전기 자동차/전기 자전거의 출력 및 토크 값의 정의

자동차 학습/전기자동차 2020. 5. 5. 00:27 Posted by 자동차 전문 교육 자동차 역사가

전기 자동차/전기 자전거의 출력 및 토크 값의 정의

W(와트) Nm(뉴톤.미터)로 표시 차이점

전기 자전거 및 자동차의 모터 규격을 보면 모터의 출력표시가 상이하게 나타난다.

300W /500W / 750W 와 같이 W로 표시하는 제조사들이 있고, 65Nm / 70Nm Nm로 표시하는 메이커가 있다.

W은 출력이고, Nm는 토크이다.

1. 토크의 정의

토크의 단위는 Nm를 사용하며, 10Nm = 1kgf 1m 거리에서 들릴 수 있는 힘 1kgf×중력가속(축의 거리 1m)

Kgf(킬로그램 포스) 1Kg의 물체가 중력에 의해 누르는 무게이고, 이를 Nm으로 변환하기 위해서는 중력가속도 9.8m/s를 곱하면 Nm로 변환된다.

1kg×9.8 m/s  , 1Kgf = 9.8Nm

(보통 계산의 편의를 위해 중력 가속도를 9.8이 아닌 10을 곱하기도 한다)

 

토크 =순간 낼 수 있는 힘이다.

2.출력

출력의 단위 W(와트)를 사용하며 1W=1N의 물체를 1초 동안 1m 움질이게 할 수 있는 출력, 즉 단위 시간 당 발생되는 힘이다. 앞에서 언급한 토크를 얼마나 많이 회전 시킬 수 있는가를 나타낸다.

공식은 토크(Nm) × 분당 회전수(RPM) = 출력(W)

) 5Nm의 토크로 분당 100회의 회전을 할 경우 500W의 출력이 나온다.

다시 말하면

도로에서는 출력이 중요하고, 산에서는 토크가 중요하다.

도로 라이딩에서의 케이던스(RPM)은 보통 80~110 정도이다. 산악 라이딩에서는 보통 좀 더 느린 회전수로 라이당을 한다.

500W의 출력이 나오는 모터의 경우는 케이던스 60으로 나눌 경우, 평소 페달링에서 발생하는 토크는 8.3Nm가 됨을 알 수 있다. 250W의 경우는 4.15Nm이다.

500W의 출력이라고 표시된 모터는 그 출력을 얻기 위해 60 RPM의 속도로 8.3Nm의 토크를 가해 주어야 한다.

하지만 이와 같이 최대 토크가 아니 출력만을 표시한 모터의 경우 최대 토크가 얼마인지 모르기 때문에 실제는 체험하는 수 밖에 없다. 500W로 출력이 높다고 구매했는데 실제 급경사 구간에서 페달링을 하면 힘을 못 쓰고 페달링이 멈춰 버리는 경우도 있다.

급경사에서의 순간적인 힘보다는, 도로 라이딩에서의 지속적인 힘을 강조하는 제조사들이 보통 W를 많이 표기 한다.

전기 산악자전거가 아닌, 도로용, 시티라이딩용 전기자전거 키트들이 주로 그러하다.

그러나 출력과 최대토크를 전부 표기하는 회사들도 있다. 예를 들자면 350W/75Nm 이런 식으로 기재되는 경우이다.

350W 75Nm라는 성능의 모터가 75Nm라는 최대 토크를 발생 시킬 때의 케이던스는 4.66 즉 초당 0.07 바퀴의 속도이다.

다사 말하면 순간적으로 밟았을 때의 최대 토크가 75Nm라는 것인데, 급경사를 올라갈 때 내는 순간적인 토크값이다. 물론 순간적으로 75Nm의 힘을 내어 급경사를 극복한 뒤로는 부하가 덜 걸리기 때문 케이던스가 올라가면서 자연스러운 라이딩이 가능해 진다.

W만 봤을 때 최대 출력은 350W가 나오기 때문에, 500W 모터보다 힘이 안 좋을 것이다 라는 생각을 할 수 있는 있는데 사실은 최대 출력은 속도와 연관되어 있기 때문에 산악 자전거용 모터에서는 출력보다는 토크를 중심으로 검토하는게 맞다.

속도를 급격하게 올리고 싶지 않는 이상 300W라는 출력도 자전거에서는 과한 출력이다. 물론 최대 토크가 낮은데 출력도 낮으면 모터가 힘이 없다고 판단 할 수 있다.

국내 법규상 전기자전가는 25km/h 이하의 속도록 운행하게 되어 300W 이상의 출력에서는 제한 속도를 넘어 설 수 있는 출력이다.

토크는 낮아도 출력이 높다는 것은 말 그대로 도로에서 50km/h 60km/h 이상으로 오토바이처럼 속도를 낼 수 있는데 이 정도 급이면 그냥 오토바이를 검토하는 것이 낫다.

일반적으로 출력이 높으면 토크가 높다. 토크가 낮을 경우 RPM의 한계가 있기 때문에 출력이 높을 수는 없다. 하지만 출력이 낮아도 토크가 높을 수는 있다.

 

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