전기차 구동 모터의 위치는 어떤식으로 변화해 왔을까?

전기차에서 모터는 왜 회전할까?(모터 회전원리, 전기차 인버터의 필요성)

 

이전글에서 모터는 회전한다는 사실을 강조했으니 오늘은 발전사 이야기를 좀 해보자, 전기차의 가장 큰 장점 중 하나는 모터 배치의 자유로움이라 언급한 적이 있다. 내연기관 자동차와 달리 전기차는 모터를 다양한 위치에 배치할 수 있어 차량 설계의 유연성이 높다는 장점이 있었고, 이에 따라 전기차는 1개부터 4개의 모터까지 자유롭게 구성할 수 있으며, 차량의 용도에 맞게 모터의 위치와 개수를 조정할 수 있다. 하지만 그만큼 난도가 있기에 회사마다 다른 설계를 구성했으며 테슬라 아우디 현대차의 설계를 보면 서로 전혀 다른 형상을 가지고 있다.

 

전기차에는 몇개의 모터를 사용할까?(탑재 개수와 미래에 관하여)

 

 

초기 전기차 모터 기술은 발전기 기술에 더 가까웠으며, 본격적인 전기차용 모터 연구는 테슬라 쇼크 이후 인 2010년 이후에 활발해졌다. 당시 연구는 주로 6극이나 8극 모터 설계에 집중되었다, 사실 쇼크라 불리는  2008년에 출시된 테슬라 로드스터는 4극 모터를 사용했는데, 이 차량이 후륜을 택한 이유는 현재 기준으로는 모터의 출력이 부족했기에 어쩔 수 없는 선택이었다라고 필자는 생각한다.

 

그럼 이제 현대의 최신형 전기차인 현대자동차의 EV3 이야기를 해보자, 현대가 EV3를 전륜 구동으로 출시한 이유는 회생제동 효율을 극대화하기 위함이라 말할 수 있는데. 후륜 구동 차량은 가속 성능이 우수하지만, 제동 시에는 전륜 기반 차량이 더 효율적이다.

 

 이는 무게 중심의 이동 때문으로, 가속 시에는 무게가 뒤로 이동하고 제동 시에는 앞으로 이동하므로 제동 시 회생제동 효율을 높이기 위해 전륜에 모터를 배치하는 것이 유리합니다. 따라서 주행 거리를 최대화하려는 목적에서는 전륜 구동이 더 적합한 선택이다.

 

전기차의 수직항력[고성능 전기차는 왜 후륜 모터를 쓰는가, 차량 수직항력,전륜 수직항력, 후륜

 

 윗글의 논리를 기반으로 설명하면 전륜 기반 전기차는 도심 주행에 특히 적합한데, 이는 도심 환경에서는 잦은 정차와 출발이 반복되기 때문에 회생제동을 통한 에너지 회수가 매우 높다. 전륜 구동 차량은 제동 시 전륜에 더 큰 무게가 실리기 때문에 회생제동 효율이 극대화되며, 이러한 특성 덕분에 저가형 전기차나 도심형 전기차는 전륜 구동 방식을 선택하게 된 것이다. 

전륜 모터와 후륜 모터의 역할 차이

 전기차 스펙을 비교해 보면, 대부분의 차량에서 전륜 모터의 출력이 후륜 모터보다 낮은 경향을 보인다. 이는 각 모터의 역할이 다르기 때문으로, 전륜 모터는 효율과 회생제동에 중점을 두고, 후륜 모터는 가속 성능을 높이는 데 집중한다. 실제로 아우디나 테슬라의 홍보물을 보아도 이는 명백한데 전륜에는 단일모터 후륜에는 2개의 모터를 넣는 차량들이 주된 성능형 전기차에 집중되어 있다.

 

비용 절감과 모터 배치 전략

 

 사실 양산 라인업을 고려했을 때 두 개의 동일한 모터를 사용하는 것이 비용 절감 측면에서 유리하다. 라인을 하나 더 증설하는데 들어가는 비용을 생각해 봐도 너무 비싸지 않은가? 사실 그래서 필자는 왜 전륜과 후륜에 다른 모터를 사용할까 가 의문이라 이글의 공부를 시작하게 되었다.

 

 예를 들어, 지프의 어벤저는 동일한 두 개의 모터를 전륜과 후륜에 사용하고 있지만, 다른 전기차 회사들 현대, 테슬라, 아우디와 같은 회사들은 전륜과 후륜에 각각 다른 모터를 사용한다. 이는 지프의 경우 생산 라인의 단순화와 비용 절감을 위한 전략으로 해석할 수 있으며 이미 자리를 잡은 전기차 회사의 경우 규모의 경제로 생산 능력이 충분하기 때문에 각기 다른 모터를 사용하는 다양한 라인업을 제공할 수 있다 정도로 해석하면 될듯하다.

전륜 구동과 후륜 구동의 선택 기준

 사실 최근 전륜 기반 전기차가 많이 출시되는 이유는 도심 주행에 적합한 효율성을 극대화하기 위함이다. 전기차의 최대 효율을 위해 전륜 구동을 선택하고, 성능을 중시할 때는 후륜 구동을 선택하는 것이 현재 전기차 시장의 일반적인 트렌드 정도로 받아들이면 될 것이고, 이를 통해 우리는 각 차량이 효율을 중시했는지, 성능을 중시했는지를 쉽게 파악할 수 있다.