높은 연비를 보이는 하이브리드카의 작동원리는 무엇일까?
하이브리드(hybrid)의 영어사전적 의미는 동식물의 잡종을 말하는 것이다.
근래 들어서 하이브리드의 개념은 산업을 넘어서 사회전반에 걸쳐 다양성과 다원성을 포용, 통합하는 의미로 사용되고 있다.
예전에는 전혀 생각지도 않았던 별개의 생산품이던 전화기와 카메라가 이제는 휴대전화의 기본사양이 되었다.
하이브리드 엔진의 원조는 노새가 아닐까?
생물학적 이종교배로 우수한 형질이 나오기도 한다. 노새는 말과 당나귀의 형질을 이어받아 체구는 작지만 건강하고 지구력이 강하다. 수레를 끌고 짐을 나르는 등 엔진 역할을 톡톡히 한 유서 깊은 하이브리드이다.
가속시 하이브리드 자동차의 작동원리
하이브리드카의 시동을 걸면 엔진은 작동하지 않은 채 배터리에 연결된 전기모터가 돌아간다.
약 시속 30km 이하의 저속 주행에서도 여전히 엔진은 가동되지 않고, 배터리에 의존하는 전기모터만으로 차는 움직인다.
그러다가 엑셀레이터를 밟아 속도를 올리면 드디어 엔진의 내연기관이 폭발을 시작하고 주 동력장치로써 역할을 한다. 이 때 전기모터는 보조 동력장치로 전환돼 엔진의 출력을 더하거나 추가 동력을 전달하는 데 사용된다.
제조사마다 다르지만 고속에서 하이브리드 자동차는 엔진과 전기모터의 활용비율이 7대3, 8대2 정도를 보인다. 엑셀레이터에서 발을 떼 가속을 멈추면 달리던 힘에 의해 전기모터가 돌아가고, 여기서 발생한 공짜 전기에너지는 배터리에 저장돼 나중에 다시 동력원으로 쓰이게 된다.
차가 신호대기 등으로 정차하게 되면 기존 차들은 계속 엔진이 돌아가 쓸데 없이 연료를 낭비하게 되지만, 하이브리드카는 엔진과 모터 모두 가동을 중단하여 전혀 에너지를 낭비하지 않게 된다. 이어 다시 시동을 걸지 않고도 엑셀레이터를 밟으면 차는 같은 방식으로 주행하게 된다. 이런 방식으로 하이브리드카는 연비를 리터당 최대 30~40km 수준로 올릴 수 있어 기존 차량보다 3~4배 높은 효율성을 지니게 되고, 배출가스도 30% 이상 줄일 수 있게 된다.
감속시 하이브리드 자동차의 작동원리
운전을 하다가 차를 멈추거나 속도를 줄여야 할때 운전자는 브레이크를 밟아 차의속도를 서서히 줄인다. 그리고 이 때 많은 양의 마찰력이 발생하는데 일반 자동차에서는 그 마찰력을 단지 속도를 줄이고 멈추는데만 사용한다.
하지만 하이브리트 카에서는 자동차의 속도를 줄일때 까지 생기는 마찰력을 전기 에너지로 바꿔주고 그 전기 에너지를 이용해 전기 엔진을 돌려 자동차를 움직이는 운동에너지를 생산한다 . 그리고 지속적으로 베터리에 충전도한다.
이렇게 그냥 버려지는 에너지를 사용해 자동차를 운행하고 베터리 충전까지 하는데 이것은 일반엔진 옆에 달려있는 전기엔진을 발전기와같은 역할로 사용할수 있기 때문이다.
감속시 생기는 마찰력으로 브레이크 작용과함께 전기에너지를 생산, 충전한다. 이것을 바로 재생 브레이크라고 하는데 이 모든 것은 ECU에서 제어한다.
