전자 변속기에 대한 오해

 

 

 

24년 현재 전기모터는 전자 변속기가 있어서 기계 변속기가 필요하지 않다고 한다

과연 그럴까?

 

그들이 꼽는 이유로

'모터는 전압에 비례해서 토크가 증가하기 때문이라고 한다'

이것은 어느정도 사실이다 실제로 전압에 비례해서 토크가 증가하기는 한다.

하지만 간과한 사실이 있었으니

 

'토크가 증가할수록 소모되는 에너지는 제곱으로 증가한다'

 

왜 이렇게 되냐하면 옴의법칙

V = I x R

에 의해 전압이 증가하면 R은 그대로이므로 전류도 함께 증가하기 때문이다.

 

즉 V가 2배가 되면 I도 2배가 된다.

 

그리고 전력 W는 전압과 전류의 곱이므로 V가 2배가 되면 W는 4배가 된다

 

즉 전압으로 토크를 늘릴수록 연비가 엄청나게 떨어진다는 뜻이다

 

그에비해 기계변속기는 매우 효과적인 물건이다

 

왜냐하면 RPM을 절반으로 낮추는것으로 토크를 2배 늘릴수 있기 때문이다

 

이게 얼마나 효과적인지 계산해보자

 

 

 

기계변속기가 장착되지 않은 차량 A와 장착된 차량 B가 달리고 있다

 

A차량이 요구되는 토크를 위해 4V x 4I = 16W를 소모했다

 

B차량을 보자

 

B차량은 기계변속기를 이용하여 RPM을 2배 낮추고 토크를 2배 늘렸다

 

B차량은 고작 2V x 2I = 4W만으로 차량을 굴릴수 있게된다

 

근데 이런 생각이 들것이다. 어차피 토크는 RPM으로 변환되니까 상관없는거 아닌가?

 

자전거로 오르막길을 오르는 상상해보자

 

요구되는 토크를 충족하지 않으면 에너지를 아무리 투입해도 앞으로 나아가지 못한다

 

즉 상황마다 필요한 토크값이 있으며

 

그것을 전압만으로 맞추려고 하면 매우 끔찍한 연비를 가져오게 된다

 

그에반해 기계식 변속기는 마찰력을 제외하면 변환비용이 공짜다

 

그러니까 전기차도 기계변속기가 필요하다는 말이다

 

 

그리고 PWM제어의 단점도 여기서 나오는데 상기이유로 전압을 최대한 낮춰서 길게 운용해야 연비가 좋은데

 

PWM 특성상 고전압을 넣었다 끊었다 하므로 에너지 손실이 비교적 크다

 

 

몰론 모터 자체가 코일이므로 높은 인덕턴스로 인해 PWM으로 넣는다고 해도

 

어느정도 전압이 뭉개져서 들어가기는 한다

 

말하고 싶은것은 PWM 제어가 무슨 신인듯양 포장될수는 없다고 하고싶은것이다

 

 

끝