motor driven power steering
TRANSCRIPT
-
7/22/2019 Motor Driven Power Steering
1/16
Motor Driven Power Steering
(Electric Power Steering)
Motor Driven Power Steering (MDPS) yang umumnya disebut dengan Electrical Power Steering
(EPS), dikembangkan untuk membantu steering force dengan menggunakan motor listrik tanpa
bantuan power dari mesin. Fungsinya adalah mengontrol momen motor berdasarkan kondisi
kemudi agar diperoleh karakteristik kemudi yang optimal dan hemat bahan bakar . Disamping itu,
teknologi ini sangat ramah lingkungan karena tidak menggunakan minyak power steering
sehingga dapat mengurangi bobot dan kemudahan dalam hal perbaikan karena jalur oli tidak
terpakai lagi. Sekarang ini, pemakaian EPS semakin meningkat dan EPS diharapkan untuk
mengganti sistem power steering hidrolis. Power Steering elektrik dibagi menjadi tiga jenis
berdasarkan lokasi motornya, tipe Column, Pinion, dan Rack.
New HMC model TB incorporates a column type of C-EPS (MDPS).
1) Advantages
Konsumsi bahan bakar lebih hemat : 2~3 % (saat ini hanya untukkenyamanan kemudi)
Lebih ramah lingkungan: Power steering oil & oil bebas dari
kebocoran
Meningkatkan performa mesin : Manipulasi lebih akurat
- Pada dasarnya steering force dikontrol berdasarkan kecepatan kendaraan.
- Sebagai tambahan dari faktor dasar (kecepatan kendaraan), beberapa logic seperti
damping control, friction control dipakai untuk mengoptimalkan kemampuan kemudi.
- Kemudi lebih ringan diputar ketika kendaraan melaju pelan.
-
7/22/2019 Motor Driven Power Steering
2/16
- Pada saat kecepatan tinggi, steering force yang dibutuhkan menjadi lebih berat untuk
meningkatkan keselamatan.
Bobot berkurang : sekitar 2.4 Kg
Performa kendaraan : Power mesin tidak digunakan untukmenjalankan power steering
sehingga performas akselerasi bisa meningkat.
Status sistem dapat diperiksa dan diketahui dengan alat Hi-
scan dan penggunaan lampu
peringatan.
NVH : Bunyi hydraulic dapat dihilangkan dan pada motor
listrik terdapat fungsi penyerap
getaran yang timbul dari steering column sehingga getaran kemudi berkurang.
Pemasangannya mudah:
- Titik pemasangan berkurang sebanyak 21 (38 17) item
- Jumlah komponen berkurang sebanyak 28 (47 19) item
2) kebaikan MDPS
-
7/22/2019 Motor Driven Power Steering
3/16
3) Perbandingan konstruksi
Hydraulic power steering
Electrical power steering
-
7/22/2019 Motor Driven Power Steering
4/16
4) Jenis-jenis EPS
* C-EPS: Column assist type Electrical Power Steering
* P-EPS: Pinion assist type Electrical Power Steering
* R-EPS : Rack assist type Electrical Power Steering
(1) EPS tipe column assist (C-EPS ; HMC TB)
Kemudi dijalankan oleh motor elektrik yang dipasang pada steering column juga clutch,
mekanisme reduksi (worm & worm gear) dan torque sensor . (Untuk kendaraan kecil)
Kontruksi
Keunggulan dan Kelemahan
a) Keunggulan:
Konsumsi bahan bakar lebih irit
-
7/22/2019 Motor Driven Power Steering
5/16
T enaga power steering bisa dijalankan meskipun mesin dalam
keadaan mati
Rancangannya mudah
Layout ruang mesin menjadi lebih mudah
Bebas oli dan ramah lingkungan
Bunyi noise berkurang
b) Kelemahan:
Handling power steering kurang unggul karena kemampuan putar
balik kemudi kurang
Momen kurang cukup untuk kendaraan kelas sedang dan besar
Diperlukan kemampuan mengemudi yang lebih baik dan
motor yang daya inersianya
kecil.
(2) EPS tipe Pinion assist (P-EPS)
Kemudi dijalankan oleh satu motor listrik yang dipasang pada pinion gear termasuk juga clutch,
mekanisme rekduksi (worm & worm gear) dan torque sensor . (untuk kendaraan kecil).
Kontruksi
Advantages and disadvantages
a) Keunggulan:
Konsumsi bahan bakar lebih irit
-
7/22/2019 Motor Driven Power Steering
6/16
T enaga power steering bisa dijalankan meskipun mesin dalam
keadaan mati
Rancangannya mudah
Layout ruang mesin menjadi lebih mudah
Bebas oli dan ramah lingkungan
Bunyi noise berkurang
b) Kelemahan:
Handling power steering kurang unggul karena kemampuan putar
balik kemudi kurang
Momen kurang cukup untuk kendaraan kelas sedang dan besar
Diperlukan kemampuan mengemudi yang lebih baik dan motor
yang daya inersianya
kecil.
(3) EPS tipe Rack assist (R-EPS)
Kemudi dijalankan oleh motor listrik yang dipasang pada rack yang ada pada gear juga
dipasang mekanisme reduksi (ball nut & ball screw) dan torque sensor assembly . (High
performance, untuk kendaran kelas sedang dan besar)
Kontruksi
Keunggulan dan Kelemahan
a) Keunggulan:
Konsumsi bahan bakar lebih irit
-
7/22/2019 Motor Driven Power Steering
7/16
T enaga power steering bisa dijalankan meskipun mesin dalam
keadaan mati
Desain kemudi lebih mudah
Layout ruang mesin lebih mudah
Bebas oli dan ramah lingkungan
Bunyi noise berkurang
T ersedia sistem tegangan 42Volt dan pengurangan ukuran
b) Kelemahan:
Handling power steering kurang unggul karena kemampuan putar
balik kemudi kurang
Momen kurang cukup untuk kendaraan kelas sedang dan besar
Diperlukan kemampuan mengemudi yang lebih baik dan
motor yang daya inersianya
kecil.
12. KONSTRUKSI EPS TIPE COLUMN
T orque sensor yang berfungsi untuk mendeteksi momen kemudi terdapat dua macam. Y ang
pertama adalah tipe kontak dan yang ke dua adala tipe non kontak. Pada tipe kontak
kemungkinan bisa keluar suara bising akibat kontak sedangkan tipe non kontak tidak
mengeluarkan suara bising, namun dalam hal struktur dan biaya tipe kontak lebih unggul.
Putaran yang dikeluarkan dari torsion bar disalurkan ke dalam bentuk perbedaan tegangan.
EPS & MDPS
59 After Sales Training - Publication & Material
Reduction gear yang ada pada worm gear strukturnya sederhana. Reduction ratio di-set sesuai
dengan power motor untuk menghasilkan momen target, jika melebihi 20kgfm, maka ini akan
mempengaruhi kemampuan kemudi kendaraan dan sudut kemudinya. Maka itu perlu dipasang
clutch dan torque limiter .
Ketika kemudi dilepas setelah dibelokkan, kemudi harus dapat kembali ke posisi lurus ke depan.
Kemampuan daya balik kemudi ini sangat berhubungan erat dengan kestabilan kemudi
kendaraan. Namun, apabila gaya balik ini bisa berkurang yang dapat disebabkan oleh
melemahnya motor , gaya inersia motor dan tahanan gesek melalui reduction gear sehingga
menggangu daya balik kemudi.
Untuk mengatasi masalah ini agar konstrol kemudi selalu optimal. Maka perlu dilakukan
-
7/22/2019 Motor Driven Power Steering
8/16
pemulihan berdasarkan kecepatan kendaraan dansudut kemudinya. Ada dua cara untuk
mendeteksi sudut kemudi. Pertama dengan menggunakan steering angle sensor dan yang ke
dua adalah dengan menggunakan rotary detector yang dipasang pada motor . Namun yang
paling umum adalah menggunakan steering angle sensor . Untuk pemulihan kontrol, besarnya
arus yang dipulihkan ditentukan dan dievaluasi berdasarkan sudut kemudi dan kecepatan
kendaraan.. T arget restorasi arus ditentukan dari komposisi besar sudut belokan kendaraan
dengan menggunakan pemetaan arus sesuai dengan kecepatan kendaraan.
-
7/22/2019 Motor Driven Power Steering
9/16
1) Spesifikasi Umum
-
7/22/2019 Motor Driven Power Steering
10/16
2) ECU block diagram
13. SINY AL INPUT
T orque sensor dan motor adalah merupakan satu
kesatuan yang terdapat di dalam steering column
Ass'y; oleh karena itulah, bila ada kerusakan harus
di ganti dalam satu Assembly . Pada waktu
penggantian steering column Ass'y replacement,
hati-hati jangan sampai steering column Ass'y
terbentur . Bila terjatuh, maka tidak boleh dipakai lagi
-
7/22/2019 Motor Driven Power Steering
11/16
meskipun part baru
EPS & MDPS
Training Support & Development 63
2) Sinyal kecepatan kendaraan : Sinyal input untuk pengaturan besar kontrol kecepatan
steering effort
(1) Type Tr open collector type
(2) Frequency 70.7 Hz at 100 km/h
(3) Duty 35 to 65 %
(4) VL max. 3.7 (V)
(5) VH min. 1.5 (V)
(6) Range of input 255 (km/h) or more
(7) Range of detecting 0 to 255 (km/h)
(8) Resolution 1 (km/h)
(9) Operated period 200 (ms)
Main,sub
T orque (Nm)
Output current (A)
4.9 - 4.9
5
6.25
3.75
4.7k ohm
No.2
EPS_ECU
5V
47k ohm
EPS & MDPS
Training Support & Development 64
3) Ignition (Engine speed)signal: Sinyal input dari ECM. Sistem EPS akan bekerja secara
normal apabila putaran mesin sekitar 500RPM atau lebih.
(1) Type Tr open collector type
-
7/22/2019 Motor Driven Power Steering
12/16
(2) Frequency 2 pulse / 1engine rotation
(3) Duty 40 to 60 %
(4) VL max. 3.5 (V)
(5) VH min. 1.0 (V)
(6) Range of input 8000 (r/min) or more
(7) Range of detecting 160 to 5100 (r/min)
(8) Resolution 20 (r/min)
(9) Operated period 200 (ms)
4) Warning lamp control
- Warning lamp (W/L) akan menyala selama
4~5 detik ketika kunci kontak ON.
- Ketika sedang dihubungkan dengan Hi-scan
pro, W/L akan tetap menyala.
- Apabila ada kesalahan, W/L akan menyala
terus.
EPS & MDPS
Training Support & Development 65
Failure
5) Idle up control (hanya untuk 1.1L )
Sistem EPS mengkonsumsi 45A. arus ini ibarat beban elektrik tinggi pada alternator ketika
mesin sedang berputar idling dan dapat menurunkan putaran idle mesin. Untuk mencegah hal
ini, ECM (Engine Control Module) melakukan idle up control dengan sinyal ground dari EPS
control module pin #13.
1. Idle Up ON (GND) : Motor current 25A
2. Idle Up OFF (OPEN) : Motor current < 20A or Vehicle speed 5 Km/h
EPS & MDPS
Training Support & Development 66
0.00
5.00
10.00
15.00
-
7/22/2019 Motor Driven Power Steering
13/16
20.00
25.00
30.00
35.00
40.00
45.00
50.00
0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00
Steering torque (Nm)
Motor current (A)
(1) (2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
(9)
(10)
(11)
(12)
(13)
(14)
(15)
(16)
5.00 5.26 5.51 5.77 6.02 6.28 6.53 6.79
7.04 7.29
Torque sensor current (mA)
6) Kontrol Motor
a. Karakteristik MomenArus
Arus maksimal adalah 45A
-
7/22/2019 Motor Driven Power Steering
14/16
- Resolusi arus motor : 0.056A
- Penambahan garis linear akan diberikan diantara map dengan resolusi sebagai berikut.
a) Kecepatan kendaraan : 1 (km/h).
b) Momen : 0.016 (N/m).
[T orque-current characteristics (General Area)]
EPS & MDPS
Training Support & Development 67
b. Konpensasi terhadap respon motor
Konpensasi gaya inersia, gaya gesek, gaya damping akan diberikan untuk mengontrol tingkat
keakuratan motor sehingga hasilnya kemudi terasa lebih nyaman.
c. Proteksi tehadap Overheat
- Maksimal arus motor adalah 45A.
- Maksimal arus waktu (A), minimun arus motor (B), koefisien penurunan arus (C) dan
koefisiensi kenaikan arus (D) ditentukan oleh output dari sensor temperatur pada saat
sumber power dihidupkan.
- Pola proteksi terhadap overheat yang terkait dengan data penyimpanan inisiali temperatur
adalah sebagai berikut.
T emperatur -30
-
7/22/2019 Motor Driven Power Steering
15/16
45.00
50.00
0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00
Steering torque (Nm)
Motor current (A)
(1) (2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
(9)
(10)
(11)
(12)
(13)
(14)
(15)
(16)
5.00 5.26 5.51 5.77 6.02 6.28 6.53 6.79 7.04
7.29
Torque sensor current (mA)
[T orque-current characteristics (EU)]
EPS & MDPS
Training Support & Development 68
- Kondisi untuk memperbaharui data penyimpanan temperatur .
a) Kecepatan kendaraan terderteksi selama 5 min 10 km/h
b) Data temperatur yang disimpan untuk proteksi overheat > 40 derat celcius.
- Mode power latch dengan kontrol proteksi overheat, apabila salah satu dari kondisi dibawah
ini terpenuhi, maka mode power latch untuk proteksi overheat akan dibatalkan.
-
7/22/2019 Motor Driven Power Steering
16/16
a) Mode power latch ditahan selama kurang lebih 50 menit.
b) T emperatur terdeteksi < 40 derajat celcius
c) Arus pembatas maksimal untuk proteksi overheat kembali ke angka inisial.
[Motor maximum current decreasing pattern]
EPS & MDPS
Training Support & Development 69
- Fungsi Interlock circuit