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아우디, 전자기계식 롤 안정화(eAWS)로 대형 SUV 거동 제어

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글 : 채영석(charleychae@global-autonews.com)
승인 2020-08-26 17:50:36

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아우디가 승차감을 손상시키지 않으면서도 스포티한 도로 유지 특성과 최소한의 차체 롤링을 갖춘 대형 SUV에 대해 전자 기계식(electromechanical) 롤 안정화(eAWS)를 통해 이러한 목표 충돌을 해결했다고 밝혔다. 48 볼트 온보드 전기 시스템과 강력한 액추에이터의 도움을 받아 전방 및 후방 차축의 스태빌라이저를 주행 상황에 따라 능동적으로 제어 할 수 있게 됐다는 것이다.

 

그 결과, 아우디의 SUV 모델들은 직선 주행에서 높은 수준의 승차감을 유지함과 동시에 코너링 및 하중 변경 상황에서는 최소한의 차체 롤링과 결합된 향상된 측면 역학을 구현하고 있다고 한다. 아우디는 전자 기계 솔루션의 기술적 이점은 에너지 효율적이고 거의 실시간으로 작동하며 유압 요소가 없기 때문에 유지 보수가 필요 없다는 것이라고 설명했다. 

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코너링에서 차체는 원심력으로 인해 바깥쪽으로 기울어진다. 즉, 코너 바깥쪽에 있는 바퀴는 튀어 오르고 코너 안쪽에 있는 바퀴는 리바운드하게 된다. 그 결과 차량은 세로 방향으로 굴러간다. 차축의 왼쪽과 오른쪽 사이의 비틀림에 유연한 안티롤 바는 이러한 효과를 보완하는 입증된 수단이다. 코너의 바깥 쪽과 안쪽에 있는 서스펜션에 역 비틀림 토크를 적용하여 구르는 경향을 줄여 상쇄한다. 이 패시브 서스펜션 구성 요소는 코너링과 직선 주행 모두에서 동일한 효과를 발휘한다. 그러나 코너링에서 바람직한 효과는 표면 한쪽에 범프나 움푹 들어간 곳이 있는 도로에서 직선 주행시 승차감을 손상시킬 수 있다.

 

수동 솔루션이 여기에서 한계에 도달하는 반면 아우디는 전자 기계식 롤 안정화(eAWS)를 통해 이러한 목표 충돌을 해결했다는 것이다. 센서를 사용하여 상황을 포착하고 감지하면 시스템은 굴림이 덜 필요한 경우에만 정밀하게 개입한다. 따라서 고르지 않고 직선 도로에서 스태빌라이저의 스프링 속도가 기본 수준으로 낮아지고 스프링 및 댐퍼의 힘이 좌우 바퀴에 크게 독립적으로 작용한다. 

 

기존 스태빌라이저는 수동적으로 작동한다. 즉, 기계적 커플링을 통해 양쪽 서스펜션 움직임의 균형을 맞추기 만하면 된다. 그에 비해 전기기계식 롤 안정화는 특별히 제어 할 수 있다. 이 시스템은 차축 당 두 개의 스태빌라이저 반쪽으로 구성되며, 전기 모터가 앞쪽과 뒤쪽 차축 모두에서 작동한다. 스태빌라이저 반쪽을 서로 반대 방향으로 회전시킬 수 있으므로 각 휠에 대해 개별적으로 차체 롤 토크에 상쇄되는 토크를 생성한다. 결과적으로 차체 롤 각도를 줄이고 주행 상황의 물리적 영향에 대해 적극적으로 지원한다.

 

시스템은 ECP (Electronic Chassis Platform)의 일부인 전방 및 후방 차축의 제어 장치를 통해 명령을 수신한다. ECP는 섀시의 중심 두뇌로 밀리 초 이내에 자동차의 속도, 승차 높이, 롤 및 피치 움직임, 노면의 마찰 계수, 언더 스티어 또는 오버 스티어와 같은 현재 주행 상태와 같은 다양한 매개 변수와 관련된 섀시 시스템 등 다양한 조건을 매치시킨다. 이 입력으로 시스템은 통합된 구성 요소에 대한 이상적인 응답을 계산하고 서로에 대해 빠르고 정확하게 조정한다.

 

필요한 전기 에너지는 강력한 48V 온보드 전기 시스템을 통해 eAWS에 공급된다. 밀리 초 이내에 시스템은 안정기에 대한 적절한 작동 값을 계산한다. 전기 모터는 스태빌라이저에서 최대 1,200 Nm의 토크 수준이 생성되는 3 단계 유성 기어 박스를 통해 출력을 제공한다. 

 

48 볼트 시스템은 저속에서도 즉각적인 시스템 반응을 가능하게 한다. 신체 굴림을 감지하는 센서와 전기 모터의 응답 사이의 지연 시간은 불과 몇 밀리 초다.

 

유압 솔루션과 달리 친환경 전자 기계 시스템은 오일 회로가 필요하지 않으며 유지 보수가 필요하지 않다. 전기 모터의 서스펜션 임펄스를 포착하여 에너지를 회수하고 이를 전기 에너지로 변환하여 온보드 전기 시스템의 리튬 이온 배터리에 저장한다. 그만큼 전기 기계 솔루션은 에너지를 더 효율적으로 사용하며 유압 회로와 달리 압력을 저장하고 제공 할 필요가 없다.

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이 시스템은 차체의 구르는 경향을 줄이고 더 스포티하고 자신감있는 핸들링 감각을 제공하여 대형 SUV인 Q 시리즈의 다양한 특성을 강조해 준다. 이는 전륜 및 후륜에 롤 토크를 능동적으로 분배하여 언더 스티어 또는 오버 스티어 경향과 같은 자동차의 본질적인 조향 특성에 영향을 준다. 아우디 드라이브 실렉트 드라이빙 다이내믹스 시스템은 이를 위한 다양한 설정 옵션을 제공한다. 이를 통해 전기 기계적으로 활성화된 롤 안정화 기능은 어떤 상황에서도 역동적이고 정확한 느낌을 운전자에게 제공하고 향상된 핸들링 특성을 가능하게 한다는 것이다. 

 

제어 가능한 스태빌라이저가 있는 Q7, SQ7, SQ8 및 RS Q8 모델은 항상 운전자가 예상하는대로 정확하게 주행 상황에 반응한다. 고르지 않은 노면에서는 차체 움직임이 감소하고 승차감이 향상된다. 스포티한 주행과 높은 코너링 속도에서 차량은 더욱 안정적이고 편안하게 느껴진다. 그것은 도로의 굴곡으로 자신을 밀어낸다. 아우디는 롤 앵글을 완전히 중화 시키지는 않지만 드라이빙 다이내믹스 상황에 대한 진정한 느낌을 계속 전달하는 설정을 의도적으로 선택했다.

 

이 시스템의 효과는 2019년 24시간 내구레이스에서의 우승과 뉘르부르크링 레이스 트랙 20.832km를 단 7분 42초 만에 주파해 양산 SUV의 새로운 랩 기록을 세운 것으로 입증해 보였다. 

 

현재 아우디 Q시리즈의 40 %가 전기 기계식 액티브 롤 안정화(eAWS) 기능을 채용하고 있다. 

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