[자율주행제어 이론 및 실습] Learning 01 ( ESC제어, 유압/전동식 스티어링 )

ESC 제어

ESC(전자 안정성 제어, Electronic Stability Control)는 차량의 안전 시스템 중 하나로, 주행 중 차량의 안정성을 유지하고 미끄러짐을 방지하는 역할을 합니다. ESC는 차량의 센서를 통해 주행 상태를 모니터링하고, 필요에 따라 개별 바퀴의 브레이크를 조절하여 차량의 방향을 안정적으로 유지하도록 돕습니다.

ESC는 특히 다음과 같은 상황에서 유용합니다:

1. 급격한 조향: 차량이 회전할 때 과도하게 조향하면 미끄러질 수 있는데, ESC가 개입하여 이를 방지합니다.
2. 젖은 도로 상황: 빗길이나 얼음길에서 차량이 미끄러지지 않도록 도와줍니다.
3. 가속 중 미끄러짐: 급가속 시 차량의 뒤가 미끄러지는 경우에도 ESC가 개입하여 안정성을 회복합니다.

 

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• 대부분의 양산차는 언더스티어 ( understeer ) 핸들링 특성을 갖도록 설계된다.
  • meaning of the understeer? : 운전자의 의도한 만큼의 yaw방향으로의 차량의 회전이 덜 일어나는 상태를 의미한다.
• 스티어링( steering )이란? : 차량의 방향을 조정하는 장치로, 주로 운전대나 핸들을 의미한다. 차량의 바퀴를 좌우로 움직여 진행 방향을 바꾸는 데 사용된다. 

• 유압식 파워 스티어링( Hydraulic Power Steering )
  • 유압 기구를 사용하여 조향감이 우수한 장점이 있으나, 오일펌프에서 생성된 유압을 이용하여 스티어링 기어를 조작하는데 펌프의 작동은 엔진과 직결되어 상시 구동 되므로 에너지 소모가 크다는 단점이 존재한다.
  • 따라서, 유압식 보다는 전동식 파워스티어링의 대체가 되는 추세이다.
• 전동식-유압 파워 스티어링( Electro-Hydraulic Power Steering )
  • 전동식-유압은 전기모터로 펌프를 구동하며, 조타시에만 에너지가 소모된다.
  • 연비우수, 엔진과 연동된 소음 및 진동 감소의 특징이 있다.
  • 그러나 전동식-유압 또한 차량 12V 전원 시스템에서는 모터가 크고 무거워 지므로, 전동 모터 + 펌프의 효율 향상이 요구된다.
• 전동식 파워 스티어링 ( EPS: Electric Power Steering )
  • 유압장치 대신 전기모터가 운전자의 조향력을 보조한다.
  • 엔진 효율성 증가, 간단한 구조로 무게 감소, 원가절감의 특징이 있다.
  • 횡방향 ADAS 시스템 제어에서 전동식 파워스티어링 시스템을 선호한다. Ex. 차선이탈방지보조, 고속도로 주행 보조
  • 전망으로는, 유압식에 비해 조향 이질감이 있다는 점과 전자제어에 따른 제어 오류에 따른 fail safe 문제는 약점으로 지적되나, ECU 개입 과정을 더욱 세밀하게 다듬는 등 안정성이 꾸준히 개선되고 있다.
    • *ECU(전자 제어 장치, Electronic Control Unit) :  차량 내에서 다양한 기능을 전자적으로 제어하는 장치     Ex. ABS( 잠김 방지 브레이크 시스템 )

 

 

These materials are derived from the theory and practice of autonomous driving control developed by Professor Han Gyeong-suk from KNU.