수리 내역 중 "스타트모터와 제네레이터(알터네이터 임)를 교체하였다"고 하였는데 수리가 잘 못 되었습니다.
1. 스타트모터 : 이모터는 시동을 걸때에 꼭 필요한 모터입니다.
이모터에 12V가 걸리면 자력힘에 의해 모터의 아마추어가 돌아가면서 밸트에 의행 피스톤을 돌리므로 시동이 걸리는 것입니다.
2. 제네레이터 : 정식 명칭은 알터네이터로 이 모터는 발전기로 시동이 걸린 후에야 전기를 만들기 때문에 시동하고는 무관합니다.
그러므로 시동 때문에 시동모터를 교체하는 것은 타당 하지만, 알터네이터를 바꾼 것은 오진에 해당합니다.
그 다음 "긴급출동 직원말이 발전기는 정상이고 베터리를 바꿔야 한다" 했는데
배터리가 나쁘면 시동이 걸리지 않습니다.
하지만 배터리수명을 보통 2~3년으로 보면 되지만 잘 관리하면 4~5년도 갑니다.
그런데 발전기(알터네이터)와 배터리가 어떤지는 수치가 없으므로 정확한 상태 설명은 불가능 하지만 아래와같은기준으로 판단을 하면 됩니다.
1. 배터리상태 진단 요령 : 시동을 걸기 전에 배터리전압이 12V 정도 되어야 하고, 시동을 거는 동안 (스타트모터가 돌아갈때) 배터전압은 11V이하로 떨어지면 안됩니다.
2. 알터네이터 전압 : 시동이 걸리고 난 후 배터리전압이 13.5V~14.5V 범주내는 들어오면 알터네이터는 정상입니다.
정리를 하면 배터리와 알터네이터는 전압수치를 가지고 이상유무를 진단해야 하는데 그런 자료가 없습니다.
또한 시동 전 후에 따라 진단 방법이 다른 것을 구분하지 않고 부품을 교체 하는 것은 오진의 소지가 많음을 유념하셔야 합니다.
그러므로 추측컨데 시동이 잘 안걸리는 것은 배터리와 시동모터 보다는 차가 노후 되어 모든 기능의 성능이 떨어지므로 동작특성이 나빠 생긴 것으로 보입니다.
그러므로 우선 전압변화 상태를 정확히 알아야 진단과 조치방법이 가능할 것으로 보입니다.
<제공 = VAD >
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참고로 전기지식을 올려 드리겠습니다
Ⅰ. 자동차 전기
1. 전기 종류
가. 1차전기 : 배터리전기(12V)와 알터네이터 전기 (13.5V~14.5V)
나. 2차전기 : 1차전기에 의해 ECU가 만드는 2차전기(5V)
다. 전기신호 : 각센서에 의해 만들어지는 전기신호(아날로그신호, 디지털신호)
라. 3차전기 : 전기장치 및 엔진 등이 동작할 때 생기는 불필요한 전기로 노이
즈라고 하며 간섭전기 또는 파생전기라고도 할 수 있음.
『※ 3차전기는 제거 되어함 』
2. 전기 생성 과정
배터리는 순수한 DC전기(직류)입니다.
그러나 알터네이터에서 만들어지는 전기는 AC(교류)를 DC로 바꾸어 배터리와 자동차운행에 사용되지만 순수한 DC가 아니라 맥류(굴곡)가 섞여 있는 DC입니다.
그리고 ECU 및 수십개의 각종센서에 공급되는 5V는 1차전기(알터네이터, 배터리)를 다운(정전압회로)시켜 만들어집니다.
다음에 각 센서에서는 자동차를 제어하는데 필요한 입력신호(아날로그 성분)를 만들고 이 신호들이 ECU로 들어가면 자동차를 통제하는 출력신호(디지털 성분)로 변환하여 자동차를 제어하게 됩니다.
그러므로 각 센서는 사람에 비유하면 말초신경에 해당하고 ECU는 사람의 뇌에 해당하는 것입니다.
Ⅱ. 배터리와 알터네이터 관계
1. 전기의 성질
시동을 걸기 전에는 배터리가 독단적으로 라디오 미등 시가 자동도어 리모컨장치 등 여러 가지 전기장치에 전기를 공급하다가 시동이 걸리면 전기원리에 의해 임무를 알터네이터에 자연스럽게 넘겨주고 배터리는 충전만합니다.
여기서 자동차 전기부하는 높은 전압에만 동작하는 성질 때문인데 운행 중에는 알터네이터 전압으로 동작하는데 이때 알터네이터전압이 배터리전압보다 낮으면 알터네이터는 오히려 전기를 소모하는 부하(負荷)가 되어 버립니다.
그래서 알터네이터가 망가져도 배터리가 방전이 다 될 때까지 운행(운전자는 모르고)이 가능합니다.
2. 전압을 보는 요령
가. 배터리 전압
시동이 걸리기 전에는 배터리전압은 12V정도 되어야 하고, 그리고 시동을 걸 때에 전압이 11V이하로 떨어지면 시동이 걸리기 어렵습니다.
※ 참고 : 배터리 전압은 2V/cell × 6개= 12V가 되며, 배터리의 방전종지전압 (방전해서는 안 되는 한계 전압)은 10.8V임
나. 알터네이터 전압
시동이 걸리고 나면 배터리전압은 14~15V(이론 13.5V~14.1V)로 나타나는데 이때 전압은 알터네이터 전압(배터리전압이 아님)이 되는 것입니다.
※ 이론 충전 전압 : 2V/cell× (1.125~1.175)× 6개 = 13.5V~14.1V
그래서 운행시에는 배터리는 충전만하고 운행에는 영향을 주지 못하기 때문에 알터네이터전압은 배터리전압보다 절대적으로 높아야 합니다.
※ 참고 : 알터네이터 전압이 너무 높으면 배터리가 과충전이 되고 너무 낮으면 충전부족으로 배터리수명이 단축됨
3. 배터리와 알터네이터 용량 계산
배터리용량은 V/AH로 표기하고, 알터네이터 용량은 V/A로 표기하지만 배터리용량과 알터네이터 용량은 합산되지 않습니다.
* 예를 들어 배터리용량이 12V/60AH란 말은 배터리단자에 12V/60A의 전기장치를 연결하여 배터리가 사용 가능한 용량을 시간(Hour)으로 표기한 것입니다.
그리고 알터네이터 용량이 12V/100A라고 할때는 알터네이터가 발전을 하여 전기를 만들 수 있는 최대용량을 말하는 것입니다
그렇기 때문에 60AH와 100A는 뜻이 다르므로 160A로 합산하면 아니 됩니다.
4. 배터리를 나쁘게 하는 요인
배터리가 빨리 나빠지거나 제 기능을 잘 발휘하지 못하는 요인으로는 알터네이터의 전압변동과 과방전 때문입니다.
따라서 전압변동이 생기는 것은 알터네이터 자체의 고장요인도 있겠지만 실제적으로는 다음과 같은 요인 때문입니다.
- 엔진회전불안전으로 인한 전압 변동(충전부족)
- 과도한 전기장치 추가 설치(충전부족)
- 수시 또는 장시간 에어컨 사용(충전 부족)
- 배터리 양단에 각종 연료절감장치 또는 전압안정장치 등으로 알터네이터의
전압 조절 기능을 방해하는 경우(충전 부족)
- 라이트의 과도한 전력소모(충전 부족)
- 기타 누전 접지불량 등으로 인한 전압 변동(과 방전)
5. 배터리 관리요령
가. 주기적인 시동 : 배터리는 사용하지 않아도 화학반응(다음과 같은 공식)에 의해 스스로 방전을 하고 있습니다.
(충전시) ⇄ (방전시)
과산화납(PbO2) ⇄ 황산납(PbSO4)
해면상납(Pb) ⇄ 황산납(PbSO4)
묽은황산(2H2SO4) ⇄ 물(2H2O)
그러므로 새 배터리의 경우 통상 일주일에 1~2회 정도는 30여분정도 시동을 걸어주고, 방전이 몇 번 된 배터리는 2~3회 정도 해주면 좋습니다.
나 부가장치 억제 : 배터리가 충전이 잘 되게 하기 위해서 알터네이터전압이 일정해야 하므로 알터네이터전압 안정에 영향을 주는 배터리단자에 여러가지 부가장치(연료절감기, 전압계, 시거짹을 통한 네비게이션, 기타 전기설비 등)들을 장착하는 것은 주의하셔야 합니다.
이들이 경우에 따라서는 알터네이터에 내장되어 있는 “전압안정제어회의 전압 조절기능을 둔화시키거나 조절 동작을 방해” 할 수가 있습니다.
Ⅲ. 전기변화와 자동차 성능
1. 전기가 약하면 생기는 현상
가. 연비 힘 소음 배출가스에 영향을 줌
나. 에어컨을 켜면 힘이 떨어지고, RPM이 흔들림
다. 진동이 심해지고, 시동이 꺼짐
라. 오디오 상태(음질, 음량)가 좋지 않음
마. 노킹이 생기고 잡소리가 잘 생김
바. 부품들의 수명이 단축되고 수리를 자주 해주어야함
2. 전기변화가 자동차성능에 미치는 기술적 분석
자동 창문 양측을 동시에 누르거나, 에어컨을 키거나 라이트를 켜게 되면 순간적으로 많은 전류가 필요로 합니다.
오디오의 경우 소리(출력)를 높여도 그만큼 전기 공급을 많이 해주어야 합니다.
이처럼 몇몇의 전기장치들은 전류를 많이 소모하므로 전압변동이 심해지는 요인이 됩니다.
그래서 전기변화가 자동차에 얼마나 영향을 미치는 가를 오디오(최대 출력 60W)를 가지고 계수적으로 설명을 드리겠습니다.
60W(12V/5A)오디오가 제대로 출력을 내려면 공급 되어야할 전기용량은
공급전력(Wo) × η(효율) = 오디오출력(W)이 되므로
여기서 오디오효율이 85%(실제로 효율이 낮음)로 가정한다면
Wo × 0.85 = 60W
∴ Wo ≒ 70.6W가 공급되어야 합니다.
60W의 앰프(오디오장치)가 최대 출력을 만들기 위해서는 알터네이터가 70.6W에 해당하는 전력을 공급 해주어야 하지만 오디오선에 흐르는 전류는 70.6W÷12V≒ 6A가 됩니다.
최대출력을 내는데 소요되는 전류는 통상전류(5A)보다 1A가 더 필요로 합니다.
결론적으로 오디오 전원선 규격은 일정한데 전류가 증가하므로 선로에서 또 다른 손실(W=I²× R)이 생기므로 오디오출력은 생각보다 더 떨어집니다.
Ⅳ. 결론
자동차에는 갈수록 전기사용이 늘어나고 있습니다.
전기는 자동차 전체에 흘러 다니며 여러 부품 동작에 영향을 주기 때문에 기계처럼 어느 부품만 가지고 독립적으로 설명하기가 어렵습니다.
이제는 기계와 연료보다 전기와 제어에 대한 깊은 관심을 가져야만 자동차를 잘 관리할 수 있고 연비도 좋아집니다.
하이브리자동차, 전기자동차 등은 전기와 제어기술만이 자동차의 중심기술로 자리 매김하고 있다는 것을 상기시켜 드립니다.
