구동력 제어장치

구동력 제어장치(traction control system)는 미끄러워진 노면에서 차량을 출발하거나 가속할 때 타이어가 공회전하지 않도록 차량의 구동력을 제어하는 장치이다. 구동륜이 공회전하기 시작했을 때 일시적으로 엔진 회전을 저하시켜 타이어의 그립력을 회복시키고 트랙션의 악화를 방지하는 역할을 한다. 타이어가 미끄러졌을 때 좌우 타이어의 회전수에 차이가 있을 때, 타이어가 펑크 났을 때 작동한다. 줄여서 TCS라고도 한다.

개요

구동력 제어장치는 눈길, 빗길 따위의 미끄러지기 쉬운 노면에서 차량을 출발하거나 가속할 때 과잉의 구동력이 발생하여 타이어가 공회전하지 않도록 차량의 구동력을 제어하는 시스템이다. 타이어가 미끄러졌을 때, 좌우 타이어의 회전수에 차이가 있을 때, 타이어가 펑크났을 때 작동한다. 연료 분사량, 점화시기, 스로틀밸브 따위를 조절하여 엔진 출력을 떨어뜨리는 시스템과, 구동바퀴에 브레이크를 걸어 직접 제동하는 시스템으로 이루어진다. 그 원리는 구동바퀴가 미끄러지는 것을 컴퓨터가 탐지하면, 자동으로 엔진 출력을 떨어뜨려 휠스핀을 방지하고 브레이크를 작동시켜 미끄러짐을 억제하는 것이다. 코너링 때에는 한쪽 타이어가 겉도는 것을 방지함으로써 코너링 성능도 개선된다. 간단한 시스템의 경우, 앞바퀴에만 작용하고 고도의 시스템에서는 4개의 타이어를 독립적으로 제어하기도 한다. 악천후나 험한 길에서 주행 능력은 향상되지만, 운전자의 의도적인 미끄러짐까지 방지하므로 스포츠용 주행에는 오히려 방해가 된다.

작동원리

구동력 제어장치는 ABS의 기능을 확장시킨 시스템이다. 구동력 제어장치와 ABS는 센서 및 액추에이터를 서로 공유하며, 공동의 ECU를 사용하기도 한다. 공동의 ECU 내에서는 CAN-버스를 통해서 계속적으로 정보를 교환한다. 스노체인(snow chain)을 장착하고 주행할 경우에는 구동력 제어장치를 스위치 OFF 시킬 수 있다. 구동력 제어장치에는 엔진 간섭기능을 포함한 구동력 제어장치, 브레이크 간섭기능을 포함한 구동력 제어장치 또는 ELSD 기능을 포함한 구동력 제어장치, 엔진 및 브레이크를 포함한 구동력 제어장치 등 여러 가지가 있다.

브레이크 간섭기능 및 ELSD 기능을 포함

발진 보조장치로서 전자유압식 시스템이 사용된다. 헛도는 구동륜의 브레이크에 간섭하여, 차륜이 잠기는 효과를 발생시켜 견인력을 개선시킨다. 작동원리는 다음과 같다.

• 압력형성 : 구동륜이 헛돌면, ECU는 휠회전속도센서의 신호로부터 이를 감지한다. ECU는 유압펌프와 체크밸브를 작동시킨다. 체크밸브는 닫히고, 유압펌프가 생성한 유압은 헛도는 바퀴를 제동한다.
• 압력 유지 : 인렛밸브가 닫힌다.
• 압력 감소 : 휠이 헛도는 것을 멈추면, 인렛밸브와 체크밸브는 열리고, 무압력 상태의 브레이크액은 마스터실린더를 거쳐서 브레이크액 탱크로 복귀한다.

엔진 및 브레이크 간섭기능 포함

주행상황에 따라 엔진 또는 브레이크에 간섭하여 작동한다. 발진할 때 휠이 헛도는 것을 방지하기 위해서는 TCS/ELSD를 작동시키고, 타행할 때의 슬립을 방지하기 위해서는 EDTC(Engine Drag Torque Control)를 작동시킨다. 작동 원리는 모든 휠의 회전속도가 ABS/TCS ECU에 입력, 처리되고 1개 또는 2개의 휠이 헛도는 경향성이 있으면, 구동력 제어장치는 활성화된다.

• 발진할 때의 제어 : 휠이 헛도는 경향성이 있으면, 가능한 한 최대의 접지력을 확보하기 위해, 먼저 제동토크제어가 활성화된다. 예를 들어 뒤 우측 차륜(RR)이 헛돌기 시작하면, ECU는 펌프를 작동시킨다. 흡입 솔레노이드밸브는 열리고, 절환밸브와 뒤 좌측 차륜의 솔레노이드밸브는 닫힌다. 따라서 펌프압력은 뒤 우측 차륜을 제동하는데 사용된다. 유입유닛의 솔레노이드밸브를 통해 압력을 형성, 유지, 소멸시켜 제동토크를 제어할 수 있다.
• 주행 중의 제어 : 예를 들어 양쪽 바퀴가 모두 헛돌게 되면, 최적의 견인력, 즉 접지력을 확보하기 위해 구동토크제어가 우선적으로 작동한다. 이 경우에는 서보보터를 이용하여 스로틀밸브를 닫는 방향으로 작동시키고, 점화시기를 지각시켜 구동토크를 감소시킨다. 그럼에도 불구하고 바퀴가 계속 헛돌게 되면, 제동토크제어가 활성화된다. 이 과정에서는 브레이크압력은 펌프로부터 솔레노이드밸브를 거쳐서 뒷바퀴들에 전달된다. 뒷바퀴들이 헛도는 것을 멈추면, 제동토크제어는 종료된다.
• 타행할 때의 제어 : 주행 중 갑자기 가속페달에서 발을 뗄 때 엔진브레이크 효과에 의해 구동륜들에서 슬립이 발생하게 되면, ECU는 이를 감지하고, 엔진 드래크토크 제어(EDTC)를 활성화시킨다. 이 경우에는 서보모터를 작동시켜 스로틀밸브를 어느 정도 열어, 기관의 회전속도를 상승시키게 되면, 구동륜들은 더 이상 슬립을 하지 않게 된다.
• TCS 경고등 : 구동력 제어장치를 진행 중일 때 그리고 시스템에 고장이 발생했을 때, 운전자에게 이를 알려 준다.

참고자료

• 〈TCS ( traction control system )〉, 《네이버 지식백과》
• 〈첨단 자동차섀시 - TCS ( Traction control system )〉, 《최신자동차공학시리즈》
• 〈자동차 안전과 기술 - ABS는 무슨 기능일까? 바퀴와 관련된 기술 알아보기〉, 《영현대》, 2019-11-27

같이 보기

• 전자제어 시스템
• ABS
• 차체 자세 제어장치

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