아우디가 기존 하이브리드와 주행거리 연장형 전기차(EREV)의 경계를 허무는 독특한 파워트레인 특허를 내놔 관심을 끌고 있다.
아우디가 미국 특허청에 제출한 자료에 따르면, 아우디가 구상한 시스템은 두 개의 전기모터와 가솔린 엔진을 상황에 따라 복잡하게 연결해 사용하는 방식이다.
# 평소에는 전기차처럼 달린다
기본적인 주행 방식은 전기차와 비슷하다. 배터리 전력이 충분할 때는 주 전기모터가 한쪽 차축을 구동한다. 추가적인 접지력이나 사륜구동이 필요하면 두 번째 전기모터가 반대쪽 차축까지 구동하면서 네 바퀴에 동력을 전달한다.
여기까지는 일반적인 듀얼모터 전기차와 크게 다르지 않은데, 차이는 배터리 잔량이 줄어들었을 때 나타난다.
일반적인 EREV는 내연기관과 별도의 발전기를 사용해 배터리를 충전한다. 엔진은 바퀴를 직접 돌리지 않고 발전에만 관여하는 방식이다.
그러나 아우디의 특허는 발전기 하나를 따로 두지 않는다. 배터리가 부족해지면 가솔린 엔진이 작동하고, 평소 바퀴를 구동하던 두 번째 전기모터와 연결된다. 이때 두 번째 모터가 발전기로 변해 배터리를 충전한다.
아우디가 노리는 가장 큰 장점도 여기에 있다. 별도의 발전용 모터와 관련 전자 장치를 줄일 수 있어 부품 수와 제조 비용을 낮출 가능성이 있다는 것이다.
# 필요하면 엔진이 바퀴까지 직접 돌린다
더 독특한 부분도 있다. 특허 구조에서는 특정 상황에서 가솔린 엔진이 두 번째 전기모터를 거쳐 바퀴 구동에 직접 힘을 보탤 수도 있다. 즉 순수한 EREV라기보다는 상황에 따라 직렬형과 병렬형 하이브리드를 오가는 구조에 가깝다.
비슷한 개념 자체가 완전히 새로운 것은 아니다. 과거 쉐보레 볼트 역시 배터리가 부족한 특정 고속 주행 조건에서 엔진과 두 번째 전기모터가 기계적으로 연결돼 구동 효율을 높이는 방식을 사용했다.
다만 아우디는 구동용 모터 자체를 발전기로 활용해 별도의 발전기를 없애려 한다는 점에서 차이가 있다.
# 문제는 아우디의 상징 ‘콰트로’
이 시스템의 가장 큰 약점으로 지적되는 부분은 사륜구동이다. 배터리를 충전하기 위해 두 번째 전기모터가 발전기로 사용되는 동안에는 해당 모터가 반대쪽 차축을 구동하지 못할 가능성이 있다.
결국, 특정 상황에서는 사륜구동을 사용할 수 없게 될 수 있다는 의미다. 이는 아우디의 상징인 ‘콰트로’와 충돌할 수 있는 문제로 지적된다.
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| ▲ 아우디 SQ9 스파이샷 <출처=오토에볼루션> |
특히 눈길이나 빗길 등에서 배터리 충전과 사륜구동이 동시에 필요한 상황을 어떻게 처리할지가 실제 양산 과정에서 중요한 과제가 될 것으로 보인다.
# 부품은 줄였지만, 시스템은 더 복잡해져
아이러니한 점은 부품 수를 줄이기 위해 개발한 시스템이 제어 측면에서는 오히려 상당히 복잡해졌다는 것이다.
엔진과 두 번째 모터, 차축 사이에는 여러 연결 장치와 클러치가 필요하며 차량은 배터리 상태와 속도, 접지력에 따라 이들을 실시간으로 연결하거나 끊어야 한다.
그럼에도 별도의 발전용 모터와 인버터 등을 제거할 수 있다면 제조비와 중량 측면에서는 장점이 생길 수 있다.
결국, 아우디의 아이디어는 ‘전기차처럼 달리되 필요하면 엔진으로 충전하고, 상황에 따라 엔진까지 구동에 활용하는’ 다목적 하이브리드 시스템인 셈이다.
아우디가 이 복잡한 구동계를 실제 차량에 적용할지는 아직 알 수 없지만, 전기차와 하이브리드 사이에서 새로운 해법을 찾고 있다는 점은 분명해 보인다.
더드라이브 / 조창현 기자 changhyen.cho@thedrive.co.kr
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