전기자전거 용어 및 정의-전압, 전류, 전력

[이쁜이]

전기자전거 용어를 깔끔하게 잘 정리해주신 글이 있어 포스팅합니다.

네이버 블로그 리바이버님의 글입니다.

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http://blog.naver.com/revive0106/220005752056 

전기자전거와 일반자전거의 스펙종류의 차이는 굉장히 많습니다. 일반자전거에서 추가되는 개념인데요. 추가되는 스펙은 다음과 같습니다.

1. 최대속도

2. 주행거리

3. 최대출력 (모터)

4. 전압 (배터리 및 모터)

5. 전류 (컨트롤러 최대허용전류)

 전기자전거에 대해 심도있게 알아본다면 가장 궁금한 것이 전압과 전류, 출력의 특성과 그 상관관계가 아닐까 합니다.

 그래서 이번 포스팅에서는 이들의 상관관계와 특징을 아주 이해하기 쉽도록 알려 드리겠습니다.

[전기자전거 전압]

- 일반적으로 전압은 높을 수록 그 전력손실이 적습니다. 일본의 110V 보다 한국의 220V 는 그 속도가 2배인만큼 전선에서 손실되는 에너지가 낮기 때문에 효율이 좋습니다. 하지만 전기자전거의 경우 전압이 높을 수록 배터리 셀이 더 많이 들어가므로 부피와 무게가 늘어나게 됩니다.

 그러므로 타협점을 찾아야 하는 것이죠. 일반적으로 전기자전거에는 24V, 36V, 48V 의 모델이 있습니다. 가장 합리적으로 타협한 것이 36V 입니다. 배터리의 가격이나, 전압에 따른 적절한 컨트롤러를 설계함에 있어서도 최적인 수치입니다.

[왜 36V인가?]

- 3가지의 전압으로 같은 출력(전력), 즉 힘을 만들기 위해서는 그에 반비례하는 전류가 필요합니다. (전력 = 전압 X 전류)

예를 들어 1V, 2V, 3V의 전압에서 구동되는 모터가 6W 전력으로 구동되려면 각각 6A, 3A, 2A 가 필요합니다. 이 전류를 조절하는 것이 컨트롤러 인데, 이 컨트롤러는 일반적으로 전기자전거 프레임 혹은 모터에 내장되어 있습니다. 일반적으로

전류를 컨트롤 하기 위한 부품은 전압을 컨트롤 하기위한 부품보다 가격이 높고, 부피도 큰편입니다. 그렇기 때문에 전류량이 높은 컨트롤러를 장착한 전기자전거는 가격이 높아져 경쟁력이 떨어질 수도 있습니다. 그리고 높은 전압이 무조건 좋지 않은 것은 전압에 따라 배터리의 부피나 무게도 늘어나기 때문입니다. 결론적으로 가장 일반적인 3 종류의 전압중 중간단계의 전압이 가장 합리적인 선택이 된 것이죠.

[전기자전거의 전류]

- 동일한 전압의 모터에 가해진 전류에 따라서 출력이나 속도도 빨라집니다. 다만 그만큼 전력소모가 높아지지요. 또한 앞서 언급한 것과 같이 높은 전류허용치를 가지는 컨트롤러는 가격이 더 비쌉니다. 하지만 전류측정은 와트미터를 통해 정확한 배터리 잔량을 앎과 동시에 자전거의 전기를 상황에 따라 효율적으로 관리할 수 있도록 하는 지표이기 때문에 전기자전거 라이딩에는 아주 중요한 요소 입니다. 현재 모터가 보조해주는 정도가 실시간으로 전력W표시 하기 위해서는

전류가 선행적으로 측정되어야 합니다. (전력 = 전압 X 전류) 그리고 실시간 전력을 보면 현재 모터 소비전류가 높은지 낮은지를 알 수 있고, 배터리 잔량또한 매우 근접하게 알 수 있습니다.

[배터리 잔량 측정방법 = 전압]

- 휴대폰의 배터리 잔량 측정은 매우 신뢰도가 높습니다. 왜냐하면 각종 어플과 GPS등을 구동함에 있어 큰 전압강하를 요구하는 것이 아니기 때문입니다. 하지만 전기자전거의 경우에는 표시된 배터리 잔량에 대한 신뢰도는 70%에 가깝습니다. 왜냐하면 전압을 기준하여 배터리 잔량을 표시하기 때문입니다. 전기자동차는 항상 일정한 전압과 전류를 모터에 공급하기 때문에 일정한 출력을 보여주지만, 전기자전거는 배터리를 사용하면서 지속적으로 전압이 떨어집니다. 또한 이 전압은 순간적으로 높은 전력이 소모되었을 때에는 전압이 급격히 떨어져서, 배터리 잔량이 라이딩 상황에 따라서 시시각각 변할 수 있다는 것이 단점입니다.

그래서 와트미터의 필요성을 언급한 것입니다. (http://blog.naver.com/revive0106/220004784048)

 현재는 전압을 통한 배터리 잔량확인이 대부분을 이루지만, 미래에는 전류까지 측정하여 더 정확한 배터리 잔량을 표시할 수 있어야 할 것입니다.

[전기자전거 전력=가장 확실한 배터리 잔량 표기법]

- 일반적으로 전기자전거의 용량은 Ah 로 표시됩니다. (예: 36v 10ah)

이 용량 표시는 편의를 위해서 8.8Ah 배터리가 9ah로 반올림해서 보여주거나 혹은 실제로 9ah 인 제품도 있으며,

12ah 배터리의 경우 11.6ah 배터리를 반올림하거나 혹은 실제로도 12ah인 제품이 있을 수도 있습니다.

정확하게 말한다면 36V 8.8Ah 배터리라고 하는 것이 맞겠지요.

그리고 이 두 값을 곱하면 시간당 전력이므로 전력량이 되며 사실상 이것이 가장 확실한 배터리 잔량 표기법이라고 할 수 있습니다. 36v X 8.8Ah = 316.8Wh
이는 곧 8.8ah 배터리로, 컨트롤러가 8.8A를 지속적으로 흘려주고, 모터는 항상 36V 로만 인가되었을시의 정속도로 1시간 운행이 가능하다는 것을 의미합니다.

 하지만 주변의 환경 (제동, 바람저항, 라이더의 무게 등)에 따라 실시간 전류량은 시시각각 바뀌며 전압의 경우 배터리는 초기에 42V에서 33V까지 지속적으로 감소하게 됩니다.

그렇기 때문에 전기자전거의 정확한 주행거리 산출이 쉽지 않은 것입니다.