Diagnostica del servosterzo elettrico

Alla fine degli anni ’90, ingegneri e OEM predissero un futuro in cui l’architettura elettrica a 42 volt sarebbe stata una caratteristica standard su tutti i nuovi veicoli. Questo sistema ad alta tensione era una soluzione per la potenza richiesta per carichi come il servosterzo elettrico. È arrivato fino allo standard SAE in modo che OEM e fornitori potessero implementare questi sistemi. Quello che è successo? La risposta è semplice: gli ingegneri hanno migliorato il modo in cui veniva gestita la potenza a 12 volt nel veicolo.

Durante questo periodo, molti ingegneri avevano a che fare con un'altra tendenza chiamata multiplexing. Venticinque anni fa, i veicoli avevano molti sistemi che funzionavano indipendentemente da altri sistemi. Ad esempio, potresti aver visto un modulo di controllo del motore comunicare con un modulo di controllo della trasmissione o un modulo ABS tramite una Control Area Network (CAN). Ma era raro che i comandi della carrozzeria, il quadro strumenti o i moduli di guida in aereo comunicassero tra loro. Il multiplexing era visto come un modo per armonizzare le operazioni. I tecnici conoscono il multiplexing come le numerose reti e gateway presenti sui veicoli degli ultimi modelli. È ciò che ha reso possibile il servosterzo elettrico con i sistemi a 12 volt.

Il dibattito sui 42 volt ha dato ragione alla previsione sull’aumento dei carichi elettrici. Ciò che è sbagliato è stato il livello di connettività e velocità di queste reti. Gli ingegneri sapevano che i sistemi di servosterzo elettrico potevano assorbire più di 60 A durante i livelli di picco di assistenza. Gestire questi carichi sull’impianto elettrico potrebbe risultare difficoltoso. Se il sistema del servosterzo elettrico non fosse in grado di comunicare con il modulo di controllo del motore, la velocità e la potenza del motore potrebbero variare quando è necessaria l'assistenza.

Potresti aver notato che con il passaggio al servosterzo elettrico da parte di molti veicoli nazionali e di importazione, sono stati introdotti moduli che gestivano contemporaneamente la distribuzione della potenza per l'impianto elettrico di un veicolo. Questi moduli di potenza sono collegati in rete e possono gestire i carichi causati da improvvisi comandi dello sterzo e dall'attivazione delle valvole nel modulo ABS che potrebbero richiedere 80 A di potenza.

La diagnosi dei sistemi di servosterzo elettrico richiede la comprensione di tensione, corrente e carichi. Inoltre, un tecnico deve capire come interagiscono i moduli e i sensori per determinare il livello di assistenza.

La maggior parte dei sistemi di servosterzo elettrici utilizzano un motore elettrico. Alcuni motori utilizzano un design senza spazzole e hanno un intervallo di tensione operativa compreso tra 9 e 16 volt.

Il motore utilizza un sensore di rotazione che ne determina la posizione. Su alcuni sistemi, se viene sostituito il modulo o cambiata la convergenza, è necessario apprendere i finecorsa del sistema di sterzo, in modo che il motore non spinga la cremagliera oltre l'angolo massimo di sterzata. Questo potrebbe essere un passaggio aggiuntivo oltre alla calibrazione del sensore dell'angolo di sterzata. Il motore può essere collegato alla cremagliera o al piantone dello sterzo. Oggi, sempre più veicoli utilizzano motori montati alla base dello sterzo o all'estremità opposta della cremagliera.

Un modulo del servosterzo elettrico è molto più di un semplice circuito stampato e connettori in una scatola di alluminio. Il modulo contiene i driver, i generatori di segnale e gli interruttori MOSFET che alimentano e controllano il motore elettrico. Il modulo contiene anche un circuito di monitoraggio della corrente che misura gli ampere utilizzati dal motore. Il monitoraggio della corrente e altri ingressi determinano la temperatura del motore utilizzando un algoritmo che tiene conto anche della temperatura ambiente.

Se il sistema rileva una condizione che potrebbe causare il surriscaldamento del motore, il modulo ridurrà la quantità di corrente diretta al motore. Il sistema potrebbe entrare in modalità fail-safe, generare un DTC e avvisare il conducente con una spia o un messaggio.

La misurazione dell'angolo di posizione del volante e della velocità di sterzata fornisce informazioni critiche per i sistemi di servosterzo elettrici. Lo strumento di scansione in genere visualizzerà queste informazioni in gradi. Il sensore dell'angolo di sterzata (SAS) fa generalmente parte di un gruppo di sensori nel piantone dello sterzo. Il cluster di sensori avrà sempre più di un sensore di posizione dello sterzo. Alcuni cluster di sensori hanno tre sensori per confermare i dati. Alcuni cluster SAS e moduli sensore sono collegati a un bus CAN. Il modulo o cluster SAS può essere collegato direttamente al modulo ABS/ESC su un bus CAN oppure può far parte del CAN complessivo in un circuito che collega vari moduli nel veicolo.