ABS 시스템에 대한 원리 설명

구동력의 경우와 마찬가지로 제동력도 타이어와 노면의 마찰에 의해 발생합니다. 한계를 넘으면 마찰이 발생하지 않고 바퀴가 회전을 멈춥니다. 이것을 휠 락이라고 합니다. 휠 락은 타이어가 노면 위를 미끄러지고 있는 상태입니다. 어떻게 미끌어질 것인가는 예상할 수 없으며 스티어링 휠을 조작하더라도 타이어와 노면 사이에 마찰이 없으므로 조타가 불가능합니다. 그리고 노면의 상태가 균일하지 않으며 각각의 바퀴에 실리는 무게도 다르기 때문에 마찰의 한계도 바퀴마다 다릅니다. 일부 바퀴만 휠 락이 걸리면 차체의 움직임이 심하게 흐트러져 스핀을 하는 경우도 있습니다. 안티 록 브레이킹 시스템(ABS)은 이러한 위험한 상태에 빠지는 것을 막고 급브레이크 시에도 안전하게 단거리로 정지시킵니다. 또한 스티어링 휠 조작을 통해 위험을 회피할 수 있도록 해줍니다. 이 시스템은 각 바퀴 브레이크 본체의 유압을 제동에 적합하도록 일정하게 유지시켜줍니다. ABS 액추에이터는 ABS의 유압을 조정해줍니다. 브레이크 마스터 실린더의 2계통의 유압은 ABS 액추에이터에 의해 4계통으로 분리되고 각 바퀴의 브레이크 본체로 보내집니다. 유닛의 내부는 각 바퀴의 유압을 제어하는 솔레노이드 밸브, 증압용 유압을 만들어내는 유압 펌프, 남은 브레이크 플루이드를 모아두는 리저버 등으로 구성됩니다. 솔레노이드 밸브와 유지 솔레노이드 밸브는 각각의 바퀴마다 설치됩니다. 이 밸브는 상황에 따라 오일 경로를 열고 닫습니다. 평소에는 유지 솔레노이드 밸브가 열리고 감압 솔레노이드 밸브는 닫혀있습니다. 이것을 증압모드라고 하며 마스터 실린더의 유압이 그대로 브레이크 본체로 보내집니다. 휠 락이 발생할 것 같으면 감압모드로 바뀌어 유지 솔레노이드 밸브가 닫히고 감압 솔레노이드 밸브가 열립니다. 이것으로 마스터 실린더로부터의 유압이 멈추며 브레이크 본체 쪽의 유압이 리저버로 보내져서 유압이 저하됩니다. 이 제어에 의해 자동차 바퀴의 회전속도가 최적인 상태가 되면 유지 모드로 바뀌어 양쪽 밸브 모두 닫히고 유압이 유지됩니다. 이 유압에서는 바퀴의 회전속도가 너무 빨라지면 증압모드로 돌아가 브레이크 본체의 유압이 높아집니다. 마스터 실린더로부터의 유압만으로는 유압이 부족한 경우에는 증압모드로 펌프가 작동해서 유압을 높입니다. 이러한 동작을 반복하면서 제동에 최적의 유압이 유지됩니다. ABS 액추어에터는 ECU의 지시에 따라 작동합니다. ECU는 각 바퀴에 설치된 타이어용 센서에 추가로 가속도 센서, 조타 센서 등의 정보에 의해 타이어를 감시합니다. 휠 락이 발생할 것 같다고 판단되면 액추에이터에 지시를 보내 유압을 최적의 상태로 제어합니다. ECU는 차내에 설치되는 것 외에 액추에이터와 일체화되는 경우도 있습니다. ABS 액추에이터에 증압용 펌프가 추가되어 자동차 제어의 범위가 넓어졌습니다. 증압에 의한 브레이크 어시스트는 물론이고 펌프의 유압을 이용하면 드라이버의 브레이크 페달 조작에 관계없이 타이어 4개 각각의 브레이크 본체를 독립적으로 작동시킬 수 있습니다. 이것은 ABS의 발전형이라 할 수 있으며 여기에는 전자식 브레이크 어시스트 외에 출발과 가속 시의 구동력을 확보하는 트랙션 컨트롤, 코너링 중에 자동차를 안정시키는 전자제어 스태빌리티 컨트롤 등이 있습니다. ESC에 추가로 전동 파워 스티어링 시스템을 통합 제어해서 더욱 움직임을 안정시킨 시스템도 있습니다. 이러한 ABS의 발전형은 기능에 따라 센서류의 부가 다른 장치와의 정보공유가 필요하지만 액추에이터의 기본구조는 ABS와 같은 상태로도 가능하며 ECU의 프로그램을 추가하면 실현이 가능합니다. 새로운 안전장치로 주목받고 있는 프리 크래시 브레이크, 차간거리를 유지하는 능력을 갖춘 크루즈 컨트롤, 경사길 출발 시 뒤로 밀리지않도록 해주는 힐 스타트 어시스트 등의 안전장치도 브레이크를 독자적으로 작동시킬 수 있기 때문에 실현될 수 있었습니다. 현재의 ABS에는 주행상황에 따라 각 바퀴로의 유압 배분을 변화시키는 EBD라는 기능이 갖춰져 있습니다. 노면과의 마찰 한계는 타이어에 가해진 중량에 따라서도 달라집니다. 브레이크를 밟으면 관성에 의해 앞바퀴에 가해지는 중량이 커집니다. 때문에 앞바퀴의 유압을 높이면 전체적으로 제동력을 높일 수 있습니다. 승차 인원이나 적재된 짐의 무게, 위치에 따라 타이어에 가해지는 중량이 달라지며 코너링 중에는 좌우 바퀴의 중량 배분도 달라집니다. EBD는 이러한 다양한 상황에 따라 각 바퀴의 브레이크 본체에 배분되는 유압을 변화시켜서 항상 최대의 제동력을 발휘할 수 있도록 하고 있습니다. 전자식 브레이크 어시스트는 브레이크 페달에 센서가 설치되어 있어 밟는 속도 등을 검출하기도 하며 액추에이터 안에 마스터 실린더의 유압 센서를 설치해도 됩니다. 이러한 센서의 정보에 의해 급브레이크의 어시스트가 필요한 경우에는 증압모드로 펌프를 작동시킵니다. 물론 휠 락의 감시도 이루어지고 있으며 필요에 따라서는 ABS가 작동되어 감압 또는 유지를 합니다. 증압모드에서 펌프를 작동시키면 높은 유압이 브레이크 본체로 보내집니다. 마스터 실린더 컷 솔레노이드 밸브는 펌프 작동에 의해 급격한 유압 변화를 견딜 수 있도록 필요에 따라 열리는 정도가 조정됩니다.