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『전기적 설계결함이 차를 망가뜨리고 있다』
본 자료는 2021.08.30 국민제안으로 현재 “국토교통부 첨단자동차과에서 심사 중”입니다.
다만 내용을 요약하여 올리지만 이런 글을 올리는데 30년이 걸렸다는 것만 참조해주시를 간곡히 당부드립니다.
<<※ 제안제목 : ECU접지결함이 차를 망가뜨리고 있다>>
<제안내용 요약설명>
자동차에는 “두 종류의 접지(earth)”가 있습니다.
1. 접지 기준
가. 동력전기(12/24/수백V등) 접지
내연기관차. 하이브리드차 등은 12V or 24V전기(전압)를 동력전기로 사용하고 있으며, 전기차는 수백V의 전기를 동력전기로 사용하고 있습니다.
하지만 이들 모두 DC(직류)전기이므로 플러스(+)와 마이너스(-)가 있으며 마이너스 선은 차체를 공통 마이너스로 사용하고 있습니다.
나. 제어전기(5V) 접지
동력전기를 DC-DC컨버터 방식으로 변환시켜 ECU와 ECU에 연결된 모든 센서장치들에 사용되며, “독립된 5V접지”가 있습니다.
2. 결함 발견
접지란 대지와 기기 또는 전기회로 간의 접지전압을 0V로 만들기 위함이므로 “자동차의 동력전기와 제어전기(5V) 간의 접지전압도 ”0“V”가 되어야 합니다.
● 그런데 동력전기접지와 제어전기(5V)접지 간에 “접지전압mV)이 발생하고 또한 상상할 수 없는 접지전류(mA)까지 흐른다”는 것입니다.
3. 문제점
가. 배선도 설계문제
ECU의 전기배선도를 보면 5V용 센서들은 5V접지를 사용하지 않고 12/24V접지를 사용하고 있으므로 ECU는 “항상 접지전압 오차만 큼의 차등이 생긴 입력신호”를 받고 있기 때문에 정상적인 데이터를 생성하지 못한다는 것입니다.
나. ECU동작 불안정
ECU는 자동차 동작을 통제(컨트롤타워)하는 역할을 하는데 두 전기 간에 접지전압차가 생기고 접지전류까지 흐른다면 (동력전기 접지기준에서 볼 때) “ECU는 근원적으로 안정된 동작을 못한다는 증거”가 되므로“자동차의 근본적인 결함”이 아닐 수 없다는 것입니다.
이러한 문제는 특정 차에 국한된 것이 아니라 ECU를 사용하는 모든 차에 발생하고 있습니다.
다음은 (내연기관차의 경우) 차종과 년식에 따라 접지전압. 전류가 다르며, 이로 인하여 “부품고장으로 발생하는 유형과 같은 여러가지 형태의 고장증상”이 나타난다는 것을 예시하여 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
4. 해결방안 및 효과
가. 해결방안
“보완기술은 개발되어 있지만 일반적으로는 결함인 줄을 잘 모르고 있으므로” 정부가 강력한 행정적인 지도나 리콜을 단행하여 해결을 해주어야 한다는 것입니다.
나. 효과
차 성능이 개선되고, 년식에 관계없이 연비가 지속성 있게 유지되며, 배출가스가 자동적으로 좋아집니다.
또한 고장율을 줄여주므로 리콜 등으로 발생하는 분쟁을 감소시켜 국가, 메이커, 소비자 모두가 만족할 수 있습니다.
5. 결론
현재 자동차의 전기회로는 “동력전기(12/24V)회로와 제어전기(5V)회로 간에는 접지가 분리설계”되어 있기 때문에 접지전위차로 인하여 “오동작을 유발 할 수 있고, 또한 성능. 연비. 배출가스 등”에 직접적인 영향을 줍니다.
이러한 현상은 “비단 내연기관차에 국한된 것이 아니라 하이브리드차, 전기차 등에도 근본적으로 해당”되므로 국가차원에서 “전기적 결함(ECU접지결함)을 제도적으로 개선시켜 주어야 한다”는 것입니다.
<제공=VAD>
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