FIA WEC를 위한 신형 푸조 하이퍼카 LMH의 심장 공개

지난 25년간 파트너십을 맺고 있는 푸조 스포츠(PEUGEOT sport)와 토탈(TOTAL)은 FIA WEC(월드 내구레이스 챔피언십) 출전을 위한 하이퍼카 LMH의 파워트레인의 핵심을 공개했다. 새로운 FIA WEC 규정을 만족하는 파워트레인(PEUGEOT HYBRID4 500KW)을 개발하기 위해 월드클래스 모터레이싱 분야의 경험과 전문성을 모두 동원했다. 

 

100% 푸조스포츠 자체 제작 엔진

푸조 스포츠는 내구레이싱에서 V12, V8을 사용했던 PEUGEOT 908s와 FIA WRC(월드 랠리 챔피언십)에 참가했던 4기통 엔진을 제작했던 경험을 살려 2.6리터 트윈터보 V6 엔진을 새로 만들어냈다. 미드십 엔진이며 출력은 500kW(680hp)로 무게는 165kg이며 후륜 구동이 기본이다.

시퀀셜 7단 기어박스는 스티어링 휠의 패들시프터로 변속하며 푸조스포츠가 개발한 브레이크 바이 와이어 시스템으로 전자제어된다. 드라이버는 감속 상태에서 모터를 사용하는 엔진 브레이킹과 브레이크 디스크에 가해지는 압력을 제어해 전기와 유압을 적절히 혼합해 사용할 수 있다. 가속 또는 감속 과정에서 진행되는 에너지 회수 구간(200kW 규정)에서 최적화 되는 에너지 관리는 머신의 성능과 효율을 극대화하게 된다.

 

토탈(TOTAL)이 담당한 윤활유

냉각수와 엔진,변속기 윤활유는 다양한 온도에서 집중적인 사용과 수명을 고려해 토탈이 특별히 제작했으며 푸조 스포츠가 제작하는 하이퍼카의 중요한 역할을 하게 된다. 토탈은 모터스포츠에서 얻은 경험을 토대로 특별한 그리스와 오일을 추가로 개발했으며, 토탈의 엔지니어팀은 대회에 참가해 샘플을 채취, 분석하며 레이싱카의 상태를 지속적으로 모니터링한다. 

 

전기 모터스포츠의 심장부

푸조 스포츠는 개발팀의 전기 모터 개발 경험과 양산차 관리 시스템 개발의 경험을 토대로 200kW 모터 제너레이터 유닛으로 전륜을 책임지도록 디자인했으며, 여기에 담긴 노하우는 다음과 같다. 모터스포츠의 전동화 시스템의 디자인과 주행에 대한 PSA 모터스포츠가 쌓아온 전문성, 최근 런칭한 푸조 스포츠 엔지니어 라인과 하이브리드를 포함한 전기 모빌리티에서 축적한 푸조와 PSA 그룹의 경험들이다.

 

TOTAL이 개발한 혁신적인 배터리 컨셉트

고밀도, 고출력, 고전압 배터리(900V)는 푸조 스포츠와 토탈의 자회사인 SAFT가 공동개발했다. 포뮬러1에서 10년 이상의 경험을 쌓은 SAFT의 엔지니어들은 푸조 스포츠의 사양을 바탕으로 내구레이스에 필요한 에너지보다 전력의 밀도를 우선으로 하는 배터리에 가장 최적화 된 유형의 셀을 선택했다. 자동차 성능을 책임지는 요소 중 하나인 배터리는 자동차와 파워트레인의 에너지 관리 프로세스로 완전 통합된다.

새롭게 개발한 배터리는 운전석 뒷쪽 연료탱크 아래의 모노코크 스트럭처 안에 있는 카본 케이스에 들어있다. 최대 24시간을 달리는 레이스에서 최적의 내구성과 일정한 성능을 유지할 수 있도록 설계했다. 토탈과 푸조 스포츠는 프랑스 파리 인근의 푸조 스포츠의 베르사유-사토리의 새로운 워크샵에서 배터리에 대한 인증 작업을 진행하고 있다.

 

PEUGEOT HYBRID4 500kW의 파워트레인

엔진의 출력은 500kW(680hp)를 내며 모터 제너레이터 유닛의 용량은 200kW이지만, 대회 규정에 따라 최대출력은 500kW로 제한했다. LMH 파워트레인은 다양한 상황에 대응하기 위한 파워트렌이 작동하는 크게 4가지 조건들을 설정해두었다. 

첫번째, 대회 규정상 120km/h 미만의 속도에서는 전기에너지 사용이 불가능해 모터 제너레이터 유닛은 이 속도 이상에서만 작동한다. 즉 출발시에는 내연기관으로만 에너지를 사용해야 하는 것이다. 두번째, 최고 출력을 내야하는 상황에서 V6 트윈터보 엔진의 출력은 300kW(408hp)로 제한되며, 배터리의 최고 출력인 200kW를 사용해 합계 출력 500kW(680hp)를 만들어 낸다. 

세번째, 모터 제너레이터 유닛을 사용하면 레이싱카는 자동으로 4륜구동으로 전환되며 고속코너를 질주하며 주행패턴과 성능을 수정하게 된다. 네번째, 고밀도 배터리가 방전되었을 경우 엔진은 최고출력인 500kW(680hp)까지 사용할 수 있으며 후륜구동으로 전환된다. 대회 시작 전 배터리는 플러그인 하이브리드 충전기를 사용해 완충하며 일단 레이스가 시작되면 브레이크 에너지 회수 시스템을 통해서만 충전이 이루어진다. 

다만, 다음의 경우에는 예외적으로 허용하기도 한다. 먼저 배터리가 방전된 상태로 직선주로 끝에 있을 때 엔진 출력이 515kW(700hp)까지 3% 더 사용할 수 있게되어 전기모터는 15kW의 출력을 내는 것이 가능하다. 또 피트 구간과 같이 속도가 60kn/h로 제한될 때 엔진과 모터가 각각 또는 동시에 작동하도록 레이싱카의 일렉트로닉스에 의해 자동으로 적용된다.

FIA WEC 규정에 따라 하이퍼카에는 성능 균형(BOP-Balance of Performance)에서 정한 최고출력을 보장하기 위해 4개의 휠 모두에서 발생하는 출력 수치를 실시간으로 모니터링하고 FIA로 보내는 특정 센서를 장착해야 한다.

2021년 말 트랙 테스트 프로그램이 시작되기 전까지 푸조 스포츠와 토탈은 엔지니어링 시스템을 계속 업그레이드 할 예정이며, 2021년 상반기 파워트레인에 대한 실질적인 시뮬레이터 테슽트를 시작할 것으로 예상하고 있다.

https://youtu.be/b4mSKJh3SGQ

 

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