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자동차급발진증상이 발생 할 수 있는 전기적 문제
작성일
2023-03-19 10:57:04
조회수
91

 < 국민신문고 제안 내용 > 

      자동차급발진증상이 발생 할 수 있는 전기적 문제 

현황

  <자동차 데이터 생성 과정>

    ECU5V를 사용하는 자동차는 악셀패달센서(APS)에서 아날로그신호를 만들어 ECU로 보내면 ECU의 양자화 IC에서 디지털신호로 변환되어 인젝터를 구동시켜 연료를 엔진(피스톤)으로 주입합니다.

  * 양자화(quantization)아날로그신호(데이터)를 디지털신호(데이터)로 바꾸는 과정을 뜻함.

그리고 악셀패달센서(APS)는 아날로그신호를 통상 0.3V~4.5V 범위내로 가변되도록 설계하지만 아이들시 RPM신호는 차마다 다르게 고정 값으로 셋팅합니다.

 

문제점

  < 데이터 생성 문제점 >

   1. ECU(5V) 마이너스(-)를 왜 비접지(non-ground)로 설계하는가 ?

      ECU의 동작전원인 5V 동력전기(12/24V)DC-DC컨버터방식에 의해 만들어지므로 별도의 마이너스(-) 생겨납니다.

자동차에서 동력전기접지는 토목의 지반에 해당하고, 제어전기접지는 건축물의 주축 돌에 해당하므로 두전기 접지 간은 “0”V가 되어야 합니다.

그런데 시중에 유통되는 자동차전기회로집의 ECU전기회로 도면들을 보면 하나 같이 ECU 5V마이너스(-)가 비접지로 동작하며 마이너스(-)선을 쉴드(Shield)하고 있다는 것입니다.

쉴드(Shield)란 외부에서 발생하는 전기신호가 본선(마이너스선)으로 유입되어 본선의 전기신호의 방해를 방지하기 위한 차폐(Shielding)역할을 말합니다.

따라서 5V 마이너스(-)선을 차폐(Shielding)한다는 것은

        - 마이너스를 비접지로 설계했다는 물리적 증거이고

        - 외부 신호들이 마이너스(-)선으로 유입되는 것을 막기 위해서입니다.

 

2. 5V비접지와 양자화IC 마비(LOCK) 관계

 가. 정상적인 RPM데이터 생성 과정

     ▶ 예를 들어 아이들 신호가 0.5V이고, 이때의 아이들 RPM800(RPM)으로 세팅된 차의 경우 1 RPM 데이터를 만드는데 필요한 악셀패달(APS)신호 크기는 0.625mV가 됩니다.

              * 0.5V ÷ 800RPM = 0.000625V = 0.625mV

그리고 악셀패달이 만들 수 있는 최대신호 크기는 4.5V가 되므로 이 신호를 RPM수로 환산하며 7,200RPM이 됩니다.

               * 4.5V ÷ 0.625mV = 7,200 RPM

  나. 비정상적인 RPM데이터 생성 과정

      그런데 ECU의 양자화IC가 전자적으로 lock이 걸리면 ECU는 악셀패달신호와는 무관한 ECU5V를 입력신호로 착각하여 설계범위(7200RPM)를 벗어나는 출력펄스를 만들기 때문에 통제 불 RPM(8,000)을 만들게 된다는 것입니다.

                * 5V ÷ 0.625mV(0.000625V) = 8,000 RPM

 

 3. 급발진증상이 발생하면 제어불능상태가 되는 이유

    이처럼 양자화IC가 마비되면 이때는 설계범위를 벗어난 RPM이 생성되므로 자동차는 통제(제어)불능 상태가 됩니다.

    가. 오토기어의 동작 조건

        오토기어(미션) 방식은 ECURPM(엔진회전수)을 전기신호로 변환시켜 미션으로 보내면 미션의 TCUECU가 보내는 신호를 가지고 기어를 조정하는 방식이므로 엔진동작조절이 마비되면 운전 중에는 어떠한 방식으로 조작을 해도 제어불능상태가 되는데 이를 종속동기방식(Dependent Synchronization method)의 문제점이라 할 수 있습니다.

    나. 수동기어의 동작 조건

        수동기어방식은 설령 엔진이 급발진증상이 생겨도 크러치를 조작하면 엔진과 기어가 기계적으로 분리가 되므로 급발진 증상사고는 생길 수 없으며 이를 독립동기방식( Independent synchronization method) 이라 할 수 있습니다.

 

개선방안

   동력전기(12/24V)와 제어전기(5V) 간에 "새로운 전기적인 폐회로망을 구성"시켜 주면서 5V 마이너스(-)를 전기적으로 접지를 시켜 주면 ECU접지전압을 일정범위내로 억제시켜 양자화IC가 마비되는 것을 막아줄 수 있습니다.

 

개선효과

   1. 급발진 증상 방지

   2. 기타 성능. 연비. 배출가스 등이 탁월하게 개선됩니다.

 

결론적인 요구 사항

   이처럼 ECU5V의 비접지 문제는 비단 내연기관차에 국한된 문제가 아니고 하이브리드차. 전기차 등에도 같은 원리이고, 나아가 전기수소차 .자율주행차 등에도 동일방식으로 적용된다고 봅니다.

그래서 지금까지 일관되게 기술적 제안 또는 민원을 제기하였더니

        * 초기에는 대수롭지 않게 여겨 가볍게 처리 하였으며

        * 다음에는 FTA협정 및 수출입에 영향을 준다고 하더니

        * 최근에는 안전관리기준에 해당이 안 되므로 자동차매이커와 협의를 해도 좋다는 식의 답을 주었습니다.

그런데 근간에 급발진 의심 사건으로 억울한 피해를 입은 분이 소프트웨어 결함은 발생한 후 흔적을 남기 않기 때문에 그 입증이 사실상 불가능 하므로 제조물책임법을 개정하여 피해자가 아닌 자동차메이커가 원인을 밝혀야 한다고 국회청원으로 국회심의를 하고 있음을 알고 있습니다.

 

따라서, 지금까지 본인이 줄기차게 제안했던 접지관련문제는 소프트웨어를 방해하는 요소라고 주장 했지만 정부(국토교통부)는 개인적인 편견으로 폄하 또는 자동차메이커와 협의 하라는 식의 단순한 행정적인 절차로 처리했지만, 이제는 국가가 해결해야할 중차대한 문제가 되었으므로 국민의 안전을 책임지는 자세로 해결을 해주기를 제안합니다.

<제공=VAD>

   
   
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