В современных легковых автомобилях все чаще встречаются электроусилители руля (EPS), которые пришли на смену традиционным гидравлическим системам. Эти инновационные решения не только повышают комфорт при повседневной езде, но и улучшают управляемость и безопасность, помогая водителю в критических ситуациях.
Ключевое отличие EPS заключается в полной электрификации процесса усиления. Вместо гидравлического насоса и жидкости здесь работает электродвигатель, управляемый специальным электронным блоком (ЭБУ). Положение рулевой колонки отслеживается высокоточным датчиком, который может быть построен на оптическом, потенциометрическом или магниторезистивном (Холла) принципе.
Рулевой электродвигатель
Сердцем системы является, как правило, мощный коллекторный двигатель постоянного тока. Для изменения направления его вращения (влево или вправо) электронный блок меняет полярность подаваемого на него напряжения. Эта задача выполняется с помощью силовых транзисторов, образующих так называемый H-мост.
Обратите внимание: Советы от практика.
На упрощенной схеме ниже показан принцип работы такого моста.
Транзисторы Q1-Q4, управляемые микроконтроллером, попарно открываются и закрываются, подавая на двигатель (MT1) напряжение нужной полярности. Сила тока в цепи двигателя может достигать значительных величин (до 80 А), что требует использования надежных силовых элементов. ЭБУ EPS рассчитывает необходимую помощь, анализируя множество параметров, ключевым из которых является скорость автомобиля (VSS).
Датчик положения рулевой колонки
Этот датчик — «глаза» системы. Он непрерывно сообщает ЭБУ, на какой угол и с какой скоростью повернуто рулевое колесо. Одной из распространенных и точных конструкций является оптический датчик. В его основе — специальная кодовая маска (пластина с прорезями), которая вращается вместе с валом.
С одной стороны маски расположены светодиоды, с другой — фотоприемники (фотодиоды или фототранзисторы). При повороте руля световой поток прерывается прорезями в маске, генерируя серию импульсов.
На выходе датчика формируются два цифровых сигнала в виде меандра (прямоугольных импульсов от 0 до 5 В), сдвинутых по фазе относительно друг друга. По этим сигналам ЭБУ определяет не только угол, но и направление вращения руля. Такая конструкция аналогична работе энкодера на эффекте Холла.
Как это работает на практике
Наглядно принцип формирования сигналов можно увидеть на примерах:
Рулевое колесо в центральном (прямом) положении:
Рулевое колесо повернуто до упора влево:
Рулевое колесо повернуто до упора вправо:
Таким образом, электрическая система рулевого управления представляет собой сложный электронно-механический комплекс, который обеспечивает точное, надежное и адаптивное усиление рулевого управления, подстраиваясь под условия движения.
Больше интересных статей здесь: Новости.
Источник статьи: Советы от механиков.