Desenvolvimento da Direção Elétrica Assistida:
O sistema de direção de um automóvel é um mecanismo que altera a direção das rodas com base no ângulo de rotação do volante. Os sistemas de direção elétrica assistida auxiliam o condutor permitindo que as rodas girem com um ligeiro toque no volante. No passado, estes sistemas de direção elétrica assistida eram operados hidraulicamente, mas foram substituídos por sistemas elétricos ou EPS (direção elétrica assistida), que eliminam a necessidade de uma bomba hidráulica, mangueiras e correia de transmissão para o motor de combustão interna. Também reduzem os custos graças ao seu consumo de combustível mais eficiente.
Um sistema EPS típico utiliza motores elétricos, sensores e um controlador eletrónico para auxiliar a direção. O motor aciona uma engrenagem ligada à coluna ou cremalheira da direção, e os sensores medem o binário da direção (esforço necessário para virar), bem como a velocidade de rotação e a posição angular do volante do motor. O módulo de controlo eletrónico interpreta estes dados de binário, velocidade e posição, além da velocidade do veículo e outros dados de controlo do chassis, para rodar as rodas adequadamente.
Como os sistemas EPS podem ser controlados eletronicamente, conseguem conduzir veículos sem intervenção do condutor e já são utilizados em sistemas de assistência ao estacionamento que incorporam a condução automática e o controlo eletrónico de estabilidade (ESC). Os sistemas EPS também possibilitam a transição de veículos com motor de combustão interna para veículos movidos a bateria. No entanto, os sensores de ângulo de direção utilizados nestes sistemas EPS devem ser extremamente precisos para que a condução autónoma seja implementada de forma eficaz e segura.
Avanços em Sensores de Direção:
Os sensores de efeito Hall são normalmente utilizados para detetar o ângulo de direção, medindo a intensidade ou as variações nos campos magnéticos. No entanto, com a crescente automatização e eletrificação dos veículos, os campos magnéticos dispersos gerados por motores elétricos ou linhas de energia em veículos híbridos ou elétricos interferem com o funcionamento do sensor. Mitigar esta interferência tornou-se, por isso, uma preocupação.
A TDK superou este desafio com o seu novo sensor HAL 39xy, que incorpora funções de compensação de campos dispersos. Este sensor baseia-se na tecnologia patenteada de células de pixel HAL 3D da TDK, que ajuda a medir campos magnéticos com precisão, mantendo-se insensível a campos dispersos.
Este chip de sensor compacto 4 em 1 oferece modos de medição para posições lineares, duas posições rotativas até 180 e 360 graus e medições de campo magnético 3D nos eixos x, y e z. O sensor utiliza uma combinação diferente de matrizes de efeito Hall no chip para otimizar o desempenho em cada modo. O sensor também integra todos os quatro modos num único dispositivo, uma clara vantagem para os engenheiros de design que apenas necessitam de qualificar um dispositivo em vez de quatro.
Este dispositivo de baixo consumo energético é compatível com diversas normas de interface digital para redes de veículos, como o SENT/PSI5 e o SPC (Short PWM Code). O SPC é uma melhoria do protocolo standard SENT, em conformidade com a norma SAE J2716. Permite a transmissão de dados a partir de um impulso de disparo enviado para uma unidade de controlo eletrónico (ECU) externa e suporta ligações ponto a ponto, bem como o modo de barramento de fio único com até quatro sensores.
O sensor HAL 39xy é um dispositivo SEooC (Elemento de Segurança fora de Contexto) preparado para ASIL B, desenvolvido de acordo com a norma ISO 26262 para aplicações de segurança funcional. O sensor já foi adotado nos sistemas de deteção do ângulo de direção para veículos autónomos.
Figura 1: Entre as aplicações do HAL 39xy estão a deteção da posição em vários pontos do veículo, como pedais, válvulas e mudanças de velocidade, para além do ângulo de direção.
Outras aplicações do sensor
estão também em desenvolvimento, como a deteção do ângulo de direção em sistemas steer-by-wire para utilização prática, e estas encaixam naturalmente com a condução autónoma avançada. Os sistemas steer-by-wire não dependem de uma ligação mecânica entre o volante controlado pelo condutor e a rotação das rodas; em vez disso, utilizam sinais elétricos para determinar a direção. O HAL 39xy pode também ser integrado noutros sistemas steer-by-wire, como o brake-by-wire (controlo electrónico dos travões) e o shift-by-wire (controlo da caixa de velocidades).
Os sensores 3D são também ideais para muitas outras aplicações diversas, incluindo todos os tipos de válvulas e atuadores, seletores e caixas de velocidades, deteção da posição dos pedais, deteção de posição em sistemas de transmissão e deteção da posição do chassis.
