1. 개요
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Throttle By Wire, Electronic Throttle Control
가속페달과 엔진이 전기신호로 연결되어있어 출력을 제어하는 방식이다.
2. 상세
90년대 초반까지 대다수의 차량은 엑셀러레이터 페달과 엔진룸의 스로틀은 금속 케이블로 연결되어 있었으며, 페달을 밟는 만큼 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 결합되어 있는 스로틀 바이 케이블(Throttle By Cable)을 사용하며 제어하기에는 구조가 복잡해지고 제어난이도가 올라가는 부작용이 발생했다.[1]
이에 80년대 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 조이스틱 같은 전자식 입력장치가 됐다. 운전자가 입력한 페달전개 각도에 따라 ECU에서 스로틀을 제어하는 액츄에이터를 통해 개방하라고 명령을 내린다. 국산차로는 XG와 에쿠스 등 고급차종에 적용되다 2004년도에 NF쏘나타 2.4를 시작으로 2010년대 중반 이후 경차를 포함한 대부분의 신차들이 이 방식을 사용한다.[2]
본래 군사 분야, 그 중에서도 F-16 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 ISC(아이들링 스피드 컨트롤 : 공회전 속도 제어 모터)를 사용하지 않아도 된다.
- 금속 케이블을 사용하지 않아 차량의 무게를 줄일 수 있다.[5]
- 액셀러레이터 조작을 ECU에서 보정해줌으로써 더 나은 승차감을 얻을 수 있다.
- 차량의 설계 자유도가 굉장히 높아진다.
- 전자식 케이블은 물리적으로 움직이는 부품이 아니므로 케이블의 노후화 또는 마모로 인해 끊어지는 문제가 사라진다. [6]
- 엑셀러레이터/스로틀 레버의 압력이 일정해지고 쉽게 커스텀 가능해진다.
- 수동변속기 모터사이클의 경우 클러치 없이 변속 가능한 업/다운 퀵 시프터를 쉽게 사용할 수 있게 된다. 재래식 와이어의 경우 업시프트만 가능하다.
4. 단점
- 복잡한 전자제어장치인 ECU가 스로틀 조정에 개입함으로써, ECU 오류로 인한 급발진의 가능성이 생긴다[7][8]
- 대체적으로 스로틀 반응이 직결식보다 많이 떨어진다. 일부 스포티를 지향하는 라인업의 경우 반응 속도가 많이 개선됐다는 평을 듣긴 하지만 여전히 케이블 타입보단 떨어진다는 평가이고, 도로 위의 대부분을 차지하는 일반 보급형 승용차들은 최신형이고 뭐고 그런 거 없다. 자동차 커뮤니티에서 나온지 20년이 넘어가는 아반떼 XD나 투스카니 등이 스티어링 필링이 좋은 유압식 스티어링 및 튜닝빨 잘 받는 구식
금강불괴베타엔진 등과 더불어서 여전히 펀카로서의 수요가 많은 이유이기도 하다.비슷한 예로 요즘 유행하는 SBW(전자식) 변속기들 조작감이 꽤 느리다는 것을 떠올려보자 - 정비 편리성이 떨어진다. 케이블식의 경우 엑셀러레이터에서 바로 스로틀바디로 올라오는 와이어가 있고 이 와이어를 엔진룸에서 당기면 플랩이 열리면서 RPM을 올릴 수 있다. 정비사가 운전석에 탑승하지 않은 상태에서도 엔진룸에서 RPM을 올릴 수 있었지만, ETC의 경우 무조건 정비사가 운전석에 탑승해서 악셀러레이터를 눌러야 RPM을 올릴 수 있다. 방전된 차량을 충전하기 위해서 충전을 해주는 차량에서 일정 RPM 올려 레빙을 해야 할 때도 케이블식은 엔진룸에서 바로 레빙을 할 수 있지만 ETC 차량은 차량에 탑승해서 레빙을 해줘야 한다.
[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 됐다.[2] 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 적용됐으며 스티어 이질감 문제로 출시 1년 만에 구형 G37의 유압식 파워스티어링으로 개량되어 출고된다. 만일의 고장에 대비하여 스티어링 입력축과 조향축 간에 클러치가 달려 있어 만일의 경우 물리적으로 결합되어 비상운전이 가능하다.[4] 물론 TBW를 사용하고도 크루즈 컨트롤을 선택할 수 없는 차종도 있다. 대표적으로 기아 레이.[5] 스로틀 케이블을 분해해본 사람은 알겠지만 사실 금속 케이블 자체는 공차중량에서 의미 있는 비중을 차지하지 않는다. 사실상 무게보단 설계 난이도의 하락에 더 큰 의미를 두는 것이다. 오히려 전자부품과 전선이 추가되기 때문에 무게 감소 효과는 거의 없다.[6] 연식이 오래된 차량, 특히 모터사이클의 경우 스로틀 와이어도 얇은데다 노출되어있기 때문에 아무리 방청윤활 처리를 해도 습기와 세월에 부식되어 주행중에 끊어지는 경우도 종종 있다.[7] 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.[8] 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.