17km/L (미국 기준)
        • 12만대 팔리며 친환경차의 가능성 보여줌
    • 2세대 프리우스 - 2003년 출시
      • 토요타 하이브리드카가 크게 주목받기 시작
      • 21세기 들어 친환경차에 대한 관심이 높아지면서 프리우스 주목
      • 2세대는 판매가 크게 늘어남
        • 2009년까지 120만대 팔림
        • 이후 토요타 하이브리드카 판매 폭발적으로 증가
        • 2010년 누적 판매량 300만대
        • 2012년 누적 판매량 500만대
        • 2017년 1월 누적 판매량 1,000만대 기록
          • 프리우스 3세대(2009~2015) 168만대 이상 판매
          • 현재 판매 중인 4세대도 순항 중
    • 실제로 지구 환경이 보호됐을까?
      • 토요타의 발표
        • 2006년 하이브리드카 판매 100만대 달성한 1년 후 CO2 누적 저감량 1,000만톤 돌파
        • 2014년 CO2 누적 저감량 5,000만톤 기록
        • 2016년 CO2 누적 저감량 7,700만톤 기록
        • 올해 CO2 누적 저감량 8,000만톤 넘길 것으로 예상
      • 이런 놀라운 능력
        • 하이브리드 시스템을 사용한 덕분
          • 내연기관과 전기모터, 2가지 동력원을 이용하는 시스템
          • 직렬형
            • 전기모터만으로 구동되는 하이브리드 시스템
            • 엔진은 구동에 일절 관여하지 않음
              • 전기를 만들어 배터리 충전하는 역할
            • 대표 모델 : 쉐보레 볼트
          • 병렬형
            • 전기모터와 엔진이 구동에 관여
            • 전기모터가 바퀴를 굴리는 경우 (EV모드)
              • 출발
              • 저속으로 주행
            • 엔진 단독, 엔진과 전기모터 동시 구동
              • 큰 힘이 필요한 경우
                • 고속
                • 오르막
            • 핵심
              • 모터와 엔진이 적시에 효율적으로 동력을 배분하는 것
            • 대표 모델 : 현대기아차의 하이브리드 자동차
          • 직병렬형 (혼합형)
            • 토요타가 개발한 기술
            • 직렬형, 병렬형의 장점을 합친 방식
              • 전력 생산에 유리한 직렬형
              • 전기모터와 엔진힘을 적절히 사용하여 효율성과 파워를 함께 잡음
            • 발전기 역할을 겸하는 MG (Motor Generator) 전기모터 2개 들어감
              • 첫번째 모터(MG1)
                • 큰 힘이 필요할 때 엔진과 함께 움직임
                • 이 때 엔진
                  • 구동에 관여
                  • 전기 생산하여 모터에 전달
                  • 남은 전력 배터리로 보냄
              • 두번째 모터(MG2)
                • 큰 힘이 필요치 않은 정속주행 시
                  • 출발
                  • 저속
                • 엔진이 움직이지 않음
                  • 연소 효율성 극대화 가능
              • 큰 힘이 필요한 경우
                • 스포츠 모드, 파워 모드
                • 첫번째 모터와 엔진 그리고 두번째 모터가 함께 작동
                  • 강력한 힘 뽑아냄
            • 중요한 점
              • 전기모터 2개가 동력을 배분하는 유성기어, 감속유성기어와 함께 변속기 구성
                • 감속유성기어
                  • 회생제동 에너지가 만들어지는 원리
                    • 액셀 페달에서 발을 떼고 자동차에 저항(엔진 브레이크)이 걸릴 때 생기는 운동에너지를 전기에너지로 바꿔 배터리 충전
              • 이 변속기를 무단기어 CVT로 구성
            • 토요타 하이브리드 CVT의 특징
              • 모터가 변속기 역할도 함
                • 병렬형보다 모터의 용량이 큼
                • 전기모터의 힘이 강하다는 뜻
              • 병렬형에 비해 시가지에서 두번째 모터가 더 많이 작동
              • EV 모드의 최고속도도 높음
              • 엔진의 개입이 줄어드는 만큼 연비가 높아짐
    • 토요타의 하이브리드 시스템
      • 3가지로 구성
        • '앞바퀴굴림용 하이브리드 시스템'
          • 토오타 야리스, 캠리, 렉서스 ES 300h
          • 직병렬형
            • 프리우스, 렉서스 ES 300h를 포함한 토요타/렉서스의 모든 앞바퀴굴림 하이브리드 자동차에 사용
            • 엔진 배기량, 전기모터의 크기, 배터리 용량과 종류가 다를 뿐
        • '네바퀴굴림 방식 하이브리드'
          • SUV - RAV4, RX 400h, 하이랜더
          • E-Four라 부름
          • 뒷바퀴를 구동해야함
            • 변속기에 들어있는 2개의 모터 외에 뒤 차축에 모터가 하나 더 달림
          • 앞뒤 바퀴의 구동원 분리
            • 앞뒤 축을 연결하는 프로펠러 샤프트 없음
          • 보통 앞바퀴만 구동
            • 작동 방식은 앞바퀴 굴림차에 사용되는 직병렬형과 비슷
          • 큰 구동력이 필요한 경우 뒤쪽 모터 가동
            • 출발
            • 미끄러운 길
            • 언덕길 주행
            • 급가속
            • 급코너
            • 책임지는 구동력
              • 최대 50%
        • '뒷바퀴굴림 구동계 기반의 하이브리드 시스템'
          • GS 450h, IS 300h
          • 핵심
            • 2개의 클러치를 사용해 엔진과 개별적으로 움직이는 두번째 모터에 가변 기어비를 적용
            • 저속 주행 시 3.9의 기어비 적용
              • 큰 힘을 냄
            • 고속 주행 시 1.9의 기어비 적용
              • 적은 힘으로 속도를 빠르게 높일 수 있음
      • 렉서스 LC 500h
        • 최신 하이브리드 기술 집약
          • '멀티스테이지 하이브리드 시스템'
            • 결합
              • 뒷바퀴굴림 하이브리드에 쓰이는 CVT
                • 전기모터 2개
                • 유성기어
                • 감속유성기어
              • 토크컨버터 방식의 4단 자동변속기
            • 동력 전달
              • '모터와 엔진이 함께 만든 동력'
              • '모터 단독으로 만든 동력'
              • CVT와 프로펠러샤프트 사이에 있는 4단 AT를 거쳐 뒷바퀴로 보냄
              • 엔진 동력이 CVT를 거치지 않고 곧바로 4단 AT로 전달될 수도 있음
            • 장점
              • 기존의 하이브리드 시스템에 비해 효율성 높음
                • 인위적인 6단 수동모드를 제공하는 CVT에 4단이 더해짐 - 총 10단
                • 전기모터만으로 최대 140km/h 속도로 달릴 수 있음
                  • 기어비가 늘어난 덕분
                • 정속주행 시
                  • 엔진 회전수 낮게 유지
                  • 배터리 충전할 수 있음