하이브리드 자동차란 두 가지 이상의 전기, 휘발유 등 동력원을 사용하여 만들어진 자동차이다.
보통 전기모터를 같이 쓰고 전기자동차와는 달리 내연기관 엔진을 같이 사용하며
일반 차량에 비해 유해가스 배출량, 연비를 획기적으로 줄인 차세대 환경 자동차이다.
전기 모터는 차량 내부에 장착된 고전압 배터리로부터 전원을 공급받으며 차가 움직일 때마다 다시 충전된다.
차량 주행 상태나 속도 등에 따라 엔진과 모터의 힘이 고르게 제어되어 효율성을 극대화한다.
‘혼합’을 뜻하는 hybrid라는 단어가 붙은 이유는 내연기관 엔진과 전기차의 배터리, 모터가 동시에 장착되었기 때문이다.
최초의 하이브리드 자동차는 1899년 페르디난트 포르쉐 박사가 내놓은 믹스테(Mixte)가 최초이며, 프랑스어로 "혼합된"이란 뜻으로 하이브리드 자동차가 만들어졌다.
4개의 바퀴에 독립된 인휠(In-wheel) 전기 모터를 장착해 독립적으로 힘을 바퀴에 전달하였고 내연기관은 오직 전기로만 충전하는 용도로 현재에 비하면 EREV(주행거리 연장 방식 전기차) 구동방식이었다.
차는 2인승 컨버터블과 4인승 두 가지 차를 출시하였으며 최대출력 7마력~14마력밖에 안 되는 차였지만 가솔린과 전기를 에너지원으로 사용하는 최초의 하이브리드였다.
일본 도요타의 프리우스가 2000년 말에 세계 최초로 하이브리드 자동차 양산화에 성공하였다.
우리나라에서는 2009년 현대자동차의 아반떼 LPI와 기아자동차 포르테 LPI가 출시되었다.
인버터(Inverter):
전기모터에서 생산된 교류를 직류로 변환시켜 배터리에 저장하고, 전기모터를 구동할 때는 배터리에 저장된 직류를 역(逆)으로 교류로 변환시켜 전기모터에 공급하는 장치
예전에는 니켈 수소(Ni-MH) 계열이 주로 쓰였지만 현재는 리튬이온(Li-ion)이나 리튬 이온 폴리머(Li-ion polymer)로 대체되어 쓰이고 있다.
하이브리드 자동차와 전기자동차의 배터리 수명 문제로 차를 구매하여 사용하는 소비자들의 관심사가 많이 쏠리고 있으며, 이로 인해 배터리를 만드는 제조사는 전지와 충전 알고리즘 개발과 개선에 많은 노력을 기울이고 있다.
배터리는 보통 여러 개의 셀로 이루어져 있다.
하나의 셀이 수명을 다해도 다른 셀이 작동하게 되면서 동작할 수 있는 시간만 소비되고 정상적으로 작동한다.
배터리는 여러 개의 셀로 이루어져 고장이 거의 일어나지 않는다.
리튬이온 배터리는 충전 용량을 낮출수록 충전 가능 횟수가 늘어난다.
일반적으로 충전 용량과 충전 가능 횟수가 경제적으로 최대 유지할 수 있는 지점은 물리적 충전 용량의 50% ~ 80% 전후이다.
큰 구동력이 필요치 않은 출발이나 서서히 가속 시 전기모터를 사용한다.
속도 증가로 큰 구동력이 필요 시 엔진 시동을 켜거나, 오르막길, 급가속 등으로 매우 큰 구동력이 필요 시 엔진과 전기모터를 동시 사용한다.
엔진 효율이 가장 좋은 고속 정속 주행 시는 엔진만 사용한다.
감속이나 제동 시 발생되는 에너지를 전기 모터를 이용하여 전기에너지로 전환시켜 배터리에 충전한다.
신호 대기 등 정차 시 엔진이 정지된다.
비고: 배터리 충전 상태에 따라 모터와 엔진 작동 상태가 변경될 수 있다.
전기차 모드 운행 구간이 늘어날수록 연료를 덜 사용하게 되어 연비가 높아짐
참고: 전기차 모드 주행 구간 : 초기출발, 서행 저속 정속 주행, 일부 고속 정속 주행
참고: 급가속 시 불필요한 엔진 작동으로 연료 소비가 증가함
제동 시 완제동으로 회생제동 전기에너지 충전 후, 주행 시 충전 에너지를 재사용하여 연비를 향상시킴
참고: N단에서는 동력 미전달로 회생제동(충전) 불가
에어컨은 AUTO 설정(최적화)으로 연료 소비를 최소화시킴
참고: 23℃ : 세계 자동차 메이커들이 기준으로 삼는 승객이 가장 쾌적하게 여기는 온도