Car Maintenance/ABS 시스템 이해

ABS 시스템 이해①-타입별 경고등 회로 분석
회로도 분석을 통한 고장진단 테크닉⑧

ABS 시스템의 종류가 다양해짐에 따라 정비사로서는 정비 때 난감해질 수밖에 없는 것이 어쩌면 당연한 현상이라고 할 수 있다. 따라서 이번 호부터는 회로도 분석을 통해 ABS 종류별 시스템을 이해하고, ABS의 고장진단 방법에 대해 살펴본다. 이번 호에는 그 첫 번째 시간으로 시스템별 경고등 회로 분석을 통해 경고등 제어 원리에 대해 알아본다

이민우 【현대자동차 하이테크팀】

현대자동차에서 양산되었거나 양산되는 차에 적용된 ABS를 종류별로 살펴보면 <표 1>과 같다. 이처럼 같이 ABS의 종류가 많다보니 어떤 차에 어떤 시스템이 적용되는지 그 자체가 헷갈릴 때가 있다. 따라서 앞으로 두 번에 걸쳐 ABS 종류별로 경고등 회로의 차이점을 알아보고, 경고등 관련 회로분석을 통해 정비에 도움이 될 수 있는 내용을 다루어 보고자 한다.
ABS의 경우 안전장치에 속하는 시스템으로 경고등 회로가 일반 시스템 경고등 회로와는 다소 다른 부분이 있어 한번쯤은 짚고 넘어가야 할 아이템이다. 특히 최근에 양산되는 ABS 시스템은 ‘액티브 모듈’이라고 하는 부품을 적용해 각종 릴레이 및 복잡한 배선으로 구성된 경고등 회로를 간소화했는데, 이를 이해하기 위해서는 약간의 지식 또한 필요하다.
이번 호에는 우선 최근에 양산되는 자동차에 대부분 적용되고 있는 무궁화, ITT ABS의 경고등 회로를 알아보고, 나머지 시스템은 다음 호(카테크 11월호)에 살펴보기로 한다.

<표 1> ABS 종류 및 적용 차종
ABS 타입              적용 차종
니폰 보쉬                        구형 그랜저, 뉴 그랜저(초기 자동차)
벤딕스                            쏘나타
                                       쏘나타Ⅱ, 쏘나타Ⅲ, 엘란트라, 아반떼, 엑센트,
                                       마르샤, 뉴 그랜저, 다이너스티, 싼타모 등
니신보                            아토스, 스타렉스
ITT                                 EF 쏘나타, 그랜저 XG, 에쿠스
만도 무궁화(MGH)           베르나, 아반떼 XD, 투스카니, 트라제

기본적인 ABS 경고등 점등 조건

① 시동키를 ON하면 점등되어야 한다.
② 시동이 걸리면 시스템이 정상인 경우 소등되고, 고장이 있다면 점등되어야 한다.
③ 시스템의 문제가 발견되면 점등되어야 한다.
④ ECU가 고장이 발생하더라도 점등되어야 한다.
⑤ ECU 커넥터가 분리된 상태에서도 점등되어야 한다.
이와 같이 ABS 경고등은 타입에 관계없이 위의 항목을 만족해야 하며, ABS 경고등 회로가 다소 복잡하게 구성되게 되는 이유가 바로 여기에 있었던 것이다.

만도 무궁화 및 ITT ABS 시스템

만도 무궁화, ITT ABS는 액티브 모듈이라고 하는 부품이 적용되어 복잡한 경고등 회로를 간소화했다.
다음 호에 다룰 니폰 보쉬 타입 ABS는 모터 릴레이 및 밸브 릴레이의 작동에 의해 경고등이 점등되었고, 벤딕스 타입 ABS는 시스템 릴레이 및 경고등 릴레이를 이용했다. 그리고 루카스 타입 ABS는 페일 세이프 릴레이 및 모터 릴레이를 작동해 경고등을 제어했다. 즉, 이들 시스템 모두 복잡한 회로로 구성되어 있다. 그러다 보니 이러한 시스템에서는 릴레이 불량, 커넥터 접촉 불량, 배선 불량 등의 고장이 많을 수밖에 없었다.
따라서 차츰 릴레이 및 배선이 삭제 또는 간소화되는 방향으로 발전되고 있다. 즉, ECU 내부에서 TR로 제어되는 방식으로 개발되고 있다는 것이며, 그중 하나가 ‘액티브 모듈’이라고 하는 부품이다.
그러나 액티브 모듈은 ECU 내부에 내장되는 것은 아니고 대부분 계기판 뒤편에 별도로 설치되어있다.

액티브 모듈의 기능

무궁화, ITT ABS는 TCS와 EBD 기능을 ABS ECU에서 모두 수행하므로 당연히 각각의 시스템 경고등을 제어해야 한다. 따라서 아래와 같은 기능을 수행한다.

① TCS OFF 경고등 제어
② TCS 경고등 제어
③ ABS 경고등 제어
④ EBD 경고등 제어(무궁화 ABS는 사이드 브레이크 경고등을 이용해 EBD로 사용한다-그림 1 참조)

액티브 모듈 회로 분석

먼저 TCS OFF 경고등의 점등 원리부터 차례대로 알아보자.
참고적으로 이번 호에 다루는 액티브 모듈 회로는 EF 쏘나타 회로이며, ABS 및 EBD 램프의 작동원리는 무궁화 ABS를 사용하는 모든 자동차가 동일하다. 그러나 TCS 및 TCS OFF 경고등의 경우에는 제품의 사양에 따라 회로가 다소 다를 수 있다. 따라서 여기서는 일일이 나열할 수 없어 생략하니 정비 때에는 반드시 해당 차종의 전기회로도를 참조하기 바란다.

·TCS OFF 경고등 ON/OFF 조건
TCS OFF 경고등은 차종에 따라 없을 수도 있으며, 이런 차에서는 TCS 경고등에 의해 TCS OFF 경고등을 대신한다.

① TCS 스위치 OFF 때 점등
② TCS 시스템 이상 때 점등
③ 그 외는 소등

<그림 2>에서 이그니션 키를 ON하면 IG 전원은 다이오드와 TCS OFF 경고등을 거쳐 TR2에 도달하지만, TR이 작동되지 않는다면 램프는 점등되지 않는다.
그러나 IG 전원은 다이오드와 6번 단자 사이에서 분기되어 저항 ⓑ를 통해 ECU 17번 단자에 도달한다. 그렇지만 ECU 내부의 TR이 작동되지 않는다면 TR2에는 IG 전원이 그대로 걸리므로 TR2가 작동한다. 그러므로 TCS OFF 경고등은 TR2를 통해 어스로 흘러 점등된다.
하지만 ECU는 점등조건이 아닌 경우에는 <그림 3>처럼 17번 단자와 접지 시키게 되므로 TR2의 베이스에 걸리는 전위가 0V로 떨어져 경고등은 소등된다.

<그림2>TCS OFF 경고등 점등

<그림 3> TCS OFF 경고등 소등

<그림 4> TCS 경고등 점등

·TCS 경고등 ON/OFF 조건
① TCS 제어 때 3Hz로 점멸
② 이그니션 키 ON 후 3초간 점등
③ TCS 시스템 고장 때 점등
④ TCS 스위치 OFF 때 점등(TCS는 스위치 OFF 때 TCS OFF 경고등 점등)
⑤ 그 외는 소등
<그림 4>에서 이그니션 키를 ON하면 액티브 모듈의 2번 단자로 IG 전원이 공급되고. 이 전원은 다이오드를 지나 TCS 경고등을 거쳐 ECU 14번 단자에 도달한다. 그렇지만 TR이 ON되지 않으면 램프는 점등되지 않는다.
그러나 ECU가 위의 조건이 만족되면 TR을 ON하게 되므로 접지 되어 램프가 점등된다. 소등 때에는 <그림 5>처럼 14번 단자의 접지를 차단해 램프를 소등한다.

·ABS 경고등 ON/OFF 조건
① 이그니션 키 ON 때 3초간 점등되고 시스템 정상 때 소등
② 시스템 고장 때 점등
③ 자기진단 중 점등(ABS 경고등이 점등되면 일반 브레이크와 동일하게 작동)
④ ECU 커넥터 분리 때 점등

·EBD 경고등 ON/OFF 조건
① 이그니션 키 ON 때 점등(키 OFF 때까지)
② 주차 브레이크 스위치 ON 때 점등
③ 브레이크 오일 부족 때 점등
④ EBD 계통 불량 때 점등(EBD 작동 안됨)
⑤ ECU 커넥터 분리 때 점등

<그림 5> TCS 경고등 소등

<그림 6>ABS,EBS 램프 모두 점등

·ABS와 EBD 경고등
<그림 6>의 회로에서 보듯이 ABS와 EBD 경고등은 ECU 16번 하나의 단자에 의해 제어된다. 그러다 보니 몇 가지 조건 정리가 필요하다.

① 이그니션 키 ON 때에는 2개의 램프가 모두 점등되어야 한다.
② 시스템이 정상인 경우에는 모두 소등되어야 한다.
③ ABS만 고장인 경우에는 ABS 경고등만 점등되어야 한다.
④ ABS와 EBD 모두가 고장인 경우에는 2개의 램프 모두 점등되어야 한다.
⑤ ECU 커넥터 분리 때 2개의 램프가 모두 점등되어야 한다.

☞ 이그니션 키 ON 때(모두 점등)
<그림 6>에서 이그니션 키를 ON하면 IG 전원은 액티브 모듈 2번 단자를 통해 ABS 경고등을 거쳐 TR3에 도달한다. 동시에 EBD 경고등에 공급되는 IG 전원 또한 TR1에 도달한다.
역시 동시에 다이오드와 6번 단자에서 분기된 IG 전원이 저항 ⓐ와 ⓒ를 거쳐 액티브 모듈 4번 단자를 통해 ECU 16번 단자에 도달한다. 그렇지만 이때는 ECU가 16번 단자를 접지 시키지 않으므로 TR1과 TR3의 베이스에 IG 전원이 그대로 걸리게 되므로 2개의 램프 모두 점등된다.

	☞ 모두 소등 때 <그림 7>에서 ECU는 소등 조건이 되면 16번 단자를 어스 시켜 TR1과 TR3의 베이스에 걸리는 전위가 0V가 되므로 2개의 TR 모두 작동되지 않아 2개의 램프 모두 소등된다.
<그림 6>ABS,EBS 램프 모두 소등

☞ ABS만 점등시킬 때(ABS만 고장 때)
참고로 EBD 램프만 점등되는 조건은 없다. 따라서 주행 중 만약 주차 브레이크 램프가 들어온다면 이는 EBD 계통의 불량이 아니라 주차 브레이크 스위치 또는 브레이크 오일 부족에 의해 점등되는 것이다.

<그림 8>에서 ABS 경고등 점등, EBD 경고등 소등 조건이 발생되면 ECU는 16번 단자에 <그림 9>와 같은 펄스를 발생시킨다.
이렇게되면 TR3는 ON↔OFF를 반복하게 되므로 ABS 경고등은 깜박거리게 되나 워낙 빠른 주파수로 깜박거리므로 눈에는 계속 점등되어 있는 것 처럼 보인다. 형광등이 60Hz로 깜빡거리지만 눈에 계속 점등되어 있는 것처럼 보이는 이치와 같다.
참고로 16번 단자는 약 143Hz로 제어되므로 형광등보다는 훨씬 안정적으로 보이게 되는 것이다.(참고 : 60Hz라면 1초에 60번을 깜빡거린다는 뜻)그러나 EBD 램프를 구동하기 위한 TR1의 베이스 공급전원은 LPF(로 패스 필터)를 경유하게 되나, LPF는 저주파만 통과시키는 역할을 하므로 TR1 베이스에는 고주파로 전원공급 때 TR이 작동하지 못한다. 그러므로 이때는 ABS 경고등만 점등되는 것이다.

	<그림 8> ABS경고등만 점등될때
	<그림 9> 16번 단자 펄스 신호


<그림 10> 상시 접시때	<그림 11> 상시 접시 차단때

① <그림 10>처럼 16번 단자가 상시 접지 되면 IG 전원은 ABS ECU 16번 단자를 통해 접지 되므로 TR1은 작동하지 못한다.

② <그림 11>처럼 16번 단자의 상시 접지를 차단하면 IG 전원은 계속적으로 공급되므로(주파수: 0Hz) 저항 1을 통과해 콘덴서에 충분히 충전된 후 저항 2를 거쳐 다이오드를 통과하므로 TR1이 작동해 EBD 경고등이 점등된다.


<그림 12> 펄스 중 접지 차단때	<그림 13> 펄스 중 접지 때

③ <그림 12>처럼 16번 단자에서 <그림 9>와 같은 펄스가 발생 때 접지가 차단 될 때의 펄스를 보면 7ms 동안은 IG 전원이 공급되고 있다. 이 기간동안 콘덴서를 충전하려고 하나 콘덴서의 충전이 완료되기도 전에
<그림 13>처럼 200μs동안 16번 단자가 접지 된다. 이때는 콘덴서가 방전을 한다.
결국 저항 2와 콘덴서의 관계를 보면 어떤 전원이 공급되면 우선 콘덴서에 충전이 완전히 완료되어 더 이상 콘덴서 측으로는 전류의 흐름이 없어져야만 저항 2를 거쳐 전류가 흐를 수 있다.
즉, 반복되는 펄스를 이 회로에 공급하면 콘덴서가 완전히 충전되기도 전에 공급전원이 차단된다. 이때는 방전을 하게되어 저항 2에는 전류가 흐를 수 없으므로 TR1은 작동하지 않아 EBD 램프가 소등되는 것이다.

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