참조센서가 없는 상용/전술차량용 APS내부 회로 불량이 오작동에 미치는 영향 Effect of Internal Circuit Faults of Non-reference Type APS Malfunction on Commercial and Tactical Vehicles원문보기
전자 제어 가속 시스템에서, APS 센서는 운전자의 의지를 반영하는 가장 중요하고 유일한 부품이다. 특히, 참조센서가 없는 형식의 APS는 이 시스템에 있어서 상당히 중요한 영향을 미칠 수 있는 부품이 아닐 수 없다. 이러한 형식의 부품은 참조 값을 제공할 수 없기 때문에 고장 상황에서 운전불능 상태나 고장 복귀모드 진입이 더욱 용이할 수 있다. 만약 이러한 상황이 발생하게 되면, 이는 특히 전장에서 운전자와 군인 그리고 전쟁 물자 관리에 매우 위험한 조건이 될 수 있다. 전자제어 시스템이 전술 차량에 있어서는 반드시 필요한 시스템이 아니라고 할 수 있다. 오히려 전술 차량은 군인의 생명과 전쟁 물자를 보호, 구명, 탈출하기 위해 반드시 전자제어 시스템으로부터 독립된 수동제어 시스템이 준비되어 있어야 한다. 그리하여, 파손되어 수분이 침투된 경우의 APS 출력에 대한 연구를 하게 되었다. 만약 운전자의 의지와 무관하게 출력값이 변화된다면, 참조센서가 있는 형식의 APS라 할지라도, 이는 조정 불가능한 엔진 회전속도 변화 또는 고장복귀 모드에서의 성능 저하에 영향을 미치며, 이는 어떤 종류의 APS가 적용된 경우에도 전술 차량에 수동제어 시스템이 필요하다는 것을 알 수 있었다.
전자 제어 가속 시스템에서, APS 센서는 운전자의 의지를 반영하는 가장 중요하고 유일한 부품이다. 특히, 참조센서가 없는 형식의 APS는 이 시스템에 있어서 상당히 중요한 영향을 미칠 수 있는 부품이 아닐 수 없다. 이러한 형식의 부품은 참조 값을 제공할 수 없기 때문에 고장 상황에서 운전불능 상태나 고장 복귀모드 진입이 더욱 용이할 수 있다. 만약 이러한 상황이 발생하게 되면, 이는 특히 전장에서 운전자와 군인 그리고 전쟁 물자 관리에 매우 위험한 조건이 될 수 있다. 전자제어 시스템이 전술 차량에 있어서는 반드시 필요한 시스템이 아니라고 할 수 있다. 오히려 전술 차량은 군인의 생명과 전쟁 물자를 보호, 구명, 탈출하기 위해 반드시 전자제어 시스템으로부터 독립된 수동제어 시스템이 준비되어 있어야 한다. 그리하여, 파손되어 수분이 침투된 경우의 APS 출력에 대한 연구를 하게 되었다. 만약 운전자의 의지와 무관하게 출력값이 변화된다면, 참조센서가 있는 형식의 APS라 할지라도, 이는 조정 불가능한 엔진 회전속도 변화 또는 고장복귀 모드에서의 성능 저하에 영향을 미치며, 이는 어떤 종류의 APS가 적용된 경우에도 전술 차량에 수동제어 시스템이 필요하다는 것을 알 수 있었다.
In the condition of electronic controlled acceleration system, APS Sensor is the only and the most important parts to reflect the will of driver. Especially, the non-reference type APS is the critical part of this system. It can't provide the cross-reference values and it will make the vehicle goes ...
In the condition of electronic controlled acceleration system, APS Sensor is the only and the most important parts to reflect the will of driver. Especially, the non-reference type APS is the critical part of this system. It can't provide the cross-reference values and it will make the vehicle goes into the 'NMC(Non-moveable condition)' or 'Limp-home mode' on the malfunction situation easier. If the situation is happened, it's very dangerous condition for the drivers, soldiers and war material systems of battlefield. The electronic control is not a necessary system for the tactical vehicles. The tactical vehicles must be prepared the manual control system independently from the electronic control system to escape, save and rescue the soldier's life and war materials. Therefore it was studied the water-penetrated broken APS output. If the output value was changed without driver's will, even the cross-reference type APS, it will effect the uncontrollable engine RPM changing or the performance down on limp-home mode. It means the manual control system of tactical vehicle is needed for any kinds of APS.
In the condition of electronic controlled acceleration system, APS Sensor is the only and the most important parts to reflect the will of driver. Especially, the non-reference type APS is the critical part of this system. It can't provide the cross-reference values and it will make the vehicle goes into the 'NMC(Non-moveable condition)' or 'Limp-home mode' on the malfunction situation easier. If the situation is happened, it's very dangerous condition for the drivers, soldiers and war material systems of battlefield. The electronic control is not a necessary system for the tactical vehicles. The tactical vehicles must be prepared the manual control system independently from the electronic control system to escape, save and rescue the soldier's life and war materials. Therefore it was studied the water-penetrated broken APS output. If the output value was changed without driver's will, even the cross-reference type APS, it will effect the uncontrollable engine RPM changing or the performance down on limp-home mode. It means the manual control system of tactical vehicle is needed for any kinds of APS.
따라서 만약 전술이나 작전 중 이 APS에 손상을 입거나 침수되는 경우 자칫 차량 자체를 운용하지 못할 수도 있는 최악의 상황을 가정할 수 있다. 이는 상용차의 경우에도 예외 없이 상존할 수 있는 위험 가능성이므로 이제 간략한 실험을 통해 가상으로 설정한 상황에서 센서 출력 값이 어떻게 변화되는지에 대한 결과를 도출하고 그에 따른 영향을 유추해 보고자 한다.
제안 방법
APS의 특성상 전개와 전폐 두 조건의 비교가 명확하며 중간 개도량은 정확한 위치 설정의 어려움으로 측정을 배제하였다. 따라서 개도량에 따른 APS 출력 전압값은 전폐와 전개의 두 조건으로만 한정하여 측정하였고 그 편차를 계산하여 수분 조건에 따른 센서 출력값의 편차가 ECU의 신호전압 해석에 영향을 주어 연료 분사량에 오작동을 일으킬 수준인가에 대한 간접적인 결론 을 도출하고자 한다.
해당 부품은 IP67 등급의 방진 방수 처리가 되어 있으며 이에 따라 센서 내부는 점성이 있는 유동 에폭시로 충전되어 2차 누수방지 장치가 되어 있다. 이에 실험을 위해 센서 내부를 임의로 손상시켜 누수를 구현하였다.
대상 데이터
본 연구에 사용한 부품은 2.5톤과 5톤 특수 전술차량(Medium Tactical Vehicle)에 적용된 전자제어 엔진 회전속도 제어용 APS장착 전자식 액셀러레이터 페달이며 해당 부품에 공급된 전원은 임의로 제작한 5V 출력 파워 서플라이를 이용하였다. 해당 부품은 IP67 등급의 방진 방수 처리가 되어 있으며 이에 따라 센서 내부는 점성이 있는 유동 에폭시로 충전되어 2차 누수방지 장치가 되어 있다.
성능/효과
이 레버를 이용해 가속과 감속이 가능하고 일정 엔진 회전수를 고정 유지시킬 수 있다. 이 장치에 참조 센서를 운용해서 APS의 고장 등과 같은 경우가 발행했을 때 수동으로 센서 출력값의 우선권을 넘기면 보완 운용이 가능하게 된다.
2V 출력신호 전압값 부족을 겪게 되었다. 이는 ECU가 센서 고장으로 인식하지 못 할 수있는 정도의 편차로 ECU는 고장코드를 표출하지 않을 수 있지만 엔진 출력에는 충분히 영향을 미칠 수 있는 수치로서 엔진 회전수 제어에 어떤 형태로든 영향을 미칠 것이라는 것을 예상할 수 있고, 해당 실험에서 배제된 시간 변수를 고려할 때, 수분노출 즉시 측정된 위 값의 편차는 시간이 지날수록 더욱 증가되어 종래에는 ECU에서 고장으로 인식, 림프 홈 기능을 작동하게 될 가능성도 배제할 수 없다. 출력값 저하로 액셀러레이터 페달을 끝까지 밟아도 원하는 출력을 얻을 수 없는 경우가 발생하게 되면 평상 운행에는 출력 부족을 느끼는 정도로 간과한다 해도 전술 상황이나 작전 상황에서 돌진이나 또는 도주중인 경우 생명과 직결된 위급 상황을 일으킬 수 있는 중요 요소가 아닐 수 없다.
후속연구
APS를 한 가지 예로 삼아 전술차량에 있어서 전자 제어 시스템의 불완전성을 검증하고 보완책 강구의 필요성을 논하고자 이와 같은 영향 실험을 수행하였고 위와 같은 결론을 도출하게 되었지만 단순하고 불완전한 실험 조건 하에서의 출력값을 완전히 신뢰하기 어려우므로 좀 더 정확하고 정밀한 시뮬레이션을 통해 전술차량 특유의 보완 시스템 필요성을 인식하고 그 시스템을 개발하는 과정이 좀 더 필요하다고 생각된다. 또한 이렇게 보완된 시스템은 보다 많은 사람들이 차량에 대한 안전과 신뢰를 획득함으로써 전자 제어 시스템의 부족한 취약점을 보완하여 보다 더욱 안전하게 차량을 운행할 수 있도록 점진적으로 개선해 나가야만 할 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
전술차량이 항상 최적의 상태로 관리되어야 하는 이유는?
전술차량은 전시 상황에서 반드시 제 역할을 수행해야 하는 차량이므로 항상 최적의 상태로 관리되어야 하고 예방정비를 수행하여 언제 어느 상황에서도 제 능력을 100% 발휘할 수 있도록 유지보수를 하고 있다.
Tin Whisker란?
Tin Whisker는 터미널 단자의 주석 도금 층으로부터 자발적으로 생성되어 성장하는 수염 형상의 단결정으로서, 바늘형, 단괴형, 피라미드 형이 있고 잠복기는 도금 후 며칠 또는 수 년 사이에 0.03mm~9.
전술차량에서 전자제어 장치가 위험한 선택일 수 있는 이유는?
전술차량에게 전자제어 장치는 일견 위험한 선택일 수 있다. 작은 센서 하나 때문에 차량 자체의 운용이 불가할 수도 있고 때로는 운전자와 동승자의 안전과 생명을 위협할 수 있기 때문이다. 특히 전술작전 등 특수한 상황의 경우 전술 차량은 인명을 보호하고 구조하는 중요 임무를 수행하여야 하는 도구이기 때문이다.
참고문헌 (6)
US ARMY TM 9-2320-365-24P 'Unit, Direct Support, and General Support Maintenance Repair Parts and Special Tools List for M1078, 2-1/2-TON, 4X4, Light Medium Tactical Vehicles (LMTV)' Headquarters, Departments Of The ARMY and The Air Force, August 2005
Electrical Failure of an Accelerator Pedal Position Sensor Caused by a Tin Whisker and Discussion of Investigative Techniques Used for Whisker Detection, 5th International Tin Whisker Symposium, Henning Leidecker, Lyudmyla Panashchenko, NASA Goddard Jay Brusse, Dell Federal Government Services September14, 2011
Analysis of Electronic Control Unit and Accelerator Pedal Mechanism Components Damaged During EMC Testing, U.S. Department of Transportation National Highway Traffic Safety Administration, February 2011
Analysis of Toyota ETCS-i System Hardware and Software, Exponent 149 Commonwealth Drive Menlo Park, CA 94025, September 2012
Throttle Controls for Diesel Engines, Catalog, Williams Controls, Document Number 119742 Rev. G 11/03 (C) 2003 by Williams Controls
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