[Chassis]MDPS

MDPS(Motor Driven Power Steering)란 현대자동차그룹의 전자식 조향장치를 의미하고 다른 회사의 제품은 보통 EPS(Electric Power Steering)와 같이 불린다.

 

회사 고유의 이름이 따로 있듯 MDPS 기술력은 20년 이상된 현대자동차그룹의 내제화된 기술이며 우리가 현재 타고 있는 승용차, 상용차에 적용된 기술이라는 것은 분명한 사실이다.

 

그렇다면 오늘은 기존 유압식 스티어링 대비 3~5%의 효율성을 가지고 있는 두가지 종류의 MDPS를 분석해보기로 하자.

Fig.1 C-MDPS

Fig.1은 C-MDPS이다.

이름에서 알 수 있는 C는 조향축(Column)의 앞글자를 따왔다. U-Joint(Universial Joint)와 연결된 조향장치이다. 구성은 ECU, 모터, 센서(토크&조향각), 웜기어, 토션바, 웜 휠, 입력축, 출력축으로 이루어져 있다.

 

일반적인 작동 원리는 아래와 같다.

1. 운전자의 조타 의지
2. 토크 센서와 조향각 센서(Steering Angle Sensor)를 통해 연산
3. ECU에 신호 입력
4. ECU에서 모터 전류 연산 후 모터에 입력 신호 공급
5. 모터 회전 및 감속
6. 토크 발생
7. 조향력 출력

따라서 기본적으로 사용자의 입력 값을 토크라는 출력 값으로 입출력 관계를 형성한다.

여기에 현재 ECU에 8개 가량의 로직이 사용된다고 한다.

대략적으로 차속, 조타각에 따라 Assist 제어, 복원 제어, 쏠림 제어, 자동 조향을 통한 타시스템 연계, 댐핑 제어, 마찰력 제어 등이다.

 

제어 공학자의 관점에서 입출력 값, ECU(Plant), Actuator(Motor)를 모두 활용하는 제어기 개발이라고 생각할 수 있을 것 같다.

 

Fig.2 R-MDPS

Fig.2는 R-MDPS이다.

R-MDPS 역시 기본적인 구동원리는 C-MDPS와 비슷하다고 볼 수 있지만 U-Joint를 기준으로 R-MDPS가 Rack-bar에 직접적으로 제어기가 붙어있기 때문에 응답성 성능이나 노이즈 측면에서 훨씬 우세하다고 볼 수 있다.

U-joint 뒤에 달려있는 C-MDPS에 비해 직접적으로 달려있다보니 당연한 결과라고 생각된다.

즉, 연결경로 상의 비틀림 각이 작게 발생한다는 장점이 있다.

 

그렇다면 이렇게 성능이 좋은 R-MDPS를 모든 차종에 적용해야 하냐?

그건 또 그렇지 않다. 왜냐하면 R-MDPS는 가격이 비싸다는 단점과 ECU가 직접 Rack-bar 근처에 달리다보니 공간적인 확보에서 어려움이 있기 때문이다.

 

따라서 승용차에는 보통 C-MDPS, 상용차에는 보통 R-MDPS가 달리는 이유가 되기도 한다.

경제적으로 C-MDPS가 저렴하다는 장점이 있기 때문에 현재까지도 많은 활용을 하고 있다.

 

Reference

Fig.1, Fig.2 : namu.wiki/w/MDPS