Elektrický posilovač řízení (EPS) je technologie, která k podpoře řízení automobilu využívá spíše elektromotor než hydraulický tlak. Jak postupuje používání elektronických řídicích systémů pro celé vozidlo, byly zavedeny systémy EPS, což má za následek nižší hmotnost ve srovnání s hydraulickými systémy, což zlepšuje spotřebu paliva a poskytuje větší flexibilitu ovládání změnou síly řízení pro každou rychlost vozidla.
Kromě EPS tato technologie zlepšuje stabilitu vozidla spoluprací při ovládání brzd a plynu a podporuje tandemové parkování a garážové stání spoluprací s inteligentním parkovacím asistentem (IPA).
Pro vyhodnocení subsystému řízení EPS je nutné nepřetržitě zaznamenávat a analyzovat úhel řízení, různé výstupy senzorů, vstupy a výstupy ECU atd. integrovaným způsobem.
DL950 ScopeCorder poskytuje možnosti měření požadované inženýry navrhujícími a vyhodnocujícími EPS v jediné jednotce.
Vyzvat
Točivý moment generovaný ovládáním volantu se přenáší na torzní tyč, hřeben a pastorek. Tyto síly jsou detekovány snímačem točivého momentu a přenášeny do ECU. ECU aplikuje proud (množství podpory výkonu) k podpoře motoru podle točivého momentu a rychlosti vozidla.
Pro vývoj a vyhodnocování systémů EPS je nutné sledovat a zaznamenávat velké množství signálů, jako jsou signály snímačů (Rychlost vozidla, kroutící moment, torze, axiální napětí hřebene, výkon baterie), signály (často napěťový výstup přes zesilovač), třífázové signály. proud motoru, napětí a velikost otáčení, stejně jako velikost podpory výkonu (data CAN) vypočítaná ECU. Kromě toho, protože je vyžadován nepřetržitý záznam v délce přibližně 10 až 20 minut, je zapotřebí také dlouhá paměť.
DL950 může současně zaznamenávat údaje o napětí, proudu a CAN po dlouhou dobu pomocí vícekanálové funkce výpočtu v reálném čase pro výpočet a zobrazení točivého momentu a úhlu řízení. Kromě toho je možné z výstupu kodéru vypočítat úhel natočení pomocného motoru a současně zaznamenávat vibrace a zvuk, takže systém EPS může být vyhodnocován integrovaně.
Řešení
n Vícekanálové simultánní měření
Na hlavní tělo lze namontovat až 200 MS/sa izolované moduly 10 MS/s, což umožňuje simultánní záznam napětí a proudu až pro 32 kanálů.
Kromě toho lze připojit až 5 DL950 pro simultánní záznam až 160 kanálů a 10 MS/s.
n Monitor sériové sběrnice ve vozidle
Data sériové sběrnice ve vozidle CAN /CAN FD /LIN /SENT mezi různými senzory a ECU mohou být zobrazena podle trendu. Na datech je možný současný záznam rychlosti vozidla, teploty, vibrací a otáček motoru.
n Výpočet v reálném čase (volba /G03, /G05)
Točivý moment a úhel řízení lze vypočítat a zobrazit současně s naměřenými hodnotami v reálném čase ze signálů ze snímačů točivého momentu, kodérů pro detekci úhlu řízení a resolverů. Můžete také spustit pomocí výsledku operace.
* Volba /G05 zahrnuje funkci /G03
n Velká paměť a úložiště
• Velká paměť 8 G bodů (volba/M2)
Až 20 s nepřetržitého záznamu rychlostí 200 MS/s
• 512 GB interní SSD (možnost / ST1)
Až 5 hodin nepřetržitého záznamu rychlostí 2 MS/s
• Akvizice blesku (volba/ST2)
Až 10 minut nepřetržitého záznamu rychlostí 20 MS/s
n Vícevzorkový
Pro každý kanál lze nastavit různé vzorkovací frekvence, aby se snížilo množství nahrávaných dat.
n Streamování do PC
Použijte integrovaný software IS8000 pro streamování naměřených dat o 8 kanálech do PC rychlostí 20 MS/s přes 10 Gbps Ethernet (volba /C60).
n Režim paměťového záznamníku a režim osciloskopu
Je vybaven režimem paměťového záznamníku, který zaznamenává dlouhou dobu nastavením vzorkovacího intervalu a doby záznamu jako záznamník, a režimem osciloskopu, který zaznamenává průběh pomocí spouště jako osciloskop.
Nový modul
Vysokorychlostní 200 MS/s 14bitový izolační modul 720212
Max. Vzorkovací rychlost: 200 MS/s
Šířka pásma: DC až 40 MHz
Max. Vstupní rozsah: 1000 V (DC+ACpeak)*
Rozlišení ADC: 14 bit
* V kombinaci se sondou 10:1 nebo 100:1
4 CH 10 MS/s 16bitový izolační modul 720256
Max. Vzorkovací rychlost: 10 MS/s
Šířka pásma: DC až 3 MHz
Max. Vstupní rozsah: 600 V (DC+ACpeak)*
Rozlišení ADC: 16 bit
* V kombinaci se sondou 10:1 nebo 100:1
Související odvětví
Související produkty a řešení
DL950 ScopeCorder
Yokogawa DL950 ScopeCorder zachycuje a analyzuje širokou škálu elektrických, fyzických signálů senzorů a sériových sběrnic. Nabízí jedinečnou kombinaci vysokých vzorkovacích frekvencí pro detailní zobrazení a dlouhé doby záznamu pro sledování trendů v čase.
Získávání dat (DAQ)
Systémy sběru dat Yokogawa vám poskytují maximální flexibilitu a výkon pro měření, zobrazování, ukládání a dokonce i aktivaci libovolného množství fyzických nebo elektrických jevů.
osciloskopy
- Digitální osciloskopy
- Vysokorychlostní vzorkování
- Rozsah šířek pásma pro návrh a vývoj elektronických zařízení
- Výhody osciloskopu a vícekanálového záznamníku dat
ScopeCorders
- Flexibilní, vysoce výkonný Yokogawa ScopeCorder
- Modulární platforma kombinuje osciloskop se smíšeným signálem a přenosný záznamník pro sběr dat
- Zachycuje vysokorychlostní přechodové jevy a nízkorychlostní trendy
Elektronický posilovač řízení (EPS) je nyní standardní výbavou prakticky všech nových modelů prodávaných vozidel. Jeden důvod je jasný: odstraňuje parazitní odpor neustále se otáčejícího, řemenem poháněného hydraulického čerpadla používaného k dodávání hydraulické síly pro pohyb mechanismu řízení.
Současné verze systému EPS používají elektrický motor, který potřebuje použít pouze podporu řízení, když volant není ve vystředěné poloze. Tento typ EPS na vyžádání šetří palivo a snižuje emise, pokud je vozidlo vybaveno spalovacím motorem (snižuje zatížení alternátoru), a snižuje množství spotřebované elektrické energie, pokud je vozidlo hybridní nebo plně elektrické. Existují další výhody EPS, které jsou často přehlíženy.
Toto jsou příklady dvou běžných konstrukcí hřebenů elektrického posilovače řízení: dvojitý pastorek vlevo a řemenový pohon vpravo.
Systém EPS snižuje hluk motoru, hluk posilovače řízení a vibrace, které by běžný hydraulický posilovač řízení přenášel do prostoru pro cestující. EPS také izoluje součásti řízení od vibrací odpružení, přičemž řidiči stále přenáší dobrý pocit z vozovky. A poskytuje ovládání řízení závislé na rychlosti a zvýšenou bezpečnost. Honda například zkombinovala svůj asistent stability vozidla se systémem EPS zvýšením odporu otáčení volantu, pokud řidič zareaguje na smykovou situaci otočením volantu nesprávným směrem.
EPS není novinka. Již nějakou dobu se zabývá řízením vozidel, ale současné verze jsou mnohem lepší než jejich předchůdci. Mají výjimečný pocit ze silnice a dobu odezvy, ale to není vše, čeho jsou tyto systémy schopny. Současná verze EPS, když je propojena s velkým množstvím dalších systémů vozidel, dokáže detekovat, když řidič nedrží volant, a udržet vozidlo v jízdě požadovaným směrem, což poskytuje autonomní nebo poloautonomní řízení, poskytuje automatické paralelní/kolmé parkování , nabízí asistent pro jízdu v jízdním pruhu, automatickou změnu jízdního pruhu nebo vyjetí vozidla z parkovacího místa.
A tyto vlastnosti jsou jen špičkou toho, co plně integrovaný systém EPS dokáže v kombinaci s jinými systémy vozidel, kamerami a senzory.
Systémové vstupy
Systém EPS funguje tak, že vypočítává potřebnou podporu řízení na základě několika faktorů a vstupů senzorů. Ale nejdůležitějšími vstupními snímači EPS jsou snímač točivého momentu řízení a snímač úhlu natočení volantu. Ty jsou pro správnou funkčnost systému EPS zásadní. Používají se další hodnoty snímačů, jako je stáčení, rychlost vozidla, akcelerometry, rychlost otáčení motoru EPS, teplota motoru EPS a informace z jiných systémů vozidla, ale nejdůležitější jsou moment řízení a úhel řízení.
Toto je příklad snímače polohy natočení volantu. (s laskavým svolením Standard)
Snímač točivého momentu v řízení měří a elektronicky hlásí velikost točivého momentu, který volant (prostřednictvím řidiče) působí na hřídel řízení. Tyto informace o „točivém momentu“ vypočítává snímač točivého momentu, který měří malé množství zkroucení nebo točivého momentu ve speciálně navržené torzní tyči. Tato torzní tyč se nachází na skříni převodky řízení poblíž vstupního hřídele nebo by mohla být začleněna do sloupku řízení. Sestava snímače točivého momentu bude měřit točivý moment pomocí Hallova snímače, magnetorezistivního snímače pólového kola nebo jiného elektronického zařízení. Snímač točivého momentu bude měřit a hlásit velikost zkroucení torzní tyče hřídele řízení. Řídicí modul EPS obdrží tyto informace o kroutícím momentu jako analogový nebo digitální signál a interpretuje je jako hodnotu točivého momentu. Tuto informaci můžeme vidět na našich diagnostických nástrojích jako údaj o točivém momentu v lbs.-ft nebo Nm. Modul EPS použije tuto hodnotu snímače točivého momentu k výpočtu míry podpory řízení, kterou bude muset elektromotor řízení použít.
Systém EPS potřebuje znát polohu volantu a jak rychle řidič otáčí volantem, s informacemi, které poskytuje snímač úhlu natočení volantu. Snímač úhlu natočení volantu může být začleněn do sestavy snímače točivého momentu (pozdější model GM), může to být vypočítaná hodnota pomocí polohy motoru EPS (vozidla Ford), zabudovaný do hodinové pružiny (vozidla Dodge/Ram) nebo samostatný snímač namontované na hřídeli řízení (starší modely GM).
Snímače úhlu řízení se dodávají v různých provedeních, které mohou zahrnovat uspořádání indukčního nebo Hallova typu. Některá vozidla budou používat snímač úhlu řízení, který využívá technologii GMR (Giant Magnetoresistance), která dodává výstupní hodnotu snímače úhlu 360 stupňů. Snímač GMR dokáže poskytnout kompletní hodnoty úhlu natočení volantu. Výstup GMR je odvozen z orientace magnetických polí v sestavě snímače úhlu řízení GMR.
Tento snímek obrazovky skeneru z Fordu Escape z roku 2020 ukazuje, že kalibraci snímače polohy volantu lze provést pomocí skeneru.
Úhel natočení volantu a rychlost volantu jsou důležitými vstupy nejen pro systém EPS, ale také pro systém stability vozidla, takže informace z tohoto snímače jsou často sdíleny prostřednictvím komunikační sítě vozidla. Hodnota úhlu řízení je zobrazena na našich skenovacích nástrojích obvykle jako hodnota ve stupních a centrování nebo vynulování úhlu řízení je běžnou službou, kterou je třeba provést po seřízení a jiných opravách.
Většina vozidel bude z důvodu redundance a bezpečnosti vybavena dvěma snímači točivého momentu a dvěma snímači úhlu natočení volantu. Použití redundantních senzorů omezí počet okolností, kdy by mohlo dojít k úplné ztrátě posilovače řízení.
Pokud dojde k poruše nebo poruše snímače točivého momentu nebo úhlu natočení volantu, systém EPS rozsvítí servisní kontrolku EPS a upozorní řidiče na problém, ale může být stále funkční nebo částečně funkční posilovač řízení, dokud nebude možné zahájit opravy.
Řídicí systém a motor EPS
Řídicí modul EPS využívá informace, které mu byly zaslány ze snímačů úhlu natočení volantu a točivého momentu a z komunikačních sítí vozidla, k výpočtu potřebné operace řízení. Jakmile řídicí modul EPS zpracuje tato data, zareaguje řízením proudu přiváděného do motoru EPS a posune převodku řízení do požadované polohy.
Většina systémů EPS používá k pohybu převodky řízení 12voltový reverzibilní trvalý stejnosměrný třífázový bezkomutátorový elektromotor. Motor EPS bude mít provozní napětí mezi 9V a 16V. Tento typ motoru EPS se používá, protože poskytuje potřebný krouticí moment řízení rychleji a přesněji, když se motor EPS otáčí při nižších otáčkách. EPS motor je řízen pomocí stejnosměrného napěťového signálu modulovaného šířkou pulzu.
Příklad nosiče Honda Insight/Fit EPS. Elektromotor je nasměrován na výstupní hřídel sloupku řízení.
Některé hybridní vozy Nissan Altima a hybridní nákladní vozy a SUV GM používají DC-DC měnič k odpojení vysokonapěťové baterie, aby dodávaly 42 V do systémů EPS. Motor EPS bude dodávat zpětnou vazbu modulu EPS o umístění hřídele, rychlosti otáčení motoru, teplotě motoru a jeho zdravotním stavu.
Umístění motoru EPS často souvisí s velikostí a balením vozidla a konstrukcí systému řízení. Většina větších vozidel (nákladní vozy a SUV) bude mít motor EPS umístěný přímo na hřebenu řízení a k provozu bude používat konstrukci s dvojitým pastorkem nebo řemenovým pohonem. Mnoho menších vozidel může mít motor EPS namontovaný na sloupku řízení uvnitř vozidla, aby se ušetřilo místo.
Řídicí modul EPS dokáže detekovat a kompenzovat tah řízení, chvění řízení, korunu vozovky nebo silný boční vítr tím, že snižuje účinek na volant, čímž snižuje únavu řidiče. Dokáže zmenšit nárazy, absorbovat vibrace na hrubé vozovce a pomoci při vystředění volantu po zatáčce. Může také dodávat řízení citlivé na rychlost tím, že při rychlostech na dálnici sníží posilovač řízení a zvýší jej při pomalejších parkovacích manévrech. Řídicí modul EPS může být vybaven softwarem, který zohlední běžné opotřebení převodky řízení a motoru EPS; toto opotřebení je kompenzováno přidáním točivého momentu navíc, aby se zachoval původní pocit z řízení. Systém Chevrolet Blazer 2022 dokáže dokonce upravit maximální zdvih převodky řízení a snížit poloměr otáčení vozidla na parkovišti pomocí systému řídicího modulu EPS s názvem Dynamic Rack Travel.
Tento snímek obrazovky z Lexus NX 2019 z roku 300 ukazuje interakci systému EPS. Airbag se aktivoval a poškodil snímač úhlu natočení volantu umístěný v sestavě hodinové pružiny. Všimněte si, že jsou ovlivněna světla pro udržení v jízdním pruhu a adaptivní světla a pro správnou funkci potřebují hodnotu úhlu řízení.
Řídicí modul EPS vždy potřebuje znát stav motoru EPS a jeho umístění ve vztahu k jeho vystředěné poloze (kola rovně), aby bylo možné správně ovládat řízení. Řídicí modul EPS bude neustále kontrolovat systém posilovače řízení a hledat závady, a pokud nějaké zjistí, upozorní řidiče výstražnou kontrolkou nebo zprávou na pomlčce a nastaví diagnostické chybové kódy. Typ zjištěné poruchy může omezit množství dostupného posilovače řízení nebo v nejhorším případě posilovač řízení zcela deaktivovat. Pokud se motor EPS začne přehřívat kvůli příliš vysokému odběru proudu, tj. příliš dlouhému držení volantu v uzamčené poloze, zasáhne řídicí modul EPS. Modul EPS sníží množství proudu tekoucího do motoru EPS a dočasně sníží posilovač řízení, čímž zabrání poškození příslušných součástí, dokud se nesníží teplota motoru EPS. Řídicí modul EPS bude poskytovat diagnostická servisní data o úhlu natočení volantu, údajích snímače točivého momentu, odběru proudu motoru EPS, teplotě motoru EPS a mnoho dalších údajů, které mohou technikovi pomoci při diagnostice poruchy nebo stížnosti EPS.
EPS služby, varování a poznámky
Centrování/vynulování úhlu řízení je jedním z nejběžnějších servisních postupů EPS, které je třeba provést, a existují různé metody, které lze použít. Vycentrování nebo vynulování snímače úhlu řízení je třeba provést po seřízení, výměně součásti řízení, aktualizaci modulu EPS, opravách sloupku řízení a po vybití nebo výměně baterie.
Mnoho systémů EPS se samo zkalibruje, obvykle nastartováním motoru a otočením volantu do krajní polohy a poté krátkým silničním testem, který dodá vstup snímače rychlosti vozidla. To obvykle vypne výstražná světla EPS a resetuje systém.
Příklad EPS hřebenu řízení, kde je motor namontován na hřebenu. (s laskavým svolením TRW)
U některých vozidel může být k resetování středové hodnoty úhlu řízení potřeba skener, ale nemusí to být jediné nastavení, které bude nutné resetovat, pokud je hodnota úhlu řízení vymazána a resetována. Mnoho vozů Toyota potřebuje, aby se po vyrovnání provedla kalibrace nulového bodu snímačů stáčení a zrychlení. Použití aktuálního informačního systému bude nejlepším zdrojem znalostí při provádění resetu snímače úhlu natočení volantu.
Poznámka k servisu: při demontáži rotorů a výměně komponentů předního konce je důležité pamatovat na to, že motor EPS může být přímo připojen k hřebenu řízení a tvrdé údery kladiva při odstraňování zaseknutého rotoru, náboje nebo konce spojovací tyče by mohly poškodit hřeben řízení, motor EPS nebo jiné elektronické součásti.
Další příklad hřebenu elektronického posilovače řízení s motorem namontovaným na hřebenu. (s laskavým svolením Cardone)
Co bude dál?
Nyní probíhá elektrifikace vozového parku, takže používání elektronického posilovače řízení se stane normou. Nový GMC Hummer EV je vybaven dvěma sestavami řízení EPS: jednou vpředu a druhou vzadu, které umožňují řízení čtyř kol a funkci chůze krabů.
Když je systém EPS integrován s palubními kamerami vozidla a dalšími senzorovými systémy vozidla, jsou standardním vybavením funkce vozidla, jako je opuštění jízdního pruhu, korekce jízdního pruhu a samoparkovací systémy. Tím ale integrace systému EPS nekončí. Zájem spotřebitelů a výrobců o poloautonomní nebo plně autonomní řízení učiní systém EPS v blízké budoucnosti nezbytností.
