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친환경차 LF쏘나타 PHEV가
역동성까지 잡아낸 비밀2015/10/13by 현대자동차

친환경차는 힘이 약하다? NO!
두 마리 토끼를 잡은 LF쏘나타 PHEV

여기 있습니다. 잘 나가는 플러그인 하이브리드!
l 여기 있습니다. 잘 나가는 플러그인 하이브리드!



LF쏘나타 PHEV는 HEV(엔진+모터주행)와 EV(모터주행)의 집합체로 엔진과 고출력 모터의 합작을 이뤄냈습니다. 친환경에 역동성까지 더한 LF쏘나타 PHEV. 도대체 어떤 비밀이 숨어있을까요?



친환경성과 역동성은 한 몸

가만 보니 전부 다 가진 욕심쟁이였군요
l 가만 보니 전부 다 가진 욕심쟁이였군요

효율을 최대치로 끌어올려야 하는 친환경 차량과 고성능 차량은 태생부터 서로 대립되는 개념이었습니다. 하지만 LF쏘나타 PHEV에서는 그 두 차량의 장점을 모두 경험할 수 있게 되었습니다. 끊임없는 현대자동차의 노력은 이렇게 친환경 자동차의 패러다임을 바꾸고 있습니다. 친환경차는 성능의 한계를 감수해야 한다는 고정관념을 깨기 위한 개발자들의 노력이 이뤄낸 성과입니다.

HEV 전용 엔진과 변속기는 연비를 높이면서도 역동적인 운전이 가능하도록 개발됐습니다
l HEV 전용 엔진과 변속기는 연비를 높이면서도 역동적인 운전이 가능하도록 개발됐습니다

LF쏘나타 PHEV의 파워풀한 동력 성능을 위해 연구진이 가장 신경 쓴 부분은 시스템 구조와 제어 기술. 그 결과로 HEV 전용 엔진과 6단 자동변속기를 새롭게 장착했습니다. 또한, 엔진과 변속기 사이에 50kW급 모터와 힘을 제어하는 엔진 클러치(Engine Clutch)를 삽입해 시스템 구조를 단순화했습니다. 바로 TMED 타입 병렬형 하이브리드 시스템인데요. 현대자동차의 독자적인 제어 기술로 탄생한 것이죠.



전기차-하이브리드차의 부드러운 연결

비밀은 모드 전환에 있었다!
l 비밀은 모드 전환에 있었다!

LF쏘나타 PHEV는 전기차 모드와 하이브리드차 모드 모두 운용됩니다. 때문에 도로 상황, 운전자 컨디션 등에 따른 모드 전환이 자연스럽게 이어져야 합니다. 모터를 이용해 주행하는 CD(Charge Depleting) 모드에서 급가속이 필요할 경우, 엔진이 작동되도록 한 설계는 운전의 즐거움과 위급 상황의 안전성까지 생각한 것. 모드 전환이 필요한 상황에서 부드러운 전환을 위해 엔진은 모터 속도에 맞춰 상황에 따라 미리 예열됩니다. 하이브리드 모드인 CS(Charge Sustaining) 모드로 바뀌면서 엔진 토크가 안정될 때까지의 시간은 1.2초 내외. 상황과 조건에 따라 긴밀하게 이뤄지는 변속기의 킥다운(Kick-Down: 엑셀 페달을 밟을 때 더 큰 견인력을 위해 자동으로 저단 기어로 변속)도 이전의 친환경차와 차별화된 자연스러운 변속감을 느낄 수 있게 해줍니다.



파워풀한 동력 성능의 비밀, HEV 전용 엔진

동력 성능은 자동차의 본질적인 경쟁력!
l 동력 성능은 자동차의 본질적인 경쟁력!

LF쏘나타 PHEV는 ‘하이브리드차는 힘이 약하다’는 인식을 바꾸기에 충분한 동력 성능을 지니고 있습니다. 순수 독자 기술로 개발한 HEV 전용 누우2.0 직분사(GDi) 엔진은 최고 출력 156마력, 최대 토크 19.3kgfm를 자랑합니다. 2000cc이지만 2500cc 엔진을 장착한 타사 제품에 버금가는 성능입니다.

스포티한 LF소나타 PHEV의 외관
l 스포티한 LF쏘나타 PHEV의 외관

HEV 전용 누우2.0 GDi 엔진은 친환경 하이브리드차의 약점으로 지적되었던 초기 가속 문제를 상당 부분 해결하는 동시에 국내 중형 HEV 중 최초로 스포츠(Sports) 주행 모드를 적용했습니다. 역동감 넘치는 ‘펀 드라이빙(Fun Driving)’이 가능해진 것이죠.



고효율 연비의 열쇠, HEV 전용 6단 자동변속기

효율과 성능, 자연스러운 변속감까지 만족시키는 HEV 전용 6단 자동변속기
l 효율과 성능, 자연스러운 변속감까지 만족시키는 HEV 전용 6단 자동변속기

지난 2014년 남양연구소에서 열린 ‘HKIPC(현대/기아 국제 파워트레인 컨퍼런스)’ 현장에서 공개된 현대자동차의 HEV 전용 6단 자동변속기. 일반 자동차에 적용되는 자동변속기와는 다른 구조인데요. 기존의 변속기에 전자석 모터를 추가 장착하고 HEV에 최적화 된 새로운 하우징에 변속기와 모터를 함께 담았습니다.

다이내믹한 운전에 에너지 효율도 높아진다면 PHEV를 선택하지 않을 이유가 없죠
l 다이내믹한 운전에 에너지 효율도 높아진다면 PHEV를 선택하지 않을 이유가 없죠

HEV 전용 6단 자동변속기는 기어 장치의 기계적인 움직임을 최소화시키고, 변속기를 통해 손실되는 출력까지 최소화 시켜줍니다. 또, 전동식 오일펌프(EOP: Electric Oil Pump)를 적용해 모터 회전 수에 따라 필요 유량을 조절해 변속기 내부 최적 유량을 제어합니다. 무게가 130kg으로 가벼워 차체 중량을 줄이고 연비를 향상시키는 역할도 하고 있죠.



구동시스템의 핵심, 모터

TMED 타입은 기존 파워트레인 구조에 모터를 삽입한 것입니다
l TMED 타입은 기존 파워트레인 구조에 모터를 삽입한 것입니다

LF쏘나타 PHEV는 독자 기술로 개발한 병렬형 하드타입 시스템, TMED(Transmission Mounted Electric Device) 타입을 적용했습니다. 경쟁차의 시스템과는 사뭇 다른 독자적인 행보인데요. 엔진과 변속기 사이에 모터가 위치하고, 엔진과 모터의 출력을 끊거나 전달하는 엔진 클러치를 갖춘 것입니다. 이 시스템의 가장 큰 장점은 보다 간단한 구조와 적은 모터 용량으로도 구동 효율을 극대화할 수 있다는 것이죠.

엔진을 켜지 않고도 약 44km까지 주행할 수 있는 비결은 바로 전기 모터!
l 엔진을 켜지 않고도 약 44km까지 주행할 수 있는 비결은 바로 전기 모터!

구동 효율에서 전기 모터의 역할은 중요합니다. LF쏘나타 PHEV는 모터 중에서도 초고효율 모터라 불리는 IPM(매입형 영구자석: Interior Permanent Magnet) 동기 모터를 적용했는데요. IPM 동기 모터는 적은 전력으로도 같은 출력을 낼 수 있습니다. 게다가 적은 에너지 손실 때문에 발열도 억제하고, 모터의 방열 면적과 열 용량도 줄일 수 있어 소형화, 경량화가 가능하죠.



▶ 현대자동차그룹 연구개발본부 간행물 R&D STORY ‘LF쏘나타 PHEV’에서 발췌한 내용입니다




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