풀 하이브리드 자동차 종류

직렬 하이브리드

엔진과 인버터, 모터가 직렬로 이뤄진 시스템으로 엔진은 발전기 역할만 하며 디제전 기기 관차처럼 모터의 힘으로만 달리는 방식이다. 전기자동차에 발전용 엔진을 넣었다고 생각하면 쉽다. 그래서 전기차의 장점을 두루 가지고 있는데 배터리 충전량이 충분하다면 엔진이 돌지 않아 소음이 적고 처음부터 최대토크를 낼 수 있는 모터의 특성상 차급에 비해 가속 성능이 대단히 좋다. 엔진은 발전기 역할만 하므로 사람이 어떻게 운전을 하든 항상 엔진의 RPM이 최고 효율 구간으로 유지된다. 충전과 모터 구동이 동시에 가능하며 엔진과 바퀴가 직접 연결될 필요가 없어 변속기가 없거나 2단 정도로만 체결하는 등 다른 하이브리드 방식에 비해서 설계가 자유로운 편이다. 급가속, 급정지, 신호대기 등 주행 상황과 상관없이 엔진은 항상 연비 주행 상태이므로 엔진 효율 자체는 우월하다.

배터리 가격이 지속적으로 하락 중인 것을 감안하면 직렬 하이브리드를 개발하여 얻은 파워트레인 기술을 바탕으로 아예 전기차로 바로 넘어가는 것이 낫다고 할 수 있는 상황이다.

하지만 내연기관 자동차와는 구조가 다르기 때문에 기존에 개발한 자동차 구조를 활용 할 수 없고(같은 차대에 엔진만 바꿔 얹을 수 없다는 의미) 엔진의 힘을 그대로 이용하지 않고 전기로 변환하는 과정을 거치기 때문에 차량의 전체적인 에너지 효율이 떨어진다.

다만 가솔린 가격이 비정상적으로 높거나 석유 자체가 부족한 국가들의 경우에는 효율 강화가 아닌 화석연료, 더 나아가 가솔린 그 자체의 절약을 목적으로 한 디젤-전기 하이브리드가 나올 수도 있긴 하다. 이 구조면 매우 무거운 데다 오일 교환 등의 관리가 필요한 자동변속기를 제거할 수도 있고, 구하기 힘든 가솔린 대신에 상대적으로 연료를 덜 까탈스럽게 가리는 디젤 엔진 특성상, 전시 상황 등에서 디젤유가 고갈될 경우 등유나 항공유를 들이붓거나, 최악의 경우 선박용 중유+첨가제 또는 세녹스 더 나아가서 폐식용유나 송근유를 들이부어도 엔진 수명에 악영향을 끼칠지언정 일단 굴러는 간다.

BC211, 블루시티, VK45,01(p), EMD GT26CW 등. 배터리까지 붙인 하이브리드 방식의 철도차량은 일본의 키하 E991계, 상업운전용 차량으로서는 키하 E200계가 첫 양산 사례가 된다.

그리고 대형 시내버스/전차(탱크)/디젤 기관차 및 디젤동차 등 철도차량에서 이런 경우가 상당히 있다.

병렬 하이브리드

현대자동차그룹의 주력 하이브리드 형태다. 출발할 때나 저속에선 모터로 가속하고 일정 속도 이상이 되면 엔진 클러치가 붙어 엔진에 힘을 더하는 일반적으로 엔진과 변속기 사이에 모터를 넣는 구조다. 기존 자동차와 파워트레인 레이아웃이 흡사하여 개발비를 아낄 수 있고 직병렬 하이브리드에 비해 구조가 단순하고 무게도 가벼우며 가격도 저렴하다는 장점이 있다.

다만 이러한 장점은 자동차를 만드는 기업에서 얻는 장점이고 운전자의 입장에선 상당한 단점으로 작용하기도 한다. 그러나 하이브리드임에도 순수 내연기관 자동차와 마찬가지로 정속 주행으로 엔진 효율을 높일 수 있는 고속 주행 연비가 시내 주행 연비보다 더 좋은 어이없는 상황이 발생한다. 엔진과 변속기 사이에 모터를 위치시키는 설계로 인해 모터의 크기를 일정 수준 이상 키울 수 없는 구조적 문제가 있어 직병렬 하이브리드에 비해 모터 출력이 낮아 모터만으로 가속 가능한 속도가 낮고 모터만으로 주행 가능한 거리도 짧다. 이 때문에 중저속 주행이 많은 시내 주행 효율을 일정 수준 이상 높이기가 어렵다. 그래도 순수 내연기관보단 연비가 좋으며 과거보다 모터 출력을 높이고 최적화한 결과 도심 주행 효율 역시 개선되어 직병렬식에 근접한 공인연비를 보여준다.

병렬 하이브리드엔 하나의 모터만 탑재되고 이것이 발전기 역할도 겸하므로 이걸 발전기로 돌려 배터리를 충전하면 모터로 사용할 수가 없고 반대로 모터로 동작시켜 주행에 힘을 보태면 발전기로 돌릴 수 없다. 즉, 모터의 힘으로 주행을 하고 있을 땐 엔진이 돌더라도 충전을 못 하는 치명적인 단점이 있다 .

직병렬 하이브리드

두 가지 방식의 혼용이다. 도요타 프리우스에 채용되어 특히 유명해진 시스템이다. 병렬 하이브리드처럼 엔진이 직접 자동차의 구동에 관여할 수 있고, 직렬 하이브리드처럼 모터의 힘만으로도 움직일 수 있다. 병렬 하이브리드와 달리 2개의 모터가 들어가며 시스템에 따라 구동용, 발전용 모터가 각각 들어가거나 구동과 발전을 모두 할 수 있도록 만들어지기도 한다. 덕분에 모터로 주행 중에도 발전기를 돌려 배터리를 충전 할 수 있다. 내연기관만 사용했을 때보다 최대 100%가량 높은 연비를 보인다고 한다. 별도의 변속기는 탑재되지 않으며 2개의 모터가 변속기를 대신해 엔진속도를 조절하는 방식으로(기어비는 고정) 이것을 토요타에서는 e-CVT라 부른다. 명칭 때문에 기자들이나 자동차 커뮤니티에서 조차 벨트 또는 체인으로 구동되는 CVT가 들어간다고 혼동하는 경우가 많으며 실제로 나무위키에도 잘못 서술된 문서가 많다. 단점으로는 무게가 무겁고 시스템이 복잡해 단가가 비싸다.

직병렬 하이브리드의 장점은 매우 크지만 도요타 외 차량에는 한동안 거의 채용되지 못했다. 토요타가 자신들의 시스템을 베끼지 못하도록 우회 특허들도 대거 보유하여 다른 회사들이 얼씬대지 못했기 때문이다. 하지만 시간이 흘러 몇몇 다른 회사들도 특허를 피할 수 있는 나름의 기술을 개발해 직병렬 하이브리드를 구현한다. 특히 혼다는 10세대 어코드에 이르러선 토요타 캠리 하이브리드를 뛰어넘는 연비를 달성하기도 했다.