Porsche는 견인 시 EV 효율성을 크게 높일 수 있는 새로운 방식을 발견했으며, 소비자는 신차 주문 시에나 구매 이후에도 이 기술의 장점을 누릴 수 있을 것이다.

전기차(EV)가 견인 작업을 수행할 경우 항속거리가 크게 감소한다는 점은 잘 알려진 사실이다. Porsche는 이 문제를 해결하기 위한 두 가지 방법을 개발했다. 두 가지 아이디어 모두 <CarBuzz>가 독일 특허청에서 발견한 특허 문서에 상세히 소개되어 있으며, 모두 생산에 적용할 수 있을 정도로 간단하고 비용 대비 효과가 큰 것으로 보인다.

첫 번째는 개념과 실행 면에서 다소 간단한 방법이며 EV가 견인 작업을 수행할 때 독자적인 변속비(transmission ratio)를 지원하는 전환 가능한 카운터샤프트(switchable countershaft)를 설치하는 것과 관련되어 있다. 두 번째는 견인되는 트레일러의 자체 제동의 활성화 빈도를 줄이는 방법을 통해 에너지 회생을 개선하는 방법을 논의한다.

아래에서 살펴보겠다.

첫 번째 특허에는 아래와 같은 도표가 포함된다. 이 도표는 전기 모터의 효율성 맵을 나타낸다. 아래 x축은 모터의 분당 회전수이며, 왼쪽 y축은 Nm 단위의 토크를 나타낸다. 오른쪽 막대는 효율성을 %로 나타낸다.

숫자 11로 표시된 영역은 EV가 트레일러를 견인할 때의 전기 모터를 나타내며, 작동 효율이 89%에 불과하다는 점을 확인할 수 있다. 기본적으로 1단 변속기가 탑재된 EV가 매우 낮은 속도로 트레일러를 견인하려면 토크가 많이 필요한데, 변속기가 폭넓은 주행 요구를 충족해야 하기 때문이다.

견인 시 EV에 필요한 전력을 감지해 변속 거동을 변경하는 시스템이 이미 존재하지만, 근본적인 문제를 해결하지는 못한다.

Porsche는 “추가된 질량이나 공기 저항(wind resistance)만으로 견인 시 주행 거리 손실을 설명할 수 없다”고 말한다. 트레일러 바퀴의 에너지 회생 결여만의 문제도 아니다(하지만 Porsche는 이 문제에 대한 해결책도 개발했다).

문제 해결을 위해 Porsche는 가변 기어비를 제안하며, 변속기 위에 전환 가능한 카운터샤프트를 설치하여 달성할 수 있다고 설명한다. 견인을 위해 토크를 합성하고 트레일러가 EV에 연결되었을 때에만 활성화되도록 기어비를 최적화하면 《Macan EV》와 같은 향후 제품은 에너지를 훨씬 적게 사용하면서 견인 작업을 완료할 수 있을 것이다. 트레일러가 분리되면 차량은 평소의 기어비로 자동 전환된다.

Porsche는 무엇보다 판매 후 차량에도 설치할 수 있을 정도로 간단한 아이디어라는 점을 강조한다. 신차 구매자들만 이용할 수 있는 기능이 아니라는 점이다. 지역의 대리점에 요청하면 미래의 Porsche EV를 모든 상황에 더욱 적합하게 사용할 수 있을 것이다.

두 번째 아이디어는 EV가 견인하는 트레일러와 관련되어 있다. 대부분의 소매용 트레일러에는 오버런 브레이크(overrun brake)가 포함된다. 트레일러 바퀴에 연결된 브레이크 시스템으로서 운전자의 제동 시 트레일러가 차량의 히치(hitch) 쪽으로 밀리면 활성화된다.

기존 오버런 브레이크의 문제점은 견인하는 EV가 브레이크를 작동하는 즉시 활성화된다는 점이다. 다른 특허 문서들은 자체 모터를 장착한 전기 트레일러로 이 문제를 해결하는 방법을 제시하지만, 실질적으로 전기차나 트럭, SUV 자체의 효율성을 높이는 부가 장치는 아니다. 다른 특허 문서는 트레일러 자체에 에너지 회수 장치를 설치하는 방법을 제안하지만, 역시 동일한 문제가 발생한다. 마지막으로 차량과 트레일러의 속도가 특정 기준 미만으로 낮아질 때만 활성화되는 오버런 시스템을 만들 수도 있지만, 여전히 에너지 낭비가 발생한다.

이 모든 아이디어들은 트레일러가 관성의 대부분을 담당하는 것이 아니므로 효율성이 낮아진다. 또한 부피가 크고 복잡하다.

Porsche의 해결책은 트레일러에 제어 가능한 소형 차단 장치를 장착하는 것이다. 이 장치는 차량과의 통신을 통해 차량이 감속하면 운동 에너지를 회생할 상황을 판단하며, EV와 트레일러 트레인의 안정성을 감지하는 수단을 포함한다. 또한 트레인이 흔들리거나 다른 방식으로 불안정할 때를 감지하는 프로토콜을 보유한 소프트웨어가 통합될 것이다. 이 소프트웨어는 트레인 속도와 관계 없이 오버런 브레이크의 활성화 및 비활성화 시점을 정확히 판단할 수 있다.

요약하면 트레일러가 전후좌우로 흔들리지 않는 한 브레이크는 활성화되지 않는다. 그러므로 앞에서 견인하는 EV는 트레일러 운동량(momentum)의 장점을 훨씬 오래 이용하며 효율성을 극대화하고 항속거리를 확보할 수 있다.

견인용 변속비와 결합 시 동일한 배터리 및 모터로도 미래의 Porsche EV의 견인력과 항속거리가 향상되어 비용과 낭비를 줄일 수 있다. 

이는 단순하지만 독창적인 아이디어로서 이후 《Macan EV》 신차나 또는 더 큰 모델인 《Cayenne》에 처음 등장하더라도 놀랍지 않을 것이다.