Sensores de direção elétrica

Os sistemas de direção assistida elétrica (EPS) ou direção elétrica assistida (EPAS) continuam a crescer em popularidade entre as montadoras. Diagnosticar esses sistemas pode ser um desafio. Existem alguns tipos diferentes de sistemas EPS. Alguns montam os motores na coluna de direção, no eixo do pinhão contra a cremalheira da direção ou em um pinhão secundário do outro lado da cremalheira. Apesar de suas diferenças, todos operam com o mesmo objetivo: auxiliar o motorista sempre que virar o volante.

Vamos dar uma olhada mais de perto nos sensores que compõem esses sistemas e como eles operam.

Os sistemas EPS aplicam força de assistência de direção com base apenas na entrada do motorista. O sistema usa dados de entrada de vários sensores do veículo para determinar quanta força de assistência de direção é necessária. Na maioria das vezes, o problema acaba sendo um sensor, fio ou conexão com defeito em algum lugar do sistema.

O sistema EPS está conectado ao CAN-BUS do trem de força e se comunica com vários sistemas.figura 1 mostra o CAN-BUS do trem de força em um modelo recente da Volkswagen. Você pode ver que a unidade de controle EPS é apenas uma parte da rede de sensores e unidades de controle.

Essa conectividade tem algumas vantagens importantes. O módulo EPS não está conectado diretamente aos sensores de velocidade das rodas, mas a unidade de controle do ABS é capaz de transmitir esses dados ao BUS. É importante entender como os sistemas interconectados podem estar nos veículos modernos.

O sensor do ângulo de direção é indiscutivelmente o sensor mais importante do sistema; é por isso que é o primeiro da lista. Ele está localizado entre a coluna de direção e o volante e, em muitos casos, é na verdade uma parte de um grupo de sensores. Isso se deve à importância dos dados que produz. Uma leitura defeituosa do sensor do ângulo de direção pode significar a diferença entre fazer uma curva ou colidir com outro veículo. Ter vários sensores integrados para medir a mesma coisa oferece redundância integrada e permite que a unidade de controle confirme os dados em tempo real.

A operação do sensor varia de um fabricante para outro, portanto, é uma prática recomendada sempre verificar as informações de serviço do OEM antes de iniciar o diagnóstico. Vejamos um VW Golf Alltrack 2019 como exemplo. O sensor consiste em dois anéis: o anel absoluto (externo) e o anel incremental (interno). Cada anel é dividido em segmentos, que são lidos por um conjunto de fotocélulas (Figura 2).

Ao olhar para os PIDs de dados, você deve ver pelo menos uma leitura do sensor de ângulo de direção, medida em graus. Mova o volante para frente e para trás para confirmar que o sensor está lendo a mudança.

O segundo sensor da nossa lista é o sensor de força de direção, também conhecido como sensor de torque de direção ou sensor de momento de direção. Este sensor é normalmente montado dentro ou dentro da cremalheira da direção e conectado à engrenagem do pinhão (Figura 3 ). É usado para medir a quantidade de força de direção que está sendo aplicada pelo motorista, então a unidade de controle calcula quanta força de assistência de direção é necessária e a aplica usando o motor elétrico.

Novamente, a operação do sensor varia de um fabricante para outro, mas usaremos o VW Golf Alltrack 2019 novamente como exemplo. O eixo de entrada da direção e o pinhão são conectados por uma barra de torção. Um anel magnético é afixado no eixo de entrada e os estatores são afixados no pinhão (Figura 4 ). À medida que o eixo de entrada gira, a barra de torção gira e o anel magnético se move em relação aos estatores (Figura 5 ). À medida que um campo magnético é formado, os sensores Hall lineares medem o sinal elétrico e calculam a quantidade de força aplicada.

Ao observar os PIDs de dados, você provavelmente verá duas leituras separadas de força/torque, medidas em lb.-ft. ou Nm. Girar a direção deve fazer com que esses PIDs subam.

A unidade de controle EPS monitora vários sensores adicionais para garantir que o sistema opere com eficiência e não superaqueça. Isso inclui, entre outros, a velocidade e o consumo de energia do motor elétrico, a temperatura da unidade de controle e do motor elétrico, a velocidade da roda e a velocidade do motor. Todos esses PIDs e mais podem ser monitorados por uma ferramenta de varredura e podem ser inestimáveis ​​quando chega a hora de diagnosticar um sistema EPS que está se comportando mal.