Tesla 전륜구동 (듀얼모터) 파워 및 토크 사양

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석유를 연소하는 차량의 마력 등급을 곧바로 전기 차량의 마력에 비교하는 것은 매우 힘든 문제입니다. 전기 차량의 추진력 시스템의 물리학은 내연 기관 추진력과 크게 다릅니다. 전기차는 리듐이온 셀의 전기화학 반응으로 전기를 생성합니다. 전기는 전압 및 전류를 제어하는 동력 전자 장치를 통해 흐른 후에 모터의 전자석을 통해 흘러서 바퀴에 연결된 샤프트를 회전하는 강한 자기장을 생성합니다. 이 샤프트를 회전하는 동력이 전통적 마력의 측정에 가장 상응합니다. 하지만 이런 연결 고리는 실제로 배터리 팩에서 발생하는 전기화학 반응에서 시작됩니다. 배터리의 온도, 충전 상태 및 수명에 따라서 추출하는 전기의 양은 크게 차이가 납니다.

Model S의 D 버전에 해당하는 당사의 전륜구동(AWD) 듀얼 모터 차량에 대한 "동등한" 마력 등급 구분의 방법론에 대해 다소 혼란이 존재합니다. 본 문서를 통해 관련 의문이 해소되기를 바랍니다.

전기 "마력"

마력 단위로 전력을 정의하는 것은 그다지 직관적인 일이 아닙니다. 킬로와트나 메가와트가 훨씬 유용한 단위입니다. 전기만으로는 말이나 연소 엔진처럼 동력을 창출할 수는 없습니다. 전기모터는 전기를 동작으로 전환합니다. 전력 역시 휘발유 탱크에서 엔진으로 연료가 흐르듯 흘러간다고 생각하면 됩니다. 이같은 전자의 흐름은 다양한 상황(낮은 충전 상태, 추운 날씨 등)에 따라 전기모터의 잠재 역량에 미치지 못할 수도 있습니다. 또 다른 경우에는 잠재 전류가 전기모터의 최대 역량을 능가하기도 합니다(예: 따뜻한 배터리, 짧은 가속 시). 이처럼 배터리의 전기 마력은 변동하기 때문에 전기차의 물리적 역량을 측정하는 정확한 수치가 아닙니다. 혼자 작동할 경우에는 모터 축 마력이 더 일관성있는 기준이 됩니다. 실제로, 유럽연합 내에서는 법적으로 공지가 요구되는 유일한 수치가 바로 이 모터 축 마력 (단일 또는 통합) 등급입니다.

듀얼 모터 대 싱글 모터 (P85 vs. P85D)

후륜 구동 싱글 모터 Model S의 축마력은 직선적이며 모델에 따라 (60, 85 or P85) 대략 360-470 hp 정도입니다. 그리고 대체로 배터리 전기 "마력" 출력과 유사하나 동일하진 않습니다. 운전자가 그 차이를 가장 분명하게 느끼는 경우는 배터리의 충전상태(SoC)가 아주 낮을 때입니다. 이 상태에서는 물리적 전기 모터가 그대로임에도 불구하고 화학 반응이 보다 낮은 전압 및 마력을 냅니다. 전기 모터 상 가능한 최대 토크는 배터리 마력 감소와 함께 최대 축마력 역시 감소함에도 불구하고, 배터리 마력이 변해도 거의 변화가 없습니다.

AWD P85D 출시 당시 우리는 앞/뒤 전기 모터의 역량을 통합하여 구분하는 간단하고 일관된 접근을 택했습니다. 두 모터에서 발생하는 토크가 합쳐져 P85D 가속 시 느낄 수 있는 힘을 엄청나게 높여주었습니다. 이것이 바로 'Insane Mode'의 비결입니다. 차량은 1g보다 약간 높은 가속력으로 시작해 3.1초만에 0-60 mph(96.6 km/h)에 도달하는 대단한 성능을 보여줍니다. 이 가속도는 모터트렌드에 의해 기본 차량에 보통 무게의 운전자를 데리고 입증되었습니다. 탑승 무게 및 그 외 차량의 무게에 영향을 주는 옵션이 포함된 경우 가속도가 늦춰지는 점은 유의해야 합니다. 또한, 모터트렌드는 주행 시작 지점 기준으로 초반의 28cm는 제외하는 것을 표준으로 합니다. 이 거리를 포함하게 되면 가속도에 약 0.2초가 추가됩니다.

또 한가지 사실은, 휘발유차는 고도에 약한 반면 전기차는 오히려 빨라진다는 것입니다. 모든 차들은 공기 저항 감소를 겪는데, 휘발유차는 고도가 높아질수록 더욱 심한 산소 부족 현상이 일어납니다. 모터트렌드의 시험은 대략 해수면 기준으로 진행되었기 때문에 Model S는 높은 지대일수록 동일한 가속도값을 가진 내연차 대비 뛰어난 성능을 보일 것입니다.

축 마력 출력은 항상 앞/뒤 모터로 간단히 나눠지는 것은 아닙니다. 통합 모터 마력을 더욱 높이면 높일수록, 배터리의 화학적 마력이 통합 모터 마력보다 낮은 경우가 잦아졌습니다.

또한, 듀얼모터 차량의 전륜구동 시스템은 로드 그립(타이어와 도로 노면 간 저항) 상태 및 차량의 무게 이동에 따라 토크값(과 전력)을 최대한 사용할 수 있도록 가용 전기 마력을 분배합니다. 예를 들어 급격한 가속시에는 차량의 뒷편으로 무게가 이동합니다. 따라서 앞쪽 바퀴가 헛도는 것을 방지하기 위해 전면 모터는 토크와 전력을 낮춰야만 합니다. 이 전력은 후면 모터로 보내 즉각 사용됩니다. 브레이크를 밟을 때는 이와 정반대로, 전면 모터가 더 큰 회생제동 토크와 전력을 받을 수 있습니다.

전륜구동 85D와 70D

혼선이 생기는 부분은 85D와 70D 차량의 경우 통합 모터 축 출력이 여러 정상적 조건 하의 배터리 전기 마력과 상당히 비슷하다는 점입니다. P85D의 통합 모터 축 출력은 배터리의 전기 마력을 자주 능가합니다. 듀얼 모터는 최대한 다양한 실제 조건 하에서 배터리 마력을 활용합니다. 전기차 운전자에게 있어 진정한 의미의 성능 측정은 가속시간과 차량의 실제 드라이빙 퍼포먼스입니다.

JB Straubel

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