Diagnóstico de direção elétrica

No final da década de 1990, engenheiros e OEMs previram um futuro em que a arquitetura elétrica de 42 volts seria um recurso padrão em todos os novos veículos. Este sistema de alta tensão foi uma solução para a potência necessária para cargas como direção elétrica. Chegou até um padrão SAE para que OEMs e fornecedores pudessem implementar esses sistemas. O que aconteceu? A resposta simples é que os engenheiros melhoraram a forma como a energia de 12 volts era gerenciada no veículo.

Durante este período, muitos engenheiros estavam lidando com outra tendência chamada multiplexação. Vinte e cinco anos atrás, os veículos tinham muitos sistemas que operavam independentemente de outros sistemas. Por exemplo, você pode ter visto um módulo de controle do motor conversando com um módulo de controle de transmissão ou um módulo ABS em uma rede de área de controle (CAN). Mas era raro ter um controle de corpo, painel de instrumentos ou módulos de passeio aéreo conversando entre si. A multiplexação era vista como uma forma de harmonizar as operações. Os técnicos conhecem a multiplexação como as muitas redes e gateways encontrados em veículos de modelo recente. Foi o que tornou possível a direção assistida elétrica com sistemas de 12 volts.

O debate de 42 volts acertou a previsão sobre o aumento das cargas elétricas. O que deu errado foi o nível de conectividade e velocidade dessas redes. Os engenheiros sabiam que os sistemas de direção elétrica poderiam consumir mais de 60 amperes durante os níveis de pico de assistência. Gerenciar essas cargas no sistema elétrico pode ser difícil. Se o sistema de direção elétrica não pudesse se comunicar com o módulo de controle do motor, a velocidade e a potência do motor poderiam flutuar quando a assistência fosse necessária.

Você deve ter notado que, com muitos veículos nacionais e importados começando a mudar para a direção elétrica, eles introduziram módulos que gerenciavam a distribuição de energia para o sistema elétrico de um veículo ao mesmo tempo. Esses módulos de energia são conectados em rede e podem gerenciar as cargas causadas por entradas repentinas de direção e ativação das válvulas no módulo ABS que podem exigir 80 amperes de energia.

Diagnosticar sistemas de direção assistida elétrica requer uma compreensão de tensão, corrente e cargas. Além disso, um técnico deve entender como os módulos e sensores funcionam juntos para determinar o nível de assistência.

A maioria dos sistemas de direção assistida elétrica usa um motor elétrico. Alguns motores usam um design sem escovas e têm uma faixa de tensão operacional de 9 a 16 volts.

O motor usa um sensor rotacional que determina sua posição. Em alguns sistemas, se o módulo for substituído ou a convergência for alterada, os batentes finais do sistema de direção devem ser aprendidos, para que o motor não empurre a cremalheira além do ângulo máximo de direção. Essa pode ser uma etapa adicional além da calibração do sensor do ângulo de direção. O motor pode ser conectado à cremalheira ou coluna de direção. Hoje, mais veículos estão usando motores montados na base da caixa de direção ou na extremidade oposta do rack.

Um módulo de direção elétrica é mais do que apenas uma placa de circuito e conectores em uma caixa de alumínio. O módulo contém os drivers, geradores de sinal e interruptores MOSFET que alimentam e controlam o motor elétrico. O módulo também contém um circuito monitor de corrente que mede a amperagem que o motor está usando. O monitor de corrente e outras entradas determinam a temperatura do motor usando um algoritmo que considera até mesmo as temperaturas ambientes.

Se o sistema detectar uma condição que possa causar superaquecimento do motor, o módulo reduzirá a quantidade de corrente que vai para o motor. O sistema pode entrar em modo à prova de falhas, gerar um DTC e alertar o motorista com uma luz ou mensagem de advertência.

Medir o ângulo de posição do volante e a taxa de giro fornece informações críticas para sistemas de direção elétrica. A ferramenta de varredura normalmente exibirá essas informações em graus. O sensor de ângulo de direção (SAS) normalmente faz parte de um grupo de sensores na coluna de direção. O grupo de sensores sempre terá mais de um sensor de posição de direção. Alguns grupos de sensores têm três sensores para confirmar os dados. Alguns clusters SAS e módulos de sensores são conectados a um barramento CAN. O módulo ou cluster SAS pode ser conectado diretamente ao módulo ABS/ESC em um barramento CAN, ou pode fazer parte do CAN geral em um loop que conecta vários módulos no veículo.