쏘나타 PHEV의 안전한 밀폐형 연료 시스템에 이어 다룰 내용은 PHEV의 가장 큰 특징인 두 가지 ‘주행 모드’ 입니다. 엔진 없이 모터로만 주행하는 전기차 모드(CD 모드)와 필요에 따라 엔진과 모터를 모두 사용하는 하이브리드 모드(CS 모드), 쏘나타 PHEV에서는 두 가지 ‘주행 모드’의 매력을 모두 만나볼 수 있습니다.


쏘나타 플러그인 하이브리드

 


지금은 엔진을 쉬게 해줄 시간, 모터를 이용해 주행하다.

전기차 모드(CD mode: Charge Depleting)


LF쏘나타 PHEV는 충전된 배터리가 일정량 소진될 때까지는 모터로만 주행하는 CD 모드를 유지합니다. 말 그대로 급가속 등 특별한 상황을 제외하곤, 연료를 사용하는 엔진을 쉬게 해주는 시간인 것입니다.

쏘나타 PHEV 개발자들은 이렇게 전기차로만 주행하는 CD 모드에서도 내연기관 차량 대비 뒤떨어지지 않는 성능을 내기 위해 다양한 노력을 기울였습니다.

특히 전기만으로 주행할 수 있는 최대 거리인 AER(All Electric Range)을 최대한 늘리면서도 목표한 동력성능을 만족시키기 위해 전력변환, 시스템, 제어, 파워트레인에 이르기까지 다양한 팀들이 모여 기술 방향에 대해 오랜 시간 조율하고, 상충되는 부분에 대해 꼼꼼하게 협의해 나가야 했습니다.


쏘나타 PHEV


또한, 세계적으로 친환경차의 짧은 개발 역사 때문에 관련 법규의 세부 내용이 명확하지 않은 경우가 있어서 쏘나타 PHEV는 개발 단계마다 새로운 장벽과 맞닥뜨려야 했습니다.

일반 내연기관 차량과 비교해 전기차 모드, 하이브리드 모드, 그리고 두 모드의 전환 시 연비와 성능을 다각적으로 분석해야 하는 PHEV는 사례마다 각기 다른 기준이 적용되었기 때문에 대응하는 데 어려움이 있었습니다. 이처럼 어려웠던 시간들을 개발자들의 노력으로 이겨낸 끝에 현대자동차만의 독자적인 기술력으로 탄생한 쏘나타 PHEV는 경쟁차 대비 최고 수준의 AER을 실현하고 연비도 동급 차량 대비 최고의 경쟁력을 갖추게 되었습니다. 하지만 여기서 만족하지 않고, 더 높은 수준의 연비 성능을 구현하기 위해 배터리 용량을 늘리거나 회생 제동 시스템을 개발하는 등 최대한 차체 내 낭비되는 에너지가 없도록 하는 데도 주력했습니다.


전기차 모드

[연료가 아닌 배터리를 사용해 주행하는 PHEV의 전기차 모드(CD 모드)]


▶ 출발: 엔진 시동 없이 차량 구동에 필요한 하이브리드 시스템 준비 

▶ 정속 주행: 모터 구동, 배터리 잔량 부족 시 엔진 가동하여 충전

▶ 감속: 회생 제동 시스템 작동

▶ 정지: 엔진 및 모터 정지


쏘나타 PHEV는 출발할 때는 엔진 시동 없이 차량 구동에 필요한 하이브리드 시스템을 준비하며, 정속 주행 중에는 모터로 구동되다가 배터리 잔량이 적정 수준 이하일 경우 엔진을 가동해 충전합니다. 감속 시에는 회생 제동 시스템을 통해 제동 시 발생하는 에너지를 회수해 배터리를 충전하고 정차 혹은 신호대기 시 엔진 및 모터를 정지시켜 배출가스 및 연료 소모를 없앨 수 있습니다.



엔진과 모터, 두 개의 심장으로 달리다.

하이브리드 모드(CS mode: Charge Sustaining)


하이브리드 모드

[연료와 배터리를 모두 이용하는 PHEV의 하이브리드 모드(CS 모드)]


▶ 저속/저토크 주행: 엔진 구동 없이 모터로 구동

▶ 가속 주행: 엔진 자동 가동, 엔진과 모터 사용을 분배해 최적 연비로 주행

▶ 가속/등판: 엔진과 모터 동시 구동

▶ 정속 주행: 엔진 구동, 배터리 잔량이 적정 수준 이할 경우 충전 진행

▶ 감속/제동: 제동 에너지를 회수하여 배터리 충전

▶ 정지 모드: 엔진과 모터 정지


쏘나타 PHEV는 일반적으로 시동을 걸고 출발할 때 CD모드, 즉 전기차 모드로 운행되다가 강한 가속이 필요하거나 배터리가 소진됐을 때 모터와 엔진, 두 개의 심장을 함께 사용하는 CS모드로 진입합니다.

쏘나타 PHEV는 CS모드에서 엔진과 모터를 사용하는 비율을 적절히 분배해 성능 측면의 만족은 물론, 뛰어난 효율까지 선보여줍니다. 특히 감속 시점 버려지는 에너지들을 이용해 배터리를 충전하는 ‘회생 제동 시스템’ 등 고효율 기술 탑재는 쏘나타 PHEV의 효율을 한층 업그레이드 시켜주고 있습니다.


더불어 쏘나타 PHEV의 연비 향상 기술에는 전용 파워트레인이 큰 역할을 하고 있습니다. 동급 최고 수준의 연비 자랑하는 HEV 전용 누우 2.0 엔진과 50kW 모터, 환경차 전용 6단 자동변속기까지. 현대자동차가 쌓아온 내연기관 차량의 파워트레인 기술력을 하이브리드로 고스란히 옮겨온 PHEV의 파워트레인 시스템은 효율과 성능 두 마리 토끼를 잡은 쏘나타 PHEV만의 비결입니다.


CS 모드와 CD 모드


전기차 모드(CS 모드)에서 주행 거리 한계에 도전하고, 하이브리드 모드(CD 모드)의 연비 성능을 한 단계 업그레이드한 쏘나타 PHEV이기에 앞서 얘기한 두 모드의 개별 및 통합 구동으로 장·단거리 모든 운행 조건에서 만족스러운 대안이 될 것입니다. 

다음 이야기에는 모터, 회생 제동 시스템, HPCU 등 쏘나타 PHEV가 담고 있는 다양한 하이브리드 기술에 대해 알아보도록 하겠습니다. 감사합니다.


* 현대자동차그룹 연구개발본부의 ‘R&D STORY’ - 쏘나타 PHEV편에서 원문을 확인할 수 있습니다.


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