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닛산의 하이브리드는 2클러치 병렬식 시스템

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글 : 채영석(webmaster@global-autonews.com)
승인 2008-09-11 16:49:10

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지난 8월 초 닛산자동차가 세계 각국의 자동차 전문기자들을 초청해 그들의 기술 개발 현황을 소개하는 Nissan Advanced Technology Briefing 2008을 개최했다. 이를 통해 닛산자동차는 2~3년 내에 실용화가 가능한 신기술들을 소개했고 글로벌오토뉴스를 통해 간단한 내용을 소개했었다. 이번에는 당시 닛산자동차가 발표했던 신기술들을 좀 더 자세하게 살펴 본다.

글/채영석(글로벌오토뉴스 국장)

관심을 끈 것은 새로운 컨셉의 하이브리드 기술과 전기차, 그리고 리튬 이온 배터리에 관한 것이었다. 닛산자동차가 이번에 발표한 하이브리드 시스템은 토요타로부터 라이선스로 도입해 알티마에 채용했던 것과는 다른 것이다. 우선은 모터가 두 개 있는 토요타 하이브리드카와 달리 하나의 모터에 병렬식 하이브리드 시스템을 채용하고 있다.

이번에 닛산이 자체 개발에 의해 발표한 하이브리드 시스템은 3.5리터 V6 엔진과 7단 AT를 기본으로 하고 있다. 여기에 모터는 하나이고 클러치가 두 개, 그리고 리튬 이온 배터리와 인버터로 구성되어 있으며 모터는 발전기로서도 기능한다.

주목을 끄는 것은 두 개의 클러치를 사용한다는 점. 클러치 하나는 엔진과 모터, 또 하나는 모터와 자동변속기 사이에 설치되어 주행 상황에 따라 클러치는 단절되거나 연결된다. 전기모터만으로 주행할 때는 클러치1은 단절되고 클러치 2가 접속된다. 이에 따라 엔진은 정지 상태가 되고 모터만으로 구동한다. 클러치1을 단절함으로써 엔진이 계속해서 도는 것을 피해 전력소비를 저감할 수 있다는 것이 닛산측의 설명이다.

일상적인 주행에서는 2세트의 클러치는 동시에 접속된다. 이 때문에 엔진은 차 바퀴와 모터 양쪽을 구동하는 것이 되고 모터는 발전기로 되어 배터리를 충전한다. 급가속시에는 통상 주행과 같이 1세트의 클러치는 동시에 접속되지만 모터는 배터리의 전력을 이용해 엔진을 보조한다. 이로 인해 강력한 가속감을 얻을 수 있다.

속도를 줄일 때에는 클러치1은 단절되고 클러치2가 접속된다. 거기에서 구동 바퀴는 모터만으로 구동되며 엔진 브레이크를 사용하지 않기 때문에 에너지 회생량은 커진다. 또 자동차 속도에 따라 다르지만 감속시에 엔진을 정지시키는 것도 가능하다.

실제 주행시험장에서 느낀 것은 시속 약 100km까지는 전기모터만으로도 주행이 가능하다는 점이었다. 마일드 하이브리드는 정지 상태에서만 전기모터로 작동이 되고 주행이 시작되면 엔진이 구동을 한다. 이 때 전기모터는 보조 역할을 하는 것으로 혼다 시빅의 경우처럼 파워를 높이는 역할을 하게 된다.

그런데 토요타의 THS와는 다른 시스템이지만 전기모터와 엔진을 병렬식으로 사용할 수 있어 실질적으로 스트롱 하이브리드로 분류할 수 있다는 점에서 주목을 끌었다. 토요타의 특허 독점으로 시장 확대에 한계가 있다는 지적이 있었으나 닛산의 하이브리드는 새로운 전기를 마련할 수도 있어 보인다. 닛산의 병렬식 하이브리드카는 2010년 출시를 목표로 해 시험 주행을 하고 있다.

한편 전기자동차는 큐브를 베이스로한 앞바퀴 굴림방식차. 리어 시트 아래에 세 개의 배터리팩(합계 300kg)을 탑재하고 있어 차량 중량이 증가했지만 가속성은 좋다. 이는 모터의 최고출력이 80kW나 되기 때문. 미쓰비시의 I MiEV 모터의 최고출력은 47kW로 시승차는 두 배 가까운 최고출력을 발휘하고 있다. 고출력의 모터는 가속시 토크도 두텁고 엑셀러레이터 작동에 예민하게 반응한다.

항속거리는 미쓰비시 I MiEV와 같은 160km, 최고속도는 135km/h. 역시 2010년 출시 예정인데 차체는 큐브를 베이스로 한 것이 아니라 전용 설계된 모델이 될 것이라고 한다.

하이브리드카든 전기자동차든 핵심은 배터리 기술이다. 이번에 닛산자동차가 별도의 시간을 할애 해 소개한 리튬 이온 배터리는 Automotive Energy Supply 사가 개발한 라미네이트형. 현재 공개된 리튬 이온 중 유일하게 라미네이트형을 채용하고 있다. 닛산자동차는 라미네이트형을 선택한데 대해 우수한 냉각성을 꼽았다.

라미네이트형 리튬 이온 배터리에는 전기자동차와 하이브리드카용의 두 종류가 있다. 전기자동차용은 항속거리를 늘리기 위해 에너지 밀도를 중시한 구조를 채용하고 있다. 즉 전극의 두께를 늘려 리튬을 보관 유지하는 공간을 확대해 용량을 증대하고 있다.

이와는 달리 하이브리드카용은 출력 밀도를 중시하는 구조로 하고 있는데 이는 하이브리드카에서는 순간적인 방전특성과 충전특성이 요구되기 때문이라고 설명하고 있다. 이 때문에 전극의 두께를 얇게 해 전극 재료중의 리튬을 전극판에 가깝게 하고 있다.
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