일본을 대표하는 자동차 기업, 토요타가 12월 6일, `보다 좋은 차 만들기(もっといいクルマづくり)`를 위한 자사의 새로운 설계 개념, TNGA(Toyota New Global Architecture)에 사용될 전용 파워트레인을 대대적으로 공개했다. 토요타는 ``신규 파워트레인은 우수한 주행성능과 높은 친환경성을 양립하는 것을 추구한다``며, ``2017년 이후부터 일거에 적용 차종을 확대해 나갈 것``이라고 밝혔다.
토요타가 발표한 새로운 파워트레인은 새로운 엔진, 새로운 변속기, 새로운 하이브리드 시스템으로 구성되어 있다. 새로운 엔진은 배기량 2.5리터의 완전 신형 직렬 4기통 가솔린 엔진이고, 새로운 변속기는 8/10단의 자동변속기이며, 새로운 하이브리드 시스템은 신규 엔진을 기초로 한 ` THS(Toyota Hybrid Synergy Drive)-II` 시스템이다.
토요타가 TNGA 플랫폼을 위해 개발한 신형 THS-II 하이브리드 시스템은 4세대 프리우스에 적용된 소형/경량화 설계를 비롯한 각종 신기술과 높은 효율을 자랑하는 신개발 가솔린 엔진과의 조합으로 완성된다. 또한, 총체적인 성능 향상을 꾀함으로써 동력성능과 연비를 함께 향상시키는 것을 목표로 한다.
THS-II 하이브리드 시스템의 엔진은 토요타가 새롭게 개발한 2.5리터 `다이나믹 포스 엔진(Dynamic Force Engine)`으로, 177마력/5,700rpm의 최고출력과 22.4kg.m/3,600~5,200rpm의 최대토크를 발휘한다. 이 엔진은 실린더 내부로 유입되는 공기의 흐름을 개선하고 앳킨슨 싸이클의 적용과 저마찰 설계 및 각종 전자제어 시스템을 대거 투입하여, 열효율이 무려 41%에 이른다. 또한, 엔진 외에도 각부에 소형/경량화 설계를 대대적으로 도입하여, 시스템의 중량과 크기를 크게 절감하여 연비와 주행성능의 동시에 끌어 올리고자 한다.
여기에 엔진과 짝을 이루는 전기구동계통이 THS-II의 핵심. 배터리는 한층 소형/경량화 설계를 적용한 신형의 니켈-수소(Ni-MH) 배터리와 신형 리튬-이온(Li-Ion) 배터리팩을 사용한다. 이를 통해, 세단 기준으로 트렁크에 수납할 수 밖에 없었던 배터리 팩을 뒷좌석 하단으로 수납이 가능하게 되면서 트렁크 공간의 손해를 막는다.
신규 파워 컨트롤 유닛(Power Control Unit)은 저손실소자의 채용과 동시에 소형/경량화 설계를 도입하고 트랜스 액슬 상에 직접 배치하는 방식을 취 함으로써 약 10%의 손실을 저감했다. 또한, 구동 손실을 줄이기 위해 코일선의 사용량을 줄인 새로운 구조의 모터와 신규 개발한 전자강판 적용, 그리고 리덕션 기어의 평행축을 톱니바퀴 형태로 제작했다. 뿐만 아니라, 변속기 역할을 하는 1번 모터 제너레이터(Motor Generator)와 구동을 담당하는 2번 모터 제너레이터의 모터를 복렬구조로 설계했다.
이 외에도 토요타는 자사와 렉서스 브랜드의 고급 승용차에 사용하게 될 하이브리드 시스템인 `멀티 스테이지(Multi Stage) THS-II` 시스템도 함께 공개했다. 이 시스템은 그동안 저평가 받아왔던 하이브리드 자동차의 주행 질감을 대폭 개선하는 데 초점이 맞춰져 있다. 높은 발진 가속성능과 직결감 있는 주행 질감, 그리고 고속 주행 연비를 함께 끌어내는 것을 목적으로 한다.
이 시스템은 기존에 비해 최대 회전수가 더 높아진 신형의 3.5리터 가솔린 엔진과 조합되며, 5.0리터 V8 엔진을 사용하는 차종과 동등, 혹은 그 이상의 발진 가속 성능을 낼 수 있도록 한다. 또한, 다단계로 짜여진 멀티 스테이지 변속 장치의 작동 알고리즘을 통해, 기존에 비해 향상된 가속 페달 응답성은 물론, 엔진과 모터의 성능을 최대한으로 활용할 수 있도록 했다. 그리고 변속 시스템의 대대적인 쇄신을 통해, 신개발 자동 10단 변속기와 유사한, 리드미컬한 변속감을 구현하여, 주행의 질감의 향상을 도모한다.
플러그인 하이브리드 시스템에 대한 개선도 이루어진다. 새로운 플러그인 하이브리드 시스템은 구동용 모터와 발전용 모터가 따로 나뉘어져 있었던 기존에 비해 발전용 모터도 구동에 직접 사용할 수 있게 하는 `듀얼 드라이브 모드`를 채용, 전기차 모드의 주행 성능을 한층 강화한다. 또한, 기존에 비해 용량을 더욱 늘린 대용량 리튬-이온 배터리팩을 채용하여, 현행 프리우스 플러그-인 하이브리드의 전기차 모드 주행 거리를 60km 이상 증대하는 것은 물론, EV 모드의 최고속도도 기존 100km/h에서 135km/h까지 끌어 낸다.
