등반 능력은 근본적으로 "얼마나 많은 힘인가"의 문제가 아니라 "구동력이 충분한가"입니다. 경사면에서 일정한 속도로 이동할 때 필요한 구동력은 경사 저항과 구름 저항의 합과 같습니다 (저속에서는 공기 저항은 무시할 수 있음):
F(N) = m × g × sinθ + m × g × cosθ × f
여기서 m은 차량과 승객을 포함한 총 질량 (kg), g = 9.8, θ는 경사 각도, f는 구름 저항 계수 (단단한 표면의 공기압 타이어의 경우 약 0.015~0.03)입니다.
공학 실무에서는 경사를 퍼센트로 표현합니다: 10% 경사 ≈ 5.71°, 20% ≈ 11.31°.
총 중량 250kg의 레저 삼륜차가 10% 경사를 오르는 경우:
F = 250 × 9.8 × sin(5.71°) + 250 × 9.8 × cos(5.71°) × 0.02 ≈ 244N + 48.8N ≈ 293N
시속 6km (초속 1.67m)의 등반 속도에서 바퀴에 필요한 동력:
P = 293N × 1.67 m/s ≈ 489W
모터 효율 85%, 컨트롤러 효율 96%를 고려하면 배터리 측에서는 약 600W가 필요합니다. 이는 500W 정격의 장치가 10% 경사에서 시속 6km로 이동할 때 이미 최대 부하이거나 그 이상이며, 실제로는 시속 4~5km로 느려질 것입니다. 이것이 "800W 정격이지만 동네 언덕도 못 오른다"는 일반적인 피드백을 설명합니다.
허브 모터는 감속 기어 없이 바퀴를 직접 구동하므로, 전체 바퀴 토크는 모터에서 나와야 합니다:
바퀴 토크 T = F × r (r은 바퀴 반경, 일반적으로 0.25m)
위 예에서: T = 293 × 0.25 ≈ 73Nm.
대부분의 직접 구동 허브 모터는 20~40Nm 범위의 정격 토크를 가지며, 단기 과부하에 의존해서만 오를 수 있어 심각한 발열, 효율 손실 및 장기 수명 단축을 초래합니다. 이것이 바로 "평지에서는 괜찮지만 경사에서는 과열되고 느려진다"는 기술적인 이유입니다.
미드 드라이브 모터 또는 기어 솔루션은 기어비를 통해 토크를 증폭시켜 동일한 모터로 더 높은 바퀴 토크를 전달할 수 있지만, 구조가 더 복잡하고 비용이 더 많이 듭니다. 삼륜차는 다른 솔루션을 사용합니다.
삼륜차의 두 개의 뒷바퀴에 독립적인 허브 모터 두 개를 직접 장착하면, 회전 시 바퀴가 다른 반경을 이동해야 합니다 (바깥쪽 바퀴가 더 긴 경로를 이동함). 차동 장치가 없으면:
기계식 차동 장치는 두 바퀴가 다른 속도로 회전하도록 허용하면서 모터 토크를 분배합니다. 따라서 레저 삼륜차 및 관광 차량의 올바른 구조는 "단일 모터 + 차동 후면 액슬"이지 "트윈 허브 모터"가 아닙니다. 이는 선택 시 종종 간과되지만 내구성과 코너링 안전성을 직접적으로 결정합니다.
