전기 자동차에는 변속기가 있습니까? 전기차변속기 감속기

전기 자동차에는 변속기가 있습니까?

2021 폭스바겐 ID.4 | Cars.com 사진 제공: Christian Lantr

지금의 내연 기관차에는 5~8단 정도의 자동 변속기가 탑재되어 있습니다. 대세를 이루고 있는 전기자동차에도 변속기가 어떻게 구성되어 있는지 궁금해서 알아보았습니다.

자동 변속기 개요

자동변속기(自動變速機)는 자동차 등에서 기어비를 자동으로 바꾸어주는 변속기를 말한다. 클러치와 변속기의 작동이 자동차의 속도나 부하에 따라 자동적으로 이루어지는 장치이다. 현재 대부분의 승용차에 적용된 변속기이기 때문에 아래의 한정면허가 일반인에게도 개방된 것이다. 한국에서는 운전면허증의 조건란에 A가 적혀있으면 이 자동변속기 차량만 운전할 수 있다.

90년대까지만 해도 자동변속기 자체가 상당히 고급 옵션이었다. 차량 가격에서 차지하는 비중도 상당히 컸고 당시에는 기술력 발전이 더뎌서 수동변속기에 비해 내구성, 출력, 연비 등 불리한 점이 상당히 많았다. 그래서 자동변속기는 사실상 돈 걱정 없는 사람들의 전유물처럼 여겨졌다. 괜히 당시 자동변속기 차량들에 Automatic 엠블럼이 크롬까지 두르고 화려한 필기체로 당당하게 박혀있던 것이 아니다.

다음의 글은 전기자동창의 변속기에 대하여 릭 코다라는 미국의 저명 기자가 2022년 1월 17일에 기술한 것에 대하여 공유드립니다. 광고성 글은 아니며 전문가 리뷰라고 생각하시고 읽어 보시면 좋을 듯합니다.

기본 구성 정보

일반적으로 전기 자동차에는 가솔린 자동차처럼 기존의 다중 속도 변속기가 없으며 거의 모든 자동차가 단일 속도를 갖습니다. (예외가 있지만 잠시 후에 다루게 될 것입니다.) 이는 주로 전기 모터가 회전하기 시작하자마자(즉, 정지 상태에서) 최대 출력을 생산하고 넓은 회전 범위에서 계속 생산하기 때문입니다.

전기 자동차: 용어 이해

최대 출력은 유지되지 않지만 일부 차량에서는 모터가 20,000rpm까지 회전합니다. 대조적으로, 가스 엔진은 일반적으로 약 6,000 또는 7,000rpm에서 최고(일명 레드라인)입니다. 최대 전력을 만들기 위해 "재생"해야 합니다. 상당히 좁은 회전 범위 내에서 부하에 따라 가장 효율적입니다. 저속 및 고속도로에서 특히 더 높은 효율성으로 작동하려면 둘 이상의 속도가 필요합니다. 휘발유 차량에서 가치가 있는 다중 속도 변속기는 일반적으로 EV의 무게, 비용 및 복잡성이 크게 증가할 가치가 없지만 EV에는 여전히 일종의 변속기가 있습니다.

단 하나의 속도를 가진 EV라도 여전히 전기 모터의 구동 기어비를 변경하고 동력을 바퀴 사이에 분배하는 차동 장치로 동력을 전달하는 기어가 필요합니다. 또한 Park가 맞물릴 때 기어를 잠그는 장치가 있을 수 있습니다. 대부분의 EV에서 후진을 선택하면 전기 모터가 반대 방향으로 회전하므로 별도의 기어가 필요하지 않습니다.

예외 구동장치

최초의 현대식 EV 중 하나는 Tesla Roadster 로, 2008년 모델에 후방 장착 모터와 후륜 구동 장치가 장착된 소형 2인승 스포츠카로 출시되었습니다. 아주 초기 버전은 2단 변속기를 사용했지만 곧 1단 변속기로 교체되었습니다.

또 다른 예외는 현재의 Porsche Taycan입니다. 고성능 4도어 리어 모터와 리어 휠 드라이브 또는 프런트 및 리어 모터와 4륜 구동이 제공됩니다. 흥미롭게도 후면에만 2단 변속기가 있으며 1단 변속기를 통해 앞바퀴를 구동하는 전면 모터(AWD 모델의 경우)가 있습니다. 포르쉐는 2단 변속기가 독일 아우토반을 달리는 초고속 주행에서 강력한 오프라인 성능과 더 나은 효율성 및 범위를 모두 가능하게 한다고 주장합니다. Porsche의 경우 Taycan에서 2단 변속기는 더 쉽게 정당화될 수 있습니다. Taycan은 최고 속도가 140 mph 이상이고 시작 가격이 80,000달러 북쪽이고 고급 AWD 모델이 최고 수준인 성능 중심 EV이기 때문입니다. 시속 160마일, 18만 5000달러.

전기 자동차에서 1단 변속기만 사용하는 일반적인 관행이 바뀔 수 있습니다. 2단 변속기를 사용하는 포르셰의 사례(뒤에만 있는 경우에만)는 EV 기술의 많은 발전이 고가 차량에서 먼저 나타나고 나중에 저가 차량으로 점차 줄어들기 때문에 미래의 전조일 수 있습니다.

감속기

감속기의 가장 큰 역할은 모터의 회전수를 줄여서 토크를 높여주는 것이다. 전기모터는 빠른 속도로 돌아가는데 힘이 없을 때, 회전 속도를 줄이고 힘을 세게 하는 것이다. 쉽게 예를 들면 자전거를 탈 때 기어를 낮은 기어비를 선택하면 페달을 열심히 굴렸을 때 속도는 느리지만, 언덕길을 쉽게 올라갈 수 있는 것과 비슷한 원리다.

물론 변속기가 전혀 필요 없는 것은 아니다. 전기모터도 회전수가 고회전 영역으로 올라가면 필요 전류량이 높아지면서 효율이 급격하게 떨어진다. 그리고 전기 모터의 회전수도 한없이 올릴 수 없고, 결국 토크도 감소한다. 이런 이유로 인해 일반적인 전기차는 최고속도가 높지 않다.

출처 - cars.com