MDPS

1 개요

Motor Driven Power Steering

조향 보조배력 장치의 일종으로 전기 모터의 어시스트로 조향보조의 동력원을 사용하는 파워 스티어링의 작동 방식 가운데 하나다.

정식 명칭은 EPS이며 이 문서는 현대/기아 자동차의 MDPS에 국한하여 특징과 장 단점을 설명한다.그냥 현대/기아만 MDPS라고 부른다고 생각하면 편하다 실제 선진 메이커에서 적용된 EPS의 경우 유압식 스티어링과 비교시 너무나도 정교하여 할말이 없을 정도로 잘만들기 때문에 [1] 본 항목에 설명된 단점들이 존재하질 않는다.[2]

일반적인 유압식 파워 스티어링에 비해 전동기를 직접 조향계통에 연결해 구동하여 엔진 구동손실이 없어 연비가 향상된다. 유압시스템이 사라지기 때문에 무게가 가볍고 유압이 샐 염려가 없기 때문에 정비요소가 감소한다. 실제로 유압식 파워스티어링은 보수 없이 10년을 넘기기 어렵다. 다만 연비규제와 정비의 용이성 등의 장점과 자세제어장치나 무인 운전 시스템과 같은 첨단 장비들과의 연계를 위해 메이커를 불문하고 채용하는 추세다. 오히려 원가절감이라는 스탠스에서 볼 때 랙-마운트 방식(R-MDPS)이 아닌 칼럼-마운트 방식(C-MDPS)을 탑재하는 것에 맞추는게 더 타당하다. C-MDPS의 경우 모터를 칼럼에 위치해야하는 특성상 출력이 낮은 모터를 장착해야되며 조향감이 떨어지는 편이라 무겁고 고급스러움을 추구하는 대형차에 적용하기 힘들다.

2 시스템 구성

  • 스티어링 구동용 직류 브러쉬 전동기
  • 감속 유성기어
  • 토크센서 , 스티어링 휠/출력측 비틀림 감지 센서
  • 컨트롤 장치 (MDPSCM)

토크센서와 비틀림 센서는 로드셀을 사용한 접촉식이 아닌 BCD 코드를 개조해 만든 엡솔루트 광학 엔코더로 구성되어 현제 스티어링 출력단의 값과 스티어링 휠의 위치를 상대 비교하는 방식으로 스티어링 요구 출력을 계산한다.

2.1 종류

  • C-MDPS

파일:XFv46Ji.jpg
컬럼(Column), 파워 서포트 모터가 차량 내부 스티어링 휠의 기둥에 연결되어 있다. 단가가 싸고 고장이 적다는 장점이 있으나 바퀴까지 전달되는 축이 많아 반응 속도가 상대적으로그냥 느리다, 따라서 이질감이 느껴지기도 한다.

  • R-MDPS

파일:QaExFlb.png
랙(Rack), 파워 서포트 모터가 바퀴를 조향하는 기둥에 연결되어 있다. 기존 유압 방식 스티어링과 조향감이 가장 비슷한 장점이 있으나 기업 입장에서단가가 비싸다는 단점이 존재한다.

3 장점

국산차 일부모델에서는 어시스트 배력을 취향에 따라 선택가능하기도 하다. 예를 들어 근력이 떨어지는 여성 운전자나 고령 운전자는 스티어링 휠을 가볍게 설정을 하여 피로를 줄일 수 있고, 고속에서는 무겁게 변경하여 정교한 주행을 할 수 있도록 도움을 주는 방식으로 차량이나 주행 상황에 알맞은 조작감을 운전자에게 제시할 수 있다.

복잡한 가동 체계와 유압유[3]가 필요한 유압 계통에 비해 모터만으로 운전자의 핸들 조작을 증폭할 수 있어 조향계통의 경량화 효과가 상당하고. 부품이 훨씬 간단하여 정비필요도가 감소한다, 또한 엔진 크랭크축에 연결해서 구동하는 파워 스티어링 펌프와는 달리, 전동기에 의해 작동하기 때문에 주행에 사용 가능한 엔진 파워가 증가한다. [4]

여기에 더해 유압식에서는 구현하기 어려운 자동 운전 또는 운전 보조 기능[5] 을 추가할 수 있다.

4 단점

장점을 제외한 모든게 다 단점
현기차, 쌍용차가 조향감 개판[6]이라고 까이는 이유

일단 조작감이 떨어진다. 안정감, 데드존, 히스테리시스 텐션, 반발력, 센터필링 등 수치화하거나 수치화할 수 없는 기본적인 성능들이 기존 유압식이나 무배력 스티어링 휠에 비하여 모든게 다 떨어진다.[7]

다만 이는 현대/기아차와 쌍용자동차 의 일부모델 등에 국한된 이야기[8]로 똑같이 EPS를 적용하는 수입차회사들에선 이러한 불만이 나오질 않고 있다. 현대차 또한 2014년 이후 EPS제어 시스템을 32bit로 개선하는등의 노력을 하고 있지만, 여전히 이질감 넘치는 피드백과 고속에서 지나치게 가벼운 핸들링, 잦은 보타 필요 등으로 인해 자동차매체, 언론, 리뷰어들로 부터 질타를 받고있다. 또한 시스템이 먹통으로 무배력이 되면 종래의 유압식 저향기구의 랙 피니언 넉넉한 기어비와 달리 기어비가 좁아 조향시 더 많은 힘을 필요로 하여 위험하다.

... 그런데, 이런 단점이 아무 문제가 되지 않는 운전자도 있다. 과거 논 파워 스티어링 (무배력)차량이 대부분이던 시절부터 운전한 사람은 조작에 문제가 없다. 대표적으로 군용 짚차(민간용이 기아 록스타)를 몰았던 사람. 유압이든 전동이든 아무 보조 파워 없는 차는 속도에 따른 스티어링 무게감 변화도 없고, 파워 스티어링 대비 항상 스티어링이 무겁다. 전동식보다 무배력식이 더 자연스러운 감각을 주긴 하나, 그래도 힘이 덜 드는 만큼 더 쉽다. 무배력 차는 특히 주차 할 때나 출발할 때에는 무식하게 힘으로 돌리지 않으면 안 돌아갔기 때문에 핸들링이 무거워져도 스스로 보정해 힘을 더 주는 게 버릇되어 있어서, 저속시에 무거운 전동 파워 스티어링의 감각에도 쉽게 익숙해지기 때문이다.

5 발생 가능한 문제점

5.1 전력 소모의 증가로 전기 계통의 부하 증가

MDPS를 구동하는 전동기의 평상시 운전 전류는 약 78A로 상당히 높은데, 이는 통상적인 휘발유 차량에 장착하는 알터네이터/제너레이터의 용량에 근접하는 수준이다. 지나치게 잦은 조향을 하게 될 경우 전원 계통의 안전성이 떨어지는 경우가 많은데, 다른 전장품의 이용이 많은 야간의 빗길같은 최악의 조건이라면 ECU 내부 보호 체계(와치독)에 의해 저전압 리셋이 되면서 전체 차량 시스템이 폭주하는 사례가 발생할 수도 있다. ECU가 차량을 통제하는 부분이 늘어나면 늘어날수록 이러한 위험은 커진다. 이것을 제외하고도 차량 전장품의 수명 악화의 원인이 될 수 있다.

5.2 직류 브러쉬 전동기의 냉각능력 부재

MDPS 는 직류 브러쉬 전동기를 사용해 조향력을 제공하는데 이 전동기는 밀폐된 구조 속에서 아무런 냉각 솔루션 없이 구동되므로 잦은 조향을 할 경우 과열 위험이 커진다.어떤 차의 자동변속기와 문제가 비슷하다. 문제는 이 때 어느 수준 이상 발열이 지속될 경우 MDPSCM 에서 구동 전류를 40% 선으로 내려버리는데, 이로 인해 주행중 급작스럽게 스티어링 휠이 무거워지는 일이 발생한다. 최악의 경우 과열로 모터가 타버리는 경우도 생길 수 있다.

5.3 스티어링 랙과 리턴 감각의 부족

유압식 핸들의 경우 항시 양쪽의 유압이 채워져 있는 상태에서 동작하지만 MDPS의 경우 동작이 인식되면[9] 모터가 어시스트 하는 방식으로 작동한다. 이에 MDPS는 유압식 파워스티어링 휠에 비해 소량 조타 [10] 시 반응이 한템포 늦는 느낌이 생긴다. 특히 원가절감에 더욱 절실한 소형차의 경우 소형화 및 부품 단순화를 위해 모터를 칼럼에 마운트하여 (C-MDPS)[11] 모터가 실질적인 조향을 담당하는 랙과 피니언 근처에 마운트 된 R-MDPS에 비해 이런 이질감이 더욱 많이 느껴진다. [12]
이러한 이질감은 세팅이나 고성능 하드웨어로 어느정도 보완할 수 있는 부분이다. MDPS의 센터링[13]은 프로그래밍된 로직에 의해 작동하는 것으로 연산장치나 소프트웨어의 개선을 통해 해결될 수 있다. 그런데 현기의 MDPS 는 위에도 적혀있듯이 센터를 탐색하는 능력이 전혀 없단 말이지. 혹시 volvo EPS(ESP 의 스티어링 센서와 복합적으로 스티어링 휠의 구동각을 수백분의 1도 단위로 측정) 생각하셨어요?

5.4 시스템 손상시 조향 불가

MDPS 가 정지하면 아무리 사람 힘으로 돌려도 휠이 돌아가지 않는다는 괴담이 있지만 실제로는 돌아간다.미신타파-전동스티어링 고장 핸들 못돌리나 속칭 잠긴다는 말을 쓰는데, 투시도를 보면 비가역적인 웜기어를 이용하고 있으므로 모터가 돌지 않으면 핸들축은 돌지 않을걸로 보이지만 실제로는 평소보다 조금 강한 힘을 주면 돌아가는 정도. 특히 중앙부는 핸들이 잠겼는지 인식이 안될 정도로 잘 돌아간다. 가장자리로 돌릴 수록 힘이 들어가 유턴 같은건 어렵다.

ECU가 오류를 일으킨다면 급발진의 다른 버전을 보게 된다. HPS 방식의 파워 스티어링 역시 고장이 발생할 경우 조향이 거의 불가능한 것은 마찬가지지만(힘을 세게 주면 조향이 되긴 된다.), 조향장치의 신뢰성면에서 관리만 제대로 이뤄진다면 유압 방식이 더 나은 편이며[14].ECU가 조향에 개입할 여지도 없어 ECU의 폭주로 조향까지 문제가 생길 가능성은 사실상 없다.
그리고 이런 현상들이 C-MDPS에서만 일어난다고 생각하는 사람들이 많은데 R-MDPS에서도 이런 사태가 나타난다 대표적인게 SM6의 R-MDPS 고장사례.링크

5.5 떨어지는 핸들링 느낌

MDPS는 일반적인 유압식 파워 스티어링에 비해 스티어링 휠을 조작하는 느낌이 가볍다. 이는 힘이 약한 운전자에게는 당장 좋을지 몰라도 살짝만 핸들을 움직여도 지나친 움직임을 보이는 문제를 일으킨다. 이러한 조작성 문제를 일으키는 고속 주행에서는 핸들을 무겁게 설정을 바꾼다고 하지만, MDPS를 적용한 많은 차량이 실제 필요한 수준보다 고속 주행에서 핸들이 더 가볍게 돌아간다. 그만큼 저속이나 고속에서 핸들링 느낌이 비슷하다는 뜻. 이는 단순히 운전자의 조작 느낌을 나쁘게 하지만, 안전 주행에도 그리 바람직한 부분은 아니다.

물론 이러한 부분들을 보완하기 위해 제조사들이 부지런히 노력하고 있다. 특히 혹평 받는 현대와 기아차들의 MDPS는 사용하는 유저들마다 차이가 있겠지만, 핸들을 돌리는 느낌이 "콘솔 레이싱 게임 핸들 돌리는 느낌" 이라는 평을 들었지만 최근에 발매된 차량들을 기준으로 봤을 때는 많이 개선된 편이다카더라.그게? 16bit나32bit나...고속 주행에서 핸들이 더 가볍게 느껴지는 부분도 속도가 올라가는 것에 맞춰서 핸들의 무게가 변하는 방식으로 바뀌었는데, 문제는 일정 속도가 지나면서 갑자기 핸들이 툭 무거워진다.
  1. ↑ 대표적인 예로 VW의 EPS와 토요타 86에 적용된 MDPS 등
  2. ↑ 물론 이론상 부합하는 것들은 있으나 기술력과 설계로 이를 뛰어넘었다. 그것도 초창기부터..
  3. ↑ 일반적인 차량에 들어가는 파워스티어링 작동유 용량은 1~4리터 내외.
  4. ↑ 그러나 MDPS 가 소비하는 무지막지한 전력은 전부 알터네이터가 충당하므로 결국 도 긴 개 긴. 심지어 유압펌프보다 차량용 알터네이터의 효율이 더 낮을 때가 많으므로 (대게 해어핀방식의 고급 알터네이터도 Eff 가 80초반이다. 해외 유명브랜드가 사용하는 6상 PMG APFC PWM 정류방식의 알터네이터는 사기급 효율이므로 제외) 실제론 엔진파워를 더 까먹는다.
  5. ↑ SPAS(주차보조 시스템)이나 VSC(지능형 자세제어장치) 등
  6. ↑ 특히 고속에서도 괴랄하게 가벼운 핸들링
  7. ↑ 다만 해당 문제는 국내 브랜드 한정이며 이쪽에서 노하우가 있는 기업들은 유압식에 버금가는 조작감을 보여준다. 현대기아는 C-MDPS임과 동시에 수입차보다 세팅을 개판으로 해서 까이는것.
  8. ↑ 실제로도 심장병으로 낙인찍힌 구세대 말리부도 핸들링 으로는 비판받지 않았다. 물론 그외 나머지가 심각했다
  9. ↑ 광학 엔코더가 보통 서보나 기타 포지션 특정용의 1턴당 수십만펄스를 발생하는 그런 엔코더가 아니라 최소 2도 이상 돌려야 첫 펄스가 터진다.
  10. ↑ 특히 고속 직선구간에서 크루징 할 때 살살 보타를 하는 경우
  11. ↑ 본문 하단 각주의 원가절감 부분 참조
  12. ↑ 모터의 위치가 실내 핸들축에 있는 경우 많은 경로를 거쳐 바퀴까지 전달되므로 핸들은 돌아왔는데 바퀴는 좀 늦게 따라오는 듯 또 한번 지연되는 느낌이 생긴다
  13. ↑ 중앙으로 되돌아오려는 힘
  14. ↑ 다만 유압식의 경우 제대로 된 관리가 힘들고, 필수적으로 파워 스티어링 오일을 사용하기 때문에 관리 유무와 별개로 오일 누유가 발생하는 차량이 있다bmw e46