Система адаптивного рулевого управления

Главная  »  Рулевое управление » Система адаптивного рулевого управления

Пока большинство автопроизводителей только присматриваются к рулевому управлению по проводам (steer-by-wire) компания Nissan разработала и внедрила на серийных автомобилях систему, в которой отсутствует жесткая механическая связь между рулем и колесами. Система адаптивного рулевого управления (Direct Adaptive Steering, DAS) устанавливается на некоторые комплектации автомобиля Infiniti Q50 с 2013 года. Как следует из названия, электроника позволяет адаптировать работу рулевого управления к конкретным условиям движения и индивидуальным запросам водителя.

Электронная система адаптивного рулевого управления включает входные датчики, электронные блоки управления и исполнительные устройства.

В системе DAS используется два вида датчиков: угла поворота рулевого колеса и усилия на колесе. Датчик угла поворота рулевого колеса фиксирует фактический угол поворота.

Информация от датчика используется для вычисления угла поворота передних колес.

Датчик усилия на колесе устанавливается в рулевом механизме передних колес (конкретную информацию о количестве и расположении датчиков производитель не дает, предлагаемая информация является предположением автора). Он служит для формирования обратной связи с рулевым колесом в зависимости от условий движения.

Сигналы от датчиков поступают в электронные блоки управления. Безопасную работу системы адаптивного рулевого управления обеспечивают три блока управления (первая ступень защиты). Они постоянно контролируют работу друг друга с готовностью в любой момент взять на себя функции соседа. В своей работе блоки управления взаимодействуют с другими системами автомобиля.

В соответствии с заложенной программой блоки формируют управляющие воздействия на исполнительные устройства: сервопривод рулевого механизма, сервопровод рулевого колеса, электромагнитное сцепление. Сервопривод рулевого механизма обеспечивает поворот колес на определенный угол.

В системе используется отдельный сервопривод на каждое из передних колес. Сервопривод рулевого колеса создает электронную симуляцию естественного сопротивления на рулевом колесе, т.н. обратную связь с дорогой.

Электромагнитное сцепление является важным элементом безопасности (вторая ступень защиты). При подаче электрической энергии сцепление размыкается, рулевое управление осуществляется по проводам. При прекращении подачи электрической энергии (в том числе в аварийной ситуации) сцепление замыкается, рулевое управление производится по традиционной механической схеме. Электромагнитное сцепление устанавливается в разрезе рулевой колонки.

Работа электронной системы адаптивного рулевого управления осуществляется следующим образом. Когда водитель вращает рулевое колесо, датчик угла поворота рулевого колеса считывает изменение угла, а электронный блок управления рассчитывает необходимый угол поворота передних колес. Сервоприводы рулевого механизма перемещают рулевую рейку и обеспечивают поворот колес на расчетный угол.

Фактическое усилие поворота на колесе измеряется соответствующим датчиком и передается в блок управления. После обработки информации блок управления посылает сигнал на сервопривод рулевого колеса для имитации обратной связи с дорогой.

Система Direct Adaptive Steering позволяет водителю выбирать характер обратной связи (усилие на рулевом колесе и реакцию системы). В настройках предусмотрены три режима работы: тяжелый, стандартный и легкий. Кроме перечисленных режимов, усилия и реакции системы могут быть персонализированы (настроены под конкретного водителя).

Система адаптивного рулевого управления имеет несколько существенных преимуществ, отличающих ее от традиционного механического управления:

1. быстродействие;
2. точность управления;
3. отсутствие вибраций на рулевом колесе;
4. возможность реализации новых функций.

Прямой цифровой канал от рулевого колеса к рулевой рейке и обратно обеспечивает высокое быстродействие и точность движения по выбранной траектории, что делает управление транспортным средством более комфортным, информативным и безопасным. Кроме того, система позволяет двигаться прямолинейно при сильном поперечном ветре без подруливания. Система DAS защищает водителя и от чрезмерных вибраций руля, которые наблюдаются при движении по неровным дорогам. При этом сохраняется связь с дорогой.

Система адаптивного рулевого управления открывает широкие перспективы для реализации новых функций, особенно в части активной безопасности. В настоящее время на базе системы построена активная система движения по полосе, в которой с помощью видеокамеры и блока управления осуществляется автоматическое удержание автомобиля в центре полосы движения.

Недостаток у электронной системы адаптивного рулевого управления, пожалуй, один, да и то психологического свойства. Пока сложно свыкнуться с мыслью, что ты управляешь автомобилем лишь виртуально, а реально все делает электроника.

 

 

Электронные системы рулевого управления и тормозные системы | «Профит-Лига»

Липпштадт, 21 июня 2018 г.  HELLA — эксперт на рынке автомобильного освещения и электроники, представила новейшие системы рулевого управления и торможения на ежегодной конференции и салоне Steering Systems USA 2018 в Детройте. Steering Systems USA – важная площадка для профессионалов в сфере автомобильной электроники и систем рулевого управления из Европы и США, которая способствует распространению и развитию технологий автономного вождения, энергоэффективности и популяризации использования электричества в качестве источника энергии для автотранспорта. HELLA является одним из ведущих мировых производителей электронных систем управления и осуществляет поставки 5 крупнейшим поставщикам данной системы. На сегодняшний день уже реализовано более 22 миллионов автоматических блоков рулевого управления.

Автоматические блоки рулевого управления не только обеспечивают более высокий уровень маневренности автомобиля и повышают топливный КПД. Они являются базовым элементом комплексных систем автоматического вождения с широким функционалом, включая такие функции как автоматический режим парковки или движения по выбранной полосе. Представляя свои электронные системы рулевого управления на Steering Systems USA, HELLA наглядно продемонстрировала их безаварийность и отказоустойчивость: в случае отказа другой электроники автомобиля система рулевого управления продолжает бесперебойно работать в безопасном режиме. Уровень автоматизации системы соответствует 4-му уровню по классификации Сообщества автомобильных инженеров (SAE), при котором водитель может не контролировать машину на дорогах с «предсказуемым» движением и не принимать на себя управление.

Также HELLA продемонстрировала версию последнего поколения своего уже хорошо известного на рынке датчика угла поворота Torque and Angle Sensor (TAS) на базе технология CIPOS® (бесконтактных индукционных датчиков положения), который обеспечивает высокую точность данных о крутящем моменте и угле поворота рулевой колонки. За счет этих качеств новое поколение датчиков TAS HELLA может значительно способствовать внедрению технологий беспилотного вождения. На настоящий момент такие датчики уже применяются для обмена данными в полуавтоматической функции движения по выбранной полосе с помощью управляющих импульсов, которые поступают на интерфейс водителя. Эта технология также может быть использована в качестве резервной с появлением более сложных систем автоматического управления в будущем.

Еще один шаг HELLA в направлении автомобильных технологий будущего – ее новые датчики положения на валу двигателя (motor position sensors (MPS)), которые представляют собой перспективную альтернативу фазовым и магнитным датчикам при использовании таких видов электродвигателей как бесщёточный электродвигатель постоянного тока (brushless direct-current (BLDC)) или синхронный двигатель с постоянными магнитами (permanent magnet synchronous motor (PSMS)). По сравнению с фазовыми датчиками, современные датчики положения на валу электродвигателя имеют меньшие вес и размеры, а также они позволяют отправлять данные о положении на валу двигателя в систему управления двигателем.

Элемент автомобильных электротехнологий, который все чаще используется в электромобилях – электрогидравлические тормозные системы. В этом направлении HELLA продемонстрировала свое компактное и надежное комплексное тормозное решение. Это первая современная тормозная система для электромобилей, представленная Группой на рынке США. Особенность исполнения новой системы заключается в том, что в одном общем блоке помещаются 2 функциональных чипа: датчик двигателя и датчик хода педали.  Благодаря этой технологии используется меньшее количество ASIC-чипов и разъемов, чем при исполнении с помещением этих датчиков в отдельные блоки.

Все датчики HELLA отвечают требованиям стандарта безопасности дорожного транспорта ISO 26262 в отношении функциональной безопасности электрических и электронных систем автомобиля вплоть до уровня ASIL D. Кроме того, во всех представленных на Steering Systems USA датчики HELLA использована бесконтактная технология CIPOS® — одна из наиболее эффективных технологий датчиков для электромобилей и автономных автомобилей. Уровень электромагнитной совместимости при использовании этой технологии обеспечивает высокую помехоустойчивость при передаче данных, что крайне важно для электромобилей, в которых применяются сверх сильноточные системы. Новые датчики также устойчивы к воздействию вибрации, влажности, загрязнений и крайне низких или высоких температур (от -40°C до более +170 °C), что позволяет устанавливать их на самых различных видах автомобилей, которые используются в самых различных условиях. Технология CIPOS® также позволяет адаптировать любые датчики HELLA под нужды различных заказчиков: может использоваться различное количество полюсных пар, а также датчики могут иметь различные индивидуальные размеры и исполнение (для установки в сквозных отверстиях, со стороны вала, точечные (сегментные) датчики).

Электроусилитель руля | Рулевое управление

Электрогидравлические системы и системы рулевого управления с электроусилителем (EPS) благодаря своим многочисленным преимуществам по сравнению с обычным рулевым управлением с гидравлическим усилителем пользуются все большим спросом.

Функция

Электрогидравлическая система рулевого управления

В электрогидравлической системе рулевого управления (также сокращенно «EHPS») насос рулевого управления с ременным приводом заменен электрогидравлическим насосом : мотопомпа (МНА).

Этот MPU сочетает в себе электродвигатель, соответствующий блок управления, шестеренчатый насос и компенсационный бак для жидкости — все в одном корпусе. Используя несколько датчиков, блок управления рассчитывает необходимое усилие рулевого управления, принимая во внимание скорость движения, крутящий момент и скорость рулевого управления, прежде чем соответствующим образом активировать гидравлический насос.

Система рулевого управления с электроусилителем

Системы рулевого управления с электроусилителем, также известные как электроусилитель руля (EPS), полностью обходятся без гидравлической жидкости. В этих системах рулевому движению помогает электродвигатель.

Электроусилитель рулевого управления на рулевой колонке

Электроусилитель рулевого управления (EPS) с так называемым «колонным приводом» представляет собой вариант, при котором дополнительный крутящий момент рулевого управления передается на рулевой вал посредством червячной передачи на рулевой колонке. Эта система используется в небольших автомобилях, где мало места в моторном отсеке.

Благодаря месту установки требования к сервоприводу в отношении диапазона температур и герметизации значительно менее строгие по сравнению с условиями в моторном отсеке.

Электроусилитель рулевого управления на рулевой рейке

Электроусилитель рулевого управления с системой рулевой рейки/ременного привода (EPS с ременным приводом) обладает более высокими характеристиками, чем рулевая колонка с электроприводом. Аксиально-параллельный электродвигатель, ведущий к рулевой рейке, передает усилие рулевого управления непосредственно на рулевую рейку с помощью зубчато-ременной передачи и шарового рециркуляционного механизма. Эта система отличается точной реакцией рулевого управления и мгновенной обратной связью с дорожным покрытием.

Защита окружающей среды

Электрогидравлические системы рулевого управления экономят до 75 % энергии, потребляемой обычными системами рулевого управления, в зависимости от рассматриваемого варианта. Системы рулевого управления с чисто электрическим усилителем еще более эффективны и могут даже сэкономить до 90% энергии, используемой рулевым управлением с гидравлическим усилителем. Полностью отказываясь от гидравлической жидкости, электрические системы рулевого управления оказывают положительное влияние на окружающую среду.

Таким образом, снижение энергопотребления вносит значительный вклад в снижение расхода топлива и выбросов CO2.
 

Сохранение стоимости

Благодаря полностью электрическим системам рулевого управления утечки в системах рулевого управления с усилителем наконец-то остались в прошлом. Такие электрические системы не требуют технического обслуживания и позволяют проводить функциональные испытания с помощью диагностической системы.

Изображения

Нажмите на изображение, чтобы увеличить его:
 

• Конструкция электроусилителя руля на рулевой колонке ©ZF Aftermarket
• Электроусилитель руля ©ZF Aftermarket
• Электрогидравлический усилитель рулевого управления ©ZF Aftermarket

Производитель

Вас также может заинтересовать

Рулевые колонки с электроусилителем

Ultimate Power Steering является дистрибьютором продукции DC Electronics,

Электронное рулевое управление с усилителем (EPAS)
в Австралии и Новой Зеландии. Это компактные устройства, для работы которых требуется только подключение к аккумулятору, и они имеют существенное преимущество в снижении веса по сравнению с гидравлическими системами.

DC Electronics имеет 20-летний опыт работы в индустрии автоспорта и имеет производственные мощности как в Великобритании, так и в Северной Америке, что гарантирует, что она находится в авангарде инноваций и технологий в глобальном масштабе. Их системы EPAS были успешно установлены на туристических автомобилях, раллийных автомобилях, автомобилях повышенной проходимости и моторных лодках F1.

Щелкните здесь , чтобы посетить веб-сайт DC Electronics.

 

Каковы преимущества и как работает усилитель рулевого управления с электроусилителем?

Принцип работы

• Система EPAS устанавливается в существующую рулевую колонку.
• Электродвигатель и датчик крутящего момента установлены внутри рулевой колонки.
• Датчик крутящего момента контролирует величину усилия, прилагаемого к рулевому колесу.
• Этот сигнал подается в заводской ЭБУ EPAS, где двигатель обеспечивает необходимое усилие для питания рулевой рейки или коробки передач.

Преимущества

• Небольшие компактные устройства, для работы которых требуется только подключение аккумулятора.
• Нет запутанных гидравлических соединений или систем, которые нужно прокачать.
• Преимущество в снижении веса по сравнению с гидравлическими системами.
• Уменьшенное механическое сопротивление двигателя по сравнению с насосами с гидравлическим приводом.
• Встроенный предохранитель, который позволяет системе вернуться к обычному рулевому управлению в маловероятном случае возникновения неисправности.

На видео ниже показана установка нашего комплекта EPAS на Nissan Skyline

 

достаточно крутящего момента, чтобы успешно управлять вашей текущей системой ручного рулевого управления.

Вам необходимо проверить текущий крутящий момент системы ручного рулевого управления!

 

Это легко сделать с помощью динамометрического ключа на стопорной гайке рулевого колеса, когда автомобиль находится на земле и неподвижен, поверните рулевое колесо с помощью динамометрического ключа и запишите крутящий момент, необходимый для поворота рулевого колеса. Этот тест является хорошим индикатором того, какой крутящий момент у вас есть в настоящее время в вашей системе ручного рулевого управления, и в зависимости от того, какой крутящий момент у вас есть, это будет зависеть от того, какой выход комплекта лучше всего соответствует требованиям вашего автомобиля.

У нас есть ряд комплектов с разным крутящим моментом. См. список ниже, чтобы определить, какой комплект лучше всего подойдет для вашего преобразования.

EPAS 200 — (Microsteer Kit)           32 Нм (с установленным стандартным ЭБУ)

EPAS 500 Kit-1 — 80 Нм (с ручной регулировкой поворота)

EPAS 500 Kit-2 – 80 Нм (с Чувствительная регулировка)

EPAS 01 — (Motorsport Assembly) 110 Нм (с установленным блоком управления Ultra)

Мы продаем ряд систем (EPAS), разработанных DC Electronics.

Эти системы доступны как для дорожного, так и для автоспорта.

• Комплект Microsteer (Мотор-редуктор) EPAS200
• Motorsport Сборка (Мотор-редуктор) EPAS01

Комплект Microsteer.

Это меньший по размеру и более компактный блок, упрощающий установку в тех случаях, когда размер может иметь значение. Этот двигатель/коробка передач/агрегат также спроектирован так, чтобы соответствовать существующей рулевой колонке между рулевым колесом и рейкой или коробкой с ручным рулевым управлением, будучи меньше, его можно использовать в более тесных установках, где размер блока является фактором. Комплект Microsteer (деталь № EPAS200) состоит из следующих компонентов –

• Двигатель/редуктор (MGU)
• Электронный блок управления (ECU)
• Блок настройки
• Жгут проводов
• Входной и выходной валы

РЕЖИМ РАБОТЫ
Уникальный блок настройки Microsteer позволяет вам настроить количество помощи с помощью поворотного потенциометра или, если вы предпочитаете, вы можете сделать систему чувствительной к скорости, подключив сигнал скорости колеса к Tuning Box.
Переключатель выбора режима на коробке позволяет выбрать предпочитаемый метод: ручной или на скорости колеса.
Система Pro Street представлена ​​в двух вариантах: Pro Street MGU и Pro Street Column.

 

Сборка Motorsport .

Это комплект электроусилителя руля Pro Motorsport (Motorsport Assembly и полностью программируемый ECU)

Эта система Motorsport Assembly (EPAS) специально разработана для условий автоспорта. Уменьшив вес и устранив механическое сопротивление обычных гидравлических систем, мы смогли повысить производительность, снизить утомляемость водителя и, следовательно, сократить время прохождения круга. Эта система представляет собой двигатель и коробку передач меньшего размера, чем комплекты Basic Motorsport. Эта система предназначена только для использования в автоспорте.

В комплект входят – Motorsport/Коробка передач в сборе (со встроенным датчиком крутящего момента) 5,2 кг, Ultra ECU (1,03 кг), 2 прямых соединителя (для облегчения установки) и жгут проводов.

РЕЖИМ РАБОТЫ

Контроллер Ultra ECU представляет собой полностью программируемый ECU, который просто подключается к двигателю Motorsport Assembly EPAS и позволяет пользователю регулировать диапазон усилия на рулевом колесе, а также обеспечивает более широкий и точный диапазон регулировки для основные системы. Ultra ECU был разработан для работы с переходными токами до 100 ампер. Подключение осуществляется через 2 разъема Autosport. ЭБУ имеет ту же функциональность, что и ЭБУ EPAS Lite, но со следующими дополнительными функциями:

• Интерфейс CAN 2.06.
• 4 цифровых выхода.
• 2 входа скорости.
• 2 цифровых входа.
• 3 аналоговых входа.
• Контроль температуры внутреннего радиатора.
• Возможность создания собственной карты рулевого управления при использовании дополнительного программного обеспечения.
• Внутренняя температура и пиковый ток говорят сами за себя.

Шина CAN может использоваться для управления уровнями мощности или входной скоростью движения, чтобы сделать устройство чувствительным к скорости.