(Hybrid#1) 신형 프리우스 PRIUS by Toyota

디트로이트 모터쇼에서 발표된 시대를 앞서가는 하이브리드 3세대 프리우스
프리우스는 라틴어로 ~에 앞서라는 뜻이라고 한다..

토요타면서 마치 지가 닛산 스타일인냥 맥시마와 페어레이디와 같은 Z모양의 눈을 가지고 있다..

잠깐 광고!!  < One car can change the world>

광고2:  쿨한 음악~ 토요타의 친환경 하이브리드 2세대 프리우스
토요타는 프리우스의 UCC 광고콘테스트를 자주 열어 인기가 좋다...

미드 <Weeds>의 쥔공 마약파시는 주부님이 즐겨타던 2세대 프리우스
배기량 1500cc 가솔린엔진+전기모터,  막강 연비를 자랑하던 토요타의 프리우스

토요타는 디트로이트 쇼 회장에서, 하이브리드 카 「프리우스」의 3세대 신형을 발표했다.
일본과 미국에서는 5월 중순에 발매예정

1997년에 등장한 초대부터 세어 3대째가 되는 프리우스.외관은 2세대의 컨셉을 이어, 전조등 디자인 등 디테일에 차이는 있지만, 「호를 그리는 루프를 가진 원 모션  5 도어 해치백」이라고 하는 전통을 계승하고 있다.
Cd치는 0.25로, 2세대의 0.26으로부터 개선되었다.

사이즈는 4460×1745×1490 mm(전체 길이×전체 폭×전체 높이)로 2대째의 4445×1725×1490 mm로부터 약간 대형화되었으나 휠 베이스는 2700 mm로 변하지 않았다.

연비는 21.2km/L. 이 연비는 새롭게 개정된 미국의 EPA 연비기준으로 측정한 것으로 단연 양산차 최고수준의 연비를 자랑한다. 동일기준으로 측정된 신형 혼다 인사이트의 연비는 17.4km/L 수준이다.

3세대 프리우스의 특징으로는 탑재되는 엔진 배기량이 더욱 커졌음에도 연료효율은 오히려 증가했다는 것이다. 기존 78마력을 내던 1.5리터 엔진은 98마력을 발휘하는 1.8리터 신형엔진으로 교체되면서 모터의 동력을 합한 시스템 출력은 기존 113마력에서 134마력으로 증가했다. 덕분에 정지상태에서 시속 100km/h 가속시간은 기존 10.9초에서 9.8초로 1초가량 단축되었다. 변속기는 CVT만이 제공된다.

휠과 타이어는 기본적으로 15인치와 195/65 R15사양의 저 저항 타이어가 매칭된다. 옵션으로는 17인치 휠과 215/45 R17사이즈의 타이어를 선택할 수도 있다.

프리우스의 핵심기술이라 할 수 있는 하이브리드 시스템 역시 크게 개선되었다. 에어컨을 위한 동력은 엔진이 아닌 모터에서 제공되며 Ni-MH의 배터리형식은 변함없지만 전류변환 냉각 시스템이 간소화가 이루어졌다. 덕분에 연비의 경우 1세대 프리우스가 17.4km/L 수준을, 2세대 모델이 19.5km/L 수준이었던 반면 신형 프리우스는 21.2km/L에 이르는 연비를 자랑하도록 발전했다.

신형 프리우스에는 버튼의 조작으로 간단하게 차의 성격을 변화시킬 수도 있다. 'ECO'모드의 경우 프리우스가 가진 모든 능력을 발휘하여 높은 효율을 발생시킬 수 있는 주행이 이루어지며 'POWER'모드에서는 연비보다는 주행성능이 강화된 성격을 띠게 된다. 또한 운전 중‘EV'버튼을 누르면 짧은 거리이지만 전기모터만의 힘을 이용한 주행이 가능하다.

안전 장비로는 듀얼 에어백, 사이드 에어백, 커튼 에어백, 운전자 무릎 보호 에어백, ABS, EBD(Electronic Brake Distribution), BA(Brake Assist), TRAC(Electronic Traction Control), VSC(Vehicle Stability Control) 등이 기본으로 탑재된다. 이와 함께 주행상황을 예상해 사고가 날 경우를 대비해 충돌을 예방하는 Free-Collision 시스템이 새롭게 추가되었다.

중량은  NVH를 개선한 것 등에 의해 2세대의 1260~1280 kg보다 50 kg 정도 무거워졌으나 연비는, 미국 환경보호청(EPA) 기준, 10·15 모드 연비 모두 아직 검사를 받지 않지만, EPA의 시가지·고속 혼합 50 MPG(1 갤런 당 50마일?? 세계 도량형 협회는 뭐하나? 도데체 1리터에 몇킬로염?)를 타겟으로 하고 있다. 덧붙여서 2세대는 46 MPG였으므로, 개선치약 9％를 2대째의 10·15 모드 연비 35.5 km/L에 적용하면, 약 38.7 km/L가 된다.

2Funky주: 일본 기준 연비에 속으면 안된다...
앞에서 말했듯이 약 21km/l 아흑 내차의 약 3배당...ㅜ.ㅜ

하이브리드 시스템은 「THS II: TOYOTA Hybrid System II」. 명칭은 2세대와 같지만, 파워트레인의 90％은 새롭게 개발되어 3세대차량에 취득한 특허는 2세대의 370건에서 1000건으로, 3배 가깝게 증가하고 있다.

배기열 재순환 시스템, 소형 경량인 인버터, 개량된 콘트롤러 등, 렉서스 RX나 렉서스의 신형 하이브리드 전용 세단 HS250h에도 채용되고 있는 기술을 탑재하여 효율을 높이고 있다. 모터만으로 주행하는 EV모드외, 파워 모드와 에코 모드를 선택할 수 있다.

엔진은 1.8 리터의 2 ZR-FXE로 변경되었다.
명칭이 나타내 보이는 대로 앳킨슨 사이클의 가솔린엔진 으로, 최고 출력은 73 kW(98 hp), 최대 토크는 142Nm.전기 모터의 최고 출력은 60 kW(80 hp), 최대 토크는 207 Nm로, 시스템 전체의 최고 출력은 100 kW(134 hp)가 된다.이것에 의해, 0-60 mph 가속은 9.8초(타겟치)가 되었다.　프리우스의 세일즈 포인트인 연비의 개선과 함께, NVH나 동력 성능과 같은 자동차로서의 기본 성능의 개선을 도모되고 있는 것이 3대째의 특징이라고 말할 수 있을 것이다.

2funky주: 팽창비를 높이고 압축비를 내린 프리우스 앳킨슨 엔진의 이해 (출처: 일본 위키)

내연기관이 열에너지를 운동에너지로 변환하는 효율(열효율)은 열역학 제2법칙에 의해 열에너지가 이동하는 상의 온도 차가 큰 만큼 높다. 즉, 내연기관에서의 연소 온도가 높고 배기 온도가 낮은 만큼 효율은 높아진다. 팽창 행정을 단열변화로 보았을 때, 연소 개시시의 연소 가스의 체적(≒상사점에 있어서의 용적)과 배기 개시시의 체적(≒하사점에 있어서의 용적)의 비(팽창비)가 높을 정도 효율이 높다고 하는 것이 된다.

 

오토 사이클 상, 흡기를 압축하는 용적비(압축비)와 팽창비는 동일하기 때문에, 압축비가 높을 수록 열효율은 높아지지만, 통상의 가솔린엔진은 압축비를 너무 높게 하면 압축 행정으로 혼합기가 과열해 이상 연소(노킹)가 발생해 버리기 때문에, 9~11의 범위에 억제되어 있다. 거기서, 팽창비만을 보다 크게 해 열효율을 개선한 것이 앳킨슨 사이클이다

(아래 그림이 이 엔진의 4행정 흡입, 압축, 폭발, 배기의 4사이클.. 피스톤이 적게 올라가고 많이 내려간다능)

당초의 앳킨슨 사이클은, 링크 기구와 크랭크 기구를 병용 해 상·하사점의 위치를 스트로크마다 변화시키는 것으로, 팽창비가 압축비보다 커지는 상태를 실현한 것이지만, 기구가 너무 복잡하기 때문에 고회전화가 곤란하고 최고 출력의 향상에 한계가 있었기 때문에 왕복기관의 주류는 되지 않았고 선박의 저회전 엔진 등에 활용되었다. 따라서 이 엔진은 연비효율이 좋으나 저속토크와 고출력불가라는 단점이 수반한다.(이를 모터로 커버하는 것이 프리우스의 하이브리드 시스템)

실제로는 압축비를 14 정도까지 높인 오토 사이클에 대해, 흡기 밸브가 닫는 타이밍을 하사점의 전후에 일정량 늦추는 것으로 실질적인 압축비를 작게 억제해 동등의 원리를 재현한 것이 R.H.Miller 에 의해서 고안된 밀러 사이클로서 실용화되고 있다. 오토 사이클과의 차이는 밸브의 캠 형상 뿐이어서, 종래의 부품이 거의 그대로 유용할 수 있는 것은 응용상의 큰 이점이다. 그렇지만 동일 배기량의 오토 사이클과 비교했을 경우, 흡입할 수 있는 혼합기(=발생 열량)가 제한되어 버리기 때문에, 발생할 수 있는 출력은 낮아져 버린다. 이것을 보충하기 위해 과급기(터보?)를 조합하는 것으로 기관 중량당의 출력을 향상시킨 것이 실용화되고 있으며 가변밸브 타이밍  기구를 갖추어 유사한 효과를 가지는 BMW의 밸브 트로닉이나 혼다의 가변스토틀 등이 있다.

 --혼다의 하이브리드 인사이트 (1300cc엔진)보다  연비가 좋은 이유에 이 엔진도 한 몫을 할까요? 

새로운 장비로 주목받는 것이, 「태양열 환기 시스템」.루프부분의 태양전지로 주차도중 차내 환기를 동작시키는 것으로, 여름이라도 실내의 기온을 선선하게 유지하거나 리모콘으로 차 밖에서 에어콘을 동작시킬 수 있어 엔진 시동시의 에어콘 부하를 줄여, 연비 개선을 도모한다.

또 스테어링 휠에 설치된 스위치를 터치 센서화해, 센터 미터에 손가락이 닿고 있는 위치를 표시하는 것으로 시선 이동을 줄이는 「터치 트레이서 디스플레이」도 새롭게 채용되었다.
덧붙여 배터리나 엔진, 모터의 에너지의 흐름을 표시하는 「에너지 모니터」는, 카내비게이션의 디스플레이로부터 멀티 인포메이션 디스플레이에 옮겨졌다.

전면의 노즈 부분에 브레이크 시스템과 연동된 충돌방지 시스템인 세이프티 레이더가 있어 앞차 간격이 설정치보다 줄거나 위험요소가 감지되었을때 브레이크 경고등이 들어오며 운전자가 브레이크를 작동시키면 사전에 정지모드설정으로 제동거리를 줄이는 열할을 한다.

 이 외에 레인 어시스트, 주차 어시스트 등의 안전 운전 지원 기능을 장비하고 있으며 미국사양에서는 도난 차량의 발견이나 구난 통신을 가능하게 하는 「Safety Connect」를 장비한다

누가 보면 닛산차로 알겠다..
 

내부 인테리아도 함 보자..

가운데 윗부분이 현재 운행상황 및 에너지 효율을 보여주는 미터

그럭저럭 널찍하다.

뒷좌석 폴딩은 기본, 트렁크 하단은 아마도 배터리?

인기있는 거 함봐라..

<이하는 토요타 발표자료 사진 중>

시원한 썬루프

프리우스로 보는 하이브리드 시스템의 이해 (장단점)

 

장점

-기름값이 적게 든다. (고연비-사실 이거 말고 뭐가 있을까나?)

-일반 차량과 동일하게 주유소의 연료 보급만으로 전기 자동차의 장점을 활용 가능하다.

-가솔린 엔진의 효율이 나쁜 저RPM(회전) 부분에서는 토크가 좋은 전기 모터를 사용해 효율적으로 발진·가속이 가능하다.

-저속 운행과 같이 모터의 동력만으로 구동할 수 있을 때나, 정지중의 에어컨 사용시에서도 배터리의 충전 상황이 충분하면 엔진을 정지할 수 있는 idling 스톱이 가능하다.

-감속 시에 엔진을 정지(속도에 따라서는 가솔린 공급만을 정지)해 생기는 운동 에너지를 모터에 의해서 다시 발전해 회수해, 충전하는 것이 가능

-이러한 결과로 브레이크 시 브레이크 패드의 마모가 적다.

-전력은 회생 브레이크나 엔진으로부터 직접 발전 된 것을 이용하기 때문에, 사용자가 일부러 충전할 필요는 없다.

-모터와 유체 트랜스미션을 이용한 무단변속기(CVT)이기 때문에 수동모드는 없더라.. 음

-가속·감속이라고 하는 조건 변화에 의해서, 「엔진만」 「모터만」 「엔진·모터 병용」의 변환을 빈번히 실시해, 연비 효율을 올리고 있다.

-낮은 내리막길과 같은 경우에는, 엔진·모터 모두 거의 작동시키지 않는 채 주행하는 것도 가능타..

-에너지의 흐름이나 실제의 연비 등의 정보는, 멀티 인포메이션 디스플레이에 리얼타임에 표시되어 급가속이나 에어컨의 작동과 같은 연비를 악화시키는 조작을 했을 경우, 그 결과를 표시해 줌으로써 무의식중에 운전자에게 고연비 운전 압박을 준다..

 

결점 (하이브리드 시스템의 한계)

-연비의 계측 환경의 차이에 의해, 카탈로그 표기의 연비와 실용상의 연비에 있어서의 차이가 크다..
-제어상, 단시간에 스톱&고가 연속하는 시가지 주행에서는 그 장점을 유감없이 발휘할 수 있지만, 산이나 고개를 오르내리는 연속한 오르막이나 내리막길의 경우는 시스템의 성능을 충분히 다 살릴 수 없다.

-오르막에서 모터 어시스트로 배터리를 다 사용한 후에는 충전을 위해 엔진 출력(가솔린)을 소비

-내리막에서는 배터리 보호를 위해 충전율과 충전량을 억제하게 되어 일정 정도 이상의 전력 회생을 기대하기 힘들고 자동적으로 엔진 브레이크의 비중이 높아짐

-고속도로 운행 시에는 시가지 주행과 같이 엔진 정지와 같은 동작이 없기 때문에, 연비가 좋지 않음.

-유해 물질의 배출량 경감이라고 하는 관점에서는, 확실히 주행중의 유해 물질의 배출은 적으나 배터리나 인버터 소자를 포함한 하이브리드 시스템의 부품의 제조와 폐기에 수반하는 유해 물질의 배출량은, 하이브리드 시스템을 탑재하지 않는 차량보다 분명하게 많다.

(이 때문에, 차량의 라이프 사이클 전체에 있어서의 유해 물질 배출량의 종합에서는, 종래의 가솔린차량과 비교 시에 크게 경감되긴 힘들다라고 하는 지적도 있다).

-고연비를 위한 주요 부품인 인버터나 구동용의 HV 배터리 등은, 운용에 의해서 발생하는 열이나 전압, 혹은 충방전 사이클 등에 의해서 필연적으로 노화·열화 하는 「소모품으로서의 성질」을 가진다 (특히 배터리에 관해서는……) 그 때문에, 차량이나 엔진 본체의 수명보다 짧은 주기로, 하이브리드 시스템용 부품의 교환이 필요하다. 부품의 수명 설정이나 메이커 보증의 문제에 대해서는, 벤더의 대응체제가 확립되지 않고, 또, 사용자의 주지·이해도도 높지 않은 편이다.

(사실 이 부분은 토요타에서 리콜이란 미명하에 무료로 배터리를 교환해주고 있다고 한다..토요타가 주장하는 것은 10년 10만키로 시에 일반차량보다 경제적이란 것이며 5년 10만키로 무상보증이다.)
-저속에서는 엔진이 정지해 모터 주행이 되기 위해, 통상의 차량보다 주행음이 극단적으로 낮은, 혹은 완전 무음 상태로 주행하는 경우가 있다. 그 때문에 보행자들이 차가 지나감을 감지하기 힘든 부분이 있어 사고의 위험성이 상존한다..

저속이라 큰 사고는 안 나겠지만……

-동등 클래스의 가솔린차와 비교하면, 연비로는 비싼 경제성을 가지지만, 차량 본체 가격이 비싸고, 가격차를 연비로 상쇄하기까지는 상당히 많이 달리지 않으면 안 되는 것이 확산 보급을 방해하고 있다.

 <물경 3000x2000 고해상도 PRIUS 월페이퍼 3종세트>

그래도 하이브리드는 가격차를 장래적인 연비와의 격차로 상쇄한다고 하는 동기보다 직접적인 환경 부하의 저감이나 EV기능 등을 평가해 구입해야 한다는 견해도 강하다. 실제 아카데미상에 배우가 프리우스를 타 등장한 것처럼  프리우스는 환경에 좋다고 하는 브랜드 이미지를 만들수 있기 때문이다.

 

캘리포니아주의 엄격한 규제를 패스한 당시 유일한 가솔린 엔진의 실용차로서 프리우스가 화제를 불러일으켜, 환경 문제에 적극적인 사람들을 중심으로 차례차례 프리우스를 구입한 것이나 할리우드스타 들이 환경 문제에 적극적인 것을 어필하기 위해서 (이것이 부유층에 있어서 어떤 종류의 스테이터스라고 볼 수도 있겠지만..) 다들 프리우스를 자가용차량으로 선택하던 시기도 있었다.

그 중에서도 레오나르도 디카프리오는 몇 대나 구입했다고 하고 현 시점에서도 유가 상승이나 경기침체로 인해 인기가 식지 않고  구매해도 6개월 대기가 되는 만큼 예약이 쇄도하고 있다고 한다..

그렇지만 한편으론  환경 문제에 적극적으로 임하고 있다는 모습을 과시하는 일부의 프리우스 소유자를 불쾌하게 느끼는 사람이나,  "하이브리드 차를 타지 않는 사람은 환경 문제에 소극적인가"와 같이 다루어지는 것에 반감을 안는 사람도 있어, 하이브리드 프리우스는 단지 환경 파괴를 살짝 덮어 가리는 면죄부에 지나지 않는다고 지적하는 소리도 있다.

미국의 코메디 애니메이션, 사우스 파크에서도 프리우스를 사고 나서 갑자기 자신의 높아진  환경 의식을 주위에 자랑 하기 시작한 등장 인물을 그린 에피소드가 있기도 하구....

암튼 다음 시간에는 혼다의 신형 하이브리드 인사이트를 통해 하이브리드의 전기 시스템에 대해 알아보도록 하자..

혼다 신형 인사이트

PS. 필자는 차디자인만 보는 자동차 문외한으로 위 기술 정보중 잘못된 부분이 있으시면 정중히 수정을 부탁드림다....
(출처: 토요타홈, http://car.watch.impress.co.jp,일본 위키, 일본 구글, 한국 블로그들..)

시내에선 우리 쥐돌이보다 이런 차가 좀 끌린다..아흑..