문맥 (context)
능동조향장치(Active Front Steering: AFS)는 차속의 변화에 따라서 출력 조향각 대비 운전자의 입력 조향각의 비율을 변경함으로써 차량이 저속일 때는 출력 조향각 대비 입력 조향각을 감소시켜 조작 편이성을 확보하고 고속에서는 출력 조향각 대비 입력 조향각을 증가시켜 궁극적으로 고속 직진주행 안정성을 확보하는 기능을 가지고 있다. 또한 주행안정성 제어장치(Electric Stability Contrl: ESC)의 협조제어 명령을 받으면 추가적으로 전륜조향각의 변위를 발생시키는 기능을 한다.
한편 전동식 파워스티어링 시스템(Electric Power Steering: EPS)은 운전자의 조향 동작을 검출하여 운전자가 작은 힘을 들이고도 조향을 할 수 있도록 도와주는 기능을 한다.
도 1은 종래의 차량의 조향시스템을 도시한 도면이다.
도 1에 도시하듯이 ESC 전자제어장치(Electronic Control Unit: ECU)(122)로부터 협조제어 명령이 AFS ECU(102)로 전달되면 AFS의 가변기어비에 따라 계산된 가변조향각만큼 AFS 모터(104)를 구동하면 AFS 모터에 연결된 AFS 액츄에이터(106)가 움직여 전륜조향을 수행한다. 또한 EPS ECU(112)는 운전자의 조향입력이 있을 경우 조향을 도와주기 위하여 EPS 모터(114)를 구동하면 EPS 액츄에이터(116)가 움직여 조향을 보조함으로써 운전자의 편안한 조향동작을 돕는다.
도 2는 종래의 차량 조향시스템을 도시한 블록도이다.
도 2에 도시하듯이 AFS 센서로부터 입수된 각종 신호를 이용하여 AFS ECU(102)는 전륜 조향제어를 수행하고 종래의 EPS ECU(112)는 표준 EPS 제어부가 작동하여 EPS 센서로부터 입수되는 각종 신호를 이용한 파워 스티어링 제어를 함에 있어서 AFS ECU(102)와 독립적으로 제어를 수행한다.
도 1 및 도 2에서처럼 조향제어를 함에 있어서 AFS는 AFS ECU 내에 저장된 가변기어비맵에서 획득한 가변기어비에 따라 조향을 제어하면서 주행안정성 제어장치(Electric Stability Contrl: ESC)가 추가로 조향하라는 협조제어 명령을 보내는 경우에는 가변기어비에 의한 조향제어에 중첩하여 협조제어 명령에 따른 조향제어를 하여 안정성을 향상시키고자 하는 제어방법을 사용한다.
예를 들어 차량이 미끄러운 노면을 주행하고 있을 때 ESC는 미끄러짐을 방지하고자 AFS에 협조제어 명령을 보내어 운전자가 조향을 하지 않은 상태에서도 조향출력이 발생하도록 제어를 한다.
이 때 차량의 조향장치의 기구적 구성상 AFS를 통하여 차량을 조향할 때 운전자 조향토크가 없는 상태에서도 AFS에 의해서 제어되므로 운전자 핸들이 직진상태로 놓여있어도 AFS에 의해 차량이 조향된다.
하지만 운전자의 조향에 의한 토크 발생이 없는 상태이므로 EPS는 조향을 보조하기 위한 적절한 EPS 모터를 구동하지 않는다. 따라서 EPS 액츄에이터가 오히려 AFS의 조향시 부하로 작용하여 이 부하로 인하여 AFS동작으로 인한 반력감이 운전자 핸들로 전달된다.
도 3은 조타각과 조향 에포트와의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 3에 도시하듯이 차량의 타이어의 마찰력 등에 의한 기구적 특성으로 인하여 조타각이 직진 상태일 때는 핸들을 돌릴 때 필요한 힘(=조향 에포트)이 빠르게 증가하다가 차츰 조타각이 커짐에 따라 조향 에포트가 증가하는 비율이 감소한다. 따라서 조타각이 작을 때는 조타각 변화에 따른 조향 에포트 차이가 크며 조타각이 클 때는 조타각 변화에 따른 조향 에포트 변화율이 작다. 종래의 표준 EPS는 이 그래프에 따른 조향 에포트의 변화를 반영하도록 조타를 보조하는 제어를 한다.
결국 운전자 입력조향각이 직진 상태와 가까울수록 EPS가 조타를 보조하는 힘의 변화가 심하므로 ESC 협조제어에 의한 AFS 조향으로 인하여 조금만 조향되어도 EPS가 부하로 작용하여 운전자 핸들로 전달되는 힘은 더욱 커진다. 이는 운전자를 당황하게 만들어 편안한 주행을 저해하고 사고를 유발할 우려가 높아지는 문제점이 발생한다.
지시문 (instruction)
주어진 원문을 읽고 필요한 정보를 파악하여, 원문에 근거해 질문에 답하라.
질문 (question)
ESC의 협조제어 명령에 의해 AFS가 조향을 수행할 때, 운전자의 핸들로 반력감이 전달되는 원인이 되는 조건은 무엇인가?
추론 과정 (compact_reasoning)
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1과제 해석
task_interpretationESC 협조제어 시 AFS 조향에 따른 반력감이 발생하는 구체적인 조건과 원인을 파악한다.
- 주행안정성 제어장치(Electric Stability Contrl: ESC)의 협조제어 명령을 받으면 추가적으로 전륜조향각의 변위를 발생시키는 기능을 한다.
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2정보 추출
information_extractionAFS 조향 시 EPS의 작동 상태와 운전자의 입력 상태를 추출한다.
- 운전자가 조향을 하지 않은 상태에서도 조향출력이 발생하도록 제어를 한다.
- 운전자의 조향에 의한 토크 발생이 없는 상태이므로 EPS는 조향을 보조하기 위한 적절한 EPS 모터를 구동하지 않는다.
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3근거 선택
evidence_selection반력이 발생하는 메커니즘의 핵심 근거를 선별한다.
- 운전자의 조향에 의한 토크 발생이 없는 상태이므로 EPS는 조향을 보조하기 위한 적절한 EPS 모터를 구동하지 않는다. 따라서 EPS 액츄에이터가 오히려 AFS의 조향시 부하로 작용하여 이 부하로 인하여 AFS동작으로 인한 반력감이 운전자 핸들로 전달된다.
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4논리 통합
logical_integration운전자 조향 토크 부재 -> EPS 미구동 -> EPS 액츄에이터가 AFS 조향의 부하로 작용 -> 반력 전달의 인과관계를 통합한다.
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5결론 도출
conclusion_formulation운전자의 조향 토크가 없는 상태에서 AFS가 조향할 때, EPS가 보조를 위해 모터를 구동하지 않아 EPS 액츄에이터가 AFS 조향의 부하로 작용하는 조건임을 도출한다.
- 운전자의 조향에 의한 토크 발생이 없는 상태이므로 EPS는 조향을 보조하기 위한 적절한 EPS 모터를 구동하지 않는다.
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6답변 생성
answer_generation질문에 대해 인과관계가 포함된 문장으로 최종 답변을 작성한다.
- EPS 액츄에이터가 오히려 AFS의 조향시 부하로 작용하여 이 부하로 인하여 AFS동작으로 인한 반력감이 운전자 핸들로 전달된다.
최종 답변 (final_answer)
ESC의 협조제어 명령으로 AFS가 조향을 수행할 때, 운전자의 조향에 의한 토크 발생이 없는 상태라면 EPS는 조향 보조를 위한 적절한 EPS 모터를 구동하지 않는다. 이 경우 EPS 액츄에이터가 오히려 AFS의 조향 시 부하로 작용하게 되어, 그 부하로 인해 AFS 동작에 따른 반력감이 운전자의 핸들로 전달된다.
핵심 해석 (core_interpretation)
운전자의 조향 토크가 없는 상태에서 ESC 협조제어 명령에 의해 AFS가 조향할 때 EPS 액츄에이터가 부하로 작용하여 반력감이 운전자 핸들로 전달된다.