전동식 파워 스티어링 (EPS, Electric Power Steering)

전동식 파워 스티어링(EPS, Electric Power Steering)은 기존의 파워 스티어링에 사용한 유압 대신 전기 모터를 사용하는 방식이다. 전동식 파워 스티어링을 의미하는 MDPS (Motor Driven Power Steering)은 현대 기아차에서만 사용하는 용어이다.

 

전동식 파워 스티어링은 조향감이 부자연스럽다는 평이 많지만 많은 자동차 회사에서는 전동식 파워 스티어링를 채용하고 앞으로 더 확대하려는 생각을 가지고 있다.

 

유압식 파워 스티어링(Hydraulic Power Steering)은 핸들을 돌리지 않을 때도 유압펌프가 동작하지만 전동식은 핸들을 돌릴 때만 모터가 동작하기 때문에 연비가 더 좋아 진다. 

 

전동식은 운행 조건에 따라 핸들링 특성을 MCU 프로그램으로 쉽게 조정할 수 있다. 조향감의 많은 부분은 MCU의 소프트웨어에 의해 결정된다. 우리나라는 대체적으로 소프트웨어 기술이 낮기 때문에 외제차에 비해 조향감이 떨어진다.

 

전동식은 자동 주차나 자율 운전에도 사용된다.

 

전동식파워 스티어링은 토크 센서와 모터로 구성된다. 토크 센서에서 입력되는 핸들의 동작에 따라 ECU에서 모터를 제어한다. ECU에서는 속도 등의 운전 상태에 따라 제어 모드를 변화 시킨다.

 

EPS (Electric Power Steering)

 

토크 센서는 핸들 축의 비틀림(Torsion) 힘을 측정하는 센서이다. 토크 센서는 기본적으로 핸들에서 가해지는 힘을 측정하지만 타이어에서 전해지는 힘도 함께 측정될 수 있다. 하지만, 토크 센서는 그 힘이 핸들에서 오는지 타이어에서 오는지 알 수 없다. 모터에서 출력하는 힘을 함께 측정하여 타이어에서 전해지는 힘을 추정할 수 있다.

 

조향감을 향상 시키는 가장 쉬운 방법은 핸들과 바퀴 사이의 기계적인 연결을 제거하고 완전히 전기적으로만 연결하는 것이다. 하지만, 그것은 안전상의 문제로 적용이 어렵다. 일본의 일부 차는 클러치를 사용하여 핸들과 바퀴를 기계적으로 분리하고 EPS의 전원이 나가면 클러치가 붙는 구조를 가지고 있다.

 

C-EPS (Column-ESP)는 위의 그림과 같이 핸들 축에 모터가 연결된 구조이고, R-EPS (Rack-EPS)는 바퀴 축에 모터가 연결된 구조이다. 일반적으로 R-EPS가 더 좋은 성능을 가진다.

 

현대차는 보통 모터와 핸들 축과 웜기어로 연결되어 있다. 전원이 끊어지면 핸들이 무거워지지만 완전히 잠기지는 않는다. 힘들지만 돌릴 수는 있다.

 

2014년 미국형 쏘나타에서 발생한 경고등 점등과 핸들 무거움 현상은 토크 센서의 캐패시터 크랙에 의해 발생하였다. 캐패시터는 토크 센서에서 출력 되는 신호의 노이즈를 제거하는 역할을 한다. 토크 센서에 노이즈가 유입되면 EPS가 오동작할 수 있다.

 

현대차의 VSM(Vehicle Stability Mamagement)에서 차체 자세 제어를 위해 EPS를 사용한다.

 

현대 아반떼 MD에의 스티어링 샤프트는 다음 사진과 같다. 샤프트의 조인트가 있고 샤프트 위에 EPS 장치가 있다. 즉, 현대차는 C-EPS 방식을 사용하기 때문에 실내에 EPS 장치가 있고 EPS의 모터 소음이 실내에 들릴 수 있다.

 

 

LG 이노텍에서 만드는 EPS용 모터의 사양은 다음과 같다. Rack 타입의 모터 용량이 Column 타입 보다 크다.

 

	ColumnType		Rack Type
Power [W]	400	630	850
Torque [Nm]	4.0	5.4	7.5