4. 플러그인 하이브리드 전기 자동차 (PHEV -Plug-in Hybrid Electric Vehicle) 및 하이브리드 전기 자동차(Hybrid Electric Vehicle) 비교


모터 구동으로만 주행이 가능한 자동차, 플러그인 하이브리드(PHEV -Plug-in Hybrid Electric Vehicle)

플러그인 하이브리드 자동차(PHEV -Plug-in Hybrid Electric Vehicle)와 하이브리드 전기 자동차(Hybrid Electric Vehicle) 자동차의 가장 큰 특징은 독자적인 전기 모터만을 구동으로 주행이 가능한지 여부입니다. 하이브리드 전기 자동차는 시동 시나 가속 혹은 등판 시 모터의 힘을 받지만, 플러그인 하이브리드 자동차는 독자적인 모터 구동의 전기 모드로 일반적으로 50km의 항속 거리를 주행 할 수 있습니다. 이것이 하이브리드 전기 자동차와 가장 큰 차이점입니다.


집에서 충전 가능한 플러인 하이브리드(PHEV -Plug-in Hybrid Electric Vehicle)

플러인 하이브리드 전기 자동차는 하이브리드 자동차와 전기차의 중간 정도의 효율을 가진 자동차입니다. 가장 차별화 된 특징은 운전자가 자동차를 전기차처럼 충전(Plug-in)할 수 있습니다. 플러그인 하이브리드(PHEV) 모델은 기존의 모델보다 더 큰 용량의 전기배터리를 탑재하고 있으며, 이 고용량 배터리는 주행시간을 길게 연장해 주고, 전기 모터로 움직임에도 주행속도에서도 지지 않는 고출력 힘을 낼 수 있습니다. 배터리 용량과 모터 출력 증대를 통하여 전기모터로도 비교적 장거리를 주행 할 수 있습니다.


사진. 쏘나타 하이브리드 전기 자동차


주행 중에 배터리가 방전되면 하이브리드 모드로 주행한다.

만약 충전한 전기를 다 사용하게 된다면 이때부터 플러그인 하이브리드(PHEV) 차량은 일반 하이브리드 자동차와 같은 방식으로 주행하게 됩니다. 가솔린 엔진으로 구동하다가, 회생 제동을 통해 전기를 조금씩 충전해서 주행합니다. 특히 출발, 가속, 등판 등에는 모터의 출력을 지원 받아 엔진에게 동력을 지원하게 됩니다. 일반적으로 플러그인 하이브리드 전기 자동차는 모터 구동만으로 약 50km 정도의 항속 거리를 가지며, 배터리가 방전 시 하이브리드 모드로 주행 시는 약 17~30km/l의 연비로 주행하게 됩니다.

플러그인 하이브리드(Plug-in-Hybrid Electric Vehicle) 전기 자동차의 충전은 어떻게 하나?

가정용 220V 콘센트를 활용하면 탑재형 완속충전기(On Board Charger, OBD)는 외부 AC 전원을 DC 전원으로 변환해 고전압 배터리에 공급할 수 있습니다. 완전 충전 시간이 약 5시간 걸립니다. 그리고 각종 정부기관, 공공기관, 대형 마트에서 전기 자동차 충전소를 이용 할 수가 있습니다.

3. 하이브리드 전기 자동차(Hybrid Electric Car)가 연비가 좋은 이유

1) 아이들 스톱/고(Idle Stop/Go)

자동차가 정차하거나 감속 중일 때 엔진을 끔으로써 아이들 상태에서 불필요한 연료와 배기가스의 배출을 줄인다.

2) 회생제동(Regenerative Braking System)

일반적으로 내연기관 자동차는 제동 시 제동 에너지를 마찰 브레이크를 사용함으로써 열로 발산시키나, 하이브리드 자동차(Hybrid Car)는 이 에너지를 발전기를 전환하여 전동기를 구동시키는데 사용된다. 회수된 에너지는 자동차의 전장을 구동하거나 전동기를 구동하는데 사용된다.

3) 파워 어시스트(Power Assist)

차에 급격한 가속이 요구될 때 전동기의 동력 보조를 이용해서 이를 충족시키고 엔진 운전 상태의 급격한 변화를 방지하여 불필요하게 낭비되는 연료와 배기가스의 배출을 줄일 수 있다. 이 중 파워 어시스트(Power Assist)에 의한 연비 향상을 위해 대용량의 모터 및 배터리가 사용되고 정교한 수준의 모터 및 배터리 제어 알고리즘이 필요하다.


하이브리드 전기 자동차에 대한 다른 자료를 보시려 다음 링크를 참조 바라ㅂ니다.


2. 하이브리드 자동차(Hybrid Car) 시스템의 주요 구성 부품 소개 [자동차 전문용어: 하이브리드 자동차]

1. 하이브리브용 변속기

동력 배분장치, 발전기, 전기모터 및 감속기로 구성된다. 엔진에서 발생한 동력은 자동차를 구동하는 구동력과 발전기 발전 동력으로 나누어 진다. 발전 전력은 전기모터와 배터리에 공급 된다. 전기 모터의 회전수를 무단계로 제어하는 전자 제어식과 CVT를 장착한 무단 변속기가 있다.

2. 하이브리드 엔진용 엔진

엔진내의 마찰 손실을 줄여 최고의 연비를 실현하고, 또한 청정도를 높여 배출가스를 줄이고, 알루미늄 실린더와 블록으로 무게를 경량화 및 소형화 시켰다.

3. 전기 모터와 발전기

전기모터는 소형이고 가벼운 높은 효율의 교류 동기형을 사용한다. 또한 제동시에는 차량의 운동 에너지를 전기 에너지를 변환하여 배터리에 충전하는 역할도 한다.

4. 고출력 배터리

전기자동차용 리듐-이온 배터리를 적용하여, 용량과 출력을 크게 향상시켜 배터리의 소형화 및 경량화를 실현하였다. 발전기와 모터에 의해 충전 및 방전 제어가 주행 중에도 이루어지므로 충전상태가 일정하게 조절되면 별도의 충전이 별도 없다.

5. 인버터(Inverter)

배터리의 직류 전류를 모터 및 발전기 구동을 위해 교류 전류로 변환시켜 준다. 충전되는 전류도 최적의 상태로 제어해 준다.



1. 하이 브리드 자동차(Hybrid Car)의 종류와 장단점 [자동차 전문용어: 하이브리드 자동차]

1. 정의

2가지 이상의 동력원을 사용하여 운행되는 자동차. 현대 일반적으로 엔진과 배터리를 사용하는 하이브리드 자동차를 많이 개발한다.

2. 종류

1) 직렬 하이브리드 시스템(Series Hybrid System)

엔진으로 발전기를 구동하고 그 전력으로 모터를 구동한다.

2) 병렬 하이브리드 시스템(Parallel Hybrid System)

엔진과 모터로 어시스트 하여 엔진의 부담을 경감시킨 시스템

3. 직렬 하이브리드 시스템

(1) 정의

전기 자동차에 엔진과 발전기를 추가한 것으로 동력은 모터로부터 얻어진다. 엔진은 주행거리가 짧은 전기 자동차의 단점을 보완하기 위한 발전용으로 장착한다.

(2) 장단점

1)단점 

①구동력은 전부 모터로 전달되기 때문에 모터와 배터리가 대형이고 원가와 공간면에서 불리한다.

②엔진의 구동력으로 발전된 교류전류를 직류로 변환하여 배터리에 충전하고 모터를 구동할 때는 다시 교류로 변환 하여야 함으로 전류 변환 손실이 발생하여 직접 구동보다 연비가 불리하다.

2)장점

CO, HC, NOx가 가솔린 자동차보다 1/20 정도 감소하고, 연비 또한 엔진의 최적 운전으로 보통의 가솔린 자동차 보다 약 2배 효율 달성하였다.

4. 병렬 하이브리드 시스템 특징

1) 개요

저속에서는 전기의 힘으로 차를 구동하고, 주행시에는 일정 속도를 넘을 경우 최저 연비가 이루어지는 구간에서 가솔린 또는 디젤을 연료 쓰는 엔진을 사용한다. 즉 연소소모를 최소화하고 엔진의 배기 가스를 극소로 줄이게 된다. 제동시에는 구동모터 발전기가 되어 운동 에너지를 회수 한다. 모터는 구동력을 발생하지 않을 때는 발전기가 되어 배터리를 충전한다.

2) 장점

엔진은 직렬 하이브리드 시스템보다 크나 모터와 배터리를 소형 용량화 한 것이다. CO, HC, NOx 유해 가스는 가솔린 자동차 1/10 정도이고, 연비는 가솔린 대비 약 2배 높다.

5. 직렬과 병렬 하이브리드 시스템 비교

1) 장점

①전기모터의 작동으로 엔진에 걸리는 부하 및 작동 조건이 개선

②엔진의 배기 가스가 줄어, 자동차의 사용 가능 기간이 늘어난다.

2) 시스템 비교

직렬 하이브리드 시스템은 엔진의 출력을 전기 에너지로 변환하여 모터를 구동함으로써 에너지 손실이 있고, 구동력을 모든 모터에서 얻기 때문에 모터와 배터리가 대형화 되고, 시스템 비용이 높다.





 

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