『차, 전기적인 설계결함과 개선기술』

Ⅰ. 전기회로 문제
  1. 전기회로 현주소
    자동차는 하드웨어(부품, 오일 등)분야에 문제가 없어도 소프트웨어(전기, 데이터 등)분야에 문제가 생기면 마치 하드웨어 고장처럼 성능(시동, 출력, 진동, 소음, 노킹, 변속충격, 전압변동, 기타 등)이 떨어지고 배출가스 증가로 연비가 나빠집니다.
그런데 소프트웨어분야에 해당하는 동력전기(12V/24V/전기차 등)회로와 제어전기(5V)회로 간을 “간접접지방식으로 설계”함으로 인하여 “ECU의 접지전압과 접지전류가 발생”하여 성능과 연비저하 및 배출가스 증가 등 여러가지 문제들이 일어나고 있다는 것이 확인되었습니다.

  2. 간접접지회로의 문제점
     단 여기서는 내연기관차에 국한하여 설명을 한다는 것을 꼭 양해해주시기 바랍니다.
   가. 데이터의 역할
     엔진이 RPM(엔진회전수)을 만들려면 “공기, 연료, 점화가 적절한 조화(타이밍)”를 이루어져야 폭발이 잘 되는데 이런 조화를 조절하는 것이 “ECU가 만드는 데이터”이므로 ”데이터의 안정화가 하드웨어만큼이나 중요”하다는 것입니다.

   나. 데이터가 불안정해지는 이유
      ECU는 독립된 기능을 가진 하드웨어이지만 여기에 전기(5V)가 공급되면 그때부터 “자동차 동작을 통제하는 데이터”를 만들어 냅니다.
그런데 ECU도 시간이 지날수록 성능이 저하되어 (사람의 뇌 노화 현상처럼) 통제력이 떨어지는데 여기에는 부품열화의 원인도 있겠지만 “5V전기회로의 접지방식 설계 결함이 더 큰 요인으로 작용”하고 있기 때문입니다.
 
   다. 5V전기회로와 문제점
     ECU에 사용되는 5V는 12V/24V등을 가지고 “5V용 레귤레이터IC로 다운(down)시키는 간접접지방식을 적용”하다 보니 부품열화로 5V용 례귤레이터IC의 내부저항이 증가하여 “ECU의 접지전압이 발생으로 데이터에 오류가 생겨” 자동차 동작을 조절하는 통제력이 나빠진다는 것입니다.
       * 진단기로는 식별이 불가능 함

    1) 기존의 전기회로 구성도
       다음은 5V와 12/24V가 접지적으로 분리된 전기 흐름도 입니다.   

         
    2) 문제점
      ECU에 접지전압이 발생하면 ECU의 운전모드는 “접지전압이 합성된 다른 출력데이터”를 만들어 내게 됩니다.
이로 인하여 자동차가 “노후화 할수록 점점 더 많은 비정상적인 출력데이터”가 만들어지므로 성능이 떨어지고 배출가스가 증가하면서 연비가 나빠진다는 것입니다.

다음은 자동차 년식 증가에 따라 ECU접지전압 크기가 달라지고, 이로 인하여 성능이 변화하는 사례를 열거하여 보았습니다.
      * 1~2mv까지 : 거의 정상에 속함    
      * 10mv까지  : 소음 • 진동 • 시동 꺼짐 초기 발생, 연비감소, 배출가스
                      소량 증가
      * 30mv까지  : 소음 • 진동 중량 증가, 시동꺼짐 중량 발생 ,연비 • 출    

                      력 • 배출 가스 중량 나쁨
      * 100mv까지 : 소음 • 진동 증가, 시동꺼짐 잦음, 연비 • 출력 • 배출가스
                      다량 나쁨
      * 100mv이상 : ECU를 교체하여야 함

 또한 “ECU에 접지전압(mV)이 발생하면서 접지전류(mA)도 흐른다”는 것입니다.
하지만 접지 간에 전압은 생길 수 있어도 “전류가 흘러서는 (절대로) 안된다”는 것입니다.
 

Ⅱ. 해결 기술
  1. VAD로 전자적인 폐회로망 구성
     다음은 VAD로 “5V접지회로와 12/24V접지회로 간에 제3의 전자적인 회로망”을 만든 후의 전체적인 전기흐름을 도식한 전기계통도입니다.

     
  2. 개선효과
    가. 기술적인 개선 효과
        VAD가 5V회로와 12/24V회로 간에 제3의 전자적으로 폐회로망을 구성시켜 줌으로써 “5V와 12/24/V가 동일접지로 동작 할 수” 있습니다.
즉 VAD에 의해 ECU의 5V용 레귤레이터 IC의 내부저항 증가로 인하여 발생하는
      ● 접지전압(mV)과 접지전류(mA)를 일정하게 억제 또는 최소화
      ● 낮은 RPM대의 TPS/APS센서 신호전압(mV)과 전류(mA)를 보강
해줌으로써 공회전시의 RPM을 더욱 안정화시켜 줍니다.    
따라서 기술적인 효과로는 
      * 스로틀바디의 기울기 교정(이질적 오차 개선)
      * ECU의 접지전압차를 줄임(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 등반능력이 좋아짐
      * 변속충격 완화, 노킹과 진동도 개선, 시동 꺼짐 방지됨
      * 소음이 3~6dB 개선 가능
      * 기타 승차감 좋고 오디오음질 풍부

Ⅲ. 결론
  자동차가 최적의 성능, 연비, 배출가스 등을 만들려면 하드웨어와 소프트웨어등이 최적의 동작조건이 되도록 해주어야 합니다.
그런데 갈수록 전기와 데이터를 많이 사용하다 보니 ECU의 부품열화로 접지전압이 생겨나고, 선로의 전기적인 분포정수로 인하여 전기적 외란이 발생하는 등 전기적인 문제로 인하여 부품들의 고장을 부추기게 됨으로써 성능.연비. 배출가스 등이 가파르게 나빠지고 있습니다.
   
따라서 “VAD제품”은 제어전기회로와 동력전기회로 간에 제3의 전자적인 폐회로망을 만들어 “접지의 전압. 전류 개선과 전기적외란에 의한 데이터 간섭을 배제”시켜 부품들의 역할을 극대화시켜 줌으로써 “성능, 연비, 배출가스를 동시에 향상시키는 IT기술”에 해당합니다.
다만 “VAD기술은 Before(생산)기술이 아니며, After(A/S)기술”에 해당한다고 평가하기도 한다는 것만 유념해 주셨으면 합니다.
<제공=VAD>