전자식 파워 스티어링(EPS) 시스템
EPS는 현재 전기 자동차에서 가장 일반적으로 사용되는 조향 시스템입니다. 이는 기존 유압식 파워 스티어링(HPS)을 대체하여 전기 모터를 보조합니다.
1. EPS의 구성요소
EPS는 주로 다음 구성 요소로 구성됩니다.
(1) 토크 센서: 스티어링 휠 회전 방향(운전자의 의도)과 토크를 감지합니다.
(2) 조향각 센서: 조향각을 모니터링합니다(토크 센서에 부분적으로 통합됨).
(3) 차량 속도 센서: 차량 속도 신호를 제공합니다(전력 보조량을 동적으로 조정하는 데 사용됨).
(4) 전자 제어 장치(ECU): 센서 데이터를 실시간으로 처리하고 필요한 전력 보조량을 계산합니다.
(5) 동력 보조 모터: 일반적으로 웜기어와 같은 감속 메커니즘을 통해 스티어링 칼럼이나 랙에 토크를 전달하는 브러시리스 DC 모터(BLDC)입니다.
(6) 감소 메커니즘: 모터 토크를 증폭하고 조향 시스템을 구동합니다.
2. EPS 작동 원리
(1) 운전자 의도 감지
운전자가 핸들을 돌리면 토크센서가 조향축의 비틀림 토크를 측정하고, 조향각 센서가 조향각을 기록해 ECU에 신호를 보낸다.
차량 속도 신호는 동기식으로 입력됩니다(예: 저속에서는 더 많은 전력 보조가 필요하고, 안정성을 높이기 위해 고속에서는 더 적은 전력 보조가 필요함).
(2) ECU는 파워 어시스트 수요를 계산합니다.
ECU는 토크, 차량 속도, 심지어 차체 상태(예: 일부 고급 모델의 경우 틸트 각도)를 기반으로 목표 전력 보조량을 계산하고 모터를 제어하기 위해 PWM 신호를 출력합니다.
(3) 모터가 파워 어시스트를 실행합니다.
모터는 스티어링 칼럼에 동력을 전달하거나 감속 메커니즘(예: 웜기어, 벨트 등)을 통해 랙을 직접 구동합니다(EPS 유형마다 구조가 다릅니다. 아래 참조).
모터 어시스트 방향은 운전자의 조향 방향(토크 센서의 극성에 따라 결정됨)과 일치합니다.
(4) 피드백 및 수정
시스템은 스티어링 휠 토크와 실제 조향 각도를 지속적으로 모니터링하고 모터 출력을 동적으로 조정하며 폐쇄형 루프 제어를 달성하여 과도한 지원이나 지연을 방지합니다.-
3. EPS의 분류 및 적용 모터 설치 위치에 따라 EPS는 다음과 같은 유형으로 분류됩니다.
| 유형 | 모터 위치 | 적용 가능한 자동차 모델 | 특징 |
| C-EPS(스티어링 컬럼 유형) | 스티어링 칼럼에 설치됨 | 소형차, 마이크로카 | 구조가 간단하고 비용이 저렴하지만 지원이 상대적으로 적습니다. |
| P-EPS(핀기어형) | 스티어링 피니언에 설치 | 소형/중형 자동차 | 적당한 도움, 좋은 균형 |
| R-EPS(랙 앤 피니언) | 다이렉트 드라이브 랙 | 중형-대형 자동차, SUV | 고출력 보조, 빠른 응답, 대형 차량에 적합 |
| DP-EPS(더블 피니언 유형) | 두 개의 모터가 각각 피니언과 랙을 구동합니다. | 고성능 자동차, 고급 자동차 | 더욱 정밀한 조향과 향상된 동적 반응 |
4. EPS의 장점
(1) 높은 에너지 효율성 및 주행 거리{1}}친화적: EPS는 전기 모터로 직접 구동되므로 유압 펌프가 필요 없으며 에너지 손실이 매우 낮습니다(엔진 출력을 지속적으로 소모하는 기존 HPS와 달리). 전기 자동차의 경우 절약된 에너지는 주행 거리를 간접적으로 향상시킬 수 있습니다(약 3%-5% 에너지 효율 최적화).
(2) 유연하고 조정 가능한 조향 지원: 지원 수준은 소프트웨어를 통해 동적으로 조정되어 다양한 시나리오(예: 저속에서 가벼운 조향, 고속에서 안정적인 조향)에 적응할 수 있으며 맞춤형 운전 모드(스포츠/편안함)도 지원합니다.
(3) 구조가 간단하고 유지관리 비용이 저렴합니다. 작동유, 펌프, 파이프라인 등의 구성요소를 제거하여 오일 누출 위험을 줄이고 추후 유지관리 필요성을 낮춥니다.
(4) 강력한 환경 적응성: 극한의 온도에 영향을 받지 않습니다(유압 시스템은 저온에서 오일 점도가 증가하여 조향 지연이 발생함).
(5) 첨단 운전자 보조 시스템(ADAS) 지원: 차선 유지 보조, 자동 주차 등 첨단 운전자 보조 기능을 지원합니다.
