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EF쏘나타 2.0DOHC
시동키 ON 때 충전경고등 점등불량
이민우<현대자동차 하이테크팀>
현상
EF쏘나타 2.0으로 시동키 ON 때 충전경고등이 점등되지 않는 현상이 발생했다.
충전회로 분석
우선 충전경고등이 점등되지 않는 문제이므로 회로분석이 필요하다.
 <그림2>는 EF쏘나타 2.0DOHC의 충전회로이다.
처음 보시는 분들은 일반적으로 보아왔던
충전회로와는 다소 상이한 부분이 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
바로 발전기와 연결된 배선이 보통의 발전기인 경우에는 두가닥이지만 이 회로에서는 네가닥이다. 기존 발전기에도 있는 L, S단자 이외에 G와
FR단자가 ECU와 연결되어 있다는 사실이다.
EF쏘나타는 ECU에서 이 단자를 이용해 발전전류를 제어하는 기능이 있다. 이 기능에 대해서는 후술하기로 하고 우선 충전경고등이 점등되는
경로와 간단하게 충전회로에 대해 알아보자.
참고
시동키 ON때 발전기 L단자 전압을 측정하면 EF쏘나타의 경우 약 2V가 측정되는데 이는 충전경고등과 로터코일의 저항비에 의해 공급전압이
분압되기 때문이다. L단자 전압은 차종에 따라 다소 다를 수 있으며 보통 약 1.5∼4V 정도가 측정된다.
▷ 시동키를 ON하면
① 시동키를 ON시키면 IG전원은 실내 정션박스→조인트커넥터→충전경고등→엔진룸 정션박스→R2→R1→TR3 베이스에 전원이 공급되어 TR3가
ON된다.
② 또한 이 전원은 분기점ⓐ에서 갈라져 로터코일에도 공급되고 TR3가 ON되어 있으므로 접지로 전류가 흘러 충전경고등은 점등하게
된다.
③ 결국 충전경고등은 TR3가 ON 때 점등되고 OFF 때에는 점등될 수 없다는 말인데 TR3는 TR2의 ON·OFF에 의해
제어된다.
④ 즉 분기점ⓐ에서 갈라진 전원은 저항 R3→R4를 거쳐 접지로도 흐르게 되며 TR2 베이스는 저항 R3와 R4에 의해 분압된 전압이
걸리게 된다. 그러나 시동이 걸리지 않은 상태에서는 이 분압된 전압이 제너다이오드를 통과해 TR2 베이스에 전원을 공급할 수 있을 정도로 높지
않게 설계되어 있어 TR2는 시동전에는 항상 OFF이다. 따라서 TR3는 ON되어 충전경고등을 점등시키기도 하지만 로터코일에 여자전류를
공급하기도 한다.
▷ 시동이 되어 발전을 시작하면
 ① 발전기가 회전하면 발전기 자체에서 전기가 발생되는데 주 다이오드는 물론 보조 다이오드로도 전압이 발생하게
된다.
☞ <그림2>의 회로에는 정류회로가 표현되어 있지 않으나 정류회로는 <그림1>과 같으므로
참고바란다.
② 보조 다이오드에서 발생되는 전압은 로터코일에도 자체적으로 전류를 공급하지만 충전경고등으로도 연결된다.
③ 따라서 한쪽은 IG전원이 공급되고 다른 한쪽은 발전기의 보조 다이오드에서 나오는 전압이 인가되므로 충전경고등은 등전위가 되어 소등하게
된다.
④ 한번 소등된 충전경고등은 발전이 되고 있는 경우에는 절대로 점등될 수 없으며 만약 점등된다면 이때는 ‘충전이 되지 않는 고장이
발생’되었다는 뜻이 된다.
▷ 발전 전압이 더욱 높아지면
① 발전기에서 발생되는 전기는 기본적으로는 교류이며 회전속도에 비례해 급속하게 전압이 증가하게 되는 특성을 가지고 있다.
② 그러나 자동차는 직류 12V를 기본으로 하기 때문에 교류를 직류로 바꾸기 위한 다이오드가 +3∼4개, -3∼4개로 이루어진 정류회로
(그림1)가 있고 또한 일정한 전압(14.3±0.3V) 을 유지하기 위한 전압조정(일명 레귤레이터) 회로가 있다. 이미 설명한바 있는 보조
다이오드에서 나오는 전압으로는 로터코일 여자전류공급, 충전경고등 소등의 일도 하지만 바로 전압조정을 위한 전원으로도 사용된다.
③ 즉 발전기의 회전속도가 높아짐에 따라 보조 다이오드에서 출력되는 전압이 증가하게 되면 저항 R3와 R4에 걸리는 전압도 높아지게 되고
따라서 R3와 R4 가운데 배선의 분압전압도 높아진다.
④ 이 전압이 제너다이오드를 통과할 수 있는(보통은 5V) 전압이 되면 TR2가 ON된다.
⑤ TR2가 ON되면 저항 R2 이후의 전위는 모두 0V가 되므로 TR3도 OFF된다. 따라서 로터코일에는 여자전류가 공급되지 않아
스테이터 코일에서 발생되는 전압이 급격하게 떨어지므로 역시 보조 다이오드에서 출력되는 전압이 떨어지게 된다.
⑥ 보조 다이오드의 전압이 떨어지게 되면 저항 R3와 R4에 걸리는 전압도 떨어지게 되므로 다시 제너다이오드를 통과할 수 없는 상태가
된다.
⑦ 결국 발전기는 이러한 작동을 굉장히 빠른 속도로 반복함으로써 일정한 전압을 유지하게 된다.
원인분석
지금까지 간단하게 충전회로에 대해 알아보았다.
다시 본론으로 돌아와 시동키 ON 때 충전경고등이 들어오지 않는 고장에 대해 생각해 보자. 지금까지의 설명된 내용이 이해되신 분이라면
이러한 현상이 발생했을 때 가장 점검하기 쉬운 방법은 발전기 L단자 전압을 관찰함으로써 어느 정도 원인을 파악할 수 있다는 것을 알 수 있을
것이다.
▷ 시동키 ON 때, 충전경고등 미점등일 때 L단자 전압을 이용한 점검방법
① L단자 전압측정 때 0V가 측정되면 키박스에서부터 발전기 L단자까지의 배선 단선 또는 접촉불량이다.
② L단자 전압 측정 때 12V(배터리 전압)가 측정되면 발전기 커넥터(L단자) 접촉불량 또는 발전기 불량(로터코일 단선 또는 레귤레이터
불량)이다.
③ L단자 전압측정 때 약 2V 정도의 전압이 측정되면 2V 정도의 전압이 측정되면서 충전경고등이 점등되지 않는 경우에는 실내 정션박스의
퓨즈 18번, 단자 13번에서부터 램프 그리고 다시 실내 정션박스 단자 6번까지의 단선 또는 접촉불량, 램프의 단선 등이 요인이 있는 것이다.
이때는 좀더 정확한 점검을 위해 발전기 커넥터를 떼어낸 후 배선측의 L단자를 직접 접지와 연결해 보고 이때 경고등이 점등된다면 확실한 발전기의
불량으로 판단해도 된다.
참고
회로의 실내 정션박스에는 충전경고등과 함께 병렬로 발전기 레지스터라고 하는 부품이 설치되는데 이
부품은 충전경고등이 단선된 경우에도 계속해서 여자전류를 공급하기 위한 비상회로라고 보면 되고 평상시에는 아무런 기능을 하지
않는다.
결과
이 차는 L단자 전압측정 때 0V가 출력되어 확인 결과 엔진룸 정션박스 E11단자 접촉불량에 의해 발생된 것이었다.
자! 지금까지 설명한 내용이 이해되었다면 이번에는 시동중 충전경고등이 점등되는 경우에 대해 알아보자.
이미 설명한대로 시동중에 충전경고등이 점등되면 이는 보조 다이오드에서 전압이 나오지 않는다는 말이므로 시동중에 충전경고등이 점등되는 조건은
발전기 자체불량(충전이 되지 않는 불량 또는 레귤레이터 불량)의 경우말고는 없다.
물론 램프를 거쳐 나온 배선이 접지와 쇼트되면 램프는 점등하겠지만 이 배선은 충전중에는 보조 다이오드에서 나오는 +전압이 걸려있으므로
충전경고등이 점등되는 문제 이전에 배선의 소손 또는 화재가 발생할 수 있으므로 일반적인 고장의 경우는 발전기 자체밖에는 없다는 얘기다.
끝으로 충전장치는 고장 때 주행중 시동이 꺼질 수 있는 중요한 시스템으로 고장 때 충전경고등의 점등은 물론 충전경고등의 단선 때에도
운전자에게 이상을 알릴 수 있도록 사이드 브레이크 램프를 충전경고등 작동과 연계했다.
사이드 브레이크 램프와 충전경고등 사이에 다이오드를 설치해 충전경고등이 점등되는 조건이라면 사이드브레이크 램프도 다이오드를 통해 접지가
되어 점등된다. 또한 발전중에는 두개의 램프 모두 소등되지만 다이오드의 작용에 의해 사이드브레이크 작동 때 또는 브레이크오일 부족 때,
EBD시스템 고장 때에는 사이드브레이크만 점등되는 구조로 되어 있다.
다음호에는 발전 전류 제어와 함께 이번호에서 다루지 못한 충전회로의 나머지 부분(S, G, FR단자의 기능 등) 단자 기능에 대해
알아본다.
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