콘티넨탈의 새로운 엔진제어 플랫폼
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글 : 채영석(webmaster@global-autonews.com)|
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승인 2010-07-08 17:42:11 |
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국제적 자동차 공급업체인 콘티넨탈은 신세대의 강력한 엔진제어 시스템을 이용하여 앞으로 적용될 보다 엄격한 유로 6 배기가스 기준과 CO2 배출 의무 감축량을 충족할 수 있는 방법을 준비하고 있다. 콘티넨탈의 엔진제어 시스템 3 (EMS 3)은 최초로 자동차 생산업체들에게 AUTOSAR 표준을 따르는 동시에 구동 컨셉트에 적용될 새로운 시스템 구성이 생산될 때를 대비해 높은 유연성을 제공하는 개방형 시스템 구조를 바탕으로 한 엔진제어 플랫폼을 제공한다. “새로운 특징 중에서 두드러지는 점은 칩세트의 보다 훌륭한 기능적 통합, 향상된 확장성, 그리고 그에 따른 자연스런 결과라 할 수 있는 크기와 중량의 감소가 포함됩니다. 미래에는 최근에 정의된 마이크로 컨트롤러 성능 카테고리가 보다 단순한 기존의 MPI 엔진제어 시스템 시장을 잠식하게 될 것입니다. 즉 콘티넨탈의 EASY-U와 같은 포트 인젝션(port injection)이 있는 시스템이 복잡한 트럭 엔진제어 시스템으로 전환될 것입니다,”라고 빈 엔진 심포지움 기간 동안 콘티넨탈 파워트레인 디비젼의 사장 Peter Gutzmer 교수가 말했다.
미래의 구동 컨셉트에 적용될 개방형 시스템 구조
당분간 가솔린 혹은 디젤 연소엔진이 승용차와 상용차량의 구동 컨셉트의 주를 이룬다 해도 당면 과제는 하이브리드 구성요소와 구동장치 전화(electrification)의 계속적인 발전을 엔진제어 구조 안에 통합시키는 것이다. 이런 유형의 통합 구동 컨셉트를 위해서는 구동장치 데이터를 보다 더 집중적으로 네트워크화 해야 한다. 또한 보다 엄격한 배기가스와 소비 규정도 고려해야 한다. 그런 규정들에는 감축 목표를 달성하지 못한 자동차 생산업체에게 부과될 높은 벌금과 더불어 미래의 유로 6 배출 기준과 상기의 CO2의 연소와 배출 감소에 대한 모든 법률이 포함된다. 그러므로 엔진제어는 차량 구동 시스템에서 핵심적인 요소 중의 하나이다.
새로운 EMS 3 엔진제어 시스템은 명확히 지정된 인터페이스와 함께 AUTOSAR 표준 (AUTomotive Open System Architecture)을 따르는 개방형 구조를 사용한다. 그 결과 PowerSAR 기능과 소프트웨어 플랫폼이 혼성화(hybridization)와 전화(electrification)로 인한 다양한 분할 시스템과 전자 토플로지를 유연하게 지원할 수 있게 되었다. 이 엔진제어 플랫폼은 안정되게 가솔린 및 디젤 동력 시스템의 기능적 기반을 함께 집결시켜 차량에 설치되고 있는 많은 종류의 구동 기술 옵션을 커버할 수 있게 했다. 동시에 개방성 구조는 자동차 생산업체나 기타 공급업체가 제공하는 소프터웨어 솔루션의 통합을 가능하게 한다.
이 고도로 복잡한 제어 프로세스는 물리적 컴퓨터 모델을 사용함으로써 엔진 내부와 주변에서 일어나는 프로세스를 더욱 정밀하게 할 수 처리할 수 있게 되었다. 예를 들면 이 물리적 모델은 더욱 정확하게 계산된 공기 통로를 제공함으로써 즉 EMS 3이 엔진에 공기를 보다 정확하게 공급함으로써 보다 정밀한 분사와 점화의 조절을 가능하게 한다. 또한 이 엔진제어 시스템을 적용하게 되면 디젤 엔진과 가솔린 엔진의 공기 흡입구에 동일한 소프트웨어 컴포넌트를 사용할 수 있다.
이 시스템은 가변 밸브 제어와 실린더 차단과 같은 소비감소 기술을 통합시킬 수 있도록 설계되었다. 구성요소의 정확성, 사용수명, 진단 능력을 향상시키는 지능형 서브시스템을 통해 센서와 작동기의 결합이 강화되고 있다. 예를 들면 분사노즐의 폐회로 제어는 원료분사 시스템의 정확성과 세기을 크게 향상시킬 수 있다. 또한 EMS 3의 중요한 특징 중 하나는 콘티넨탈이 개발한 새로운 센서인데 이 센서는 연소과정이나 최근에 개발된 매연입자 검출 센서를 제어하는 실린더 압력센서와 장치에 적용된다. 이런 형태의 센서는 아마도 유로 6 기준이 도입되어 차량의 배출가스 자기진단 장치(OBD)에 의해 매연입자 필터가 최대 소비전력으로 작동하는지 여부를 신뢰성 있게 계산할 수 있게 되면 필수부품이 될 것이다. 콘티넨탈의 매연입자 검출 센서를 사용하게 되면 세라믹 센서 표면에 쌓인 매연의 양을 측정하기 위해 전기저항을 변경시키는데 여기서 세라믹 센서가 배기가스의 매연의 농도를 측정한다. 만약 지정된 제한을 초과하면 센서가 소프트웨어에 저장된 에러 메시지를 발한다.
엔진 개발자들에게 설계의 유연성을 제공하는 확장 가능한 전자 모듈
EMS 3의 뛰어난 혁신으로 인해 칩세트의 통합이 향상되었고 확장성이 강화되었으며 그 결과 크기와 중량이 줄어 들었다. 5분야의 새로 정의된 성능카테고리에 있는32 비트 마이크로 컨트롤러는 성장하는 자동차 시장을 위한 단순한 엔진제어 시스템으로부터 복잡한 엔진 시스템 분야까지를 망라한다. 콘티넨탈 EMS 3은 또한 주문형 반도체(ASIC)가 제공하는 더 큰 가능성을 체계적으로 활용한다.
그 결과 동일하고 표준화된 엔진제어 하드웨어를 보다 많은 변종 차량과 엔진에 사용할 수 있게 되었다. 표준화는 품질을 향상시키고 리드타임을 줄이고 비용을 절감시킨다. 간단히 소프트웨어를 수정함으로 엔진 플랫폼을 다른 모델들에서 사용할 수 있게 하고 또는 기능을 3, 4, 혹은 8 실린더 엔진에 재사용할 수 있다. 이를 위해 분사제어, 고압펌프 작동, 광대역 산소센서 데이터 수집과 같은 특성이 전반적으로 더욱 발달되어 어떤 컴포넌트를 사용하든지 간에 간단한 방법으로 적절하게 수정할 수 있게 될 것이다.
EMS 3 플랫폼이 보유한 유연성의 한 예는 산소센서 인터페이스이다. 인터페이스 ASIC의 소프트웨어 구성으로 인해 ECU의 하드웨어를 바꿀 필요 없이 상이한 설계의 산소센서를 설치하는 것이 가능해졌다. 장차 여러 가지 종류의 센서가 이 인터페이스의 지원을 받게 될 것이다.
소프트웨어와 하드웨어의 최대한의 표준화를 통해 고객 맞춤 주문형 애플리케이션을 위해 구성을 변경할 수 있는 이런 능력은 전기나 하이드리브 구동장치와 같은 새로운 기술에도 이익이 될 것이다. 예를 들면, 전기구동 제어장치가 기존의 연소엔진의 파생상품이 되었다. 차량분야의 솔루션을 사용하여 거의 추가 비용을 들이지 않고 업그레이드된 제어장치를 이용할 수 있다.
전자분야가 자동차의 중요한 특징을 구성하게 되다
현재 차량의 부가가치의 삼분의 일 이상이 전자분야와 정보시스템으로 인한 것이다. 이 비율은 앞으로 50% 이상으로 증가할 것이다. 전자분야는 오늘날의 엔진 컨셉트에서 특히 두드러진 부분이다. 전자분야는 연료분사, 펌프, 점화와 같은 액츄에이터를 컨트롤하고 온도감지기, 산소센서, 엔진속도 및 위치 센서와 같은 컴포넌트의 도움으로 토크, 연료연소, 배기가스 배출을 조정한다. 불과 최근 몇 년 만에 엔진제어 시스템에 필요한 메모리저장 용량이 세배나 증가했다는 사실만 보아도 이들 기능이 얼마나 복잡해졌는지를 알 수 있다.
미래의 구동 컨셉트에 적용될 개방형 시스템 구조
당분간 가솔린 혹은 디젤 연소엔진이 승용차와 상용차량의 구동 컨셉트의 주를 이룬다 해도 당면 과제는 하이브리드 구성요소와 구동장치 전화(electrification)의 계속적인 발전을 엔진제어 구조 안에 통합시키는 것이다. 이런 유형의 통합 구동 컨셉트를 위해서는 구동장치 데이터를 보다 더 집중적으로 네트워크화 해야 한다. 또한 보다 엄격한 배기가스와 소비 규정도 고려해야 한다. 그런 규정들에는 감축 목표를 달성하지 못한 자동차 생산업체에게 부과될 높은 벌금과 더불어 미래의 유로 6 배출 기준과 상기의 CO2의 연소와 배출 감소에 대한 모든 법률이 포함된다. 그러므로 엔진제어는 차량 구동 시스템에서 핵심적인 요소 중의 하나이다.
새로운 EMS 3 엔진제어 시스템은 명확히 지정된 인터페이스와 함께 AUTOSAR 표준 (AUTomotive Open System Architecture)을 따르는 개방형 구조를 사용한다. 그 결과 PowerSAR 기능과 소프트웨어 플랫폼이 혼성화(hybridization)와 전화(electrification)로 인한 다양한 분할 시스템과 전자 토플로지를 유연하게 지원할 수 있게 되었다. 이 엔진제어 플랫폼은 안정되게 가솔린 및 디젤 동력 시스템의 기능적 기반을 함께 집결시켜 차량에 설치되고 있는 많은 종류의 구동 기술 옵션을 커버할 수 있게 했다. 동시에 개방성 구조는 자동차 생산업체나 기타 공급업체가 제공하는 소프터웨어 솔루션의 통합을 가능하게 한다.
이 고도로 복잡한 제어 프로세스는 물리적 컴퓨터 모델을 사용함으로써 엔진 내부와 주변에서 일어나는 프로세스를 더욱 정밀하게 할 수 처리할 수 있게 되었다. 예를 들면 이 물리적 모델은 더욱 정확하게 계산된 공기 통로를 제공함으로써 즉 EMS 3이 엔진에 공기를 보다 정확하게 공급함으로써 보다 정밀한 분사와 점화의 조절을 가능하게 한다. 또한 이 엔진제어 시스템을 적용하게 되면 디젤 엔진과 가솔린 엔진의 공기 흡입구에 동일한 소프트웨어 컴포넌트를 사용할 수 있다.
이 시스템은 가변 밸브 제어와 실린더 차단과 같은 소비감소 기술을 통합시킬 수 있도록 설계되었다. 구성요소의 정확성, 사용수명, 진단 능력을 향상시키는 지능형 서브시스템을 통해 센서와 작동기의 결합이 강화되고 있다. 예를 들면 분사노즐의 폐회로 제어는 원료분사 시스템의 정확성과 세기을 크게 향상시킬 수 있다. 또한 EMS 3의 중요한 특징 중 하나는 콘티넨탈이 개발한 새로운 센서인데 이 센서는 연소과정이나 최근에 개발된 매연입자 검출 센서를 제어하는 실린더 압력센서와 장치에 적용된다. 이런 형태의 센서는 아마도 유로 6 기준이 도입되어 차량의 배출가스 자기진단 장치(OBD)에 의해 매연입자 필터가 최대 소비전력으로 작동하는지 여부를 신뢰성 있게 계산할 수 있게 되면 필수부품이 될 것이다. 콘티넨탈의 매연입자 검출 센서를 사용하게 되면 세라믹 센서 표면에 쌓인 매연의 양을 측정하기 위해 전기저항을 변경시키는데 여기서 세라믹 센서가 배기가스의 매연의 농도를 측정한다. 만약 지정된 제한을 초과하면 센서가 소프트웨어에 저장된 에러 메시지를 발한다.
엔진 개발자들에게 설계의 유연성을 제공하는 확장 가능한 전자 모듈
EMS 3의 뛰어난 혁신으로 인해 칩세트의 통합이 향상되었고 확장성이 강화되었으며 그 결과 크기와 중량이 줄어 들었다. 5분야의 새로 정의된 성능카테고리에 있는32 비트 마이크로 컨트롤러는 성장하는 자동차 시장을 위한 단순한 엔진제어 시스템으로부터 복잡한 엔진 시스템 분야까지를 망라한다. 콘티넨탈 EMS 3은 또한 주문형 반도체(ASIC)가 제공하는 더 큰 가능성을 체계적으로 활용한다.
그 결과 동일하고 표준화된 엔진제어 하드웨어를 보다 많은 변종 차량과 엔진에 사용할 수 있게 되었다. 표준화는 품질을 향상시키고 리드타임을 줄이고 비용을 절감시킨다. 간단히 소프트웨어를 수정함으로 엔진 플랫폼을 다른 모델들에서 사용할 수 있게 하고 또는 기능을 3, 4, 혹은 8 실린더 엔진에 재사용할 수 있다. 이를 위해 분사제어, 고압펌프 작동, 광대역 산소센서 데이터 수집과 같은 특성이 전반적으로 더욱 발달되어 어떤 컴포넌트를 사용하든지 간에 간단한 방법으로 적절하게 수정할 수 있게 될 것이다.
EMS 3 플랫폼이 보유한 유연성의 한 예는 산소센서 인터페이스이다. 인터페이스 ASIC의 소프트웨어 구성으로 인해 ECU의 하드웨어를 바꿀 필요 없이 상이한 설계의 산소센서를 설치하는 것이 가능해졌다. 장차 여러 가지 종류의 센서가 이 인터페이스의 지원을 받게 될 것이다.
소프트웨어와 하드웨어의 최대한의 표준화를 통해 고객 맞춤 주문형 애플리케이션을 위해 구성을 변경할 수 있는 이런 능력은 전기나 하이드리브 구동장치와 같은 새로운 기술에도 이익이 될 것이다. 예를 들면, 전기구동 제어장치가 기존의 연소엔진의 파생상품이 되었다. 차량분야의 솔루션을 사용하여 거의 추가 비용을 들이지 않고 업그레이드된 제어장치를 이용할 수 있다.
전자분야가 자동차의 중요한 특징을 구성하게 되다
현재 차량의 부가가치의 삼분의 일 이상이 전자분야와 정보시스템으로 인한 것이다. 이 비율은 앞으로 50% 이상으로 증가할 것이다. 전자분야는 오늘날의 엔진 컨셉트에서 특히 두드러진 부분이다. 전자분야는 연료분사, 펌프, 점화와 같은 액츄에이터를 컨트롤하고 온도감지기, 산소센서, 엔진속도 및 위치 센서와 같은 컴포넌트의 도움으로 토크, 연료연소, 배기가스 배출을 조정한다. 불과 최근 몇 년 만에 엔진제어 시스템에 필요한 메모리저장 용량이 세배나 증가했다는 사실만 보아도 이들 기능이 얼마나 복잡해졌는지를 알 수 있다.
