차는 좋아하는데 공학적 지식은 없는 일반인입니다.
보통 내연차는 엔진과 변속기를 쓰는데, 엔진의 부족한 회전수(?)를 변속기가 도와주는..걸로 알고 있습니다. 그래서 변속기로 단수를 쪼개 저단에서는 큰 힘을 내고 고단으로 갈수록 같은 회전수에서도 더 빠른 속도를 낸다.. 정도로 이해하고 있습니다. 자전거 오르막길과 평지에서 쓰는 기어랑 같은 원리.. 맞나요?
근데 전기차는 단순히 전기모터 하나가 회전속도를 조절해서 차량 속도를 높이는 듯 합니다. 타이칸 같은 2단변속기를 단 차량도 있지만 이런 방식이 대중적이진 않아보입니다.
여기서 궁금증은, 전기차에도 다단변속기(혹은 변속기와 같은 개념의 어떤 장치)를 달아서 속도별 전기모터 회전수를 달리 쓰고, 이를 통해 회전수를 최적화해 주행거리를 늘리는 방식은 사용할 수가 없는건가요? 지금처럼 무작정 모터회전속도를 높이기보다는, 속도별로 적절한 회전속도를 유지한다면 고속에서 주행거리가 빠르게 감소하는 전기차의 단점을 어느정도 상쇄할 수 있지 않을까? 라는게 제 의문입니다.
물론 유수의 자동차회사들이 이런 방식을 안 쓰는 데는 다 이유가 있겠지만, 그 이유가 궁금하네요.
https://www.clien.net/service/board/cm_car/17152663CLIEN
따지자면 1단과 2단이 아니라.
1단과 그 아래 0.5단이 있다는 얘기이지요
내연기관 엔진은 최대 효율을 내는 rpm 구간이 있습니다.
변속기는 엔진이 그 구간에서 동작하도록 기어비를 조절 합니다.
모터와 엔진의 토크 곡선과 모터의 최대 회전수를 보시면 왜 필요 없는지 이해하실 수 있을 겁니다.
다른 제조사는 고속주행 주행거리를 늘릴 필요성이 없어보입니다.
또는 테슬라/현대 처럼 변속기따위 안쓰고 모터 배터리기술로 커버하면 되기도 하고여
1. 시동이 꺼집니다
2. 힘이 약합니다.
고 알피엠에서
1. 연비가 낮습니다.
2. 발열이 상당합니다.
그래서 엔진을 일정 속도 이내로 유지해야 하죠.
아 그리고 후진할 때 엔진의 방향을 바꿀 수 없습니다
그런데 전기 모터는 없거나 없는 수준의 차이를 보입니다.
변속기가 추가되면 그 만큼 추가 동력손실이 발생하고 재료비가 상승하는데 그에 상응하는 이득이 없어서 안씁니다.
아무튼 커버구간이 꽤 됩니다 그래서 중량 비용 측면에서 1단 종감속비 감속기가 효율적이며 변속기보다는 모터를 추가 탑제하는 방향이 효율적이라고 합니다..
다만 2단감속기 손놓고있지는 않습니다
무게 가 늘어나고 베터리 공간도 부족해지고......
여러 이유가 있을 듯 합니다.
모터는 정회정 역회전이... 자유롭습니다?
물론 뜯어보고 들어가면 더 복잡할수도 있으나..
다른 부품이 크게 필요하지 않아 서 그럴수도 있을 껍니다.
모터는 0rpm에서도 최대토크가 나오기도하고 일반적인 승용 가솔린엔진보다 토크도 세기때문에 굳이 미션을 쓸필요는 없는걸로압니다
일단 차처럼 이동하는 물건들, 원동기가 차량을 끄는 모든 일을 트랙션 어플리케이션이라고 하면 대충 맞는데.. 아래의 요구사항이 있습니다.
1. 저속에서는 허용하는 최대 토크가 나와서 빠르게 가속
2. 일정 수준 이상에서는 계속 최대 출력으로 가속
그렇기 때문에 속도에 따른 토크를 그리면 첨부한 그래프와 같습니다.
엔진의 n-t 곡선을 검색 해보시면.. 처음에는 토크가 낮고 상당히 고속으로 올라가야 높은 토크가 나오는 것을 볼 수 있습니다.
이건 트랙션 어플리케이션에 적합하지 않아요. 그래서 변속기를 활용해서 엔진의 n-t 곡선을 성형해서 엔진의 토크와 출력을 트랙션 어플리케이션에 적합하게 맞춰줍니다. 뭔 말인지 안 와닿으시면 아래 링크에 잘 설명되어 있으니 참고 하세요.
https://m.blog.naver.com/PostView.naver?isHttpsRedirect=true&blogId=mykepzzang&logNo=220943300912
모터는 모터를 제어해주는 인버터가 저런식으로 제어해줄 수 있기 때문에 변속기가 필요 없습니다 .
모터도 토크형 모터와 회전수형 모터가 있는데 보통 토크가 높으면 회전수가 적습니다. 반대로 회전수를 늘리면 토크가 줄어요.
그래서 효율적으론 토크가 우선시되니 토크형 모터를 넣고(상대적입니다.) 부족한 회전수는 변속기로 대체하는거죠.
모터 최대 회전수는 고정이기에 더 빠른 회전을 얻기 위해 변속기를 씁니다.
모터는 0에서 전기를 넣자마자 거의 최대토크가 나옵니다.
엔진은 기름을 넣어도 바로 토크가 안나옵니다. 일정 회전수이상이 나와야 '힘'이 나오는데 그래서 저단 변속기가 필요하죠.
가격대비 성능을 뽑는 것이라 모터를 하나 더 추가를 하거나 2단 변속기를 넣는 것중 무엇이 유리한지 연구하다 변속기를 넣은 것이라 기술력 문제는 아닌 것 같습니다.
다만 모터 제조 능력과 제어 기술이 뛰어나면 여러개의 모터를 박는 것이 대세일듯 한데 이는 수천톤의 KTX가 320Km/h로 거뜬이 끌고 다니는 모터를 보면 말이죠.
성능 좋은 모터는 고회전 영역까지 전부 커버 가능하고 거의 전구간 최대 힘을 낼 수 있습니다.
타이칸은 고속영역에서의 추가적인 속도룰 위해서 2단변속기를 넣는거고요
내연기관은 왜 변속기를 사용할수 밖에 없는지를 먼저 이해하시면 이런 궁금함은 필요 없을지도 모르겠습니다.
1) 내연기관은 대략 600~6500 RPM 을 유지해야 하며
2) 더 큰 문제는 제대로 된 힘을 내는 회전 구간은 2000~5000RPM 쯤입니다.
3) 너무 높은 RPM 은 소음/진동/연비가 극악이 됩니다.
그러므로 힘이 발휘되는 적적한 회전수를 유지해야 안락한(?) 운행을 할 수 있습니다.
결국 미션을 이용해서 적절한 회전수를 왔다갔다하면서 속도를 올려야 합니다.
전기차는 회전수에 따른 토크(힘)의 차이가 무의미합니다. (거의 비슷합니다.)
전 회전 영역에서 최고 힘이 뽑아지므로 회전수 비율에 따라 0~200KM 쯤으로 속도가 나는게 가장 간단한 기계 구조가 됩니다.
가끔 고성능 전기차에 2단쯤의 미션이 사용되는 경우가 있는데...
어째튼 회전수가 빨라지면 몇몇 문제로 전비가 떨어지기때문에 사용됩니다.
(추가로 초고회전을 얻는 기술적 문제도 있습니다.)
테슬라처럼 기술력이 있으면 저속이건 초고속이건 미션은 필요없습니다.
타이칸도 일반 주행 미션은 현기차 전기차와 비슷한 8.5대1감속기 들어갑니다.
변속기를 넣으면 그것 자체로도 무게 및 부피를 차지하게 되어서 주행거리에 영향을 줍니다.
모터기술이 부족할때는 변속기를 넣어서 커버하는 경우도 있었지만 모 회사를 제외하고는 변속기를 채택한 하이퍼 전기차 업체도 최근에 변속기를 다 제거했습니다.
모터가 초반부터 강하게 걸어버리는 토크를 버텨내는 변속기를 만들어내는것도 일이라고 들었습니다..
하지만 모터도 최대 효율구간은 그렇게 넓지 않아서, 이 구간을 벗어나면 전비가 굉장히 떨어지는데, 해결하기 위해서는 여러개의 모터를 사용하거나, 트랜스밋션을 사용해야 합니다.
여러개의 모터를 사용할 경우 각기 다른 최대 효율구간 설계를 통해 항속형과 가속형을 나누어 필요에 따라 단독 혹은 조합해 사용하게 됩니다. 이 때 싱글모터와 비교해서 효율이 더 나아지지만, 멀티모터가 적용된 모델의 경우 추가된 모터와 증가된 배터리의 중량이 효율 증가분을 깎아먹기도 합니다. 트랜스 밋션의 경우 모터의 강한 토크를 견디려면 또한 꽤 크고 무거운 형태가 되어야 해서 효율 증가분을 까먹게 되는데, 여러가지 조건을 고려해 적용하게 되겠지만, 아무래도 메인터넌스로 부터 더 자유로운 멀티모터가 더 선호 되는 것 같습니다.