[Chassis] MDPS or EPS

EPS는 Electric Power Steering의 약자로, 전기 모터를 이용해 차량의 조향(스티어링)을 보조하는 시스템이다. 현대기아차에서는 이를 MDPS(Motor Driven Power Steering)로 부른다. EPS는 현대적인 차량의 조향 시스템에서 매우 널리 사용되며, 기존의 유압식 파워 스티어링(HPS, Hydraulic Power Steering)을 대체하는 역할을 합니다. HPS에서 EPS로 전환하는 동안 EHPS라는 과도기 적인 시스템이 있었다. HPS에서는 엔진이 actuator 역할을 수행했는데, EHPS에서는 이를 모터로 바꾸고, 모터가 스티어링의 유압을 제어하는 방법을 사용하였다. EHPS는 조향 이질감은 개선될 수 있으나, 정밀 제어나 샤시 통합과 같은 부분에서 EPS에 비해 단점을 가지고 있어서 요즘은 거의 보이지 않는 기술이다. 

 

• EPS의 역할

EPS는 운전자가 스티어링 휠을 돌릴 때 드는 힘을 줄여주는 역할을 하며, 차량의 속도와 조향 각도에 따라 보조력을 자동으로 조정하여 안정적이고 효율적인 조향을 제공합니다.

 

• EPS의 구성 요소
  • 스티어링 휠 센서: 운전자가 핸들을 돌리는 방향과 각도를 감지합니다. 차량 속도와 조향 상태를 ECU로 전달한다.
  • ECU (Electronic Control Unit): 시스템의 핵심 제어 장치로, 센서로부터 데이터를 수집하고 분석하여 모터에 적절한 명령을 내립니다. 차량의 속도, 조향각, 노면 상태 등을 기반으로 조향 보조력을 조정한다.
  • 전기 모터: 스티어링 기어와 연결되어 조향 보조력을 제공합니다. 주로 랙 앤 피니언(Rack & Pinion) 기어와 결합된다. 
  • 파워 메커니즘: 기계적으로 모터와 스티어링 시스템을 연결하여 보조력을 전달한다.

• 로직

운전자의 조향 의지에 따라서 스티어링 휠의 각도 및 토크 값이 센싱되고 이를 모터가 보조하기 위해서 모터의 위치, 속도 및 토크제어가 이용된다. 또한 차량 속도에 따라서 조향을 보조하는 힘이 다른데, 예로들면, 고속에서는 작은 보조력이 필요하고 저속에서는 큰 보조력이 필요하다. 이를 위해 차량 속도 값을 입력 받고, Fail safety를 위해서 차량 신호들을 입력받게 된다. 

• EPS의 종류

EPS는 크게 column type, pinion type, rack type이 있다. 일반적으로 소형, 중형 차량에서는 Column 타입이, 조향을 하는 바퀴에 가해지는 하중이 큰 대형차에서는 Rack 타입이 적용된다. 특히 자율주행차량과 같이 redundancy가 필요한 경우 또는 큰 모터 토크가 필요한 곳에서는 2개의 모터를 적용하는 경우도 있다. 

• EPS의 장점
  • 연비 향상: EPS는 필요할 때만 전력을 사용하므로, 유압식보다 에너지 효율이 큼
  • 정밀 제어: 전자식 제어를 통해 차량 속도나 상황에 맞춰 조향 특성을 조정할 수 있습니다. 고속에서는 조향 보조력을 줄여 안정성을 제공하고, 저속에서는 보조력을 높여 핸들 조작을 쉽다.
  • 소형화 및 경량화: 유압 펌프, 오일 라인, 유압 오일 등이 필요 없기 때문에 부품이 간단하고 차량 무게가 줄어든다.
  • 유지보수 용이: 유압 오일 교체나 유압 펌프 수리가 필요 없으므로 유지보수 비용이 절감됨
  • ADAS(첨단 운전자 보조 시스템)와의 통합 용이: EPS는 차선 유지 보조(LKA), 자동 주차, 자율주행 등과 쉽게 통합 가능
• EPS의 단점
  • 초기 비용: 유압식보다 초기 설치 비용이 높다. 
  • 전자 장치 의존성: ECU나 모터에 문제가 생길 경우 성능이 저하될 수 있으며, 완전히 고장 날 경우 조향이 어려울 수 있음
  • 조향 감각 차이: 일부 운전자는 유압식 시스템과 비교해 EPS의 조향에 이질감을 느낄 수 있다. 

 

※ 참고자료

https://namu.wiki/w/MDPS

https://www.sisunnews.co.kr/news/articleView.html?idxno=629