『ECU접지결함에 의한 연비.출력저하 개선방안』
<내연기관차 편>
Ⅰ. 전기회로
1. ECU와 전기회로 구성도
ECU의 5V는 IC레귤레이터에 의해 DC-DC컨버터방식을 적용하므로”5V접지와 12V/24V접지는 분리”되어 있습니다.
다음은 접지가 분리된 5V와 12/24V 회로의 전기 흐름도 입니다.
2. 문제점 분석
그런데 ECU의 IC레귤레이터가 부품열화로 내부저항이 증가하면“5V접지와 12/24V접지 간에 접지전압이 발생하고 접지전류까지 흐르므로 ECU가 양질의 데이터를 생성 할 수가” 없다는 것입니다.
또한 가변저항원리를 응용하여 RPM증감에 절대적인 영향을 주는“악셀패달센서(TPS/APS)의 출력신호가 접지전압으로 인하여 흔들리게 되므로” 차 년식에 따라 성능에 상당한 영향을 주고 있다는 것입니다.
다음은 ECU접지전압 변화가 성능에 미치는 사례를 열거하여 보았습니다.
* 1~2mv까지 : 거의 정상에 속함
* 10mv까지 : 소음 • 진동 • RPM 미소 흔들림 발생, 연비감소, 배출가스
소량 증가
* 30mv까지 : 소음 • 진동 • RPM 미소 흔들림 증가, 간헐적 시동꺼짐 발생,
연비 • 출력 • 배출 가스 중량 나쁨
* 100mv까지 : 소음 • 진동 증가, 시동꺼짐 잦음, RPM 흔들림 심함,
연비 • 출력 감소 심하고 배출가스 다량 증가
* 100mv이상 : ECU를 교체하여야 함
● 중요한 요점 정리 ●
동력전기(12/24V)접지와 제어전기(5V)접지 간에 “접지전위차가 발생하고 크기도 변하면”
* 5V의 근본적인 전압이 흔들리므로 ECU가 “오동작을 유발” 할 수 있습니다.
* ECU가 만드는 모든 “데이터들이 이론과 다르게 생성”될 수 있습니다.
* (반대로) 5V 변화를 직접 이용하는 악셀패달센서(APS/TPS)의 RPM신호 (0.3V~4.8V)들이 설계수치와 다르게 생성되므로 내연기관차의 경우는 “스로틀바디 기울기가 틀어”지게 됩니다.이러한 전기적인 문제는 결국 부품들의 동작특성을 떨어뜨리는 요인으로 작용하므로 “차의 오동작은 물론 성능, 연비, 배출가스 등에 많은 문제를 야기“시키게 됩니다.
Ⅱ. 개선방안(제안)
1. VAD로 제3의 전자적인 폐회로망 구성
“5V전기회로와 12/24V전기회로 간에 제3의 전자적인 폐회로망”을 만들어 주어야 하며, 다음은 VAD에 의한 전기흐름을 도식한 전기계통도입니다.
2. 개선효과
가. 기술적인 개선 효과
VAD에 의해 “5V전기회로와 12/24/V전기회로는 (전자적으로) 동일접지로 동작 할 수”가 있습니다.
이로 인하여 두 전기회로 간에 발생하는 접지전압(mV)과 접지전류(mA)를 일정하게 유지 시킬 수가 있고, 특히 TPS/APS센서의 공회전시의 전압(mV)과 전류(mA)를 보강시켜 줌으로써“공회전시의 RPM을 더욱 안정화”시켜 줄 수 있습니다.
따라서 기술적인 효과로는
* 스로틀바디의 기울기 교정(이질적 오차 개선)
* ECU의 접지전압 안정화(데이터 생성 개선)
* 신호들의 왜곡과 지연을 방지(듀티값 안정)
* 제어전기와 동력전기의 안정적인 생성과 공급(전압 보상)
* 전기부하들의 동작과 복구를 원활(동작•복구시간 교정)
나. 실질적(운행)인 개선 효과(년식 대비)
* 연비(년식 대비)는 최대 30%까지 개선 가능
* 매연(년식 대비)는 60~90% 개선 가능
* 힘이 강해져 순발력과 가속력이 좋아짐
* 변속충격 완화, 노킹과 진동도 개선, 시동 꺼짐 방지됨
* 소음이 3~6dB 개선 가능
* 기타 승차감 좋고 오디오음질 풍부
Ⅲ. 결 론
현재 자동차의 전기회로는 “동력전기(12/24V)회로와 제어전기(5V)회로 간에는 접지가 분리설계”되어 있기 때문에 ECU전원부의 내부저항이 증가하면 접지전위차가 발생하므로“전기적트러블로 오동작을 유발 할 수 있고, 또한 성능. 연비. 배출가스 등”에 직접적인 영향을 준다는 것입니다.
따라서“VAD기술”은 동력전기회로와 제어전기회로 간에 제3의 전자적인 폐회로망을 구성시켜 양질의 전기와 데이터를 만들어 줌으로써 오동작 방지는 물론 성능, 연비, 배출가스 등을 향상시키는”제어시스템 안정화 기술”에 해당합니다.
이러한 현상은“비단 내연기관차에 국한된 것이 아니라 하이브리드차, 전기차, 자율주행차등에도 적용” 되기 때문에 전기적인 문제점을 보완해주어야 하므로 『ECU접지결함에 의한 연비.출력저하 개선방안』 을 제안해 봅니다.
※ 첨부(생략)
1. 국내.외 각종 시험 자료
2. 국내.외 각종 인증 자료
3. 전자파 장애시험 (별첨)
<제공=VAD>
