하이브리드 자동차의 작동 원리

하이브리드 자동차 이미지 갤러리 2008 2007 혼다 시빅 하이브리드와 같은 하이브리드 자동차는 연비와 낮은 배기가스 배출을 위해 설계되었습니다. 더 많은 하이브리드 자동차 사진을 참조하십시오 .

최근에 차를 주유소까지 끌어올려 높은 휘발유 가격에 충격을 받은 적이 있습니까? 펌프가 $20, $30, $40 또는 심지어 $50를 넘어섰을 때, 아마도 당신은 더 나은 마일리지를 얻기 위해 차를 교환하는 것에 대해 생각했을 것입니다. 아니면 자동차가 온실 효과에 기여하고 있는지 걱정할 수도 있습니다 .

자동차 산업은 이러한 문제를 해결할 수 있는 기술을 보유하고 있습니다. 그것은의 하이브리드 자동차 . 요즘 시장에는 하이브리드 모델이 많이 나와 있으며 대부분의 자동차 제조업체는 자체 버전을 생산할 계획을 발표했습니다.

하이브리드 자동차는 어떻게 작동합니까? 표준 자동차보다 갤런당 20~30마일을 더 주기 위해 후드 아래에서 무슨 일이 벌어지고 있습니까? 그리고 연비가 좋아진다고 해서 오염이 덜합니까? 이 기사에서는 이 기술이 어떻게 작동하는지 이해하는 데 도움이 되며 최대 효율성을 위해 하이브리드 자동차를 운전하는 방법에 대한 몇 가지 팁도 제공합니다.

많은 사람들이 아마도 어느 시점에서 하이브리드 차량을 소유했을 것입니다. 예를 들어, 모페드 (모터 구동 페달 자전거)는 가솔린 엔진의 동력 과 라이더의 페달 동력을 결합하기 때문에 하이브리드 유형입니다 . 사실 하이브리드 자동차는 우리 주변에 있습니다. 우리가 기차를 당기는 기관차의 대부분 은 디젤-전기 하이브리드 입니다. 시애틀과 같은 도시에는 디젤-전기 버스가 있습니다. 이 버스 는 가공 전선에서 전력을 끌어오거나 전선에서 멀리 떨어져 있을 때 디젤로 달릴 수 있습니다. 거대한 광산 트럭 은 종종 디젤-전기 하이브리드입니다. 잠수함 도 하이브리드 차량입니다. 일부는 원자력 발전소 이고 일부는디젤 전기 . 추진력을 직간접적으로 제공할 수 있는 둘 이상의 동력원을 결합한 모든 차량은 하이브리드입니다. 현재 도로에 있는 대부분의 하이브리드 자동차는 가솔린-전기 하이브리드이지만 프랑스 자동차 제조업체인 PSA 푸조 시트로엥은 두 대의 디젤-전기 하이브리드 자동차를 작업 중입니다. 가솔린 하이브리드는 지역 자동차 대리점에서 찾을 수 있는 종류이므로 이 기사에서는 하이브리드에 중점을 둘 것입니다.

1. 가솔린 전력 vs. 전력
2. 가솔린-전기 하이브리드 구조
3. 하이브리드 자동차 성능
4. 연비 개선
5. 혼다 인사이트
6. 도요타 프리우스
7. 전원 분할 장치
8. 하이브리드 자동차의 장점
9. 하이브리드 마일리지 팁
10. 하이브리드 자동차 리뷰

가솔린 - 전기 하이브리드 자동차는 가솔린 - 전원 자동차와 전기 자동차 사이의 십자가 -이 같은 소리 것입니다. 가솔린 자동차와 일반 전기 자동차의 차이점을 설명하기 위해 몇 가지 다이어그램으로 시작하겠습니다.

가스 구동 자동차 공급하는 연료 탱크,이 가솔린 엔진에 있습니다. 그런 다음 엔진 은 바퀴를 돌리는 변속기 를 돌립니다.

반면에 전기 자동차 에는 전기 모터에 전기를 공급하는 배터리 세트가 있습니다. 모터는 변속기를 돌리고 변속기는 바퀴를 돌립니다.

하이브리드는 타협입니다. 전기차의 단점을 극복하면서 연비를 획기적으로 높이고 배기가스를 줄이려는 시도다.

당신이나 나에게 유용하려면 자동차가 특정 최소 요구 사항을 충족해야 합니다. 자동차는 다음을 수행할 수 있어야 합니다.

• 연료를 보급하기 전에 최소 300마일(482km)을 주행하십시오.
• 빠르고 쉽게 재충전하세요
• 도로의 다른 교통 상황 확인

휘발유 자동차는 이러한 요구 사항을 충족하지만 상대적으로 많은 양의 오염을 발생시키고 일반적으로 연비가 좋지 않습니다. 그러나 전기 자동차는 공해를 거의 발생시키지 않지만 한 번 충전으로 50~100마일(80~161km)만 갈 수 있습니다. 그리고 문제는 전기차가 매우 느리고 충전이 불편하다는 점이었습니다.

가솔린-전기 자동차는 이 두 가지 설정을 가스 동력과 전력을 모두 활용하는 하나의 시스템으로 결합합니다.

가솔린-전기 하이브리드 자동차에는 다음 부품이 포함됩니다.

• 가솔린 엔진 - 하이브리드 자동차에는 대부분의 자동차에서 볼 수 있는 것과 같은 가솔린 엔진이 있습니다. 그러나 하이브리드의 엔진은 더 작고 첨단 기술을 사용하여 배기 가스를 줄이고 효율성을 높입니다.

• 연료 탱크 - 하이브리드 의 연료 탱크 는 가솔린 엔진의 에너지 저장 장치입니다. 가솔린은 배터리보다 에너지 밀도가 훨씬 높습니다. 예를 들어, 휘발유 1갤런(7파운드)만큼의 에너지를 저장하려면 약 1,000파운드의 배터리가 필요합니다.

• 전기 모터 - 하이브리드 자동차 의 전기 모터 는 매우 정교합니다. 고급 전자 장치를 사용하면 발전기뿐만 아니라 모터로도 작동할 수 있습니다. 예를 들어 필요할 때 배터리에서 에너지를 끌어와 자동차를 가속할 수 있습니다. 그러나 발전기 역할을 하여 자동차의 속도를 늦추고 에너지를 배터리로 되돌릴 수 있습니다.

• 발전기 - 발전기 는 전기 모터와 유사하지만 전력을 생산하는 역할만 합니다. 주로 시리즈 하이브리드에 사용됩니다(아래 참조).

• 배터리 - 하이브리드 자동차 의 배터리 는 전기 모터의 에너지 저장 장치입니다. 가솔린 엔진에만 동력을 공급할 수 있는 연료 탱크의 가솔린과 달리 하이브리드 자동차의 전기 모터는 배터리에 에너지를 공급할 뿐만 아니라 에너지를 끌어올 수도 있습니다.

• 전송 - 송신 하이브리드 자동차 행한다 종래의 자동차 변속기와 같은 기본 기능에. Honda Insight와 같은 일부 하이브리드에는 기존 변속기가 있습니다. Toyota Prius와 같은 다른 것들은 근본적으로 다른 것들이 있습니다. 이에 대해서는 나중에 이야기하겠습니다.

이미지 제공 다임러 크라이슬러 -
메르세데스 - 벤츠 M 클래스 하이퍼 - 하이브리드 개념 차량

하이브리드 자동차에 있는 두 가지 전원을 다른 방식으로 결합할 수 있습니다. 병렬 하이브리드 로 알려진 한 가지 방법 은 엔진에 가솔린을 공급하는 연료 탱크와 전기 모터에 전원을 공급하는 배터리 세트가 있습니다. 엔진과 전기 모터 는 동시에 변속기를 돌릴 수 있으며 변속기는 바퀴를 돌립니다.

아래 애니메이션은 일반적인 병렬 하이브리드를 보여줍니다. 연료 탱크와 가스 엔진이 변속기에 연결되어 있음을 알 수 있습니다. 배터리와 전기 모터도 변속기에 독립적으로 연결됩니다. 결과적으로 병렬 하이브리드에서는 전기 모터와 가스 엔진이 모두 추진력을 제공할 수 있습니다.

대조적으로, 직렬 하이브리드 (아래)에서 가솔린 엔진은 발전기를 돌리고 발전기는 배터리를 충전하거나 변속기를 구동하는 전기 모터에 전력을 공급할 수 있습니다. 따라서 가솔린 엔진은 차량에 직접 동력을 공급하지 않습니다.

연료 탱크부터 시작하여 시리즈 하이브리드의 다이어그램을 보면 모든 구성 요소가 결국 변속기와 연결되는 선을 형성한다는 것을 알 수 있습니다.

하이브리드 자동차의 구조는 효율성을 높이고 우리 대부분이 차량에서 원하는 성능을 제공하기 위해 두 가지 동력원을 활용합니다. 다음 섹션에서는 이를 수행하는 방법을 살펴보겠습니다.

하이브리드 자동차의 핵심은 가솔린 엔진 이 기존 자동차 보다 훨씬 작아서 더 효율적일 수 있다는 것입니다. 대부분의 자동차는 자동차를 빠르게 가속할 수 있는 충분한 동력을 생성하기 위해 상대적으로 큰 엔진이 필요합니다. 그러나 소형 엔진에서는 더 작고 가벼운 부품을 사용하고 실린더 수를 줄이고 최대 부하에 가깝게 엔진을 작동하여 효율성을 향상시킬 수 있습니다.

작은 엔진이 큰 엔진보다 더 효율적인 몇 가지 이유가 있습니다.

• 큰 엔진은 작은 엔진보다 무겁기 때문에 자동차는 가속을 하거나 언덕을 올라갈 때마다 여분의 에너지를 사용합니다.
• 피스톤 및 기타 내부 구성 요소는 더 무거워 실린더에서 위아래로 움직일 때마다 더 많은 에너지가 필요합니다.
• 실린더의 변위가 더 크므로 각 실린더에 더 많은 연료가 필요합니다.
• 더 큰 엔진은 일반적으로 더 많은 실린더를 가지며 각 실린더는 자동차가 움직이지 않더라도 엔진이 점화될 때마다 연료를 사용합니다.

이것은 엔진이 다른 동일한 모델 자동차 두 대가 다른 마일리지를 얻을 수 있는 이유를 설명합니다 . 두 자동차가 고속도로를 같은 속도로 달리고 있다면 엔진이 작은 자동차가 더 적은 에너지를 사용합니다. 두 엔진 모두 자동차를 구동하기 위해 동일한 양의 출력을 출력해야 하지만 소형 엔진은 자체 구동에 더 적은 전력을 사용합니다. 하지만 이 더 작은 엔진이 도로에서 더 강력한 자동차를 따라잡는 데 필요한 출력을 어떻게 제공할 수 있을까요?

대형 V-8 엔진을 탑재한 Chevy Camaro와 같은 자동차를 소형 가솔린 엔진과 전기 모터를 탑재한 하이브리드 자동차와 비교해 보겠습니다 . 카마로의 엔진은 어떤 운전 상황에서도 처리할 수 있는 충분한 힘을 가지고 있습니다. 하이브리드 자동차의 엔진은 고속도로에서 차를 움직일 만큼 강력하지만 급하게 차를 움직여야 하거나 가파른 언덕을 올라야 할 때는 도움이 필요합니다. 그 "도움"은 전기 모터와 배터리에서 나옵니다. 이 시스템은 필요한 추가 전력을 제공하기 위해 개입합니다.

일반 자동차의 가스 엔진은 최대 출력 요구 사항(가속 페달을 밟을 때 몇 번)에 맞는 크기입니다. 실제로 대부분의 운전자는 엔진의 최대 출력을 1% 미만으로 사용합니다. 하이브리드 자동차는 최대 출력보다 평균 출력 요구 사항에 더 가까운 크기의 훨씬 작은 엔진을 사용합니다.

더 작고 더 효율적인 엔진 외에도 오늘날의 하이브리드는 연료 효율성 을 높이기 위해 다른 많은 트릭을 사용합니다 . 이러한 트릭 중 일부는 모든 유형의 자동차가 더 나은 마일리지를 얻는 데 도움이 되며 일부는 하이브리드에만 적용됩니다. 가솔린 1갤런의 마지막 1마일을 짜내기 위해 하이브리드 자동차는 다음을 수행할 수 있습니다.

• 에너지를 회수하여 배터리에 저장 합니다. 자동차에서 브레이크 페달을 밟을 때마다 자동차에서 에너지 가 제거 됩니다. 자동차가 더 빨리 달릴 수록 더 많은 운동 에너지를 갖게 됩니다. 자동차의 브레이크는 이 에너지를 제거하고 열의 형태로 발산합니다. 하이브리드 자동차는 이 에너지의 일부를 포착하여 나중에 사용하기 위해 배터리에 저장할 수 있습니다. "회생 제동"을 사용하여 이를 수행합니다. 즉, 브레이크를 사용하여 차를 멈추는 것이 아니라 하이브리드를 구동하는 전기 모터도 차를 감속할 수 있습니다. 이 모드에서 전기 모터는 발전기 역할을 하여 자동차가 감속하는 동안 배터리를 충전합니다.

• 때때로 엔진 끄기 - 하이브리드 자동차는 전기 모터와 배터리와 같은 대체 전원이 있기 때문에 항상 가솔린 엔진에 의존할 필요가 없습니다. 따라서 하이브리드 자동차는 예를 들어 차량이 빨간 신호등에서 정지할 때 가솔린 엔진을 끌 수 있습니다.

  소형차와 대형차의 전면부 프로파일

• 고급 공기 역학을 사용하여 항력 감소 - 고속도로에서 운전할 때 엔진이 하는 대부분의 작업은 자동차를 공중으로 밀어내는 데 사용됩니다. 이 힘을 공기역학적 항력이라고 합니다. 이 항력은 다양한 방법으로 감소될 수 있습니다. 한 가지 확실한 방법은 자동차의 전면 영역을 줄이는 것입니다. 큰 SUV가 작은 스포츠카보다 훨씬 더 넓은 공간을 공중으로 밀어야 하는 이유를 생각해 보십시오.

  차량에서 튀어나온 물체 주변의 방해 요소를 줄이거나 완전히 제거하면 공기 역학을 개선하는 데 도움이 될 수 있습니다. 예를 들어, 휠 하우징 위의 덮개는 공기 흐름을 부드럽게 하고 항력을 줄입니다. 때로는 거울이 작은 카메라로 대체됩니다.

• 저회전 저항 타이어 사용 - 대부분의 자동차에 장착된 타이어는 다양한 기상 조건에서 부드러운 승차감을 제공하고 소음을 최소화하며 우수한 접지력을 제공하도록 최적화되어 있습니다. 그러나 효율성을 위해 최적화된 경우는 거의 없습니다. 실제로 타이어 는 운전하는 동안 놀라운 양의 항력을 유발합니다. 하이브리드 자동차는 기존 타이어보다 더 뻣뻣하고 더 높은 압력으로 부풀려진 특수 타이어를 사용합니다. 그 결과 일반 타이어의 약 절반 정도의 저항이 발생합니다.

• 경량 소재 사용 - 자동차의 전체 중량을 줄이는 것은 마일리지를 늘리는 쉬운 방법 중 하나입니다. 더 가벼운 차량은 가속을 하거나 언덕을 올라갈 때마다 더 적은 에너지를 사용합니다. 탄소 섬유와 같은 복합 재료 또는 알루미늄 및 마그네슘과 같은 경량 금속을 사용하여 무게를 줄일 수 있습니다.

시장에 나와 있는 모든 하이브리드 자동차는 이러한 효율성 트릭의 일부 또는 전부를 활용합니다. 혼다 인사이트와 도요타 프리우스의 기술을 자세히 살펴보겠습니다.

사진 제공 Consumer Guide and Publications International, Ltd. 2006 Honda Insight(왼쪽) 및 2006 Toyota Prius

이 두 자동차는 모두 병렬 하이브리드를 수정했지만 실제로는 성격이 상당히 다릅니다. 혼다 인사이트와 도요타 프리우스는 둘 다 가솔린 엔진, 전기 모터, 배터리를 가지고 있지만 여기서 유사점이 끝납니다. 인사이트부터 시작하겠습니다.

혼다 인사이트 2000 년대 초 미국에서 도입, 최고의 얻을 수 있도록 설계되었습니다 주행 거리를 . Insight는 더 이상 Honda 라인의 일부가 아니지만 하이브리드 자동차가 작동할 수 있는 방법의 좋은 예입니다.

Honda는 책의 모든 트릭을 사용하여 자동차를 최대한 효율적으로 만들었습니다. Insight는 소형 고효율 가스 엔진을 탑재한 소형 경량 2인승입니다. Insight는 시장에 나와 있는 모든 하이브리드 자동차 중 최고의 EPA 마일리지 등급을 받았습니다.

혼다 인사이트 개략적 인 병렬 하이브리드 . 그것은 일반적으로 플라이휠이 가는 지점에서 엔진에 연결된 전기 모터를 가지고 있습니다. 혼다는 이 시스템을 "통합 모터 어시스트"라고 부릅니다. Insight에는 기존의 5단 수동 변속기 또는 자동 CVT (연속 가변 변속기)가 있습니다.

Insight의 전기 모터는 여러 면에서 도움이 됩니다. 다음을 수행할 수 있습니다.

• 가솔린 엔진을 보조하여 차량이 가속하거나 언덕을 올라갈 때 추가 동력 을 제공합니다.
• 제동 중 에너지를 포착하기 위해 일부 회생 제동 제공
• 엔진 시동 , 스타터가 필요 없음

그러나 모터는 자체적으로 자동차에 동력을 공급할 수 없습니다. 자동차가 움직이려면 가스 엔진이 작동해야 합니다.

가능한 최고의 마일리지를 얻기 위해 Honda는 이전에 논의된 모든 효율성 트릭을 사용했습니다. 그러나 Insight는 주로 세 가지 영역에 의존합니다.

• 경량화 - 이미 소형차인 Insight는 경량 알루미늄 바디와 구조를 사용하여 중량을 더욱 줄였습니다. 자동차를 경량화함으로써 Honda는 우리가 자동차에서 기대하는 성능 수준을 여전히 유지할 수 있는 더 작고 가벼운 엔진을 사용할 수 있습니다. Insight의 무게는 1,900파운드(862kg) 미만으로 가장 가벼운 Honda Civic보다 500파운드(227kg) 적습니다.

• 작고 효율적인 엔진을 사용합니다. 아래 표시된 Insight의 엔진은 무게가 124파운드(56kg)에 불과하며 5,700rpm에서 67마력을 생산하는 작은 1.0리터 3기통입니다. Honda의 VTEC 시스템을 통합하고 린번 기술을 사용하여 효율성을 극대화합니다. Insight는 EPA 마일리지 등급인 60mpg/city 및 66mpg/highway를 달성했습니다. 또한 소형 전기 모터가 제공하는 추가 전력으로 이 시스템은 약 11초 만에 인사이트를 0에서 60mph로 가속할 수 있습니다.

  인사이트 엔진

  전기 모터가 작동하는 동안 Insight는 5,700rpm에서 73마력을 생성합니다. 엔진마력만 놓고 비교하면 전기모터가 6마력만 더하는 것 같다. 그러나 전기 모터의 실제 효과는 낮은 엔진 속도 에서 발생 합니다 . Insight의 전기 모터는 3,000rpm에서 10킬로와트(약 13마력)로 평가됩니다.

  이야기를 실제로 말해주는 것은 피크 토크 수치입니다. 전기 모터가 없으면 Insight는 4,800rpm에서 66파운드-피트의 최대 토크를 생성합니다. 전기 모터를 사용하면 1,500rpm에서 79파운드-피트가 됩니다. 따라서 모터는 엔진이 약한 속도 범위의 하단에 많은 토크를 추가합니다. 이것은 Honda가 매우 작은 엔진에 훨씬 더 큰 느낌을 줄 수 있도록 하는 좋은 절충안입니다.

• 고급 공기 역학을 사용합니다 . Honda Insight는 고전적인 눈물 모양을 사용하여 설계되었습니다 . 자동차의 뒤쪽은 앞쪽보다 좁습니다. (실제 눈물방울은 공기역학적으로 이런 식으로 거동하지 않는다는 점에 유의 하십시오 . 떨어지는 물방울의 공기역학에 대한 흥미로운 기사를 보려면 여기 를 클릭 하십시오 .) 뒷바퀴는 부분적으로 차체로 덮여있어 더 부드러운 모양을 제공하고, 바닥면의 일부는 자동차는 플라스틱 패널로 둘러싸여 있습니다. 이러한 트릭 으로 인해 0.25 의 항력 계수 가 생성되어 시장에서 가장 공기역학적인 자동차 중 하나가 되었습니다.

인사이트는 실제로 운전대를 잡고 나면 기존 자동차와 크게 다르지 않습니다. 가속하면 가스 엔진이 대부분의 작업을 수행합니다. 빠르게 가속하면 전기 모터가 작동하여 약간의 추가 동력을 제공합니다.

당신이 고속도로를 따라 순항할 때, 가스 엔진이 모든 일을 하고 있습니다. 브레이크를 밟거나 가스를 빼서 속도를 낮추면 전기 모터가 작동하여 배터리를 충전하기 위해 약간의 전기를 생성합니다. Insight를 콘센트에 꽂을 필요가 없습니다. 모터는 배터리를 충전하는 데 필요한 모든 전력을 생성합니다.

한 가지 흥미로운 점은 Insight에서 수동 변속기가 클러치에 의해 엔진 및 모터와 분리되어 있다는 것 입니다. 즉, 감속할 때 클러치를 넣거나 차를 중립에 두는 유형의 운전자라면 회생 제동을 얻지 못할 것입니다. 감속할 때 에너지를 회복하려면 차가 기어에 있어야 합니다.

이제 토요타 프리우스의 기술을 살펴보자. Prius는 Insight와 매우 다른 방식으로 작동합니다.

1997년 말 일본 에서 출시 된 도요타 프리우스 는 도시 지역의 배기 가스 를 줄이기 위해 설계되었습니다 . 이를 달성하기 위해 Toyota는 직렬 하이브리드의 장점 중 일부를 추가한 THS(Toyota Hybrid System)라고 하는 병렬 하이브리드 파워트레인을 설계했습니다 . Prius는 캘리포니아 의 SULEV(초저배출 차량) 표준을 충족합니다. 5인승 4도어 세단으로 파워트레인은 전력만으로 차량을 최대 15mph(24kph)까지 가속할 수 있다. 이것은 고속도로 마일리지보다 더 나은 도시 마일리지에 기여합니다. 프리우스는 2004년 북미 올해의 차였습니다.

Honda와 달리 Toyota는 배기 가스 및 마일리지 목표를 달성하기 위해 주로 파워트레인에 중점을 두었습니다. 프리우스의 무게는 1,315kg이며 내부 공간과 트렁크 공간은 Toyota Corolla만큼 많습니다. 다음은 모든 조각의 레이아웃입니다.

Prius는 주로 효율성을 최적화하고 배출량을 줄이기 위해 두 가지 기능에 의존합니다.

• 엔진은 효율적인 속도와 부하에서만 작동합니다. 배기가스를 줄이기 위해 Prius는 가솔린 엔진을 켜기 전에 약 15mph(24kph)의 속도로 가속할 수 있습니다. 차량이 특정 속도를 지나야 엔진이 시동됩니다. 그리고 일단 엔진이 시동되면 좁은 속도 대역에서 작동합니다.

• 고유한 동력 분할 장치를 사용합니다. 가솔린 엔진은 특정 속도 및 부하 범위에서 가장 효율적으로 작동하도록 조정할 수 있습니다. 잠시 후에 설명할 Prius 의 동력 분할 장치 는 엔진이 대부분의 시간 동안 가장 효율적인 부하와 속도 범위를 유지할 수 있도록 합니다.

도요타는 프리우스의 1.5리터 엔진을 최대 5,000rpm의 속도로 작동하도록 설계했으며, 여기서 76마력을 냅니다. 엔진의 최대 속도를 낮게 유지하면 효율성을 향상시키는 더 가벼운 구성 요소를 사용할 수 있습니다.

Prius의 전기 모터는 1,200~1,540rpm에서 67마력으로 평가됩니다. 0 ~ 1,200rpm에서 295파운드-피트의 토크를 생성하며, 이는 가솔린 엔진의 도움 없이 자동차를 운행하기에 충분합니다.

다음 섹션에서는 전원 분할 장치에 대해 자세히 알아보겠습니다.

동력 분배 장치는 도요타 프리우스의 핵심입니다. 이것은 가솔린 엔진, 발전기 및 전기 모터를 함께 연결하는 영리한 기어박스입니다. 그것은 자동차가 병렬 하이브리드 처럼 작동할 수 있도록 합니다 . 전기 모터는 자동차에 단독으로 동력을 공급할 수 있고, 가스 엔진은 자체적으로 자동차에 동력을 공급하거나 자동차에 함께 동력을 공급할 수 있습니다. 동력 분할 장치는 또한 자동차가 직렬 하이브리드 처럼 작동하도록 합니다 . 가솔린 엔진은 차량 속도와 독립적으로 작동하여 배터리를 충전하거나 필요에 따라 바퀴에 동력을 공급할 수 있습니다. 또한 무단 변속기 ( CVT ) 역할 을 하므로 수동 또는 자동 변속기 가 필요하지 않습니다.. 마지막으로, 동력 분할 장치를 통해 발전기가 엔진을 시동할 수 있으므로 자동차에는 시동기가 필요하지 않습니다.

동력 분할 장치는 유성 기어 세트 (아래)입니다. 전기 모터는 기어 세트의 링 기어에 연결됩니다. 또한 바퀴를 구동하는 차동 장치에 직접 연결됩니다 . 따라서 전기 모터와 링 기어가 회전하는 속도가 자동차의 속도를 결정합니다.

프리우스 유성 기어 세트

발전기는 기어 세트의 태양 기어에 연결되고 엔진은 유성 캐리어에 연결됩니다. 링 기어의 속도는 세 가지 구성 요소 모두에 따라 달라지므로 항상 함께 작동하여 출력 속도를 제어해야 합니다.

가속할 때 처음에는 전기 모터와 배터리가 모든 동력을 제공합니다. 전원 분할 장치의 링 기어는 전기 모터에 연결되어 있으므로 모터와 함께 회전하기 시작합니다. 엔진에 연결된 플래닛 캐리어는 엔진이 작동하지 않기 때문에 고정되어 있습니다. 링 기어가 회전하기 때문에 행성이 회전해야 하므로 태양 기어와 발전기가 회전합니다. 자동차가 가속됨에 따라 발전기는 엔진이 꺼진 상태를 유지하기 위해 필요한 속도로 회전합니다. 아래에서 이 모든 것을 볼 수 있습니다.

약 64km/h에 도달하면 가솔린 엔진이 켜집니다. 발전기가 갑자기 속도를 변경하여 행성 운반선이 회전하고 엔진을 시동합니다. 엔진이 작동하면 발전기가 전기 모터의 출력 속도와 일치하도록 속도를 변경하는 동안 엔진은 일정한 속도로 안정됩니다. 정말 열심히 가속하면 모터가 배터리에서 추가 전력을 끌어옵니다. 고속도로 속도에 도달하면 자동차는 가스와 전력의 조합으로 움직이며 모든 전기는 발전기에서 나옵니다.

Insight와 마찬가지로 Prius는 재충전할 필요가 없습니다. 온보드 발전기는 배터리의 적절한 충전 수준을 자동으로 유지합니다.

혼다와 도요타 모두 하이브리드 부품에 대한 보증 기간이 길다 . Insight는 배터리를 포함한 대부분의 파워트레인에 대해 8년/80,000마일 보증을 제공하고 Prius는 배터리 및 하이브리드 시스템에 대해 8년/100,000마일 보증을 제공합니다. 이러한 자동차의 모터와 배터리는 일반적으로 차량의 수명 동안 유지 관리가 필요하지 않습니다 (그러나 보증 기간이 만료된 후 배터리를 교체해야 하는 경우에는 수천 달러의 비용이 발생할 수 있음). 엔진은 다른 어떤 차보다 더 많은 유지 관리가 필요하지 않으며 두 하이브리드 모두 회생 제동이 있기 때문에 브레이크 패드는 대부분의 자동차에 있는 것보다 조금 더 오래 지속될 수 있습니다.

하이브리드 동력을 달성하는 것은 순수 가솔린 동력이나 순수 전력을 사용하는 것보다 확실히 더 복잡합니다. 다음 섹션에서는 하이브리드 기술이 소비자와 자동차 제조업체 모두에게 바람직한 이유를 살펴보겠습니다.

대부분의 사람들이 가솔린 자동차에 완벽하게 만족할 때 왜 누군가가 그렇게 복잡한 기계를 만들었을까 의아해할 수 있습니다 . 그 이유는 두 가지입니다. 배기관 배출 을 줄이고 주행 거리 를 개선 하기 위함 입니다. 이러한 목표는 실제로 밀접하게 얽혀 있습니다.

캘리포니아 에서 자동차가 배출할 수 있는 각 오염 유형을 규정하는 캘리포니아 배출 기준을 예로 들어 보겠습니다 . 양은 일반적으로 마일당 그램(g/mi)으로 지정됩니다. 예를 들어, 저배출 차량( LEV ) 표준은 3.4g/mi의 일산화탄소를 허용 합니다. 여기서 중요한 것은 허용되는 오염의 양이 자동차의 주행 거리에 따라 달라지지 않는다는 것입니다. 그러나 1 마일을 가는 데 두 배의 연료 를 소모하는 자동차 는 약 두 배의 오염을 발생시킵니다. 그 오염은 자동차의 배기 가스 제어 장비에 의해 제거되어야 합니다. 따라서 자동차의 연료 소비를 줄이는 것은 배기 가스를 줄이는 가장 확실한 방법 중 하나입니다.

이산화탄소(CO2)는 자동차가 만드는 또 다른 유형의 오염입니다. 미국 정부는 그것을 규제하지 않지만 과학자들은 그것이 지구 온난화에 기여한다고 의심합니다 . 규제되지 않기 때문에 자동차에는 배기 가스에서 CO2를 제거하는 장치가 없습니다. 두 배의 가스를 태우는 자동차는 두 배의 CO2를 대기에 추가합니다.

미국의 자동차 제조업체는 주행 거리를 개선할 또 다른 강력한 인센티브를 가지고 있습니다. 법에 따라 CAFE( 기업 평균 연비 ) 표준 을 충족해야 합니다 . 현재 표준은 자동차 제조업체가 판매하는 모든 신차의 평균 주행 거리가 27.5mpg(100km당 8.55리터)여야 한다고 요구합니다. 즉, 자동차 제조업체가 60mpg(100km당 3.92리터)를 내는 하이브리드 자동차 한 대를 판매하면 20mpg(100km당 11.76리터)에 불과한 크고 비싼 럭셔리 자동차 4대를 판매할 수 있습니다.

실제로 연비를 높이는 방법으로 차를 운전하기 위한 조치를 취할 수 있습니다. 다음 섹션에서는 하이브리드(또는 그냥 가솔린) 자동차의 효율성을 높이는 몇 가지 팁을 살펴보겠습니다.

가솔린 엔진 자동차에서 더 나은 마일리지를 제공하는 동일한 종류의 운전 습관을 사용하여 하이브리드 자동차에서 최고의 마일리지를 얻을 수 있습니다.

• 저속 운전 - 운전 속도 가 빨라지면 자동차의 공기역학적 항력이 극적으로 증가합니다. 예를 들어, 70mph(113kph)의 항력은 50mph(81kph)의 약 두 배입니다. 따라서 속도를 낮추면 마일리지가 크게 늘어날 수 있습니다.

• 일정한 속도 유지 - 자동차의 속도를 높일 때마다 에너지를 사용하며, 그 중 일부는 다시 속도를 낮추면 낭비됩니다. 일정한 속도를 유지함으로써 연료를 가장 효율적으로 사용할 수 있습니다.

• 급정거 방지 - 차를 멈추면 하이브리드의 전기 모터가 발전기처럼 작동하여 속도를 줄이는 동안 차에서 에너지를 일부 빼냅니다. 전기 모터에 차량 속도를 늦추는 데 더 많은 시간을 주면 더 많은 에너지를 회수할 수 있습니다. 빨리 멈추면 자동차의 브레이크가 자동차의 속도를 줄이는 대부분의 작업을 수행하고 그 에너지가 낭비됩니다. 휘발유 자동차에도 동일한 논리가 적용됩니다. 갑작스러운 정지는 많은 에너지를 낭비합니다.

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• 하이브리드 차량에 대한 소비자 가이드: 모든 가솔린 전기 자동차와 향후 출시될 일부 모델에 대해 알아보십시오. 사진, 가격 및 연료 절약 데이터가 포함됩니다.
• 연비 리더: EPA는 연비 수치가 추정치임을 인정합니다. 우리의 진짜입니다. 다음은 소비자 가이드 테스트에서 결정된 연료 경제 리더입니다.
• 소비자 가이드 신차 리뷰 및 가격: 소비자 가이드의 Auto Editors에서 수백 대의 신차, 트럭, 미니밴 및 SUV에 대한 도로 테스트 결과, 사진, 사양 및 가격.
  
• 대체 연료 : 가스-전기 하이브리드만이 비전통적으로 구동되는 자동차는 아닙니다. 대체 연료의 세계에 대해 자세히 알아보십시오.
  
• 플러그인 하이브리드 : 자동차 가스-전력의 차세대 프론티어입니다. 플러그인 하이브리드 자동차의 작동 방식과 장점이 무엇인지 알아보십시오.
  

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출처

• "디젤 기반 하이브리드 자동차." 데일리 타임즈.
  http://www.dailytimes.com.pk/default.asp?page=2006%5C01%5C09%
  5Cstory_9-1-2006_pg6_13
• FuelEconomy.gov
  http://www.fueleconomy.gov/
• 혼다 인사이트
  http://automobiles.honda.com/models/specifications_full_specs.asp?
  ModelName=인사이트&카테고리=전체
• HybridCars.com
  http://www.hybridcars.com/
• 토요타 프리우스
  http://www.toyota.com/prius/spec.html