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급발진 증상에 대한 방지 견해
작성일
2020-12-15 14:25:11
조회수
2121

< 급발진 증상에 대한 방지 견해 >

1. 급발진 증상 개요

급발진 사고를 당했거나 또는 자동차에 관심이 많거나 전문가라면 자동차 급발진 같은 증상은 전자제어시스템 동작오류라고 쉽게 표현은 할 수 있지만 문제는 왜 일어나는 가를 구체적으로 찾아내고 설명하기는 참으로 어렵다는 것입니다.
지금까지의 사고 결론을 보면 
   * 운전자 측에서는 브레이크램프가 들어왔으므로 (브레이크를 밟았고) 악셀패달은 절대로 밟지 않았다고 주장하며,
   * 메이커 측에서는 EDR자료를 보면 운전자가 악셀패달을 밟았기 때문에 스로틀밸브가 완전히 열려 있었다고 주장을 하고 있다는 것입니다.
따라서 이러한 상반된 결론(주장)을 기술적으로 역 추적해보고자 합니다. 

2. 스로틀바디 동작 원리 
 내연기관차의 스로틀바디 동작은 두 가지 방식이 있습니다.
  가. TPS(Throttle Position System)방식 : 이 방식은 악셀패달과 스로틀바디 간에는 철선으로 구성되어 있으며, 악셀패달 밟기에 따라 “철선이 움직여 스로틀바디의 공기밸브 각도(0°~90°)를 조절하는 방식입니다. 
          * 이 방식을 반 전자방식이라고도 하며, 주로 구형 승용차에 많이 적용하고 있음
그러므로 이 방식은 기계적으로 동작하므로 악셀패달을 밟지 않는 한 스로틀바디의 공기밸브는 동작하지 않습니다.
      ● 다음은 스로틀바디의 구성요소와 동작함수 관계입니다.

 
    

사진 설명을 입력하세요.

   나. APS(Accelerator Position System)방식 : 이 방식은 악셀패달과 스로틀바디 간에 (철선 대신) “데이터로 스로틀바디의 공기밸브각도(0°~90°)를 조절”합니다.
즉 악셀패달에는 신호를 발생하는 센서가 있으며, 악셀패달의 움직임에 따라 변하는 아날로그형 전기신호가 ECU로 들어가면 ECU는 이 신호를 구형펄스로 만들어 스로틀바디의 모터를 구동시켜 스로틀바디의 공기밸브각도를 조절하는 방식입니다.
         * 이 방식은 전 전자방식으로 근간에 생산되는 차들은 대부분 적용함

정리를 하면 TPS방식과 APS방식 차이점은
“스로틀바디를 철선으로 동작시키느냐 데이터로 동작시키느냐 ”가 다를 뿐입니다. 

3. 문제점 분석
   여기서 APS방식만 가지고 분석을 해보기로 하겠습니다.
APS동작방식은 앞에서 언급했듯이 데이터에 의해 스로틀바디가 동작하므로 악셀패달센서에서 보내는 신호가 아닌 “다른 전기적 루트를 통하여 이상신호가 ECU로 유입되어도 스로틀바디를 구동 시킬 수 있다”는 가정이 성립됩니다.
그렇다면 “다른 전기적 루트가 어떤 것인가”를 규명한다면 “운전자가 악셀패달을 밟지 않았는데도 스로틀밸브가 열릴 수 있다는 것이 입증”되는 것입니다.

4. 다른 전기적 루트의 요소들
   전기. 전자공학에서는 전자가 흐를 때는 “물리적인 회로와 전자적인 회로”가 있습니다.
물리적인 회로란 배선 등으로 전자가 직접적으로 흐를 수 있는 회로를 말하며, 전자적인 회로란 분포정수(유도성. 용량성. 절연 등)을 통하여 전자가 흐를 수 있는 가상적인 폐회로(hypothetical closing circuit)를 뜻합니다.
따라서 전자적인 요인을 기준으로 설명을 드리면 
   가. 접지전압 : 현재의 승용차들은 동력전기(12V)와 제어전기(5V)의 2개의 전기회로가 있으며, 이 두 회로는 물리적으로는 볼 때는 동일접지로 보이지만 전자적으로 볼 때는 분리된 접지회로로 동작하고 있다는 것입니다.
그래서 ECU의 부품열화로 내부저항이 증가하면 5V접지와 12V접지 간에는 접지전위차가 생기고 차년식이 증가할수록 더 큰 접지전위차가 생겨나 "데이터 생성을 불안하게" 만들고 있습니다.
   나. 전기적외란에 의한 기생전기 :  자동차의 제어시스템은 ECU와 수십 개의 입. 출력 센서 그리고 여러 배선들로 구성되어 있습니다.

따라서 ECU를 기점으로 크고 작은 전기신호(데이터)들이 생성과 전송을 반복하는 과정에 전기적외란(electrical disturbance)으로 인하여
"기생전기가 스로틀바디의 모터를 기동" 시킬 수 있다는 것입니다. 
    ●  기생전기의 종류
       * 유도전기 : 선로 간 또는 코일에서 생기는 유도성 전기
       * 용량전기 : 선로 간 또는 차체 등에서 생기는 용량성 전기
       * 역기(逆寄)전기 : 인젝터등 유도성 부하가 복구할 때에 배터리전기 보다 20~30배의 높은 역방향 전기
       * 맥동(脈動)전기 : 배터리전기(12V)에 파장이 생기는 전기(맥류분)
       * 접지(接地)전기 : 5V접지와 12V접지간의 전위차
       * 고조파(高調波)전기 : 전자파라고도 함
     ● 기생전기를 발생시키는 요소

사진 설명을 입력하세요.

  다. 오디오 앰프와 ECU의 동작 차이
       * 오디오 앰프 : 입력신호를 증폭하여 파형은 같으나 크기가 다른 출력신호를 만들어 냅니다.
       * ECU : 입력신호를 “양자화방식(아날로그 신호를 디지털신호로 바꿈)”에 의해 크기(ECU전압 기준)와 폭이 일정한 출력(디지털)펄스를 만들어 냅니다. 
          ● 이방식은 전기차에도 적용되고 있음 

5. 정리
   ECU는 파형종류와 크기 등에 상관없이 입력신호만 있으면 “스로틀바디를 구동하는 구형펄스를 만들어 낼 수 있다”는 것입니다.
따라서 예방 해결방법으로는 지금의 물리적 폐회로에서" 제3의 전자적폐회로
(an electronic shut-down circuit)" 를 만들어 주면 "ECU접지전위차와 전기적외란등에 의한 기생전기Prasitic electricity)를 없애주거나 줄여주므로 급발지 증상 또는 순간적인 고RPM증상 등을  없애거나 개선 시킬수 있다고 봅니다.

다만 여기서는 개요만 설명 드릴뿐 구체적인 내용은 생략합니다.
<제공=제어. 전기VAD/www.motorpower.co.kr>

   
   
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