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모터의 정격 RPM과 연비 관계

모터는 에너지 효율이 가장 높은 정격 RPM영역에 서 벗어날수록 배터리 기준 에너지 효율이 급격히 떨어짐

엔진차량은 다단 변속기를 사용해 어떠한 속도에서나 에너지 효율이 가장 높은 정격RPM 영역(중형차 기준 2,000RPM 전후)에서 엔진을 최대한 회전시켜 연료소모를 최소화하고 있음.

모터의 에너지 효율은 보통 90%이상으로 효율이 최대 30%인 가솔린엔진 대비 에너지 효율이 월등히 높은 반면, 에너지 효율이 가장 높은 정격RPM(속도) 영역에서 벗어날수록 효율 그래프에서와 같이 엔진보다도 배터리 기준 모터의 에너지 효율이 더욱 급격히 떨어지는 특성이 있음

변속기가 엔진차량보다 전기차량에 더욱 유용함을 보여줌.

모터는 제어장치(드라이버,인버터 등) 없이도 100년 동안 산업 부분을 장악했고, 이때의 모터는 에너지 효율이 가장 좋은 정격RPM에서 정격출력 이내로만 사용

열발생 없음(손으로 만져도 이상 없음).

모터를 정격RPM영역에서 회전시키기 위해서는 단별 변속 비율 차이가 작은(40% 이하가 바람직) 다단 자동변속기 필수(토크-속도 그래프 참조)

모터는 초기 토크가 강해 엔진보다 변속충격이 크므로 단별 변속비율 차이가 작은 것이 좋음.

모터의 에너지 효율 그래프

그래프에서와 같이 모터는 에너지 효율이 가장 좋은 정격RPM영역에서 벗어날수록 엔진보다도 에너지 효율이더욱 급격히 낮아짐

5단 자동 변속기 토크-속도 그래프

소형화 5단 변속 비율 : 400%

단 수		1단	2단	3단	4단	5단
변속비율	In-Wheel	1.00:1	1.46:1	2.07:1	2.87:1	4.00:1
변속비율	차축용	0.50:1	0.70:1	1.00:1	1.43:1	2.00:1

소형화 5단자동 변속기 단별 효율 그래프

● EV에 적합한 5단 이상의 다단변속기만 있으면 배터리 기준 모터 효율이 가장 높은정격 RPM영역에서 항상 운전 가능
• 정격RPM영역에서 정격출력영역 이내로 항상 주행하여 열발생 없음

약계자영역 사용할 필요 없음(고가의 인버터 필요 없음)

냉각장치 필요 없음
• 최고출력은 정격출력의 2배 이내에서 열이 발생하지 않는 범위(10초 내외)에서 급가속 등에 사용 <단시간 정격>

정속주행시 2륜차량의 연비가 고속일수록 급격히 낮아지는 이유는?

평지에서 정속주행할 경우 차량의 연료소모를 좌우하는 주행저항은 속도에 관계 없이 차량무게에 비례하는 구름저항에다 속도의 제곱에 비례하는 공기저항을 합한 것임.

2륜 차량은 무게가 가벼워 구름저항이 작아 출발때는 주행저항이 매우 작지만, 속도가 증가할수록 공기저항이 커지면서 주행저항이 급격히 커지기 때문에 속도가 조금만 빨라져도 연비가 급격히 낮아짐 ⇒ 더구나 2륜차량은 공기저항계수가 약 0.7로 대단히 높음(승용차 약 0.3)

엔진 2륜 차량에서도 동일한 현상

※ 무거운 차량일수록 공기저항보다는 구름저항 비중이 크기 때문에, 승용차만 해도 출발할 때부터 주행저항이 대단히 크며 속도 80km/h 에서도 구름저항이 공기저항의 약 2배에 달해, 승용차의 연료소모를 좌우하는 주행저항은 공기저항보다는 무게(구름저항)에 주로 좌우됨.

기존 변속기를 사용하지 못하는 이유

● 유압장치, 유체 클러치 등으로 인해 크고 무거워 In-Wheel이 불가능하고 차축에 직접 설치 불가
● 유압장치 작동에 따라 배터리 절감 효과 미비
● 기존 변속기는 부품 증가 및 설치 복잡, 무게 증가, 배터리 절감효과 미비, 비싼 가격 등으로 EV의 제조원가를 낮출 수 없음.

제품 검증 결과