¿Qué es el Sensor de par/Torque Sensor y cómo funciona?

En el Programa de control de estabilidad electrónica EPS se necesita un sensor de par y ángulo de dirección, que detecta los pares de rotación aplicados a la barra de torsión del eje de dirección junto con los ángulos de dirección (ángulo de rotación) en el momento de la dirección, y posteriormente introduce estas señales de par y ángulo, con el fin de
determinar la salida de control, en la unidad de control electrónico (ECU) que controla la fuerza de rotación del motor de asistencia. El ángulo de dirección y el sensor de par que se informa aquí ha sido diseñado y desarrollado en este contexto.

El sensor de par en el sistema de dirección asistida eléctrica mide el par que el conductor aplica al volante. A partir de estos datos, la centralita electrónica calcula la asistencia a la dirección que debe aplicar el motor eléctrico.

Un sistema de dirección asistida es fundamentalmente un servo de par,
. El sistema debe determinar cuánto torque está aplicando el conductor al volante y posteriormente la ECU de la dirección añada un cantidad de asistencia para mantener el torque aplicado por el conductor en el valor requerido. El conductor completa el circuito de control de posición general, operando el volante hasta que el se logra la trayectoria deseada del auto.

A pesar de esto, los sensores de posición también pueden ser necesarios en un sistema EPS para determinar la posición de la columna de dirección (“ángulo de dirección”) para autocentrado activo y amortiguación. La señal del ángulo de dirección también se puede emplear por otros sistemas en el vehículo, como sistemas de control de deslizamiento y sistemas de control de la dirección de los faros. Sin embargo, es perfectamente posible hacer un EPS básico con un sensor de par.

Una parte importante del diseño de un sistema EPS es elegir la tecnología de sensor de par más adecuada para la aplicación. Aunque aparentemente simple a primera vista, El par es en realidad uno de los parámetros físicos más difíciles de medir. Se han instalado muchos sensores de par propuestos a lo largo de los años, y se siguen inventando. Sin embargo, solo unos pocos se han diseñado con éxito en productos de bajo costo para la fabricación de grandes volúmenes.

Parámetros

0,015 Nm
es la resolución con la que la ECU puede calcular el ángulo de dirección sobre la base de los datos del sensor del sensor de par.

−40 ° C hasta +125 ° C
es el rango de temperatura en el que el sensor de par del sistema de dirección asistida eléctrica funciona de forma absolutamente fiable.

El sensor se encuentra en el piñón de dirección. En el eje de entrada se monta una rueda polar, que se conecta al piñón de dirección mediante la barra de torsión. Cuando el conductor aplica torque al volante, se gira la barra de torsión y, a su vez, el imán en relación con el sensor. El sensor consta de elementos magnetorresistivos cuya resistencia cambia a medida que cambia la dirección del campo. El rango de medición del sensor cubre +/− 10 Nm. Un limitador de ángulo mecánico evita que la barra de torsión se sobrecargue cuando se aplican pares de dirección más altos.

¿Qué es el sensor de Aceleración transversal y cómo funciona?

El trabajo de este sensor integrado al ESP, es detectar fuerzas laterales del vehículo y la intensidad de las mismas, siendo estas las que empujan al vehículo fuera de su trayectoria prevista.

Está situado bajo la columna de dirección, en el lado del túnel de la transmisión. Tiene la misión de detectar la aceleración transversal del vehículo, o lo que es lo mismo, la fuerza de guiado lateral de las ruedas, por lo que debe respetarse su posición para evitar la medición de otras aceleraciones. Internamente consta de dos condensadores situados uno detrás de otro, y una electrónica de control que analiza la capacidad de los condensadores, transformándola en una tensión.

Para funcionar correctamente necesita que la unidad de control lo alimente con 5 V y masa. Según sea la aceleración detectada envía a la unidad de control una tensión entre 0 y 5 V. Si el valor es de 2’5 V, indica que no hay aceleraciones.

El transmisor de aceleración transversal trabaja según un principio capacitivo. Es decir, la placa o armadura central compartida por ambos condensadores es móvil y se desplaza en función de la aceleración transversal existente.

Cuando no hay aceleración transversal, la placa intermedia permanece en reposo, siendo constante la distancia entre las placas e iguales las capacidades de ambos condensadores.
En el instante que interviene alguna aceleración transversal, la distancia entre placas se modifica, variando las capacidades y la tensión de la
señal de salida.

¿Qué es el Programa Electrónico de Estabilidad ESP y cómo funciona?

En la actualidad la seguridad de los ocupantes es muy importante, es por ello que se ha implementado una serie de sistemas como el ESP “Elektronisches Stabilitäts Programm” (Programa Electrónico de Estabilidad) que como su nombre lo dice busca evitar una volcadura y generar lesione graves o la muerte a sus ocupantes .  Desde 2014, todos los vehículos vendidos en Europa debe tener un sistema ESP, ya que se ha demostrado ampliamente que salva vidas en accidentes de tráfico. La investigación realizada en el Reino Unido indica que las posibilidades de verse involucrado en un accidente fatal se reducen en un 25% con ESP.

El Programa de Estabilidad Electrónica está diseñado para mejorar la estabilidad de un vehículo detectando y reduciendo la pérdida de tracción, lo que evita que los neumáticos derrapen y pierda el control el conductor. cuando el ESP detecta una pérdida de control de la dirección, aplica automáticamente frenos individuales para ayudar a “dirigir” el vehículo hacia donde el conductor pretendía dirigir el vehículo

El ESP se conoce alternativamente como Control electrónico de estabilidad (o ESC para abreviar). Otros términos alternativos que se usan a veces incluyen Programa de estabilización electrónica, Control dinámico del vehículo (VDC), Asistencia de estabilidad del vehículo (VSA) y Control dinámico de estabilidad (DSC), pero todos abarcan los mismos principios y tecnologías.

Funcionamiento

El ESP incluye varias piezas de tecnología que trabajan juntas para mantener el automóvil en la carretera de manera segura, en control y en la dirección deseada. Estos términos generales incluyen frenos antibloqueo (ABS) y control de tracción.

A medida que conduce, acelera y frena, numerosos sensores monitorean el comportamiento del automóvil y envían datos a una computadora central. Luego, esta computadora compara lo que estás haciendo con la respuesta del automóvil. Si, por ejemplo, está conduciendo bruscamente hacia la izquierda o hacia la derecha, pero el automóvil avanza en línea recta (tal vez porque la carretera está muy mojada o helada), la computadora puede reconocer esto e indicar a los sistemas del automóvil que intervengan y ayuda. Luego, se aplicarán frenos individuales a cada rueda para compensar y devolver al automóvil a una condición más estable. Esta tecnología es mucho más rápida de reaccionar de lo que sería un humano, lo que significa que el Programa de Estabilidad Electrónica puede ayudar a prevenir derrapes, frenadas de emergencia y accidentes.

En caso de subviraje, el ESC puede desacelerar la rueda trasera interior. Al mismo tiempo, el ESC puede reducir la potencia del motor hasta que el automóvil se haya estabilizado nuevamente.

Este sistema tiene la función de asistir al conductor en situaciones extremas, como el cruce repentino de un obstáculo (un animal, por ejemplo). También sirve para compensar reacciones excesivas del conductor y contribuye a evitar situaciones en las que el vehículo pueda perder estabilidad. Sin embargo, el ESP tiene sus limitaciones y no está en condiciones de vulnerar las leyes de la física.

El control de estabilidad es un elemento de seguridad activa del automóvil que actúa frenando individualmente las ruedas en situaciones de riesgo para evitar derrapes. Centraliza las funciones de los sistemas ABS (Antilock Braking System o Sistema Antibloqueo de Frenos) EBD (Electronic Brakeforce Distribution o Distribución Electrónica de la Frenada) y de Control de Tracción.

El ESP recibe otros nombres, dependiendo del fabricante del vehículo, siendo los más conocidos VDC (control dinámico del vehículo), DSC (control dinámico de estabilidad), ESC (control electrónico de estabilidad) y VSC (control de estabilidad del vehículo), si bien su funcionamiento es el mismo.

El sistema consta de una unidad de control electrónico, un grupo hidráulico y un conjunto de sensores:

  • Sensor de ángulo de dirección: está ubicado en la dirección y proporciona información constante sobre el movimiento del volante, es decir, la dirección deseada por el conductor.
  • Sensor de velocidad de giro de rueda: son los mismos del ABS e informan sobre el comportamiento de las mismas (si están bloqueadas, si patinan …)
  • Sensor de ángulo de giro y aceleración transversal: proporciona información sobre desplazamientos del vehículo alrededor de su eje vertical, desplazamientos y fuerzas laterales, es decir, cuál es el comportamiento real del vehículo y si está comenzando a derrapar y desviándose de la trayectoria deseada por el conductor.
Electronic Stability Control (ESC) - Simple Explanation

El ESP está siempre activo. Un microordenador controla las señales provenientes de los sensores del ESP y las chequea 25 veces por segundo para comprobar que la dirección que desea el conductor a través del volante se corresponde con la dirección real en la que se está moviendo el vehículo. Si el vehículo se mueve en una dirección diferente, el ESP detecta la situación crítica y reacciona inmediatamente, independientemente del conductor. Utiliza el sistema de frenos del vehículo para estabilizarlo. Con estas intervenciones selectivas de los frenos, el ESP genera la fuerza contraria deseada para que el vehículo pueda reaccionar según las maniobras del conductor.

El ESP no sólo inicia la intervención de los frenos, también puede reducir el par motor para reducir la velocidad del vehículo; de ésta manera el coche se mantiene seguro y estable, dentro siempre de los límites de la física.

Aditamentos al ESP

El control de estabilidad puede tener multitud de funciones adicionales:

  • “Hill Hold Control” o control de ascenso de pendientes, sistema que evita que el vehículo retroceda al reanudar la marcha en una pendiente.
  • “BSW”, secado de los discos de freno.
  • “Overboost”, compensación de la presión cuando el líquido de frenos está sobrecalentado.
  • “Trailer Sway Mitigation”, mejora la estabilidad cuando se lleva un remolque, evitando el efecto “tijera”.
  • “Load Adaptive Control” (LAC), que permite conocer la posición y el volumen de la carga en un vehículo industrial ligero. Con esta función se evita un posible vuelco por la pérdida de la estabilidad. También se le denomina Adaptive ESP para la gama de vehículos de Mercedes. Está de serie en la Mercedes-Benz Sprinter y en la Volkswagen Crafter.

¿Qué es el sensor de Velocidad Rotacional/Yaw Rate y cómo funciona?

El sensor Yaw Rate que en español significa Sensor de Velocidad Rotacional mide la velocidad angular de un vehículo sobre su eje vertical en grados o radianes por segundo, a fin de determinar la orientación del vehículo a medida que sufre un giro brusco con el fin de evitar una volcadura

En términos más simples, este sensor es un componente clave en el control de estabilidad del vehículo ESP. La velocidad rotacional se puede definir como el movimiento de un objeto que gira sobre su eje vertical. El sensor de velocidad rotacional o yaw rate determina la distancia fuera del eje de un vehiculo que en otras palabras es la inclinación del vehículo cuando esta girando usando giroscopios para controlar el ángulo de deslizamiento, el ángulo entre la dirección del vehículo y el movimiento real de la curva.

Funcionamiento

El sensor determina qué tan lejos del eje se “inclina” un automóvil en un giro usando giroscopios para monitorear el ángulo de deslizamiento, el
ángulo entre el rumbo del vehículo y la dirección real del movimiento. Esta información luego se alimenta al computadora del vehículo para evaluar la velocidad de la rueda, el ángulo de dirección y la posición del acelerador y, si el sistema detecta demasiada guiñada, se aplica automáticamente la fuerza de frenado adecuada

Al comparar el valor de yaw rate real del vehículo con la tasa de yaw rate objetivo, la computadora de a bordo puede identificar en qué grado el vehículo puede estar subvirando o sobrevirando, y qué acción correctiva, si corresponde, se requiere.
La acción correctiva puede incluir reducir la potencia del motor y aplicar el freno en uno o más ruedas para realinear el vehículo.

Comparando el índice Yaw real del vehículo con el índice Yaw objetivo, la computadora de a bordo puede identificar en qué grado está sobre o subgirado y cuál es la medida correctiva a implementar, si fuera necesario. La medida correctiva puede incluir reducir la potencia del motor así como aplicar el freno en una o más ruedas para realinear el vehículo.

Ubicación

El sensor de velocidad de guiñada generalmente se encuentra debajo del asiento del conductor o del pasajero, montado en el nivel piso para acceder al centro de gravedad del vehículo.

YouTube
YouTube
Instagram