Start-Stop 시스템

Start-stop system
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Perodua Myvi의 Start-Stop 시스템 끄기 버튼

차량 Start-Stop 시스템이나 Stop-Start 시스템은 엔진이 공회전하는 시간을 줄이기 위해 내연기관을 자동으로 차단했다가 다시 시동시켜 연료소비와 배출량을 줄인다. 이는 신호등에서 대기하는 시간이 많거나 교통 체증으로 자주 정차하는 차량에 가장 유리하다. Start-Stop 기술은 보다 엄격한 정부 연비 및 배출 규제와 함께 일반화될 수 있다.[1] 이 기능은 하이브리드 전기 자동차에는 있지만 하이브리드 전기 파워트레인이 없는 차량에도 적용되었다. 비전기 자동차의 경우 이 기술의 연비 이득은 일반적으로 3-10% 범위에 있으며 잠재적으로 12%[2]까지 높다. 미국에서는 공회전 시 연간 약 148억 리터(미국 39억 갤런, 영국 33억 갤런)의 휘발유가 낭비된다.[3]

수동 변속기 차량에서는 차량을 정지시키고, 기어를 중립으로 변경하며, 클러치를 해제하여 Stop-Start가 활성화된다. 앞서 언급한 단계를 따르더라도 차량이 움직이면 엔진이 정지하지 않는다(모든 자동차에 대해서는 해당되지 않는다). 클러치를 눌렀을 때 엔진이 재시동된 후 차량을 움직이기 위한 기어를 선택한다. 예를 들어, 에어컨 시스템으로부터 전력이 요구될 경우 엔진이 재시동될 수도 있다.

압축기나 워터 펌프와 같은 자동차 부속품은 일반적으로 엔진의 독사 벨트에서 작동하도록 설계되었기 때문에, 엔진이 꺼졌을 때 시스템이 적절하게 기능하도록 재설계되어야 한다. 일반적으로, 전기 모터는 이러한 장치들을 대신하여 동력을 공급하기 위해 사용된다.

이 기술은 지난 10년 동안 아시아 시장에서 혼다 스쿠터에도 사용되었다.[4] 그들의 PCX 125 cc 모델은 2010년에 출시되었고, 비록 그들의 북미 모델은 그것을 특징으로 하지 않지만, 이 기술로 유럽에서 팔렸다.[5]

특성.

유럽에서는 규제 차이로 인해 Start/Stop 기술이 가장 먼저 등장했다. 신유럽 주행 사이클(NEDC)의 25%는 공회전하는 데 소비된다.[3] 이에 비해 미국 환경보호국(EPA)의 시험 중 11%만이 유휴 상태로 소비되고 있다.[3] 시동/정지 작동은 특정 운전자 입력 및 작동 조건에 따라 달라진다. 엔진이 적절한 온도에 도달해야 촉매변환기의 적절한 광선을 차단할 수 있고 또한 적절한 윤활을 보장하고 가능한 한 쉽게 재시동할 수 있다.

수동 기어박스 차량의 경우 엔진 셧다운은 일반적으로 제동 시 완전 정지, 변속 장치 중립 및 클러치 해제 시 발생한다. 자동 변속기가 장착된 차량은 제동 시 완전히 정지됨 - 차량이 정지할 때 풋 브레이크 페달을 사용하여 셧다운이 활성화됨 자동 기어 박스의 수동 사용으로 초기에 차량의 속도가 느려지고 핸드브레이크를 사용하여 최종 정지할 경우 엔진이 정지되지 않는다.

향상된 구성 요소

이 시스템은 추가 정지 및 시동 사이클이 가하는 부하 증가로 인해 엔진 및 전기 시스템 내구성 및 장기 내마모성을 강화하기 위해 차량의 많은 구성 요소에 대한 개조 및 보강재와 함께 구현될 필요가 있다. 이 시스템이 없는 구형 자동차와 유사한 수준의 내구성, 편안함 및 사용자 경험을 달성하기 위해, 자동차 제조업체는 자동차 산업 디자인에 다음과 같은 개선사항 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

역사

1970년대의 일산화탄소 배출과 연료 부족/석유 위기가 자동차 제조업체들로 하여금 가스 소비를 줄일 수 있는 해결책을 찾도록 했다. 자동 ON/OFF 스위치를 처음 사용한 차량은 1974년[7][8] 6기통 도요타 크라운으로, 이미 교통체증 시 10%의 가스절감을 주장하고 있었다. 1980년대에는 시티매틱스 시스템을[9][10] 적용한 피아트 레가타 'ES'와 폭스바겐 폴로 '포멜 E'[citation needed]도 비슷한 장치를 사용했다. 폴크스바겐 그룹도 1994년 골프에코마틱에, 1999년 폴크스바겐 루포 '3L'와 아우디 A2 '3L'에 채택했다. 이러한 초기 구현은 많은 운전자들에 의해 다소 당황스러운 것으로 여겨졌고, 높은 가격 때문에 이러한 자동차들이 상업적으로 크게 성공하지는 못했지만, 폭스바겐 루포와 아우디 A2는 출시 당시 미국에서 구할 수 있는 어떤 생산차보다 효율적이었다.[11]

유럽의 배출가스 기준 유로5 이후 가격 수준이 어떻든 스타트스톱 시스템을 포함하는 차량이 늘고 있다.[12] 발레오 시스템은 시트로엥, 랜드로버, 푸조, 스마트, 볼보 등이, 보쉬 시스템은 피아트, 닛산, 시트, 폭스바겐 등에 포함되며 에센스, 디젤 등 다양한 모터라이징이 가능하다. 2010년, 발레오는 같은 해에 두 번째 Start-Stop 세대가 등장할 것이라고 선언했다.[13] 이 새로운 세대는 "i-Stars"라고 불린다. 보쉬는 자동 자동차를 위한 시스템을 개발했다.[14]

마즈다 스마트 아이들 정지 시스템(SISS)은 전기 시동 대신 연소 시동을 사용한다. 실린더에서 피스톤의 위치를 감지하여 연소에 의해 즉시 시동이 걸리는 구성으로 엔진을 정지시킨다. 그들은 0.35초 이내에 더 조용하고 더 빠른 엔진 재시동을 주장한다.[15][16]

기아 ISG 에코다이나믹스 시스템은 보쉬, 발레오, 바르타 부품을 사용한다.[17]

제조자

이것은 역동적인 목록이며, 완성도에 대한 특정 표준을 결코 충족시킬 수 없을 수도 있다. 신뢰할 수 있는 출처가 있는 누락된 항목을 추가하면 도움이 된다.

벤틀리

Stop-Start 기술은 2016년 벤타이가 모델 최초로 벤틀리에 장착됐다. 벤틀리의 시스템은 차가 멈추거나 천천히 움직일 때 엔진을 정지시킨다.[18]

BMW

BMW는 Efficient Dynamics 브랜드의 일부로 2008년 MINI 라인과 많은 자동차에 걸쳐 이 기술을 포함하고 있다. BMW는 그동안 엔진에서 발생하는 기생충 손실을 줄일 수 있는 방법에 관심이 있어 이 기술을 한 단계 더 발전시켰다. BMW는 ISG(Integrated Starter Generator) 대신 로버트 보쉬 GmbH가 개발한 기존 스타터인 향상된 스타터를 사용해 Stop-Start 차량의 엔진 시동 횟수를 견딜 수 있다.

BMW는 교류발전기가 대부분 작동하지 않는 시스템을 개발했다. 이는 차량의 전기 부품이 배터리 전원으로 정상적으로 작동하고 있음을 의미한다. 배터리를 충전해야 하거나 감속 또는 제동할 때 교류발전기가 작동하여 배터리를 충전(재생 제동)한다. 이 배터리는 일반 자동차 배터리와는 부하 특성이 매우 다르기 때문에 BMW는 대신 흡수성 유리 매트(AGM) 타입을 사용했다.

회생 제동 사용으로 인해 일부에서는 이 유형의 시스템을 마이크로 하이브리드라고 부르기 시작했는데, 이는 ISG를 사용하여 엔진을 보조하거나 심지어 차량을 주행할 수 있는 마일드 하이브리드 시스템보다 한 단계 낮은 것이다.

시트로엥

시트로엥은 2006년까지 C2와 C3 모델에서 "Stop and Start"라는 이름의 보다 정교한 시스템을 도입했다. 시트로엥 구현은 SensoDrive 자동 변속 장치와 전자 제어식 가역형 교류발전기[19] 또는 통합 스타터-제너레이터(ISG)를 결합한 것이다. "통합 스타터 대체 장치"로도 알려진 ISG는 시동기와 교류 발전기의 역할을 하나의 장치로 결합한다. 제조사에는 Valeo와[20] Denso가 포함된다.[21]

피아트 크라이슬러 자동차

FCA는 2008년 말 Fiat 500에서 Robert Bosch GmbH made 시스템을 도입했다.[22] 알파 로미오는 2009년 9월부터 FPT(Fiat Powertraint Technologies) 1.4L 터보 가솔린 멀티에어 엔진을 활용한 알파 로미오 미토 시리즈에서도 이 시스템을 도입했다.[23]

포드

2010년 말, 포드는 이미 유럽의 몇몇 메인스트림 모델뿐만 아니라 하이브리드에도 이미 사용되고 있는 Start-Stop 시스템이 2012년형 모델과 함께 북미에 도입될 것이라고 발표했는데, 처음에는 4기통 엔진을 탑재하고 나중에는 V6s와 V8s로 확산되었다. 결국 이 시스템은 모든 포드 자동차에서 이용 가능하게 될 것이다.[24]

2013년에는 2세대 포드 퓨전 모델에 스타트스톱 기술이 도입될 것이라고 발표했고, 옵션보다는 표준 기능으로 포드 F150 2015 모델에 처음으로 스타트스톱 시스템을 구축했다.[25] 이전에는 2.7리터 터보차지 V-6 버전만 Stop-Start를 적용했는데, Stop-Start에는 엔진이 꺼진 상태에서 차량 액세서리의 지속적인 사이클링과 더 무거운 드로우를 더 잘 처리할 수 있는 보다 강력하고 값비싼 AGM 배터리가 필요하다.[26]

제너럴 모터스

제너럴모터스(GM)는 2008년 AHS2 2모드 기술이 적용된 쉐보레 타호 하이브리드 모델을 출시해 시속 29마일 이하의 특정 조건에서 시동 정지 기술과 회생 제동, 전기차 모드를 결합했다.

제너럴모터스(GM)는 스타트-스톱 기술과 회생 제동, 특정 조건에서 전기 부스트를 결합한 eAssist 기술이 적용된 쉐보레 말리부 에코 모델을 2012년 출시했다. [27]

2014년 제너럴 모터스는 쉐보레 임팔라와 말리부가 모든 모델에 걸쳐 (비eAssist) 스타트-스톱 시스템을 갖출 것이라고 발표했다.

혼다

혼다는 1999년[citation needed] 이후 일본 국내 시장에서 1세대 인사이트 모델에 IMA 마일드 하이브리드 시스템을 통해 10년 이상 스타트 스톱 기능을 사용해 왔으며, 최근에는 시빅 하이브리드에 탑재하고 있다.

현대

기아 리오와 리오5는 모두 사촌형인 현대 엑센트/베르나(2012년 새롭게 재설계)와 같은 신형 직접주입형 4기통 1.6L 엔진을 공유하고 있지만 현대차는 액센트 라인에서 이 기능에 대해 언급하지 않았다.[28] 현대 1.4 매뉴얼은 인텔리전트 스톱 앤 고(Intelligent Stop & Go) 시스템(이스라엘)을 탑재했다.

재규어

Jaguar의 인텔리전트 Eco Stop/Start는 2011년 XF[29] 및 XJ 모델에 처음 장착되었다가 나머지 범위로 확장되었다.

기아

2011년 뉴욕 오토쇼에서 선보인 재설계된 2012년 기아 리오와 리오5(해치백)는 인텔리전트 Stop and Go(ISG) 기능, 즉 Stop-Start 기술로 발표됐다.[30]

기아차는 연료 직분사와 Stop-Start를 결합하면 6단 수동과 자동 변속기를 모두 사용할 수 있어 시내 주행에 30mpg, 고속도로에서 40mpg의 속도를 낼 수 있다고 주장한다.

랜드로버

2008년에 Land Rover는 Freelander에 Stop/Start를 장착하여 연료 소비량과 배출량을 최대 10%까지 [31]감소시킴 2016년 현재 모든 Land Rover 및 Range Rover 모델에는 인텔리전트 Eco Stop/Start 기능이 탑재되어 있다.

마힌드라 & 마힌드라

마힌드라는 2000년 5월 인도에서 처음으로 Stop-Start 기반 마이크로 하이브리드 시스템을 출시했다. 여기에는 자체 개발 기술과 홀 센서 기반의 중립 및 클러치 페달 센서와 같은 최초의 구성 요소 개발, 그리고 후에 일반 레일 기반 차량을 위한 Bosch와 합작 투자 등이 포함되었다.

마즈다

마즈다의 첫 번째 시동 정지 시스템인 i-Stop 시스템은 어떤 피스톤이 가장 빨리 재시동하기에 가장 좋은 위치에 있는지 감지하는데, 이는 연소 스트로크 단계에 있는 피스톤으로, 공기와 연료가 실린더에 점화될 준비가 되어 있다. 이 실린더의 혼합물은 스파크 플러그에 의해 점화되어 피스톤을 강제로 내리게 하고 스타터 모터의 도움을 받아 0.35초 가까운 순간 엔진 재시동 시간이 발생한다.[32]

2011년, 마즈다는 가변 전압 교류 발전기를 사용하여 감속 중 운동 에너지를 전기로 변환하는 시스템인 i-ELOP을 발표했다. 이중층 캐패시터에 저장된 에너지는 차량 전기 시스템에 필요한 전력을 공급하는데 사용된다. 마쓰다의 스타트-스톱 시스템인 아이-스톱과 연계해 사용할 경우,[33] 최대 10%의 연료절감을 주장한다.

닛산

닛산은 마이크로 하이브리드 시스템을 위해 S-하이브리드(모자에 모두 S-하이브리드) 브랜드를 사용한다. S-하이브리드 시스템은 엔진실 내에 완전히 포함되며 트랙션 배터리가 필요하지 않다. S-하이브리드 시스템이 장착된 차량에는 가솔린 엔진의 교류 발전기와 스타터 모터 역할을 하는 에너지 컨트롤(ECO) 모터가 장착된다. 이들 차량에는 또한 가솔린 엔진이 셧다운되었을 때 끊임없이 구동되는 교류발전기를 사용하는 대신 엔진실에 추가로 "하위 배터리"가 장착되어 차량의 전기 부속품을 작동시킨다. 운전자가 스로틀이나 브레이크를 들어 올릴 때 ECO 모터가 교류 발전기로 구동되어 "하위 배터리" 충전 상태를 유지한다. ECO 모터는 엔진을 재시동하는 데 사용되는 것 외에도 정지 상태에서 벗어나 주행할 때 크랭크축에 1초 동안 50Nm(5.1kgm; 37lbft)[34]의 토크를 가하여 소량의 전기 모터 보조 장치를 제공한다.

오펠/보크홀

2010년에 Opel은 EcoFLEX 브랜드 모델에 Start/Stop을 도입했다. 이 시스템은 Family 0, Ecootec 및 MGE 가솔린 및 MultiJet, Circle L 및 Family B 디젤 엔진과 함께 사용된다.

르노

르노는 2010년 유럽 전 모델에 이 기술을 도입했다.

로위

2009년, Roewe의 로버 75 기반 750은 하이브리드 1.8로버 K 시리즈 엔진에 표준 사양으로 Stop-Start를 장착했다.[citation needed]

사브

2009년 2세대 9-5에 Start/Stop 기능이 장착되었다. 시스템을 제어하는 버튼은 기존 SAAB 점화 키와 같이 기어 변속 옆에 배치되었다.[35]

스바루

2020년과 2021년 스바루 차량에는 오토 Stop/Start 기능이 다수 탑재됐다.

스즈키

스즈키 등 일부 자동차 메이커는 차내에 소형 12V 리튬이온배터리를 1개 더 추가로 탑재하고 있다.[36] 이 시스템은 "SHVS 마일드 하이브리드 시스템"(스즈키사의 스마트 하이브리드 차량)으로 판매되며, 여러 시장에서 이그니스, 스위프트, 발레노에서 옵션으로 이용할 수 있다.

타타

타타 모터스는 LCV 타타 에이스에 이 시스템을 도입했다.[37]

토요타

도요타는 1974년 자동 ON/OFF 스위치를[7][8] 장착한 6기통 도요타 크라운의 시제품을 선보여 교통량 10% 절감을 주장했다.

보다 최근에는 도요타가 2009년부터, 1997년부터는 프리우스 하이브리드 라인에서 내연기관 차량에 스타트스톱 시스템을 탑재한 자동차를 판매하고 있다.[38] 도요타와 마즈다 모두 2009년형 차량 일부에 일본 이외의 지역에서도 사용할 수 있는 Stop-Start 기술을 도입했다.

폭스바겐

폴크스바겐은 1981년 오토2000 연구용 자동차에서 이 시스템을 시사회한 후 1983년경 SSA와 함께 폴로 포멜 E와 함께 스타트 스톱 시스템을 사용하기 시작했다.[39] 후에 루포 3L, 그 후 폴로, 골프, 파사트 블루모션에서도 무게와 공기역학적 개선을 포함한다. 이 시스템은 현재 폭스바겐 제품군에서 흔히 볼 수 있는 것으로 블루모션 테크놀로지 패키지가 장착된 모든 차량에 장착되지만, 다른 모델들도 이 기술을 보유하고 있다. 루포 3L의 경우 자동 수동 변속기와 클러치가 적용된 상태에서 운전자가 브레이크 페달을 밟은 채 차량이 정지한 지 4초 만에 엔진이 정지한다. 다른 조치는 필요 없다. 브레이크 페달에서 발을 제거하면 엔진 시동이 시작되고 자동차가 출발할 수 있다. 기어 레버는 구동 D 위치에 유지된다. 아우디 A2 1.2도 마찬가지다.TDi는 기계적으로 거의 동일하다.

볼보

볼보는 2009년 DRIVe 브랜드로 Start/Stop 기술을 선보였다.[40]

걱정

하이브리드/전기 보조 차량은 트랙션 배터리에서 전기 모터로 전원이 즉시 공급되기 때문에 정지 상태에서 거의 전력 지연이 발생하지 않는다. 반면에 가솔린/마이크로하이브리드는 일반적으로 약간의 지연을 경험한다.

2001년 2월, 미국 도로교통안전청(NHTSA)은 "현재의 변속기 설계에서 발견되는 점진적 슬링포워드"가 아닌 "자동 재시동 시 차량의 급격한 전방 회전"에 대한 우려로 인해 회사의 '아이들 스톱' 변속기가 장착된 비 하이브리드 혼다 차량에 대해 문제를 제기했다.s"

장기간 사용하면[weasel words] 기름 윤활이 부족해 추가 마모를 유도할 수 있다는 의견이 많다. 크랭크축 베어링 하프 셸 및 빅 엔드 베어링의 경우 이는 유체역학 필름이 형성되기 전에 빈번한 고속 회전 운동으로 해석될 수 있다. 이 경계 윤활 단계 동안 크랭크축 표면과 베어링의 슬라이딩 표면 사이에 금속 대 금속 접촉이 발생할 수 있다. 이는 엔진 재시동 횟수가 일반적으로 정상 규모인 것으로 파악되는 총계일 때 문제가 되지 않았다. 단, Start-Stop 시스템이 장착된 차량의 경우 이 효과는 주행 사이클에 따라 베어링 마모를 조기에 방지하기 위한 새로운 기술 솔루션이 필요할 수 있다. 따라서, Start-Stop 애플리케이션을 위한 미래 엔진은 25만개에서 30만개의 시동용으로 설계되어야 한다. 알루미늄이나 구리 라이닝이 달린 전통적인 베어링은 10만 사이클만 지나면 심한 마모를 보인다.[43][self-published source?]

일부 구현에서는 스타터 모터를 사용하지 않으므로 스타터 모터가 마모될 우려가 없다.[citation needed] 마즈다3/Axela 라인(유럽 및 JDM)에서 사용되는 마즈다 아이스톱은 연소를 사용하여 실린더에서 피스톤의 위치를 감지하여 스타터 모터를 보조한다. 그들은 0.35초 이내에 더 조용하고 더 빠른 엔진 재시동을 주장한다.[44]

스즈키 등 일부 자동차 메이커는 차내에 리튬이온배터리 1개를 탑재하고 있다.[36]

참고 항목

참조

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