VDC (ESP, DSC) [Vehicle Dynamic Control]

제동장치의

VDC (ESP, DSC) [Vehicle Dynamic Control]

이번 시간에는 앞 시간에 이어서 ‘제동 장치’의 열일곱 번째 시간으로 ‘브레이크 전자제어 시스템 VDC’에 대하여 알아보도록 하겠습니다.

VDC는 운전자가 별도로 제동을 가하지 않더라도, 차량 스스로 미끄럼을 감지해 각각의 바퀴 브레이크 압력과 엔진 출력을 제어하는 장치로 VDC (Vehicle Dynamic Control)는 제조사마다 EPS, DSTC, DSC 등으로 불리기도 하는데, 어떠한 환경 속에서도 달리는 차체를 운전자가 원하는 방향으로 움직일 수 있도록 도와주는 차체제어장치다. 각 바퀴와 핸들 등을 분석해 차체의 자세를 교정하며 운전자가 원하는 방향으로 움직일 수 있도록 도와준다. 단! 빗길이나 눈길에선 역으로 VDC 장치를 끈 후 주행 방향을 수정해야 한다.

1) EPS 시스템의 구성요소

차륜들을 개별적으로 제동하여 차체의 길이(x축)방향 및 옆(y축)방향 안정성을 확보할 수 있다. 따라서 이를 통해 자동차를 수직(z)축을 중심으로 회전하게 하는 요-토크의 발생을 방지할 수 있다.

ESP(Electronic Stability Program)의 경우, 다음과 같은 시스템들이 동시에 상호작용한다.

• ABS(Anti-lock Brake System)

• ABV(Automatic Braking-force distribution1))

• EDTC를 포함한 TCS(TCS with Engine Drag Torque Control)

• YMR(Yaw Moment Regulation) : 요-토크 제어

시스템은 네트워크화된 데이터-버스를 이용하여, 휠 회전속도, 브레이크압력, 요잉률(yawing rate), 조향각, 횡가속도 및 저장된 특성곡선 등을 이용하여 브레이크 간섭을 제어한다.

ESP 시스템의 구성요소 <이미지 출처: 네이버>

2) ESP(Electronic Stability Program)의 작동원리

센서들을 통해 수집한 정보들(예 : 휠 회전속도, 조향운동 및 횡가속도)은 실제값으로서 ECU에 입력된다. 이들 실제값은 ECU에 저장되어 있는 규정값과 비교된다. 규정값에 대한 실제값의 차이가 특정 한계를 초과하면, 시스템은 어느 한 휠을 제동하여 주행방향을 수정하는 방법으로 자동차의 안정상태를 유지한다.

ESP 시스템은 다음과 같은 경우에는 작동시키지 않는다.

• 스노 체인(snow chain) 장착 시

• 눈이 많이 쌓인 도로 및 비포장도로 주행 시

• 진창길에서 빠져나오기 위해 전/후진할 경우

휠 스핀(wheel spin)을 필요로 하지 않을 경우에는 ESP를 스위치 ON시켜야 한다. ESP는 조향각도와 주행속도를 근거로 운전자가 의도하는 주행방향을 판단하여, 이를 실제 주행방향과 지속적으로 비교한다. 실제 주행방향이 운전자의 의도와 다르게 나타나면(예 : 미끄러질 때), 해당 차륜을 제동하여 주행방향을 수정한다.

ESP 시스템은 다음을 결정한다.

• 어느 차륜을 얼마만큼의 강도로 제동해야 하는가?

• 엔진 토크를 감소시켜야 하는지의 여부

① 언더 스티어링(under steering)경향 - 커브 안쪽 뒷바퀴 제동

자동차가 커브를 선회할 때 또는 장애물을 피하기 위해 갑자기 방향을 바꿀 때 언더 스티어링 경향성이 있으면, 자동차는 앞차축에 의해 직진방향으로 밀리게 된다. ESP 시스템은 1차 공급펌프(pre-supply pump；그림 5-69 참조)를 통해 커브 안쪽 뒷바퀴의 브레이크압력을 제어한다. 이를 통해 형성된 요-토크가 자동차를 수직(Z)축을 중심으로 회전시켜 언더-스티어링 경향성에 역으로 작용한다.

② 오버 스티어링(over steering) - 커브 바깥쪽 앞바퀴 제동

자동차가 커브를 선회할 때 오버 스티어링 경향성이 있으면, 시스템은 커브 바깥쪽 앞바퀴를 제동하여 자동차를 안정시킨다.

3) ESP(Electronic Stability Program)의 유압회로도

① 압력 형성(pressure build-up)

ESP가 제어에 간섭하게 되면, 1차 공급펌프 P1은 브레이크액을 브레이크액 탱크로부터 펌프 P2로 공급한다. 이렇게 함으로서 온도가 낮은 경우에도 시스템은 브레이크회로의 제동압력을 신속하게 형성할 수 있다. 리턴펌프 P2 역시 똑같은 방법으로 작동하여, 휠이 제동될 때까지 제동압력을 상승시킨다. 이때 고압절환밸브 Y1 및 인렛(inlet)밸브 Y2는 열린다. 아웃렛(outlet)밸브 Y3은 닫히고 스위칭밸브 Y4는 블로킹(blocking)된다.

② 압력 유지(pressure holding)

이 단계에서, 고압절환밸브 Y1 및 인렛밸브 Y2는 닫힌다. 제동압력은 일정하게 유지된다.

③ 압력 감소(pressure reduction)

이 단계에서, 아웃렛 밸브 Y3 및 스위칭밸브 Y4는 열린다. 브레이크액은 리턴펌프를 통해 마스터실린더로 복귀한다.

ESP의 유압 회로도 <이미지출처: 네이버>

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이상으로 이번 시간에는 ‘제동 장치’ 열일곱 번째 시간으로 제동(브레이크) 장치 중에서 ‘브레이크 전자제어 시스템 VDC’에 대하여 간단하게 알아봤습니다. 다음 시간에는 ‘제동장치’ 열여들 번째 시간으로 ‘제동 장치 전자제어 시스템의 SBC’에 대하여 알아보도록 하겠습니다. 이 포스팅이 여러분들의 ‘자동차 제동 장치의 이해’로 자동차 관리에 도움 되어 안전운전으로 쾌적한 자동차 생활이 되시기 바랍니다.