1. 전동형 동력 조향장치(EPS : electric power steering)

전동형 동력 조향 장치

1.1. 전동형 동력 조향장치의 개요

전동형 동력 조향장치는 자동차의 주행속도에 따라 조향핸들의 조향력을 전자 제어로 전동기를 구동시켜 주차 또는 저속주행에서의 조향력을 가볍게 하고, 고속주행에서는 조향력을 무겁게 하여 고속주행 안정성을 운전자에게 제공하는 장치이며, 기관의 연료 소비율 향상과 전기자동차에 적극적으로 대응하기 위한 장치이다. 전동형 동력 조향장치의 종류에는 칼럼 구동방식, 피니언 구동방식, 래크 구동방식 등이 있다.

1.2. 전동형 동력 조향장치의 구성

전동형 동력 조향장치는 차속센서, 회전력센서, 제어기구, 조향 기어박스. 전동기, 전동기 회전각도센서, 감속기구 등으로 구성되어 있다.

(1) 제어기구(controller)

제어기구는 회전력의 신호에 의해 최적의 배력(assist)을 실행하기 위하여 전동기를 제어한다. 또한 각종 신호를 검출하고, 고장이 발생하였을 경우에는 수동상태로 하는 페일 세이프 기능을 지니고 있다. 직류 전동기와는 다른 3상 전동기를 사용하며, 제어의 고속성능이 필요하므로 16bit 마이크로컴퓨터를 사용한다.

(2) 3상 브러시 없는 전동기(중공 형식)

전동기의 스테이터 쪽에 코일을, 로터 쪽에 영구자석을 배치한 3상 직류 브러시 없는 전동기와 로터 안쪽에 래크축(rack shaft)과 볼-너트를 배치하고, 너트의 회전(전동기의 회전)에 의해 래크축과 일체의 볼-너트가 직선운동을 한다. 제어 기구에서의 전류에 의해 배력을 발생시킨다.

(3) 전동기 회전각도 센서

전동기의 로터 위치를 검출한다. 이 신호에 의해 컴퓨터가 전류 출력의 위상을 결정한다.

(4) 회전력 센서

비접촉형 센서이며, 운전자의 조향핸들 조작력을 검출한다.

(5) 차속센서

자동차의 주행속도를 검출한다.

(6) 조향 기어 박스

조향 기어 박스는 바퀴를 노면 반발력에 대항해 조향 시키는 액추에이터이며, 전동기에서 발생한 회전력을 증대시킨다. 조향력은 운전자로부터 기어의 입력 축으로 전달되고 토션 바에서 바퀴로 전달되며, 배력은 회전력 센서의 출력에 대한 제어 기구의 전류에 따라 전동기에서 발생시키는 힘이 볼-너트를 통해 증대되어 래크로 전달되고, 바퀴로 전달된다.

1.3. 제어회로의 구성과 작동

마이크로컴퓨터를 중심으로 주행속도와 2계통의 조향 회전력 신호 등의 입력 회로, 전동기의 구동회로, 전동기 구동 전류와 전압의 검출과 감시회로 등으로 구성되어 있다. 회전력 신호와 주행속도 신호에 의해 컴퓨터가 배력의 양을 결정하고 전동기의 로터 위치(회전 센서)와 실제 전동기 전류 값에 의해 3상으로 흐르는 전류 명령 값을 연산하고 3상 PWM 회로에 의해 전동기의 각 상에 신호가 출력된다.