K9 조향시스템 - 속도감응형 전기유압식 파워스티어링(EHPS)
개선된 속도감응형 전기유압식 파워스티어링(EHPS)적용 하여 연비,조향감 및 조향 제어
관련 상품성 확보
- 조향 필링이 속도감응형 전동식 파워스티어링 대비 우수
- 차속과 주행모드 통합제어 시스템과 연동하여 조향력 제어 가능연비 측면
속도감응형 전동식 파워스티어링과 동등 수준
구분 속도감응형 파워스티어링 (EPS) 속도감응형 전기유압식 파워스티어링 (EHPS) 속도감응형 전동식 파워스티어링 (MDPS) Rack-MDPS Column-MDPS 에너지원 유압식펌프 (엔진부착) 전기유압모터 (엔진에 독립) 전기모터 (랙에부착) 전기모터 (칼럼에 부착) 적용차종 BMW7/벤츠 E.OPIPUS 제네시스/K9,에쿠스 벤츠S BMW3,BMW5 K5,쏘나타, K7,그랜저 연비 BASE MDPS 대비3% 수준 개선 MDPS 대비3% 수준 개선 조향필링 탄력있는 조향감 탄력있는 조향감 - - 조향제어 차속별 조향력 제어 차속별 조향력 제어 주행모드 통합제어 시스템 적용 차속별 조향력 제어 주행모드 통합제어 시스템 적용 차속별 조향력 제어 주행모드 통합제어 시스템 적용
앞서...토론이 되었던 내용중에 모두 같은 전기모터이 아니라는 점을 확실히 하고 싶습니다.
위에서 보듯이...단순 전기모터 방식일 경우에는...
독일차_랙방식(안정적임)을 적용하고 피니언 방식은 아예 쓰질 않고 있죠...그럼 둘중 하나인데
보다 나은 방식을 적용한 대형급 차종에는 보다 더 안정적인 전기유압을...사용한다는거죠..
랙방식이냐.유압이냐...그게 전기모터타입니냐 전기펌프 방식이냐의 기술 조합으로 나뉘네요.
앞으로의 옵션 발전 기술에의해 전기모터는 필수인건 사실이구요..그것에 랙으로 하는 방법과
전기유압모터 방식 두 모델이 가장 안정적이라고 결론이 내려집니다..현존 기술 시점에서
이 두가지 방법이 가장 최적이라 할 수 있겠네요.
현대 소형과 중형까지는 컬럼(기둥)식 전기모터를 쓴 방식이 많다보니 안정성은 떨어지는게 사실
인가 봅니다..대형에서는 그 방식을 안쓰죠..그렇다면?? 차량 중량에 따른 모델 적용이란 생각이 드는데
글쎄요..소형과 중형에서의 출력은 대형처럼 속도를 내는 출력이 좋은만큼 조향기기 이기에 단순 컬럼 방식이
적용 되었다는건지는...의문점이 남습니다..
제가 궁금한건....
아반떼 MD일반형(자동주차모드없는)_ C-MDPS 건 알겠는데...속도 감응형 전기모터인가...??이구요..
i 30 &i40_ C-MDPS 속도감응형 스티어링 맞습니다...암튼 궁금해서 그러니...구체적으로 어떻게 다른지가
더 확실히 알고 싶어졌습니다..가장 핵심적인 부분이기에..알고 계신분은 명확히 알려주시면 고맙겠습니다.
앞서...동영상 올리신 분의 내용을 근거로 더 확실히 궁금한 부분이기에 다음 내용을 참고 삼하 같이 올립니다..
내 차 핸들, 가볍게 돌릴 수 있는 이유?
왼쪽으로 갈까? 오른쪽으로 갈까?
자동차는 앞, 뒤, 좌우로만 움직일 수 있는 기계입니다. 이 자동차를 사람이 움직이기 위해서는 단 세가지 조작 만이 필요합니다. 하나는 속도를 높일 수 있는 가속페달, 또 하나는 속도를 줄이거나 세울 수 있는 제동페달, 마지막 하나가 이 글에서 소개하고자 하는 조향핸들로서 자동차의 방향을 자유롭게 바꿀 수 있도록 하는 장치입니다.
운전자가 돌리는 핸들은 둥근 원형 손잡이 하나이지만, 조향핸들에서 지면과 접촉하고 있는 바퀴가 돌아가기 까지는 몇 개의 부품과 복잡한 단계를 거치게 됩니다.
운전자가 운전석에서 조향핸들을 돌리면, 원형의 핸들과 연결된 조향축을 통하여 회전이 전달되며, 이 회전은 자동차의 바퀴를 좌우로 움직이도록 설계된 기어장치 등에 의해 직선형태의 운동으로 바뀌어 최종적으로 타이어와 휠의 조립체인 바퀴를 움직이게 됩니다.
[ 그림 1. 자동차용 조향장치의 예(출처 : 트랙터매니아) ]
운전자를 배려하는 숨은 공신 - 파워스티어링
자동차의 무게가 2톤(2,000킬로그램)이라고 가정하고, 앞차축에서 약 60%의 무게를 지탱하고 있다고 하면 바퀴 하나당 600킬로그램의 무게가 가해집니다. 운전자가 정지상태에서 앞차축의 바퀴를 돌리고 싶다면, 1,200킬로그램의 무게를 이기고 핸들을 돌려야 합니다. 기본적으로 경주용 자동차인 포뮬러 머신 등 특수한 경우를 제외하고는 핸들을 돌린 각도만큼 앞바퀴가 같은 각도까지 모두 돌아가지 않습니다. 대부분의 조향핸들은 좌우방향 각각 한바퀴 반 정도 돌아가며, 이 때 실제로 바퀴가 돌아가는 각도는 30도 내지 40도에 지나지 않습니다. 즉, 조향핸들을 1/4바퀴(90도) 돌린다고 해도 실제 바퀴의 각도는 약 5도에서 6도 밖에 돌아가지 않으며, 핸들을 돌리는 힘도 줄어듭니다. 하지만, 이마저도 약 10킬로그램 이상의 조작력이 필요하기 때문에, 정지상태에서 핸들을 자유롭게 돌린다는 것은 거의 불가능한 일입니다. 그러나, 자동차에 앉아 시동을 걸기만 하면 우렁이 각시처럼 숨어있던 파워스티어링이 작동을 시작하고, 2톤 가까이 되는 승용차도 손가락 몇 개로 움직일 수 있는 마력을 발휘하게 해줍니다. 시속 10킬로미터로 주행하다가 작은 코너를 선회할 때, 파워스티어링이 작동하지 않는 경우의 조작력은 파워스티어링이 작동하는 경우의 조작력에 비하여 약 2배에서 크게는 6배까지 증가합니다.
내 차의 파워스티어링은 전기식, 아니면 유압식?
실제로 시동을 걸어 자동차를 움직이기 위해 조향핸들을 돌려보면 무척 가볍다는 느낌을 받을 수 있습니다. 이는 운전자가 조향핸들의 조작을 쉽게하고 경쾌한 조작을 행할 수 있도록 파워스티어링 시스템이 장착되어 있기 때문인데, 유압식 파워스티어링에서 전기식 파워스티어링, 그리고 이를 조합한 유압 전기식 파워스티어링에 이르기까지 다양한 파워스티어링 시스템이 개발되어 적용되고 있습니다. 파워스티어링은 핸들 조작력을 무조건 가볍게 하는 것이 아니라, 운전자가 주행하는 속도에 따라 저속에서는 조작을 쉽게 하기 위해서 조작력을 가볍게 제어하고, 고속 주행시에는 주행안전성을 위하여 조작력을 무겁게 제어하는 기능 또한 수행합니다.
[ 표 1. 파워스티어링 종류와 장단점 ]
조향감 양호 공간 차지 무게 증가 공간 적음 무게 감소 조향감 다소 불리 조향감 양호 공간활용 극대 고장 시 위험
구분
동력원
조향컬럼
1차 조향력
2차 조향력
장점
단점
HPS1)
엔진
유
운전자
유압 펌프
MDPS2
전기
유
운전자
전기 모터
HEPS3)
전기
유
운전자
전기 펌프
-
Steer By Wire4)
전기
무
전기 모터
전기 모터
주 1) HPS(Hydraulic Power Steering) : 유압식 파워스티어링
2) MDPS(Motor Driven Power Steering) 또는 EPS(Electric Power Steering) : 전기식 파워스티어링
3) HEPS(Hydraulic Electric Power Steering) : 유압 전기식 파워스티어링
4) Steer By Wire : 전기신호 전달식 조향장치
[ 그림 2. 유압식과 모터구동(전기식) 파워스티어링의 비교
(출처 : www.koreancars.info> color=#0066cc>www.koreancars.info) ]
과거에는 유압식 파워스티어링(HPS)이 주류를 이루었으나, 최근들어 유압 전기식 파워스티어링(HEPS)이나 전기식 파워스티어링(MDPS)으로 옮겨가는 추세에 있습니다. 주된 원인으로는 전기식 파워스티어링이 엔진룸 내부의 공간을 적게 차지하고 구조가 간단하며, 엔진에 벨트를 걸어 펌프를 구동하는 기존의 유압식 파워스티어링과 달리 엔진에 부하를 직접 가하지 않기 때문에 연료 절감의 효과를 기대할 수 있고, 연비와 친환경을 중시하는 하이브리드 자동차나 전기자동차에 필수적인 요소이기 때문입니다. 또한, 최근 새로이 적용되는 자동주차 기능이나 차로이탈 시 자동적으로 본래 차선으로 돌아오도록 하는 차로이탈방지 기능과 조합하여 자동조향을 구현할 수 있다는 장점이 있어, 승용차에서는 장착이 증가하는 추세에 있습니다.
[ 그림 3. 자동차에 적용되는 자동조향기능(출처 : 현대모비스) ]
이 밖에, Steer By Wire라고 불리는 조향장치는 운전자의 조향핸들 조작을 전기신호로 변환하여 그 각도에 적합하게 자동차의 조향바퀴를 조향하는 방식으로, 공간활용이 효과적이고 구조가 매우 간단하다는 장점이 있으며 무인주행을 구현하기 위한 기초단계로 볼 수 있으나, 조향핸들과 조향바퀴 사이에 기계적인 연결이 없어 고장 시의 위험성 때문에 아직은 양산 자동차에 적용되지 않고 있으며, 운전자가 조향핸들을 조작하는 조작감을 인공적으로 구현해야 하는 과제가 남아 있습니다.
파워스티어링에서 한걸음 더
또한, 최근에는 그림 4와 같이 주행상황에 따라 조향핸들의 회전각과 앞바퀴 조향각 사이의 조향비를 달리하여, 저속에서는 조향핸들을 적게 돌려도 앞바퀴가 많이 돌아가게 하고, 고속에서는 조향핸들을 많이 돌려도 적게 돌아가도록 하는 등의 방법으로 운전자의 수고를 덜어주고 자동차의 안정성을 향상시키는 능동형 전륜조향(Active Front Steering, AFS) 기능이 개발되어 일부 자동차에는 이미 적용되고 있습니다.
[ 그림 4. ZF사의 능동형 전륜조향(AFS)기능(출처 : ZF, BMW) ]
앞바퀴만 좌우로 움직인다는 고정관념을 깨고, 앞바퀴 조작에 따라 앞바퀴와 함께 뒷바퀴도 연동하여 움직임으로써, 주차 상황 등과 같이 적은 조작으로 큰 움직임을 구현해야 하는 상황에서는 뒷바퀴를 앞바퀴와 반대방향으로 조절하여 선회반경을 줄여주고, 고속주행 상황에서는 앞바퀴와 같은방향으로 뒷바퀴를 조향함으로써 자동차의 안정성을 향상 시켜주는 연동가변형 조향장치(예를 들면, BMW의 인테그럴 액티브 스티어링)도 개발되어 적용되고 있습니다.
[ 그림 5. New BMW 5 시리즈의 인테그럴 액티브 스티어링(출처 : BMWBLOG) ]
내 차 핸들이 갑자기 무거워진다면?
갑작스럽게 파워스티어링에 문제가 발생한다거나 고장이 발생하면 운전자는 조향핸들이 무거워지는 경험을 하게 되며, 핸들이 잠겼다고 판단할 수 있고, 당황하여 자동차를 원하는 방향으로 조향할 수 없는 상황까지 처할 수도 있습니다. 이때는 오히려 자동차의 속도를 줄이고, 서서히 조향핸들을 조작하여 안전한 지역으로 대피하는 것이 사고위험을 줄일 수 있는 방법입니다. 자동차 또한 인간이 발명한 기계장치이며, 완벽할 수는 없는 것이 사실입니다. 파워스티어링의 기능과 구조 등을 이해하고, 고장이나 이상이 발생하면 핸들이 무거워진다는 사실을 인지하고 있다면, 유사 시 대처를 하는데 큰 도움이 될 수 있을 것으로 생각됩니다.
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