냉각 수온 센서(WTS, Water Temperature Sensor) 기능

자동차 부품 2020. 3. 26. 14:11 Posted by 자동차 전문 교육 자동차 역사가

 냉각 수온 센서(WTS, Water Temperature Sensor) 기능

냉각수온(WTS, Water Temperature Sensor)센서는 전자 제어식 연료 분사장치의 냉각수 온도 검출에 주로 사용되는 센서이다.

이 냉각 수온 센서는 온도의 변화를 저항값의 변화로서 검출하는 것으로 저항값이 온도에 따라 크게 변하게 된다. 수온이 낮을 때는 저항값이 커지고 수온이 올라가면서 저항값이 작아진다. 이를 부특성 서미스터(NTC thermistor)라 한다.

냉각수온센선

1.설치 위치

주로 실린더 블록이나 냉각수 통로에 설치되며 엔진의 냉각수 온도를 측정한다.

냉각 수온 센서 구조

2. 전자제어식 연료 분사 장치에서 냉각 수온 센서의 기능

엔진이 예열되지 않은 상태에서 냉각수의 온도가 낮을 때 공연비를 짙게 해서 엔진의 연소가 안정적으로 되도록 해줍니다. 만약 엔진이 예열되지 않았을 때 엔진 온도가 낮다는 신호를 보내지 않으면 공연비가 너무 옅어지게 되어 엔진이 불안정하게 된다. 반대로 엔진이 예열되었을 때 엔진 온도가 낮다는 신호를 보내게 되면 공연비가 너무 짙어지므로 이때도 엔진이 불안정해 진다.

 그러므로 냉각 수온 센서는 엔진의 상태에 따라 냉각수 온도를 검출해서 최적의 공연비가 되도록 제어해주는 중요한 센서가 된다. 위의 기본적인 기능 이외에도 시동 시 연료 분사량 보정, 점화 시기 보정 등의 기능을 하며 차량에 따라 EGR 솔레노이드 밸브와 퍼지 컨트롤 솔레노이드 밸브를 제어하는 역할도 한다.  

냉각 수온 센서 회로도

3. 냉각수온센서(WTC, Water Temperature Sensor) 회로의 구성

자동차 전원 5V(ECU)이 내부저항을 경유하여 냉각 수온 센서로 전달된다. 내부저항과 서미스터는 직렬로 연력되어 냉각수 온도 변화에 따라 서미스터의 저항이 변화하면 출력신호(Coolant sensor signal)이 변하게 된다. 이 출력 신호값을 받아 ECU는 엔진의 온도를 판단한다.

 

4. 냉각수 온도 및 연료분사량, 점화시기, ISA 열림량의 관계

1) 냉각수 온도와 연료 분사량과의 관계

냉간시에는 엔진이 시동되면 바로 난기 운전 모드이다. 이때는 비교적 농후한 혼합기를 필요하는데, 냉시동 후 차가운 흡기밸브나 흡기포트 또는 또는 실린더 벽에 연료입자가 응축되기 때문이다. 이런 기화되지 못한 연료입자는 불완전 연소하므로 연료입자가 기화되지 못한 양 만큼 추가적으로 연료를 더 공급해야 한다. 보통의 경우 수초~수십 초간 농후한 혼합기가 공급되는데, 엔진의 온도에 따라 정상적인 분사량 보다 30~60% 더 많은 양의 연료가 분사 된다. 그리고 냉각수 온도가 올라가면 연료의 분사량은 점차 줄어 들게 된다.

냉각수온 센서 NTC 특성

2) 냉각수 온도와 점화시기와의 관계

냉간시에는 기화되지 않은 연료가 연소 시 화염의 전파를 방해한다. 그래서 웜잉업된 상태보다 화염의 전파가 잘 이루어지지 않아 연소가 나빠지게 된다. 이와 같이 냉간시에 화염전파속도가 늦어지는 것을 고려하여 그만큼 점화시기를 진각시킨다. 반대로 냉가수 온도가 올라감에 따라 서서히 점화시기는 지각된다.

3) 냉각수 온도와 ISA 열림량과의 관계

냉각수 온도가 낮을수록 엔진의 회전 저항이 커져서 진동이나 부조 등의 이상이 발생할 확률이 높아진다. 이를 방지할 목적으로 낮은 온도에도 충분히 원활한 회전을 할 수 있도록 하기 위하여 엔진의 회전수를 높인다. 따라서 냉각수 온도가 낮을수록 ISA의 열림량은 커진다.

냉각수온 및 분사 시간 관계

5. 냉각 수온 센서의 고장 원인과 증상

- 냉각 수온 센서가 고장 나는 원인

1) 엔진의 과열상태가 지속할 때, 센서 자체가 오래되어 기능을 상실(내부 단선 등의 문제)

  2)냉각수 라인의 심한 녹물로 감지 부에 녹물 때가 퇴적되었을 때 그리고 커넥터의 접속 불량과 배선 단선 등이 있는데 이와 같은 원인으로 고장이 발생하면 엔진의 상태가 불량해진다.  

 

수온 엔서의 기능은 엔진이 예열되지 않아서 냉각수의 온도가 낮을 때는 공연비를 짙게(연료를 많이 분사)하여 엔진의 연소가 안정적으로 되게 해주는 것이다. 그 후 엔진이 점점 예열되면서 냉각수의 온도가 올라가면 연료 분사량을 줄여 주게 된다. 

 

6. 고장 증상

1) 공회전 불량(ISA : Idle Speed Actuator 불안정)

만약 수온 센서가 불량하여 엔진이 예열되지 않았을 때 엔진 온도가 높다는 신호를 보내줘 연료의 분사량을 줄이거나, 엔진이 예열되었는데도 온도가 낮다는 신호를 보내서 연료 분사량을 필요 이상으로 늘리게 되면 이는 곧 엔진의 불안정 현상을 발생시키게 되는 것이다. 또한, 냉각 수온 센서가 단선되었을 때도 냉각수 온도를 매우 차가운 것으로 감지해서 연료 분사량을 지나치게 증가시킬 수 있습니다. 이처럼 시동이 걸린다고 하여도 공회전이 불안정하게 되면서 시동이 꺼지는 경우가 생기기도 한다.

2) 연료 소비율 증대

연료의 소비율이 높아지며 CO(일산화탄소) HC(탄화수소)의 배출량이 증가하게 된다.

3) 엔진 경고등 점등

4) 시동 불량

냉각 수온 센서가 고장 났을 경우에는 연료를 필요 이상으로 분사하여 시동이 걸리기 어렵고 연료의 냄새가 납니다.

5) 쿨링팬이 계속 작동됨

 

7. 냉각 수온 센서의 점검

- 냉각 수온 센서를 점검하는 방법은 몇 가지가 있습니다. 대표적인 것이 단자 간 저항측정, 출력 전압 측정, 배선 및 커넥터의 점검이 된다.

 

 a, 냉각 수온 센서의 저항을 측정할 때는 단자 사이에 저항계를 연결하고 센서의 감지부를 미리 준비해둔 물에 가까이하고(물의 표면과 3mm 정도는 떨어져야 함) 물을 가열하여 물의 온도가 올라갈수록 저항값이 작아지면 정상이다. 차량마다 저항값의 규정이 다르므로 이때는 정비 지침서를 이용하여 정확히 판단해야 한다. 

 

 

 b, 출력 전압을 측정하기 위해서는 먼저 센서에 전원을 공급해야 한다.

디지털 전압계의 적색선(플러스 선)을 커넥터의 센서 전원 단자에 연결하고 흑색선(마이너스 선) 을 차체에 접지시킨 후 점화스위치를 ON에 놓았을 때 5V의 전압이 검출되면 정상이고 전압이 검출 되지 않는다면 배선의 단선 또는 커넥터의 접촉 불량을 의심해 보면 된다.

 

 그리고 점화스위치를 OFF 시킨 후 디지털 전압계의 흑색 선을 차체에 접지시키고 적색선을 센서 출력 단자에 연결한 후 엔진을 시동하여 냉각수 온도가 올라감에 따라 출력 전압이 변화하면 정상이 된다.

 

 c, 배선 및 커넥터를 점검할 때는 커넥터의 풀림 현상 및 배선의 상태를 유심히 점검한다. 전선과 커넥터를 가볍게 흔들어 봐서 커넥터나 전선이 빠지는 현상이 발생하면 수리해 주고, 커넥터를 분리하여 압축공기로 가볍게 청소해 주거나, 점검용 터미널을 사용하여 연결 상태를 확인해 주면 된다. 또한, 배선이 까졌거나 끊어지려는 현상이 발견되면 이에 따른 수리 작업을 하면 된다.

 

8. 냉각 수온센서 정비 지침

1) 수온센의 고장은 대부분 엔진 경고등을 점등 시킨다. 그래서 대부분은 스캔 진단툴로 진단이 가능하다.

2) 냉각수 온도 센서의 고장은 다양한 유형의 고장 유발의 원인 된다.

3) 라디에이터, 워터펌프, 워터호스 등 냉각 시스템에 문제가 발생하여 누수가 발생하거나, 기포가 발생해서 냉각수의 순환이 원활하지 않은 경우에도 수온센서의 고장으로 진달할 수 있다. 또 커넥터의 접촉불량 혹은 배선의 이상 시에도 센서 교환 전에 점검이 필요 하다.

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리튬인산철(LiFePO4) 전지

자동차 학습/전기자동차 2020. 3. 23. 13:18 Posted by 자동차 전문 교육 자동차 역사가

리튬인산철(LiFePO4) 전지

리튬인산철 전지는 양극제로 리튬-인산철을 사용하여 폭발 위험이 없는 안정성을 확보하였다. 전해질은 이온(액체) 전해질을 사용하여 충전 효율도 최대화 하였다. 리튬 인산철 배터리의 화학구조는 올리빈 구조로 매우 안정적인 구조를 가진다. 그렇기에 리튬의 경로 이동이 쉽고 열적으로도 매우 안정적이어서 외부 불순물과 합성되어 다른 변형된 형태로 쉽게 왜곡 되지 않으며 2차 가공에 용이하다. 직류 측 입력 변동이 작아서 PCS 설계가 용이하고 전체적으로 EES 절연전압도 낮출 수 있는 효과가 있다. 또한 온도특성이 매우 좋아 자체 발열이 거의 없어서 주위온도에 영향을 주지 않는다.

리튬인산철 이차전지는 탁월한 안전성을 가지고 있으며 자가 방전율과 에너지 손실률이 매우 낮아 효율이 뛰어나다. 다른 양극물질과 비교해도 가격 경쟁력, 뛰어난 안정성, 성능, 기리고 안정적인 작동 성능을 확보하였다.

리튬인산철(LiFePO4) 규격

LiFePO4 배터리의 공칭 전압은 3.2V이고 종단 충전 전압은 3.6V이며 종단 된 방전 전압은 2.0V이다. 다양한 제조업체가 사용하는 양극, 음극 및 전해질 소재의 품질과 공정이 다르기 때문에 성능이 다소 다릅니다. 예를 들어 동일한 유형의 용량 (동일한 패키지의 표준 배터리)은 큰 차이가 있다. (10 % ~ 20 %)

 

리튬인산철의 용도

전기 자동차용 배터리와 같은 2차 전지와 전동공구, RC, 골프카, 캠피카, 전동오토바이, 산업용 기기, 하이브리드 자동차에도 많이 사용되며 대용량과 안정성을 동시에 확보하였다.

 

리튬인산철의 특성

 화확적으로 극히 안정되고 값싼 인산철을 사용하여 리튬인산철 전지는 과열, 과충전 상황에도 폭발할 가능성이 적다. 주로 중국에서 독보적 기술과 양산성을 확보한 리튬인산철 전지는 원자재 공급이 안정적이라 기존의 납축전지를 대체할 가능성이 있어 보인다. 이에 따라 현재 국내 캠핑 매니아 및 자동차 매니아를 중심으로 제2의 전지로 중국의 리튬인산철 배터리를 많이 장착하여 기존의 납 배터리의 대용으로 사용되고 있다.

 

 

 

LiFePO4 배터리의 구조와 작동 원리

LiFePO4 배터리의 내부 구조는 왼쪽에는 올리빈 구조의 LiFePO4가 배터리의 양극으로 나타난다. 알루미늄 호일은 배터리의 양극에 연결된다. 중간은 폴리머 분리기이다. 그것은 양극과 음극을 분리하지만, 리튬 이온 Li +는 통과 할 수 있고 전자 e-는 통과 할 수 없다. 우측은 카본 (흑연)으로 구성된 배터리 음극이 구리 호일에 의해 배터리의 음극에 연결된다. 배터리의 상부 및 하부 단부 사이에는 배터리의 전해질이 있으며, 배터리는 금속 케이싱에 의해 밀폐된다.

 

 

 

인산 철 리튬 배터리 작동

위의 LiFePO4의 전지 구조는 양극으로, 알루미늄 호일은 전지의 양극에 연결되어 있고, 왼쪽에는 양극과 음극을 분리하는 고분자 다이어프램이 있으나 리튬 이온 Li는 통과 할 수 있고 전자는 통과 할 수 없으며, 오른쪽은 탄소 포지티브 전극 (흑연)으로 이루어져 있으며, 이는 배터리의 음극에 동박으로 연결되어있다. 배터리의 상부 및 하부 단부 사이에는 배터리의 전해질이 있으며, 배터리는 금속 케이싱에 의해 밀폐된다.

LiFePO4 배터러ㅣ 충방전 과장

LiFePO4 배터리가 충방전 과정

LiFePO4 양극, 음극 및 배터리는 알루미늄 호일, 리튬 이온의 양극과 음극을 분리하는 중간 중합체 격막으로 연결되지만 리튬은 전자를 통해 전자를 통과 할 수 없으며 오른쪽은 탄소 (흑연 ) 배터리 음극, 양극 및 배터리는 구리 호일로 연결된다. 배터리의 상단과 하단 사이에는 배터리의 전해질이 있으며, 배터리는 금속 인클로저로 둘러싸여 있다.

LiFePO4 배터리 구성

LiFePO4 배터리 가 충전되면 양극의 Li 이온 Li가 폴리머 다이어프램을 통해 음극으로 이동한다. 방전 중에 음극의 리튬 이온 Li가 다이어프램에서 양극으로 이동한다. 리튬 이온 배터리는 충전 및 방전시 리튬 이온이 뒤로 이동하여 이동 한 후에 명명된다.

리튬인산철 배터리 작동원리(LiFePO4)

리튬인산철의 단점

 기전압이 기존 리튬-코발트 전지의 3.7V보다 0.3V 정도 낮은 3.4V라는 점이다. 리튬이온이나 리튬폴리머 전지보다 에너지밀도가 낮다. 그리고 리튬-폴리머 전지만큼 디자인 편의성이 떨어진다. 한국과 일본이 선점한 리튬이온 전지에 비하면 무겁고 다소 성능은 떨어진다. 그러나 동급의 리튬이온 전지 대비 약 30%의 저렴해 아주 우수한 가격 경쟁력을 보유하고 있다.

납산배터리보다 에너지 용량당 가격이 비싸다. 납산전지에 비해 가격이 비싸다는 것. 그러나, 이것도, 3배 긴 수명과 1.8배 더 많은 실질 출력 전력량을 고려하면 큰 단점은 아니다.

 

리튬인산철의 장점

 

 무게가 가볍다

같은 100A 용량의 딥사이클 납산 SLA 배터리의 경우 27~8kg 정도, Flooded AGM 30~33kg 정도 하는 것에 비해, 60% 이상 무게가 가볍다. 또한 실질적으로 사용용량이 같은 용량 대비 훨씬 크기 때문에 실제로 절감되는 사용중량은 80% 이상 가볍다고 볼 수 있다. 그러나 리튬이온 배터리 대비 20% 정도 무겁다.

긴 수명

일반적인 딥사이클배터리의 경우, 자기용량의 50%까지 방전 후 재충전 반복횟수가 400~500회 정도 되는데, 리튬인산철배터리는 자기용량의 90%까지 방전 후 재충전 반복횟수가 1500회 이상으로 납산 배터리에 비해 3배 이상 수명이 길며, 1500회 이상 충방전 후에도 최초 성능용량의 80% 이상을 유지한다. 예를 들면 100A 배터리를 1500회 충방전 시키고 나면, 용량이 80A정도로 줄어든다.

 

리튬이온 전지 대비 가격 경쟁력

동급의 리튬이온 전지 대비 약 30%의 저렴해 아주 우수한 가격 경쟁력을 보유하고 있다. 중국 자동차 메이커는 2000년 초 이후 리듐인찬철 배터리를 개량 및 개선하여 현재는 전기 자동차나 하이브리드 자동차에 적극적으로 사용하고 있다.

 

안전성 확보

납산배터리는 과충전이나 과방전시 수소가스가 새어 나오는 위험성이 있고, 고온이나 저온 환경에서 성능이 급격히 떨어집니다. 리튬이온이나 리튬폴리머 배터리는 과충전이나 과방전시 불이나는 수준의 급격한 온도상승과 폭발현상이 발생할 수 있어 매우 위험한다. 그러나, 리튬인산철배터리는 과방전, 과충전시 폭발하지 않고(내부적으로만 손상됨), 강한 외부 충격이나 고온, 화재에도 폭발하거나 가스를 내뿜지 않습니다. 리튬인산철 배터리는 60~70도 정도의 환경에서 오히려 공칭용량보다 10% 정도 더 많은 에너지를 안정적으로 방전시킵니다. 현재까지 상용화된 배터리 중 가장 안전성이 우수한 배터리가 LiFePO4 배터리라고 할 수 있다.

에너지밀도가 높음

리튬인산철 배터리는 납산배터리, 니켈-카드뮬에 비해 무게당 에너지밀도가 2배가량 높고, 리튬이온배터리는 리튬인산철배터리보다 에너지밀도가 1.5배 더 높아 전기자동차용으로 니켈-수소전지를 대체하고 있으며, 설치/해체가 간단하여 적재 공간 절약 가능하다. 상용화된 배터리 중 가장 에너지밀도가 높은 배터리는 리튬이온 배터리이지만, 리튬인산철 배터리는 그만큼 에너지밀도가 높진 않지만, 수명이 3배 가까이 더 길고, 사용상 위험성이 없다는 장점이 있다.

 

실제 출력에너지 많음

100A 12V 납산배터리와 100A 12.8V 리튬인산철배터리를 비교하면, 납산배터리는 완충 후 배터리 손상이 안가는 정도까지(12.0V까지) 방전 시 출력되는 에너지가 600Wh 정도이다. 리튬인산철배터리는 1050Wh 정도로 거의 두배 가량 많으며, 9V까지 내려가도 배터리가 손상되지 않으며, 이때까지 출력시엔 1150Wh 정도를 사용할 수 있다. , 60kg 무게의 200A 딥사이클 납산배터리를 13kg 110A 리튬인산철 배터리로 대체해도 사용 가능한 전력은 동일한다.

 

낮은 자가방전율

납산 배터리는 월 5~20%의 자가방전이 되며, 리튬인산철배터리는 월 1%의 자가방전이 된다. , 납산배터리는 완충 후 6~12개월동안 재충전을 하지 않으면, 배터리가 자연 방전되어 영구적인 손상을 입지만, 리튬인산철 배터리는 1년간 충전 안 해도 85% 정도의 용량을 유지하고, 손상되지 않습니다. 그래서 ESS, UPS 사용 시 전기료 절감 효과가 크다.

 

높은 충방전 효율

납산배터리는 지속 방전시 배터리가 손상될 수 있지만, 순간 방전량은 많은 자동차 시동용 배터리와 순간 방전량이 적더라도 지속 방전이 가능한 딥사이클배터리로 제품이 구분되지만, 리튬인산철 배터리는 지속방전 특성과 순간방전능력 모두 납산배터리보다 훨씬 뛰어나다. 충방전 효율이 95% 이상으로 우수하여 충, 방전시 적은 전력을 소비하여 전기료 절감효과가 있음. 납축전지는 70% 정도의 충방전 효율로 20~30%의 전기료 절감효과 있다.

 

No Memory Effect

니켈전지에서 문제가 되는 메모리효과가 전혀 없고, 유지보수가 필요 없어서 관리 인력이 별도로 필요 없고, 배터리 활성화 장비도 필요 없다.

 

안정적인 작동전압

모든 배터리(납축전지, 니켈전지, 타 리튬전지)는 사용 중에 작동전압 강하가 심하게 나타나는데, 리튬 인산철은 전압강하가 아주 완만하여, 타 배터리 대비 가장 안정적인 작동성능을 나타낸다.

리듐인산철 배터리 종류(LiFePO4)

친환경 그린제품

, 황산, 니켈, 카드뮴 등의 유해 독성물질이 전혀 없는 친환경 제품이며, 환경보호에도 적합한 녹색상품으로 최근 들어 환경문제가 심각하게 대두되어 기존 납산 배터리의 대체가 필요하다.

 

중국의 리튬인산철 개발 및 적용

중국은 2000년대부터 리튬인산철(LiFePO4)을 개발하기 시작하여 중국에서 생산되는 전기자동차 시장에 저렴하고 안정성이 있는 리튬인산철 배터리를 대중적으로 적용하였다. 자동차 업계는 중국의 BYD와 체리자동차에 리튬인산철 배터리를 사용하고 있다. 최근의 2020년 중국의 테슬라는 중국 전기 자동차 시장에서 가격 경쟁력 확보 차원에서 리튬인산철을 테슬라 모델에 적용 할 계획을 세우고 있다. 이와 더불어 중국에서 가장 많이 쓰이는 리튬이온 배터리는 전기스쿠터이다. 중국산 전기스쿠터는 대부분 리튬이온 배터리를 채택하고 있다.

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오일 압력 스위치(OPSw, Oil Pressure Switch)

자동차 부품 2020. 3. 19. 13:54 Posted by 자동차 전문 교육 자동차 역사가

오일 압력 스위치(OPSw, Oil Pressure Switch)

오일 압력 스위치의 기능

오일압력스위치는 엔진오일의 압력을 감시하는 역할을 한다.

윤활계통의 오일압력이 보통 0.29kg/cm2 이하로 떨어지면 오일압력 경고등이 점등하게 된다.

그림1 오일 압력 스위치

 

 

오일 압력 스위치의 작동 원리

시동 후 오일펌프(Oil Pump)에 의해 가압된 엔진 오일은 오일통로를 거쳐 엔진의 각 부위에 윤활부로 엔진 오일을 공급한다. 이 때 오일통로에 설치된 오일압력스위치에는 엔진오일의 압력이 전달되고 오일의 압력에 의해 다이어프램(Diaphragm)에 연결되 플런저(Plunger)가 스프링(Spring)의 장력을 이기고 위로 올라가게 되면 접점(Contact plate)이 떨어지게 된다.그림A 참조

그림 A

이 위치에서 오일압력 스위치 내부는 단선 상태가 되어 터미널(Terminal)과 연결된 계기판의 엔진오일 경고등은 점멸하게 된다. 반대로 오일의 압력이 낮아지면 스프링에 의해 플런저가 밀려나 접점이 붙게 되고 엔진오일 경고등은 점등하게 된다. 그림 B 참조

그림 B

 

오일 압력 스위치의 설치 위치

엔진 오일이 지나가는 실린더 블록의 오일 주통로에 설치되어 있다.

그림2 오일압력스위치 설치 위치

 

오일 압력 스위치의 점검

1) 저항계로 터미털과 몸체 사이의 통전을 점검하여 통전이 되면 오일 압력 스위치를 교환한다.

2) 얇은 막대로 누를 때 터미널과 보디 사이의 통전이 되면 오일 압력 스위치를 교환한다.

3) 오일 구멍을 통해 0.3kg/cm2의 부압을 가했을 때 통전이 안되면 스위치는 정상이다.

적절히 작동이 안 되면 공기의 누설을 점검한다. 공기가 누설되는 것은 다이어프램이 파손된 것이므로 스위치를 교환한다.

그림3 유압 경고등 회로

 

오일 압력 스위치의 고장 증상

1)고장 코드 : 엔진 오일 경고등 점등

2)고장 원인 : 엔진 오일의 부족, 엔진오일 누유, 오일펌프 고장 등

 

오일 압력 스위치 점등 시 조치

1) 주행 중 엔진오일 경고등이 계기판에 표시되면, 차량 운행을 정지하고, 엔진오일 게이지를 확인하여 오일량을 점검하고 부족 시 엔진 오일을 보충한다. 엔진 오일은 누유 혹은 기계적 고장이 없어도 자연적으로 줄어들 수 있다. 연소실에 유입 된 엔진오일이 혼합기와 함께 대기로 방출되기 때문이다. 그래서 엔진 오일은 정비 지침서에 따라 정기적으로 교환하여 교환 주기를 넘기지 않도록 해야 한다.

2) 엔진 오일량이 정상일 경우는 오일압력 스위치의 고장일 경우도 있다.

주로 엔진 오일압력스위치의 내부접점의 단락이 발생하면 오일압력이 충분하여도 엔진오일 경고등이 점등된다.

그림4. 오일압력 스위치 통전 시험

 

 

 

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폭스 바겐(VW)의 MEB 플랫폼(Platform) 구상(20년 3월 15일)

세계 자동차 뉴스 2020. 3. 16. 01:00 Posted by 자동차 전문 교육 자동차 역사가

폭스 바겐의 MEB 플랫폼(Platform) 구상(20년 3월 15일)
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VW Group이 수십 개의 EV를 제작하는 데 사용할 모든 전기차 골격
2019년 말 몇 주 전에 모든 계획에 따르면 최초의 폭스바겐 I.D. Neo 전기 자동차는 독일 츠비 카우에 있는 회사 공장에서 조립 라인을 가동할 것이다. 전기차 주행거리는 160에서 300 마일까지 범위를 제공할 예정이다. 폭스바겐 최초의 장거리 전기 자동차가 될 것이며 회사는 대량 판매를 기대하고 있다.
C 세그먼트 (소형) I.D. Neo 해치백은 VW Group이 출시 한 24 개 이상의 전기 모델 중 첫 번째 제품입니다. 그러나 이것은 VW 그룹이 제공하는 최초의 장거리 EV는 아니다. 이번 봄과 여름에 아우디 e- 트론이 전 세계의 다양한 시장에서 판매될 때 이 영예를 얻게 될 것이다.
 
그러나 I.D. Neo는 그룹이 제공하는 최초의 양산 가격대의 장거리 EV가 될 것이다. 경영진은 수년간 목표가 가솔린 엔진에 비해 수천 달러의 프리미엄을 받는 고급 디젤 골프와 거의 동일한 시작 가격임을 확인했다.
폭스바겐 그룹은 이 전기차들이 빠른 속도로 연속 출시 될 것이라고 밝혔다. 이 회사는 2025년까지 전 세계 판매에서 총 1천만 대 이상에서 전기 자동차 1백만 대를 판매할 것으로 예상하고 20여 년에 24개를 약속했다. 폭스바겐 그룹은 유럽에서만 폭스바겐, 아우디, 세아트, 스코다의 네 가지 브랜드로 판매할 것입니다. 여러 중국 전용 브랜드의 전기 모델도 있습니다. 총 예상 투자비는 800억 유로이다..
 
이 모든 차량은 MEB 아키텍처로 알려진 공통 토대를 공유한다. 이것은 전면 충돌 구조, 모터 마운팅 및 서스펜션 어셈블리 세트이며 바닥 구조는 넓고 길고 평평한 배터리 팩에 있습니다. "스케이트 보드"배열로 알려진 이 시스템은 Tesla에서 사용하는 것과 동일한 레이아웃이며 미래의 모든 대용량 배터리 전기 자동차 일 것이다. MEB는 후륜 또는 전륜 구동, 매끄러운 세단 형 자동차에서 키 큰 박스형 유틸리티 차량 및 밴에 이르기까지 다양한 차량 유형, 저용량 또는 고용량 배터리가 장착된 다양한 휠베이스를 수용할 수 있다.
폭스바겐 그룹은 현재 공유 MQB 아키텍처에서 매년 횡 방향 내연기관을 갖춘 최대 4백만 대의 차량을 생산하고 있는데, 이는 미국에서 폴로 소형 소형 해치백 (골프보다 작은)부터 7석 아틀라스 중형 크로스 오버에 이르기까지 모든 것의 기본이다.
MEB 아키텍처는 MQB가 전륜구동 차량을 가로 지르는 전기 자동차를 대상으로 한다. 여러 브랜드, 차량 및 세그먼트에서 공유 구성 요소를 사용하여 비용을 절감하기 위한 매우 유연한 단일 플랫폼이다.

VW MEB Platform


VW 그룹의 EV 정책 결정 시점 : 2015 년 10 월
VW 디젤 배출 부정 행위 스캔들이 미국 EPA에 의해 밝혀진 지 한 달 뒤인 2015년 10명의 경영진이 퇴역하는 동안이 플랫폼에 대한 계획이 수립되었다. 스캔들의 전체 범위와 비용은 아직 확정되지는 않았지만, 새로 임명된 임원 중 일부는 그것을 기업 도약의 기회로 보았다.
그 시점에서 폭스바겐은 2개의 배터리 전기 자동차를 소량 생산하는 데있어 2년의 경험을 가지고 있으며, 둘 다 기존 모델에 적용되었다.
유럽과 북미에서 판매되는 Volkswagen e-Golf는 배터리 팩의 일부를 고도로 수정 된 MQB 플랫폼의 다양한 위치에 배치했다. 24 kWh 배터리 팩에서 83마일의 EPA 범위로 2014년에 출시된 이 모델은 2017년 모델에서 훨씬 더 높은 용량의 셀을 확보하여 125마일의 범위를 제공한다. 폭스바겐의 다른 EV는 유럽 최대 미니 카를 개조한 e-Up으로, 실제 범위 60-90 마일의 18 kWh 배터리가 장착되어 있습니다.
 
MEB 플랫폼의 사양
그러나 MEB는 모든 플랫폼이 48kWh 이상의 배터리에서 최소 200 마일의 거리를 제공할 수 있는 전용 플랫폼이다. 더 작은 파워 트레인을 수용하기 위해 내연기관 차량을 적응시키는 데 어려움이 있지만, 설계에서 예상되지 못한 부피가 큰 배터리는 끝날 것이다. 대신 처음부터 최적화된 전기 자동차로 수십 개의 모델을 만들 수 있다.
폭스바겐 I.D.로 알려진 최초의 컨셉트 카는 1년 후 2016 년 파리 모터쇼에 출연하였다. 배터리로 작동하는 5 도어 소형 해치백은 VW Passat와 같은 더 큰 중형 세단의 내부 공간을 제공했다. 이는 평평한 바닥 배터리 팩뿐만 아니라 배터리 팩의 휠베이스 내에서 가능한 한 많은 공간을 확보할 수 있도록 휠을 자동차의 모서리로 밀어서 가능한 긴 캐빈으로 만들었다.
 폭스바겐 엔지니어들은 1차 트랙션 모터를 뒤쪽에 배치했다. 개척자 1959 Morris Mini는 엔진을 옆으로 돌리고 앞바퀴에 동력을 공급함으로써 어떤 동력 전달 효율성이 높였음을 보여준 이후 모든 소형 및 중형 차량에 표준 인 횡 방향 전륜 구동 레이아웃에서 결정적인 단계였다.
그러나 단일 모터 EV의 경우 폭스바겐은 후륜구동으로 핸들링과 도로 밀착력이 더 좋다고 한다. 분석가들은 또한 피봇팅 전방 구동 휠을 수용하기 위해 고가의 등속 조인트를 사용하지 않도록 합니다. 전륜 트랙션이 필요한 경우, 전면 구조는 전륜 사이에 두 번째 모터를 수용하도록 설계되었다. 폭스바겐은 AWD 버전은 가장 큰 배터리 용량으로 만 제공될 가능성이 높으며, 이는 동시에 작동하는 두 모터가 요구하는 전류를 더 잘 공급할 수 있다고 말했다.

VW MEB 전기차 전용 플랫폼

플랫폼 전시
생산까지 1년도 남지 않은 시점에 폭스바겐은 MEB 플랫폼을 미디어에 선 보이기 시작했습니다. Chargeed는 2월의 2019 시카고 오토 쇼에서 북미 최초 모습에서 롤링 섀시를 보았다.
VW North America의 E- 모빌리티 부사장 인 Matthew Renna는 VW의 전기 자동차 실험, 현대 전기 자동차 시대에 대한 통계 및 사양, 향후 몇 년 동안 배터리 기술에서 기대하는 결과를 설명하였다.
 
MEB Battery 형태 : 테슬라와 동일
그는 배터리 모듈이 모든 형태의 프리즘 또는 파우치 셀을 수용하도록 설계되었지만 회사는 많은 수의 작은 원통형 셀을 사용하는 데 초점을 맞추지 않았다. 이것이 테슬라의 접근 방식이지만 해당 회사의 고유 한 방식이다.
Renna는 역사적으로 예상되는 배터리 개선 속도를 살펴 보았으며, 비정상적으로 정확한 수치를 제공했다. 그는 2014년 전자 골프장에서 사용된 전지는 리터당 230와트 시간과 킬로그램 당 140Wh를 제공했으며, 2020년에 사용할 VW 셀은 700Wh/l 및 300Wh/kg으로 평가되었다고 그는 말했다. 동시에 가격 (kWh 당 달러)은 꾸준히 하락했다.
 
그 결과 범위가 200 마일 이상인 차량은 대량의 가격을 책정하거나 근접 할 수 있으며 범위 불안의 위협이 크게 줄어든다. 2018년에 도입된 40 kWh LEAF에 대한 닛산의 경험에 따르면 150 마일의 범위는 유럽에서 충분할 수 있다. 이 모델은 매우 인기가 있었지만 대중교통 수단이 거의 또는 전혀 없는 북미에는 최소 200 마일이 필요하다. 
폭스바겐 I.D. Neo는 3 가지 배터리 용량 옵션으로 시장에 출시 될 것으로 예상된다. VW는 정확한 사양을 제공하지는 않았지만 약 48, 55 및 62 kWh 일 것으로 예상된다. 유럽 WLTP 테스트 주기의 범위는 330, 450 및 600km로 인용되었으며 이는 대략 160, 210 및 250 마일의 EPA 등급으로 해석될 수 있다.
 
VW 전기차 플랫폼 : Neo, Crozz, Buzz, Vizzion 등
폭스바겐은 I.D.이지만 Neo는 올해 말 전에 생산에 들어갈 것이며 북미 구매자들은 쇼룸에서 그것을 보지 못할 것이다. 해치백은 유럽에서만 판매되며 해당 형식이 가장 많이 사용된다. 미국과 캐나다에서는 개념 이름이 I.D 인 소형 크로스 오버 인 2021년까지 기다려야 한다. 

VW 3가지 EV Platform


Crozz – 생산 개시.
VW Buzz 플랫폼
그 외에도 2022년에 VW는 VW 전기의 가장 큰 붐을 일으킨 모델을 소개 할 것으로 예상한다. I.D.로 알려진 버즈 (독일어로 "버스"로 발음됨)는 1960년대의 클래식하고 많은 사랑을 받는 폭스바겐 버스의 전동화 예정이다. 이 회사는 이 차량에 대한 큰 계획을 가지고 있는데, 이는 폭스바겐의 차량 사업부와 상용 트럭 그룹 간의 공동 개발이다.
 
이는 승객 용 버전뿐만 아니라 패널 밴 및 픽업 및 기타 모델도 볼 수 있음을 나타낸다. 독일인이 말한 것처럼 이전 버전의 'Type 2'또는 'Bulli'의 여러 버전이 반영되어 있다.
VW I.D. Vizzion 플랫폼
2023년 VW은 대형 폭스바겐 세단을 약속하고 있는데, 아마도 미국에서 폭격을 했지만 유럽에서 그 어느 때 보다도 브랜드를 한 단계 더 끌어 올린 고급 폭스바겐 Phaeton을 대체할 것이다. I.D. Vizzion 콘셉트는 리어 컴파트먼트가 많은 세단 형 자동차가 수요가 많기 때문에 중국 구매자에게 주로 제공될 수 있다. 이후에, 2024 년에 7개의 좌석을 가진 Atlas 크기의 전기 SUV 일 것 같은 큰 유틸리티 차량이 출시될 예정이다.
2021년 초에 브랜드의 A3 소형 세단 형 자동차가 VW Golf 및 Jetta MQB 기반에 구축 된 것처럼 작은 Audi ( "A SUVe")가 MEB 아키텍처를 기반으로 구축될 것이다. 아우디는 올해 제네바 모터쇼에서 Q4 e-tron 콘셉트로 미리 볼 것이다.

VW MEB ID Chassis


 
분명히 폭스바겐 그룹은 2020 년대 초까지 매년 수십만 개의 배터리 전기 자동차를 위한 스케이트 보드 섀시를 계획하는 유일한 거대 자동차 회사는 아니었지만 디젤 스캔들에 대한 뉴스 보도와 법원 결정에 대처하느라 가장 많은 시간을 소비하였다.
그럼에도 폭스 바겐 그룹은 2025 년까지 닛산, 테슬라 및 GM을 따라 잡을 수 있는 세계 주요 전기 자동차 제조업체 중 하나가 될 수 있다고 확신한다.

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GM, EV 배터리(Battery, Ultium) 및 EV(전기차, Electric Car) 플랫폼 발표(2020년 3월4일, 미시건)

2020 년 3 월 4 일

"우리는 모든 전기 미래를 믿고 있으며 GM의 모든 힘과 자산을 EV 기회에 제공하고 있습니다." GM CEO Mary Barra와 Mark Reuss 회장은 EV Day 동안 미시간 주 Warren에있는 Tech Center의 GM Design Dome에서 약 50 명의 기자에게 전달 된 여러 번 전달한 주요 메시지다.

이번 발표는 GM의 전기 자동차 전략, 모듈 식 추진 시스템 및 특화된 Ultium 배터리로 구동되는 매우 유연한 3 세대 글로벌 EV 플랫폼을 주도 할 두 가지이다. 유연한 모듈 형 배터리 및 파워 트레인 시스템을 통해 GM은 북미와 중국의 여러 브랜드와 세그먼트에서 새로운 EV 모델을 확장 할 수 있다고 한다. GM은 2000년대 중반까지 전 세계적으로 백만 대의 전기차 판매를 목표로 한다.

GM CEO인 Barra씨는“기후 변화는 현실이며 10 년 중반까지 가능한 많은 전기 자동차를 생산할 것이라고 믿는다. 이를 뒷받침하기 위해 2020 년에서 2025 년 사이에 GM은 EV 및 AV 기술 및 인프라에 250억 달러를 투자했습니다. 또한, GM의 EV 충전 인프라 팀은 EV 판매 및 소비자 채택을 촉진하는 데 필요한 가정, 직장 및 공공 충전 인프라를 만드는 계획과 초점을 공유했다”.

“이것은 우리에게 큰 기회입니다. 우리 중 누구도 이 회사에서 본 가장 큰 기회입니다.” — Mark Reuss, GM 사장

 

GM의 CMO Deborah Wahl 및 Cadillac Steve Steve Carlisle과의 개인 대화에서, 둘 다 전동화가 Cadillac 브랜드를 재창조 할 수있 는 큰 기회임을 확인했다. Carlisle은 캐딜락은 말에서 자동차로 전환하는 동안 출시 된 100 년 된 브랜드이며, 10 년 후 캐딜락은 화석 연료 시대가 끝날 때 완전히 전기로 전환 할 것이라고 지적했다.

 

미래의 모든 GM EV 모델을 지원하는 Ultium 배터리

 

미시간에서 설계된 GM의 새로운 Ultium 배터리는 배터리 팩 내부에 수직 또는 수평으로 쌓을 수있는 대형 파우치 스타일 셀을 사용한다. 융통성 있고 모듈화 된 형식을 통해 GM은 수직으로 적층 된 셀의 24 개 모듈을 Hummer에, 수평으로 적층 된 셀의 6 개, 8 개, 10 개 또는 12 개 모듈을 로우 프로파일 캐딜락, 뷰익 및 시보레 크로스 오버에 넣을 수 있습니다.

 

현재 볼트에 전력을 공급하는 배터리는 145 달러 / kWh이며, LG 화학과의 합작 투자로 생산 된 새로운 Ultium 배터리는 배터리 셀 비용을 kWh 당 100 달러 이하 (2025 년)까지 구동 할 것이다. 이 셀은 독점적 인 저 코발트 화학을 사용하며, GM은 지속적인 기술 및 제조 혁신으로 향후 몇 년 동안 비용이 더욱 낮아질 것으로 예상합니다.

 

매년 백만 대의 EV를 공급할 수 있도록 확장하려면 광물 및 전지 생산을 포함한 배터리 공급망이 중요합니다. GM은 코발트 사용을 70 % 줄이려는 목적으로 NMC에서 NMCA (니켈, 망간, 코발트, 알루미늄) 화학으로 전환하는 데 중점을 둘 것입니다. 코발트에 대한 의존도를 줄이려면 알루미늄을 많이 사용하는 것이 중요합니다. 배터리 수요가 10배 증가함에 따라 GM은 북미에서 가능한 많은 니켈과 리튬 같은 광물을 공급할 계획을 밝힘.

 

배터리는 오하이오의 새로운 LG Chem / GM 플랜트에서 초기 연간 용량이 30GWh로 제조된다. GM이 매년 (2025 년까지) 생산하는 1백만 대의 전기차에 도달하면 연간 2억 5천만 개의 전지를 생산하는 것과 같다.

GM Ultium 배터리로 구동되는 모듈 식 추진 시스템 및 글로벌 EV 플랫폼을 통해 GM은 보급형 자동차, 작업 트럭 및 고성능 스포츠카를 포함하여 시장의 모든 부문에서 차량을 생산할 수 있게 된다.

 

Ultium 배터리 및 파워 트레인의 주요 사양은 다음과 같다.

◾ 50 ~ 200kWh 범위의 에너지 옵션.

◾ 완전 충전시 최대 400 마일 이상 예상 범위의 EV.

◾ 대부분의 GM EV 차량 모델에는 400 볼트 배터리 팩과 최대 200kW의 고속 충전 기능이 있습니다.

◾GM의 트럭 플랫폼에 내장 된 차량에는 800V 배터리 팩과 350kW 고속 충전 기능이 있습니다.

◾ 0 초 ~ 60mph의 가속도는 3 초입니다.

◾ 레벨 2 및 DC 고속 충전 용으로 설계되었습니다.

◾ 사내에서 설계된 모터는 전 륜구동, 후륜구동, 전륜구동 및 고성능 전륜구동 애플리케이션을 지원합니다.

 

GM EV 모델 출시 계획

 

GM Design Dome에서 참석자들은 몇 가지 미래의 GM EV를 보고 각 차량 뒤의 디자인 팀으로부터 설명을 들었다. GM은 다양한 브랜드의 차량을 전시했지만 허머와 볼트 모델 이외의 임원들은 모두 2025 년 이전에 출시 될 것 이외의 출시 날짜를 지정하지 않음.

GM EV 모델 출시 계획

 

바라와 다른 임원들은 우리가 본 것은 가까운 시일 내에 테스트 또는 생산 할 계획

 포함 된 모델 :

◾ GMC의 허머 : SUT 및 SUV는 2021년에 출시

◾Cadillac : Lyriq, 대형 CUV, 향후 Cadillacs의 표준이 될 32 인치 와이드 디스플레이 및 대형 에스컬레이드 크기 SUV.

◾Buick : 2개의 새로운 중형 크로스 오버 Buicks. 뷰익은 중국과 북미에서 판매 될 글로벌 플랫폼입니다.

◾ 시보레 : 뷰익 모델과 공유 플랫폼에 구축 된 중형 CUV. 시보레 픽업은 전시되지 않았고 GM 경영진은 제작 타임 라인을 지정하지 않았지만, 적어도 이 참가자의 눈에는 인상적으로 보이는 비디오에서 컨셉 렌더링을 보여 줌.

◾ 시보레 볼트 EV : 2020 년 후반에 새로운 전면 그릴과 내부 출시로 업데이트 된 볼트.

◾ 시보레 볼트 EUV : 더 크고 더 SUV와 같은 볼트 버전입니다. 2022 년 모델은 2021 년 여름에 출시 될 예정임. Bolt EUV는 GM의 핸즈프리 주행 기술인 Super Cruise를 특징으로 하는 Cadillac 브랜드 이외의 최초의 차량이 될 것임. GM은 2021년 10대를 포함하여 2023 년까지 22대의 차량으로 슈퍼 크루즈 이용을 확대 할 것입니다.

 

규모의 경제

 

기존 완성차 메이커는 종종 Tesla, Rivian 등과 같은 신규 전기차 경쟁자에 비해 불리한 것으로 여겨지지만 GM은 회사의 전기화 전환에 도움이 될 몇 가지 장점이 있음.

기존 자동차 제조사의 장점은 다음과 같다.

◾ 자본 효율성 : GM은 토지, 건물, 도구 및 차체 공장 및 페인트 공장과 같은 생산 장비를 포함한 기존 자산을 활용할 수 있기 때문에 EV 사업을 확장하는 데 자본을 소비 최소화.

◾ 복잡성 감소 : GM은 오늘날의 EV 및 ICE 플랫폼 이상의 복잡성과 부품 수를 최소화하기 위해 차량과 추진 시스템을 함께 설계했습니다. 예를 들어, GM은 현재 사용 가능한 550개의 내연 파워 트레인 조합과 비교하여 초기에는 19개의 다른 배터리 및 드라이브 장치 구성을 계획임.

 

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