아우디의 플러그인 하이브리드에 대한 A to Z

글로벌오토뉴스 조회 514 등록일 2020.09.14


플러그인 하이브리드 모델들이 쏟아지고 있다. 주로 유럽 메이커들의 주도하고 있지만 이제는 전 세계 모든 업체들이 플러그인 하이브리드 라인업을 확대하고 있다. 그것은 내연기관과 배터리 전기차의 과도기적인 파워트레인으로서의 효율성 때문이다. 기본적으로는 한정적인 상황에서 배출가스 제로가 가능하면서 효율적이며 일상적인 운전에 적합하다는 점을 강조하고 있다.

내연기관과 배터리 전기차가 공존하는 오늘날 모빌리티의 근본적인 질문에 대한 세 번째 답이 있다. 플러그인 하이브리드 전기차가 그것이다. 기존의 내연 기관과 차량 후면의 리튬 이온 배터리에서 에너지를 공급받는 전기 모터의 조합은 국부적으로 배기 가스가 없는 주행과 낮은 연료 소비를 가능하게 한다. 플러그인 하이브리드 대한 아우디의 생각이 무엇인지 문답식으로 정리한다.(편집자 주)


Q : 하이브리드 파워 트레인이라는 용어는 무엇을 의미하며 플러그인 하이브리드는 정확히 무엇인가?

A : 전통적으로 파워 트레인은 두 개의 추진 기술 즉, 내연기관 엔진과 모터, 각각의 에너지 저장 시스템이 결합 될 때 하이브리드 시스템이라고 한다. 내연기관 엔진과 전기 모터를 결합한 하이브리드의 전형적인 특성은 전기 모터가 유일한 국부적으로 배출되지 않는 트랙션 모터로 사용되거나 추가 부스트 용량으로 내연기관 엔진을 지원할 수 있다는 것이다. 전기 견인 모터는 또한 회복을 위한 발전기 역할을 하여 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하여 리튬 이온 배터리에 저장하기도 한다. 오늘날 플러그인 하이브리드 전기차 (PHEV)는 가장 일반적으로 사용되는 하이브리드 전기 자동차 (HEV) 형태로 자리 잡았다. 배터리는 충전소나 전원 콘센트에서 외부에서 충전 할 수 있다. 그에 따라 플러그인 하이브리드 전기차 배터리의 에너지 용량이 증가하여 자동차의 전기 범위를 확장하여 고객에게 혜택을 제공한다.


Q : 플러그인 하이브리드는 두 개의 파워 트레인 간의 복잡한 균형 조정 작업이다. 최고의 토탈 기술 패키지에 대한 아우디의 공식은 무엇인가?

A ; 자신감있는 전기 주행 경험, 손쉬운 충전 관리 및 일상 주행에 대한 높은 적합성이라는 세 가지 목표에 중점을 둔다. 이 세 가지 요소는 아우디에서 플러그인 하이브리드 전기차 개발의 목표 삼각형을 형성한다.

첫째, 전기 주행 경험은 모델에 따라 최대 105kW를 제공하는 강력한 전기 모터로 정의된다. 이를 통해 다양한 주행 상황에서 넓은 속도 범위에서 완전한 전기 작동을 보장한다. 아우디 플러그인 하이브리드의 정교한 파워 트레인 관리는 빈번하고 지속적인 전기 주행을 위한 기반을 제공한다. 스마트 파워 트레인 관리 시스템은 전기 모터와 내연기관 엔진의 상호 작용을 제어한다. 차량이 완전 전기 모드로 작동 할 때, 에너지가 회복 될 때 또는 내연기관 엔진이 비활성화 된 상태에서 차량이 주행 할 때, 내연기관 엔진이 추가로 활성화 될 때를 결정한다. 추진 제어를 위한 다양한 차량 센서, 경로 데이터 및 경로 정보의 활용은 스마트 파워 트레인 관리, 특히 실제 운전에서 전기 주행의 큰 부분 및 높은 에너지 효율성에 필수적이다. WLTP주기에 따라 측정된 아우디의 플러그인 하이브리드 모델은 최대 59km의 전기 범위를 달성한다.

충전 관리는 아우디의 PHEV 모델 개발의 두 번째 축이다. 중형 및 풀 사이즈 클래스의 아우디 PHEV 모델은 최대 7.4kW의 충전 용량을 제공하여 약 2.5 시간 만에 충전한다. 이 충전 기간은 PHEV 고객의 일반적인 사용자 패턴에 이상적이다. 집에서 또는 추가로 직장에서 하루에 한 번 또는 두 번 자동차를 쉽고 빠르게 충전 할 수 있다. 그러나 아우디는 이동 중에도 쉽게 충전 할 수 있다. 아우디의 독점적인 e-트론 충전 서비스는 PHEV 모델에 카드 기반으로 25 개 유럽 국가의 13만 7,000 개 충전 지점에 액세스 할 수 있다. 가정용 및 산업용 전원 콘센트 케이블이 있는 소형 충전 시스템 외에도 모든 PHEV 모델의 표준 장비에는 공공 충전 소용 타입-2 플러그가 있는 모델-3 케이블이 포함된다.

일상적인 운전에 대한 높은 적합성은 목표 삼각형의 세 번째다. 분명히 이것은 처음 두 가지 목표, 즉 전기 모드에서의 빈번한 작동과 간편한 충전 관리에서 비롯된 것이다. 충분한 공간, 높은 가변성 및 아우디 플러그인 하이브리드의 유용성은 일상적인 적합성을 위한 또 다른 중요한 기준이다. 아우디의 엔지니어들은 PHEV 모델 트렁크에 공간을 절약하고 컴팩트하게 배터리를 통합하기 위해 많은 노력을 기울였다. 배터리가 그 아래에 위치하기 때문에 트렁크 바닥이 기존 모델에 비해 약간 높지만 그로 인한 단차가 없다. 이는 고객의 트렁크 적재 능력을 손상시키지 않고 평평하고 효과적으로 사용 가능한 바닥을 만든다. 좋은 사용성에는 A8 TFSI e5를 제외한 트레일러 히치의 가용성과 기존 모델과 동일한 견인 용량 (예외 Audi Q5 : 기존 2,500kg, PHEV 1,750kg)도 포함된다.

전기 운전 경험, 손쉬운 충전 및 일상 사용에 대한 높은 적합성의 조합은 플러그인 하이브리드가 지속 가능하고 지역적으로 배기 가스가 없는 운전을 가능하게 하기 때문에 많은 고객, 특히 통근자들에게 매력적인 선택이다.


Q : 아우디는 현재 어떤 플러그인 하이브리드를 라인업하고 있는가?

A : 현재 아우디의 플러그인 하이브리드 포트폴리오에는 A6, A7, A8, Q5 및 Q7 모델들이 포함된다. A6, A7, Q5 및 Q7 PHEV 모델을 사용하는 고객은 더 높은 시스템 용량, 표준 S 라인 트림, 서스펜션 및 파워 트레인 설정을 갖춘 스포티한 구성과 컴포트 버전 중에서 선택할 수 있다. A8에서는 일반 휠 베이스와 롱 휠 베이스 중 선택할 수 있다.

아우디는 향후 몇 달 내에 추가 PHEV 모델을 공개 할 예정이며 이후 8 개 모델 범위의 플러그인 하이브리드 모델을 제공 할 예정이다. 다른 플러그인 하이브리드 모델은 뉴 아우디 A3, Q8 및 Q3 소형 SUV 용으로 계획되어 있다.

Q : 아우디는 어떤 파워 트레인 버전을 사용하는가?

A : 아우디는 터보 차저 직분사 가솔린 엔진 (TFSI)과 전기 모터를 결합한 것으로, 리튬 이온 배터리가 트렁크 바닥 아래에 설치되어 있다. 모든 플러그인 하이브리드 모델에서 하이브리드 파워 트레인의 전기 모터는 변속기에 통합되어 있다. 하이브리드 모듈은 전기 모터와 TFSI 엔진과 구동계를 연결하는 디커플러로 구성된다. 디커플러는 변속기 바로 앞에 있다. Q5, A6 및 A7은 7 단 S 트로닉을 사용하고 Q7 및 A8는 8 단 팁트로닉이 조합된다.

모든 플러그인 하이브리드의 구동방식은 네바퀴 굴림방식이다. 이로 인해 열악한 도로 및 날씨 조건에서도 최대 견인력을 제공하고 스포티한 주행 중에도 높은 수준의 민첩성을 제공한다. 6 기통 모델은 영구 콰트로 드라이브를 표준 장비로 사용하고 4 기통 모델 콰트로 울트라 드라이브를 사용한다. 시스템 출력은 4 기통 버전 (A6, A7, Q5)의 경우 270kW (367hp)이고 6 기통 버전 (Q7, A8)의 경우 335kW (456hp)이다. 유럽 시장의 경우 A6, A7 및 Q5 모델을 다른 버전으로 추가로 사용할 수 있다. 이 경우 2.0 TFSI 가솔린 엔진과 전기 모터가 제공하는 시스템 출력은 220kW (299hp)이다

Q : 아우디는 PHEV 모델에서 어떤 배터리 기술을 사용하는가?

A : 전기 모터에 전력을 공급하는 전류는 트렁크 바닥 아래에 있는 수냉식 리튬 이온 배터리 시스템에 의해 공급된다. 모든 중형 및 풀 사이즈 모델에서 385 볼트 배터리는 Q7에는 축전용량 14.1kWh 및 17.3kWh 두 가지가 있다. A6, A7 및 A8에서는 8 개의 모듈로 통합 된 104 개의 소위 파우치 셀로 구성된다. Q5의 리튬 이온 배터리는 각형 셀로 구성된다. 배터리의 냉각 회로는 전기 모터와 파워 일렉트로닉스 장치에 공급되는 저온 회로에 통합되어 있다. 파워 일렉트로닉스 시스템은 고전압 배터리의 직류를 전기 모터용 3 상 교류로 변환한다. 회복 모드에서는 프로세스가 반전된다.

Q : PHEV 모델을 충전하는 데 얼마나 걸리는가?

A : 7.4kW 용량의 400V 3 상 AC 충전기에 연결하면 대부분의 모델에 설치된 14.1kWh 배터리를 완전히 충전하는 데 약 2 시간 30 분이 걸린다. 230 볼트 가정용 콘센트에서는 약 6 시간 30분이 소요된다.


Q : 파워 트레인 관리 측면에서 운전자는 사용 가능한 주행 모드를 어떻게 선택하는가?

A : 플러그인 모델의 하이브리드 관리 시스템은 최대의 효율성과 고객 편의를 위해 설계되었으며 최적의 운영 전략을 자동으로 선택한다. 운전자는 세 가지 작동 모드를 사용할 수 있다. 활성 경로 안내 중에 표준인 AUTO 모드에 추가하여 운전자는 EV 모드와 HOLD 모드 중에서 선택할 수 있다. EV 모드에서는 운전자가 가속 페달에서 가변적으로 감지 할 수 있는 압력 지점을 초과하지 않는한 차량이 전력으로만 추진된다. EV 모드는 차량이 시동 될 때마다 기본 설정이다. Hold 모드에서 파워 트레인 관리 시스템은 배터리의 기존 충전 상태가 유지되도록 파워 트레인을 제어한다. 예를 들어 도시 지역에서 전기 주행이 가능하다. 그럼에도 불구하고 이 모드에는 모든 전기 구동 세그먼트도 포함된다.

또한 운전자는 일반적으로 알려진 아우디 드라이브 실렉트 주행 역학 시스템의 스위치를 사용하여 Comfort, Efficiency, Auto 및 Dynamic 모드를 번갈아 가며 파워 트레인, 서스펜션 및 스티어링 시스템 설정에 영향을 줄 수 있다. 가속 중에는 설정에 따라 두 추진 시스템이 함께 작동하거나 전기 모터가 부스트를 제공하여 최대 토크를 제공하는 임계 값이 변경된다. 다이나믹 모드에서 전기 모터는 최대 주행 역학을 위한 전기 부스트 용량으로 내연기관 엔진을 더 지원한다.

Q : 아우디 PHEV 모델의 파워 트레인 관리는 어떻게 작동하는가?

A : 적을수록 좋다. PHEV 모델의 긴 전기 주행 단계에서 올바른 배터리 크기와 정교한 파워 트레인 관리 간의 상호 작용에 의존하며, 높은 효율과 회복 용량으로 인해 더 큰 배터리가 필요하지 않다. POS (Predictive Operating Strategy)는 PHEV 모델의 기술의 중심이다. 두 시스템 모두 예측 추진 및 회복 관리를 통해 리튬 이온 배터리에 저장된 전기 에너지를 사용하는 효율성을 극대화하고 많은 양의 운동 에너지를 배터리로 다시 공급하는 데 사용된다.

기존 모델에서 알려진 예측 효율 보조(Predictive Efficiency Assistant)는 상황에 따라 추진 및 회복 동작을 제어하여 다가오는 도시 제한 표지판, 교차로, 로터리, 도로의 굴곡이 있는 지형과 같은 예측 경로 데이터의 즉각적이고 분명한 매개 변수에 맞춘다. 오르막 및 내리막 구간, 알려진 속도 제한 및 레이더 센서에 의해 캡처 된 선행 차량. 어시스턴트는 관련 정보를 표시하여 운전자에게 알리고 가속 페달의 햅틱 임펄스로 상기시킨다.

예측 운영 전략은 전체 경로 계획을 따라 추진 및 회복 동작을 제어한다. 활성 경로 안내 중에 POS는 내비게이션 데이터, 예측 효율 보조 및 차량 센서에서 제공하는 정보를 분석한다. 이 분석을 바탕으로 전체 경로에 대한 대략적인 계획과 다음 경로에 대한 세부 계획을 준비한다. 동시에, 예측 회복이 시작된다. 경로 계획은 배터리가 방전되기 직전에 목적지에 도착하기 위해 도시 지역에서 전기 운전을 극대화하는데 사용된다. 그 이유는 목적지에서 차량을 충전하기 위해 가능한 한 많은 전기 에너지를 사용해야 하기 때문이다

Q : 액티브 액셀러레이터 페달이란 무엇인가?

A : 햅틱 피드백을 제공함으로써 액티브 액셀러레이터 페달은 운전자가 운전 스타일의 효율성을 극대화하도록 지원한다. 가속 페달의 압력 지점을 통해 모든 전기 주행 범위를 벗어날 때 이를 알려준다. 예측 효율 지원의 정보를 기반으로 운전자에게 코스팅 또는 회생을 위해 들어 올리라는 메시지도 표시한다.

Q : 회생은 어떻게 작동하는가?

A : 회생 측면에서 PHEV의 파워 트레인 시스템은 뉴 아우디 e- 트론과 유사하다. 고효율 및 최대 회생 용량을 위해 설계되었다. 제동 이벤트 중에 아우디의 PHEV 모델은 최대 80kW를 회생한다. 전기 모터는 모든 경미한 감속, 즉 일상 운전에서 발생하는 대부분의 제동 이벤트를 처리한다. 중간 정도의 제동 상황에서는 감속 수준 0.4g 이상에서만 사용되는 유압 휠 브레이크와 감속 의무를 공유한다. 복잡한 차량 설정으로 인해 전기 모터의 제너레이터 브레이크와 기존 휠 브레이크 (“블렌딩”) 사이에 거의 감지 할 수 없는 전환이 발생하며 브레이크 페달에서 신중하게 정의되고 지속적으로 동일한 압력 지점이 결합된다.

Q : 부스팅은 무슨 뜻인가?

A : 추진 전략은 운전자에게 매우 다양한 주행 경험을 제공하기 위해 설계되었다. 한편으로는 최대 효율과 높은 비율의 전기 구동, 그리고 필요에 따라 다른 한편으로는 부스트로 인해 매우 스포티 한 주행이 특징이다. 전기 모터는 이 과정에서 내연기관 엔진을 지원하며 지원 수준은 선택한 주행 프로그램에 따라 다르다. 모델 및 모터 구성에 따라 최대 500Nm (Q5, A7) 또는 700Nm (Q7, A8)가 적용된다. 각 TFSI가 자체적으로 개발하는 것보다 최대 200Nm 더 높다.

다이나믹 드라이브 실렉트 프로필에서 미리 선택된 S변속기 모드에서 전기 모터는 기본적으로 활성 상태를 유지하고 감속 중에 회복된다. 다른 설정의 경우 예측 효율 지원과 상호 작용하여 감속 회생은 항상 코스팅보다 에너지가 더 많은 경우에 사용된다. 감속 회생 범위는 최대 약 0.1g이며 최대 25kW를 리튬 이온 배터리에 다시 공급한다.

Q :열관리의 역할은 무엇인가?

A : 복잡한 열 관리 시스템은 긴 전기 범위를 달성하고 빠른 실내 난방을 위해 결정적이다. 고온 회로는 TFSI 엔진, 액세서리 및 변속기를 냉각시킨다. 저온 회로는 배터리, 배터리 충전기, 전기 모터 및 파워 일렉트로닉스 시스템을 냉각시킨다. 열 관리 시스템에 통합 된 히트 펌프는 1kW의 전기 에너지에서 최대 3kW의 열을 생성한다. 이를 위해 에어컨 시스템의 냉각수 회로와 연결되어 고전압 부품의 폐열을 사용하여 차량 내부를 가열한다.

Q : 마이아우디(myAudi) 앱은 PHEV 모델과 함께 어떤 디지털 기회를 제공하는가?

마이아우디 앱은 자동차 취급을 위한 실용적인 도구이다. 아우디 커넥트 포트폴리오의 서비스를 스마트 폰으로 전송한다. 고객은 앱을 사용하여 배터리 및 항속거리 상태에 대한 원격 쿼리를 수행하고, 충전 프로세스를 시작하고, 충전 타이머를 프로그래밍하고, 충전 및 소비 통계에 액세스 할 수 있다. 운전을 시작하기 전이라도 고객은 앱을 통해 차량에 에어컨을 작동할 수 있다.

Q : 아우디는 녹색 전력을 어떻게 제공하는가?

A : 아우디 고객은 100 % 수력 발전소와 같은 재생 가능한 소스에서 생산되는 폭스바겐 나투어스톰(Volkswagen Naturstrom)을 사용하여 집과 차고에 공급할 수 있다. 그 기원은 매년 TÜV에 의해 인증된다. 또한 필요한 경우 아우디는 전기 기술자와 계약하여 가정의 차고에 적합한 충전 솔루션을 설치하도록 고객을 지원한다. 결과적으로 아우디는 고객에게 포괄적인 모빌리티 제품을 제공한다.
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