Elektrische Servolenkungssensoren

Systeme mit elektrischer Servolenkung (EPS) oder elektrisch unterstützter Lenkung (EPAS) erfreuen sich bei Automobilherstellern immer größerer Beliebtheit. Die Diagnose dieser Systeme kann eine Herausforderung sein. Es gibt verschiedene Arten von EPS-Systemen. Einige montieren die Motoren an der Lenksäule, an der Ritzelwelle an der Zahnstange oder an einem sekundären Ritzel auf der anderen Seite der Zahnstange. Trotz ihrer Unterschiede verfolgen sie alle das gleiche Ziel: Sie unterstützen den Fahrer beim Drehen des Lenkrads.

Schauen wir uns die Sensoren, aus denen diese Systeme bestehen, und ihre Funktionsweise genauer an.

EPS-Systeme üben eine Lenkunterstützungskraft ausschließlich auf Grundlage der Eingaben des Fahrers aus. Das System nutzt Eingangsdaten einer Vielzahl von Fahrzeugsensoren, um zu ermitteln, wie viel Lenkunterstützungskraft erforderlich ist. In den meisten Fällen liegt das Problem in einem fehlerhaften Sensor, einem fehlerhaften Kabel oder einer fehlerhaften Verbindung irgendwo im System.

Das EPS-System ist an den CAN-BUS des Antriebsstrangs angeschlossen und kommuniziert mit einer Reihe von Systemen.Abbildung 1 zeigt den CAN-BUS-Antriebsstrang eines neueren Volkswagen-Modells. Man sieht, dass das EPS-Steuergerät nur ein Teil des Netzwerks aus Sensoren und Steuergeräten ist.

Diese Konnektivität hat einige gravierende Vorteile. Das EPS-Modul ist nicht direkt mit den Raddrehzahlsensoren verbunden, aber das ABS-Steuergerät kann diese Daten auf dem BUS weiterleiten. Es ist wichtig zu verstehen, wie vernetzte Systeme in modernen Fahrzeugen sein können.

Der Lenkwinkelsensor ist wohl der wichtigste Sensor im System; Deshalb steht es an erster Stelle auf der Liste. Es befindet sich zwischen der Lenksäule und dem Rad und ist in vielen Fällen tatsächlich Teil eines Sensorclusters. Dies liegt an der Bedeutung der erzeugten Daten. Ein fehlerhafter Messwert des Lenkwinkelsensors kann den Unterschied zwischen dem Umfahren einer Kurve oder einem Zusammenstoß mit einem anderen Fahrzeug ausmachen. Wenn mehrere Sensoren an Bord sind, um dasselbe zu messen, bietet dies integrierte Redundanz und ermöglicht es der Steuereinheit, die Daten in Echtzeit zu bestätigen.

Die Funktionsweise des Sensors variiert von Hersteller zu Hersteller. Daher empfiehlt es sich, immer die OEM-Serviceinformationen zu prüfen, bevor Sie mit der Diagnose beginnen. Schauen wir uns als Beispiel einen VW Golf Alltrack Baujahr 2019 an. Der Sensor besteht aus zwei Ringen: dem absoluten (äußeren) Ring und dem inkrementellen (inneren) Ring. Jeder Ring ist in Segmente unterteilt, die von einem Lichtschrankensatz gelesen werden (Figur 2).

Wenn Sie sich die Daten-PIDs ansehen, sollten Sie mindestens einen Messwert des Lenkwinkelsensors sehen, gemessen in Grad. Bewegen Sie das Lenkrad hin und her, um zu bestätigen, dass der Sensor die Änderung misst.

Der zweite Sensor auf unserer Liste ist der Lenkkraftsensor, auch Lenkmomentsensor oder Lenkmomentsensor genannt. Dieser Sensor ist normalerweise an oder innerhalb der Zahnstange montiert und mit dem Ritzel verbunden (Figur 3 ). Es wird verwendet, um die vom Fahrer aufgebrachte Lenkkraft zu messen. Anschließend berechnet das Steuergerät, wie viel Lenkunterstützungskraft erforderlich ist, und wendet diese mithilfe des Elektromotors an.

Auch hier variiert die Sensorbedienung von Hersteller zu Hersteller, wir verwenden jedoch erneut den VW Golf Alltrack 2019 als Beispiel. Die Lenkeingangswelle und das Ritzel sind durch einen Drehstab verbunden. Ein Magnetring ist an der Eingangswelle befestigt und Statoren sind am Ritzel befestigt (Figur 4 ). Wenn sich die Eingangswelle dreht, verdreht sich der Torsionsstab und der Magnetring bewegt sich relativ zu den Statoren (Abbildung 5 ). Wenn sich ein Magnetfeld bildet, messen die linearen Hall-Sensoren das elektrische Signal und berechnen die Menge der ausgeübten Kraft.

Wenn Sie sich die Daten-PIDs ansehen, werden Sie wahrscheinlich zwei separate Kraft-/Drehmomentwerte sehen, gemessen in lb.-ft. oder Nm. Durch Drehen der Lenkung sollten diese PIDs ansteigen.

Das EPS-Steuergerät überwacht eine Reihe zusätzlicher Sensoren, um sicherzustellen, dass das System effizient arbeitet und nicht überhitzt. Dazu gehören unter anderem die Drehzahl und Leistungsaufnahme des Elektromotors, die Temperatur des Steuergeräts und des Elektromotors, die Radgeschwindigkeit und die Motordrehzahl. Alle diese PIDs und mehr können von einem Diagnose-Tool überwacht werden und können von unschätzbarem Wert sein, wenn es darum geht, ein fehlerhaftes EPS-System zu diagnostizieren.

Es versteht sich von selbst, dass Sie für diese Art von Arbeit einen Scanner mit bidirektionaler Steuerung benötigen, ein einfacher Codeleser reicht hier nicht aus. Sie müssen das System nach gespeicherten DTCs durchsuchen und dann die Echtzeitdaten (PIDs) von den integrierten Sensoren abrufen.

Überprüfen Sie die OEM-Serviceinformationen, um zu sehen, ob es aktualisierte Software für die Module gibt; Dies kann die Bedenken des Kunden ausräumen. Sie möchten sich auch mit der Funktionsweise der einzelnen Sensoren in der jeweiligen Anwendung vertraut machen. Beachten Sie unbedingt alle Service-Bulletins oder Hinweise des Herstellers. Dies kann Ihnen (und Ihrem Kunden) ernsthafte Kopfschmerzen ersparen!

Der Lenkwinkelsensor muss jedes Mal zurückgesetzt oder neu kalibriert werden, wenn die Batterie abgeklemmt, eine Ausrichtung durchgeführt oder das Lenkrad entfernt wurde. Stellen Sie sicher, dass die Räder nach der Ausrichtung geradeaus ausgerichtet sind. Wenn dies nicht richtig gemacht wird, kann das System davon ausgehen, dass das Fahrzeug von der Fahrspur abweicht, und versuchen, eine unnötige Korrektur vorzunehmen. Befolgen Sie die OEM-Serviceverfahren genau, da eine fehlerhafte Kalibrierung der Sensoren später zu Problemen führen kann.