전자 제어 스로틀
1. 개요
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Throttle By Wire, Electronic Throttle Control
가속페달과 엔진이 전기신호로 연결되어있어 출력을 제어하는 방식이다.
2. 상세
90년대 초반까지 모든 차량은 엑셀러레이터 페달과 엔진룸의 스로틀은 금속케이블로 연결되어 있었으며, 페달을 밟는 강도만큼 금속케이블이 당겨져 스로틀도 개방되는 방식이었다. 스로틀, 즉 공기흡입구가 개방되면 연소실 안으로 공기가 유입되고 스로틀에 연동하여 연료 분사량도 조절되도록 조절하면 운전자가 페달을 밟는 강도에 비례하여 출력이 발생하는 시스템이 구성된다.
문제는 TCS, ESP 등 전자적으로 차체자세를 제어하는 장치가 엔진의 출력조절까지 개입하게 되면서 물리적으로 결합되어있는 스로틀 바이 케이블(Throttle By Cable)을 사용하며 제어하기에는 구조가 복잡해지고 제어난이도가 올라가는 부작용이 발생하였다.[1]
이에 90년대 중반부터 스로틀 바이 와이어(Throttle By Wire)로 설계된 차량들이 등장하기 시작하는데 엑셀러레이터 페달부는 엔진과 아무런 물리적 결합이 없고 운전자의 페달전개각도가 %수치화 되어 ECU에 전달해주는 일종의 조이스틱같은 전자식 입력장치가 되었다. 운전자가 입력한 페달전개 각도에 따라 ECU에서 스로틀을 제어하는 액츄에이터를 통해 개방하라고 명령을 내린다. 국산차로는 xg와 에쿠스등 고급차량에 적용되다 04년도에 nf쏘나타 2.4 를 시작으로 현재는 경차를 포함한 대부분의 차종이 이 방식을 사용한다.[2]
본래 군사 분야, 그 중에서도 B-2 등 전투기에서 적용되던 FBW(Fly By Wire) 와 SBW(Steer By Wire)[3]가 그 시초다.
3. 장점
- 별도의 추가 장치 없이도 크루즈 컨트롤 기능을 구현할 수 있다[4]
- 차체 자세 제어 장치의 출력 조절을 쉽게 가능하게 한다.
- ECU가 스로틀을 조절하므로 ISC를 사용하지 않아도 된다.
- 금속 케이블을 사용하지 않아 차량의 무게를 줄일 수 있다.
- 액셀러레이터 조작을 ECU에서 보정해줌으로써 더 나은 승차감을 얻을 수 있다.
- 차량의 설계 자유도가 굉장히 높아진다.
- 금속 케이블의 탄력에 의해 지연되던 반응속도가 개선된다.
- 전자식 케이블은 움직이는 부품이 아니므로 케이블의 노후화 또는 마모로 인해 끊어지는 문제가 사라진다.
4. 단점
[1] TCS,ESP의 각 바퀴의 스피드 센서에서 슬립을 감지하게 되면 엔진 출력을 줄이라는 명령을 ECU로 내리게 되는데 이때 개방된 스로틀을 닫아야 한다. 스로틀 바이 케이블 방식의 경우 운전자가 스로틀을 개방하고 있는 상태에서 출력을 줄이려면 반대방향으로 케이블을 다시 당겨야 하기 때문에 엑셀러레이터 페달 주변에 반대방향으로 당겨주는 액츄에이터를 다는 등 원가 상승요인과 제어난이도 및 급발진 가능성 요소 추가라는 뜻하지 않은 부작용까지 생기게 되었다.[2] 사실 차체자세제어장치의 법제화가 한 몫 했다. 이 방식을 사용하는 쪽이 차체 자세 제어장치를 구성할때 가장 싸게 먹히는 방법이기도 하고..[3] 스티어링과 조향축에 물리적 결합이 이뤄지지 않고 와이어 방식으로 이루어져 있는 것, 세계 최초로 인피니티 Q50 하이브리드에 적용 되었으며 스티어 이질감 문제로 출시 1년만에 구형 G37의 유압식 파워스티어링으로 개량되어 출고된다. 만일의 고장에 대비하여 스티어링입력축과 조향축간에 클러치가 달려 있어 만일의 경우 물리적으로 결합되어 비상운전이 가능하다.[4] 물론 TBW를 사용하고도 크루즈 컨트롤을 선택할수 없는 차종도 있다. 대표적으로 기아 레이.[5] TBW는 운전자가 페달을 밟는 강도를 ECU에서 보정하여 출력에 반영하므로, ECU에 결함이 있는 경우나 페달의 포지션센서가 오작동할 경우 운전자가 페달을 밟는 강도와 관계없이 출력이 급상승하는 문제가 발생할 수 있다.[6] 물론, 대부분의 고장의 경우에는 APS 의 신호값을 2개의 독립된 신호 중 하나에 이상이 생기는 경우이거나 커넥터의 이탈의 경우이고, 이 경우에는 신호값이 정상 범위 바깥으로 나가서 ECU에서 엔진체크 경고등을 띄우고, APS의 나머지 하나의 신호를 사용하거나, 스로틀을 일정 각도로 고정시켜 주행을 가능하게끔 한다.