Diagnostic de la direction assistée électrique

À la fin des années 1990, les ingénieurs et les équipementiers ont prédit un avenir où l'architecture électrique de 42 volts serait une caractéristique standard de tous les nouveaux véhicules. Ce système haute tension était une solution pour la puissance requise pour des charges telles que la direction assistée électrique. Il est allé jusqu'à une norme SAE afin que les équipementiers et les fournisseurs puissent mettre en œuvre ces systèmes. Ce qui s'est passé? La réponse simple est que les ingénieurs ont amélioré la gestion de l'alimentation 12 volts dans le véhicule.

Au cours de cette période, de nombreux ingénieurs étaient confrontés à une autre tendance appelée multiplexage. Il y a vingt-cinq ans, les véhicules étaient équipés de nombreux systèmes qui fonctionnaient indépendamment des autres systèmes. Par exemple, vous avez peut-être vu un module de commande du moteur parler à un module de commande de transmission ou à un module ABS sur un réseau de zone de contrôle (CAN). Mais, il était rare d'avoir une commande de carrosserie, un groupe d'instruments ou des modules de conduite pneumatique qui se parlaient. Le multiplexage était considéré comme un moyen d'harmoniser les opérations. Les techniciens connaissent le multiplexage comme les nombreux réseaux et passerelles que l'on trouve sur les véhicules récents. C'est ce qui a rendu possible la direction assistée électrique avec les systèmes 12 volts.

Le débat sur les 42 volts a permis de prédire correctement l'augmentation des charges électriques. Ce qui n'allait pas, c'était le niveau de connectivité et la vitesse de ces réseaux. Les ingénieurs savaient que les systèmes de direction assistée électrique pouvaient consommer plus de 60 ampères lors des pics d'assistance. La gestion de ces charges sur le système électrique pourrait être difficile. Si le système de direction assistée électrique ne pouvait pas communiquer avec le module de commande du moteur, le régime et la puissance du moteur pourraient fluctuer lorsqu'une assistance était nécessaire.

Vous avez peut-être remarqué qu'avec de nombreux véhicules nationaux et importés commençant à passer à la direction assistée électrique, ils ont introduit des modules qui géraient en même temps la distribution de puissance pour le système électrique d'un véhicule. Ces modules d'alimentation sont en réseau et peuvent gérer les charges causées par des entrées de direction soudaines et l'activation des vannes dans le module ABS qui peuvent nécessiter 80 ampères de puissance.

Le diagnostic des systèmes de direction assistée électrique nécessite une compréhension de la tension, du courant et des charges. De plus, un technicien doit comprendre comment les modules et les capteurs fonctionnent ensemble pour déterminer le niveau d'assistance.

La plupart des systèmes de direction assistée électrique utilisent un moteur électrique. Certains moteurs utilisent une conception sans balais et ont une plage de tension de fonctionnement de 9 à 16 volts.

Le moteur utilise un capteur de rotation qui détermine sa position. Sur certains systèmes, si le module est remplacé ou si le pincement a été changé, les butées de fin de course du système de direction doivent être apprises, afin que le moteur ne pousse pas la crémaillère au-delà de l'angle de braquage maximal. Cela peut être une étape supplémentaire en plus de l'étalonnage du capteur d'angle de braquage. Le moteur peut être connecté à la crémaillère ou à la colonne de direction. Aujourd'hui, de plus en plus de véhicules utilisent des moteurs montés à la base de l'appareil à gouverner ou à l'extrémité opposée de la crémaillère.

Un module de direction assistée électrique est plus qu'un simple circuit imprimé et des connecteurs dans un boîtier en aluminium. Le module contient les pilotes, les générateurs de signaux et les commutateurs MOSFET qui alimentent et contrôlent le moteur électrique. Le module contient également un circuit de surveillance du courant qui mesure les ampères que le moteur utilise. Le moniteur de courant et d'autres entrées déterminent la température du moteur à l'aide d'un algorithme qui prend même en compte les températures ambiantes.

Si le système détecte une condition qui pourrait provoquer une surchauffe du moteur, le module réduira la quantité de courant allant au moteur. Le système peut passer en mode de sécurité intégrée, générer un DTC et alerter le conducteur avec un voyant d'avertissement ou un message.

La mesure de l'angle de position du volant et de la vitesse de rotation fournit des informations essentielles pour les systèmes de direction assistée électrique. L'outil d'analyse affichera généralement ces informations en degrés. Le capteur d'angle de braquage (SAS) fait généralement partie d'un groupe de capteurs dans la colonne de direction. Le groupe de capteurs aura toujours plus d'un capteur de position de direction. Certains groupes de capteurs ont trois capteurs pour confirmer les données. Certains clusters SAS et modules de capteurs sont connectés à un bus CAN. Le module ou cluster SAS peut être connecté directement au module ABS/ESC sur un bus CAN, ou il peut faire partie du CAN global dans une boucle qui connecte divers modules dans le véhicule.

Le capteur de couple de direction mesure la force de direction appliquée par le conducteur et permet un contrôle sensible de l'assistance de direction électrique. Il remplit la même fonction qu'un distributeur à tiroir dans un système de direction assistée hydraulique.

Le système de direction assistée électrique fait généralement partie du bus CAN haute vitesse du véhicule. Sur ce réseau se trouve l'ECM pour le moteur et le système de contrôle ABS/stabilité. Ces modules partagent des informations sur la vitesse du véhicule, l'angle de braquage et le fonctionnement du moteur. D'autres informations, comme la température ambiante, sont partagées via des modules de passerelle comme le groupe d'instruments.

Les informations partagées peuvent être utilisées pour résoudre des problèmes mécaniques tels que le couple de direction rencontré par les véhicules à traction avant. L'ECM peut recevoir l'entrée de la pédale d'accélérateur, indiquant que le conducteur souhaite ouvrir les gaz alors que le véhicule roule à basse vitesse. Les informations pourraient être utilisées par le module de direction assistée pour ajouter des niveaux de couple spécifiques pour contrer la direction de couple. Le module ABS peut également appliquer les freins pour diriger le véhicule.

Le système de direction assistée électrique dispose d'un logiciel sophistiqué qui peut réguler non seulement la quantité d'assistance, mais également la sensation de la direction pour le conducteur. Le logiciel régule également la température du moteur. Les OEM publient souvent des mises à jour pour le module de direction assistée. Ces mises à jour peuvent aider à résoudre les problèmes intermittents et les codes susceptibles d'allumer le voyant et de faire passer le système en mode de sécurité intégrée.

La direction assistée électrique peut aider à ramener la direction au centre après avoir terminé un virage. Les informations du capteur de position de direction empêchent le système de "dépasser" la position centrale. Cette caractéristique est essentielle sur les véhicules d'aujourd'hui dotés de jantes de grand diamètre. La fonction de retour permet une chasse moins positive pour augmenter la stabilité du véhicule et améliorer la sensation de direction.

La direction assistée électrique peut aider à amortir les chocs dans le volant dus aux irrégularités de la route. Il utilise les informations de vitesse et de position du volant pour déterminer le degré d'amortissement. Parfois, la direction entrait dans ce mode alors que le véhicule était stationné avec le moteur en marche, et le conducteur pouvait remarquer de petits mouvements dans la roue.

Une petite traction causée par les pneus, le bombé de la route et les charges peut être éliminée par le système de direction assistée électrique. Le moteur peut aider à pousser contre la traction. Certains systèmes apprendront comment un véhicule tire. Finalement, le système compensera automatiquement. Vous pouvez effacer cette compensation apprise avec un outil d'analyse.

Avec des données plus précises et des modules plus rapides, le moteur électrique sur la crémaillère fait bien plus qu'assister le conducteur. Avec quelques capteurs supplémentaires et un nouveau logiciel, le véhicule peut devenir autonome.

Vous ne pouvez pas vous garer en parallèle ? Montez des capteurs de proximité dans les pare-chocs qui peuvent être utilisés pour un système d'aide au stationnement qui peut garer un véhicule en parallèle. Tout ce que le conducteur a à faire est d'actionner l'accélérateur et le frein.

Ajoutez des caméras avant et arrière et des capteurs de proximité aux rétroviseurs extérieurs, et vous disposez d'un système de sortie de voie qui peut indiquer quand le véhicule dérive hors de sa voie. Les systèmes légers peuvent secouer la roue comme s'ils frappaient une bande de grondement imaginaire; des systèmes plus agressifs peuvent intervenir et ramener le véhicule dans la voie.

Les systèmes de direction assistée électrique ne peuvent généralement pas être réparés en jetant des pièces sur le problème. Le rack et le module peuvent être très coûteux à remplacer. Les capteurs d'angle de braquage et de couple sont difficiles à échanger en raison de leur position sur la colonne de direction.

La meilleure approche pour diagnostiquer ces systèmes consiste à examiner les entrées, les codes et le réseau via un outil d'analyse avant même une inspection physique des composants. Vous devez examiner les données des capteurs pour vous assurer qu'ils ne donnent pas d'informations erronées. Regardez également les autres modules sur le bus CAN pour voir s'ils communiquent. Des données manquantes comme la vitesse du véhicule ou le lacet peuvent faire passer le système en mode de sécurité intégrée.

Ford, Audi, Mercedes-Benz, Honda et GM introduisent des systèmes de direction à rapports variables sur certaines plateformes. Certains constructeurs automobiles appellent également cette direction adaptative.

La direction à rapport variable modifie la relation entre les actions du conducteur au volant et la rotation des roues avant. Avec la direction à rapport variable, le rapport change continuellement avec la vitesse du véhicule, optimisant la réponse de la direction dans toutes les conditions.

À des vitesses inférieures, comme lorsque vous arrivez dans une place de stationnement ou que vous manœuvrez dans des espaces restreints, moins de tours de volant sont nécessaires. La direction adaptative rend le véhicule plus agile et plus facile à tourner car il compose plus de direction dans la roue de route.

À vitesse d'autoroute, le système optimise la réponse de la direction, permettant au véhicule de réagir plus en douceur à chaque action sur la direction. Les systèmes de Ford et de Mercedes-Benz utilisent un actionneur à commande de précision placé à l'intérieur du volant et ne nécessitent aucune modification du système de direction traditionnel d'un véhicule.

L'actionneur est un moteur électrique et un système d'engrenage qui peuvent essentiellement s'ajouter ou se soustraire aux entrées de direction d'un conducteur. Le résultat est une meilleure expérience de conduite à toutes les vitesses, quelle que soit la taille ou la classe du véhicule.