[자동차공학] 『ECS(Electronic control suspension system)와 TCS(Traction Control System)』에 대하여

소개글

[자동차공학] 『ECS(Electronic control suspension system)와 TCS(Traction Control System)』에 대하여에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. ECS
(1) ECS의 개요 (Electronic control suspension system)
(2) ECS의 종류
(3) ECS의 구성 및 주요부품
(4) ECS의 작동원리 및 특징
(5) ECS의 제어

2. TCS
(1) TCS의 개요 (Traction Control System)
(2) TCS의 종류
(3) TCS의 구성 및 주요부품
(4) TCS의 작동 및 특징
(5) TCS의 제어

본문내용

접지력을 잃고 스핀하고 있다고 생각하고 차의 속도를 줄인다. TCS 작동 시점을 늦추면 웬만한 드리프트 주행에서 작동하지 않겠지만 모든 드라이버의 운전기술이 드리프트를 구사할 정도로 뛰어난 것은 아니기 때문에 차가 미끄러지면 TCS는 드라이버의 의지와 상관없이 작동한다. 대부분의 TCS는 정상주행 데이터보다 타이어가 15∼20% 정도 더 회전하기 시작하면 작동하도록 세팅되지만 이 기준이 모든 운전자에게 만족감을 주지는 못한다. 신형 포르쉐 911이 출시되었을 때 대부분의 칼럼니스트들은 새로 추가된 TCS 때문에 포르쉐만의 코너링 맛이 사라졌다고 불평할 정도로 TCS 작동시점에 대한 논란이 많다. TCS가 드라이버의 능력을 판단해 능숙한 운전자가 타면 최대한 개입을 자제하고 그렇지 못한 경우에는 바로 작동하면 두말할 것 없이 좋겠지만 아직 그 정도 기능을 갖춘 TCS는 없다. 다만 TCS 작동을 막는 차단 스위치를 마련해 TCS의 간섭 없이 운전재미를 만끽하고 싶은 드라이버를 배려했다. - 또 아직 대부분의 TCS는 횡방향으로 타이어가 미끄러지는 것은 감지하지 못한다. 물론 횡방향 미끄러짐을 제어하는 TCS가 달린 차도 있는데 대표적으로 혼다 NSX를 꼽을 수 있다. NSX 개발팀은 극한까지 차를 몰아붙이려는 드라이버를 위해 TCS가 차가 드리프트하는 것인지 스핀하는 것인지를 판단해 운전재미를 살려줄 수 있도록 횡방향 미끄러짐을 제어하는 TCS를 개발했다. 기본적인 아이디어는 간단해 보이지만 횡방향의 그립은 마른 노면, 젖은 노면, 얼음 위 등 다양한 노면조건에 따라 슬립을 허용하는 폭이 달라지기 때문에 쉽게 측정할 수 있는 것은 아니다. 마른 노면이라면 차가 좀 크게 미끄러져도 고속으로 코너를 빠져나오는 데 유리한 면이 있고, 젖은 노면이나 빙판에서는 차가 미끄러지면 차체의 방향을 다시 잡는 것은 어렵기 때문에 미리 TCS가 차의 미끄러짐을 차단해야 한다. - 또 미끄러운 눈길에서 차를 움직이는 데 큰 도움을 주는 것은 사실이지만 그것은 스노 타이어를 달고 있을 때의 이야기다. 여름용 타이어로 눈길에서 출발하려고 하면 제아무리 최신 TCS라도 타이어의 그립력을 만들어주지 못한다. 빙판으로 된 언덕길에서 여름용 타이어를 끼운 벤츠나 BMW 같은 고급 수입차가 오도 가도 못하고 서 있는 장면을 한 번쯤은 보았을 것이다. TCS는 ABS와 달리 작동을 차단하는 오프 스위치가 달려있다. 드라이버 자신과 궁합이 맞지 않는다면 굳이 쓸 필요가 없다는 암시일 수도 있다. 그러나 최고의 운전기술을 지닌 F1 드라이버도 머신에 TCS를 허용한 올 시즌에 지난해보다 탁월하게 빠른 기록을 내고 있음을 보면 매우 유용한 장비임에는 틀림없다.
<주요 구성부품>
- TCS 밸브 - - TCS의 위치 -
- 프런트용 원 웨이 LSD - - 휠에 장착된 TCS 엑추에이터 -
4. TCS의 작동원리 및 특징

< TCS의 원리 >
- 바퀴가 노면으로부터 받는 구동력이나 코너링 포스는 마찰에 의존하는 것은 잘 알려진 사실이다. 이 합력(구동력 또는 제동력 + 코너링 포스)은 마찰 원보다 커서는 안 된다. 따라서 구동력과 코너링 포스는 서로 제약을 받고 있어 구동력을 크게 하면 코너링 포스는 작아야만 된다.
- 구동바퀴가 슬립을 일으킨 경우 구동력과 코너링 포스는 영역 A 부근에서 나타나 코너링 포스가 극단적으로 작게 되는 것을 알 수 있다. 이 때문에 아주 작은 외력이나 도로의 경사 등에 의해 바퀴가 옆 미끄럼을 일으키게 된다.
- 이것을 방지하기 위해서는 슬립을 없애기 위해 구동력을 약간 줄여주어 코너링 포스를 대폭 높여 옆 미끄럼에 대한 저항력을 주면 된다. ABS의 경우도 사정은 같지만 TCS의 쪽은 구동력을 약간 낮게 함에 따라 코너링 포스를 높게 하는 점이 다르다.
● 미끄러지기 쉬운 노면에서의 발진과, 가속시에 미묘한 엑셀조작이 불필요하게 된다.
● 가속성능과 가속 선회성능이 향상된다.
● 일반 노면에서 선회중의 가속에서도, 보다 안정하게 선회할 수 있고, 목표로 하는 코스를 트래이스하는 것이 가능하다
● 선회 가속시 조타량 및 엑셀조작 빈도의 저감을 도모할 수 있다
5. TCS의 제어
1) 트랙션 제어 (Traction Control) & 슬립 제어 (Slip Control)
- 트랙션 제어는 ABS작동 원리와 같이 타이어 슬립비를 제어하여 타이어의 구동력 및 횡력을 차량의 운전 상황 및 노면상황에 대응하여 최적의 상태로 제어하는 것이다. 일반적으로 차량이 주행할 때 타이어에는 가속으로 인한 구동력과 회전에 의한 횡력이 발생한다.
또한 자갈길과 같은 험로의 구동 특성은 A와 같이 슬립비가 중대하여도 비교적 구동력이 큰 상태로 만들어 눈길, 빙판길과 같은 미끄러운 노면에서도 가속성이 우수한다.
2) 스테빌리티 제어 (Stability Control) & 트레이스 제어 (Trace Control)
- TCS는 운전자의 조향각과 가속페달을 밟은량 및 그때의 비 구동륜의 좌우 속도차를 검출하여 구동력을 제어함 로써 안정된 선회를 가능하게 한다. 선회 중 가속시에는 원심력이 어느 한도를 넘어서면 조향각을 증가시키지 않을 경우 차륜의 궤도가 외측으로 향하게 된다. 이런 경향은 원심력이 어떤 값을 초과하면 급격히 증가하는데 조향각을 증가시켜 나가는 경우에는 선회반경이 작아지게 되어 급격히 횡력이 증가한다. 그러나 차량의 움직임에는 지연이 있으므로 사전에 차량의 움직임을 예측하여 적절한 구동력을 얻을 필요가 있다. TCS는 이런 상황에 도달하기 전에 운전자의 의지를 센서로부터 입력 연산 후 자동제어하므로, 안정된 선회를 위한 구동력 제어를 위해 엔진 출력을 저감시킨다. 이것을 좀 더 구체적으로 설명하면 후륜의 차륜속도 차이로부터 선회반경을 계산하고 평균치로 차체속도를 연산한 다음 두 값을 이용해 횡력을 계산하고 기준값을 초과할 때에 구동력을 제어한다. 이것은 후륜의 차륜속도 차이에서 조향각의 증가량을 계산하고 TPS(Throttle Positon Sensor)로부터 운전자의 가속 의지를 판단해 액셀 페달을 밟은 상태에서도 적절한 조향이 가능하다.

키워드

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