자동차 전동식 조향장치 센서

전동식 조향장치(EPS, Electronic Power Steering)에는 운전자의 조향 의도와 차량의 주행 상태를 정확하게 파악하여 적절한 보조 동력을 제공하기 위해 다양한 센서가 사용됩니다. 주요하게 사용되는 센서는 다음과 같습니다.

 

1. 토크 센서 (Torque Sensor):

• 기능: 운전자가 스티어링 휠에 가하는 조향력(토크)의 크기와 방향을 감지합니다.
• 원리: 스티어링 샤프트 내부에 있는 **토션 바(Torsion Bar)**의 비틀림 정도를 측정합니다. 운전자가 핸들을 돌리면 토션 바가 비틀리고, 이 비틀림의 양과 방향을 센서가 전기적인 신호로 변환하여 ECU로 전달합니다.
• 종류:
  • 비접촉 광학식 센서: 광학적인 방법으로 토션 바의 비틀림 각도를 측정합니다.
  • 자기식 센서 (자기 저항 센서, 홀 센서 등): 자기장의 변화를 이용하여 토션 바의 비틀림을 감지합니다.
  • SAW (Surface Acoustic Wave) 센서: 표면 탄성파를 이용하여 토크를 측정합니다.
  • 정전 용량식 센서: 토션 바의 비틀림에 따른 정전 용량 변화를 감지합니다.

2. 조향각 센서 (Steering Angle Sensor):

• 기능: 스티어링 휠의 회전 각도와 회전 방향을 감지합니다.
• 원리: 스티어링 샤프트의 회전 움직임을 감지하여 각도와 방향을 전기적인 신호로 변환합니다.
• 종류:
  • 로터리 엔코더 (광학식, 자기식): 회전하는 디스크의 패턴을 읽어 회전 각도와 방향을 디지털 신호로 출력합니다.
  • 레졸버 (Resolver): 회전자의 회전에 따라 변화하는 교류 전압 신호를 이용하여 각도를 측정합니다.
  • 포텐셔미터 (Potentiometer): 저항 변화를 이용하여 각도를 측정합니다. (최근에는 정밀도 문제로 사용 빈도가 낮아지고 있습니다.)

3. 차속 센서 (Vehicle Speed Sensor, VSS):

• 기능: 차량의 현재 속도를 감지합니다.
• 원리: 주로 변속기 출력축이나 휠 허브 등에 설치되어 회전 속도를 측정하고, 이를 전기적인 속도 신호로 변환하여 ECU로 전달합니다.
• 종류: 자기식, 광학식 등 다양한 방식이 사용됩니다.

4. 모터 위치 센서 (Motor Position Sensor):

• 기능: EPS 모터의 회전 각도를 정확하게 감지합니다.
• 원리: EPS 모터의 로터리 엔코더나 레졸버 등을 사용하여 모터의 회전 위치를 ECU에 피드백합니다. 이는 ECU가 모터를 정밀하게 제어하는 데 필수적입니다.

5. 그 외 센서 (선택 사항 또는 특정 시스템):

• 조향 휠 속도 센서: 스티어링 휠의 회전 속도를 감지하여 제어 로직에 활용될 수 있습니다.
• 관성 센서 (자이로 센서, 가속도 센서): 차량의 움직임이나 자세 변화를 감지하여 EPS 제어에 활용될 수 있습니다 (주로 차선 유지 보조 시스템 등과 연동될 때).

이러한 센서들의 정보는 EPS ECU(Electronic Control Unit)로 전달되어 종합적으로 분석됩니다. ECU는 운전자의 조향 의도, 차량의 속도, 조향 각도 등을 고려하여 최적의 보조 동력을 계산하고, EPS 모터를 제어하여 운전자에게 적절한 조향감을 제공합니다.