전기 자동차는 점점 전력이 부족해지고 있나요?

얼마 전까지만 해도 150~200PS를 생산하는 내연기관은 고성능 차량으로 간주되었으며 종종 GTi, TypeR, S와 같은 라벨이 붙어 있었습니다.

ICE 영역에서 자동차는 일반적으로 적당한 전력 수치로 시작하고 더 높은 출력으로 향상되는 것은 일반적으로 점진적입니다. 전기 자동차의 등장은 이러한 역학을 극적으로 변화시킬 준비가 되어 있습니다.

EV는 ICE 자동차보다 더 작은 범위의 모델을 제공하지만, 전력 등급은 이미 엄청난 수준으로 치솟고 있습니다. 이러한 추세를 주도하는 요인은 무엇입니까? 그러한 극단적인 성능이 정당화됩니까? 탐험해 봅시다.

EV 시나리오

이제 보급형 전기 자동차는 150~200마력을 제공합니다. 우리는 Tesla Model S Plaid 및 Lucid Air와 같은 가족 중심 세단이 Formula 1 자동차에 필적하는 전력 수준을 생성하는 것을 목격하고 있습니다. 가장 낮은 출력의 Tesla인 Model 3도 4.2리터 자연 흡기 V8 엔진과 유사한 토크 수치로 325마력을 생성합니다.

전기자동차는 토크, 출력, 전반적인 성능을 성공적으로 민주화했습니다. 자동차 산업의 전체 역사를 통틀어 이전에는 중산층 구매자가 이러한 수준의 기능을 이용할 수 없었습니다.

저는 여기서 토크의 중요성을 강조하고 싶습니다. 과거에는 합리적인 가격으로 높은 출력을 찾을 수 있었지만, 높은 토크는 항상 엄청나게 비쌌습니다. 내연 기관에서 상당한 토크를 생성하려면 일반적으로 큰 배기량, 강제 유도 또는 두 가지의 조합이 필요합니다. 이러한 기능은 일반적으로 대부분의 소비자가 접근할 수 없는 고급 차량에 적용됩니다.

전기 자동차의 세계에서 최대 토크는 모터 고유의 특성입니다. 그것은 풍부하고 결정적으로 즉시 이용 가능합니다. 더 필요하신가요? 반대 차축에 추가 모터를 설치하기만 하면 요구 사항이 충족됩니다.

ICE에 더 많은 토크가 필요합니까? 실린더를 더 추가해야 합니다. 4개의 실린더 장벽을 극복하면 모든 것에서 더 많은 것이 필요하기 때문에 비용이 더 많이 들기 시작합니다. V6에는 일반적으로 4개의 캠축, 24개의 밸브, 아마도 2개의 터보가 필요합니다. 당신은 그림을 얻습니다.

그런데 토크가 왜 그렇게 중요한가요? 토크는 주어진 RPM에서 얼마나 많은 출력을 가지고 있는지 알려주며 이는 엔진/모터의 탄력성과 30-70km/h, 60-100km/h 등과 같은 중간 가속 능력도 알려주기 때문에 자동차와 같은 고중량 응용 분야에서 매우 중요합니다.

일상적인 운전자에게 토크는 가장 먼저 평가되는 요소입니다. 다음 표에서는 1500rpm에서의 출력에서 ​​ICE와 EV를 비교합니다. 이는 두 가지 추진 유형 간의 실제 가속도 차이를 쉽게 설명합니다.

얼마나 많은 전력이 필요합니까?

이 문의에 대한 단일한 최종 해결책은 없습니다. 그러나 필요한 에너지 출력을 평가하기 위해 특정 시나리오를 설정할 수 있습니다. 우리는 세 가지 계산을 선택했습니다. 표준 고속도로 한계인 130km/h의 일정한 속도를 유지하는 데 필요한 전력; 특정 전기 자동차의 최고 속도에 도달하는 데 필요한 전력; 차량의 최대 출력 성능에서 파생된 이론적 최대 출력입니다.

130km/h에서의 에너지 수요는 차량의 전체 효율성을 나타내는 주요 지표로 작용하며, 공기역학적 성능은 이 방정식에서 중요한 요소입니다.

공기 역학은 최고 속도에도 영향을 미치지만 후속 데이터는 이러한 차량의 최대 속도가 얼마나 보수적으로 제한되는지 보여줍니다.

최종 테이블은 순전히 개념적 연습입니다. 나열된 이론적 최고 속도는 공기역학적 프로필이 변경되지 않은 것으로 가정하며, 이는 실제 설정에서는 적용되지 않을 수 있습니다. 게다가 실제로 전기 모터는 몇 초 동안만 최대 출력을 유지할 수 있습니다.

제동 과제

높은 출력과 토크는 확실히 바람직합니다. 특히 비용이 어느 정도 증가할 경우(제조 및 에너지 소비 측면에서), 높은 출력의 가장 문제가 되는 측면은 제어입니다. 빠르게 가속하는 물체는 빠르게 감속할 수도 있어야 합니다.

EV는 높은 속도와 상당한 질량을 결합하여 제동 시스템에 심각한 문제를 야기합니다. 다행스럽게도 전기 자동차에는 두 가지 서로 다른 제동 메커니즘이 장착되어 있습니다.

초기 응답은 모터 자체에서 나옵니다. 최대 0.3G의 감속률의 경우 기존 유압 브레이크는 일반적으로 유휴 상태를 유지합니다. 더 큰 감속이 필요할 경우 유압 브레이크가 작동됩니다. 가장 큰 어려움과 가장 큰 골칫거리는 이러한 브레이크를 혼합하는 데 있습니다.

두 브레이크 시스템 간의 올바른 균형을 달성하려면 운전자가 기대하는 성능과 페달 느낌을 모두 제공하기 위한 세심한 튜닝이 필요합니다. 성능 측면에서 현대 기술은 카본 세라믹 로터와 같은 최첨단 합성 소재를 사용하여 최고의 제동력을 구현합니다. 대형 전기 자동차는 분명히 이 기능으로 이익을 얻을 수 있지만, 높은 가격 때문에 광범위한 구현이 계속해서 제한되고 있습니다.

마무리 발언

주류 전기 자동차의 전력 수준이 극적으로 상승한 것은 분명합니다. 전기 모터가 정지 상태에서 생성하는 막대한 토크는 중거리 버스트와 제로 속도 모두에서 EV에 슈퍼카에 필적하는 가속 특성을 제공합니다.

이러한 발전은 전기 모터와 내연 기관의 비교적 간단한 아키텍처뿐만 아니라 모터 출력을 상대적으로 쉽게 높일 수 있는 데서 비롯됩니다. 그러나 전기 자동차는 ICE 차량보다 무게가 더 나가는 경향이 있어 특히 동적 상황에서 제동 성능에 부정적인 영향을 미칩니다.

전기 자동차에는 차량 속도 감소의 중요한 노력을 돕기 위해 회생 제동 기능이 있지만 느낌과 제동 성능은 확실히 약간의 개선이 필요할 수 있습니다.

위의 표는 제한된 최고 속도를 고려한 전기 자동차의 출력이 과장되었음을 분명히 보여줍니다. 아마도 앞으로는 첨단 배터리 기술을 통해 전기 자동차가 가벼워지면 전기 자동차의 출력이 감소하게 될 것입니다. 결국, 공공 도로에서 누가 1000ps를 필요로 합니까?