Přestavba elektromechanického servořízení na systém Steer by Wire

Přestavba elektromechanického servořízení na systém Steer by Wire

Ondřej Apoštol TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií Tento materiál vznikl v rámci projektu ESF CZ.1.07/2.2.00/07.0247 Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření, který je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem ČR.

Přestavba elektromechanického servořízení na systém Steer by Wire Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření

Zadání Seznámit se s problematikou „by wire“ systémů Prostudovat elektromechanické servořízení automobilu Škoda Přestavba elektromechanického servořízení na systém steer by wire Simulace tohoto systému v programu Matlab

2 / 14


Technologie „by-wire” Tato technologie nahrazuje tradiční mechanické vazby mezi řídicím členem a řízeným členem pomocí elektronického přenášení informace Řídicí členy: výškové a směrové kormidlo, volant, plynový pedál, brzdový pedál Řízené členy: výškové a směrové klapky, kola, brzdy, škrticí klapka u motoru

3 / 14


Základní rozdělení Fly by wire Historicky první technologie „by-wire” zavedená v 50.letech minulého století Fly by wire lze rozdělit do dvou skupin: analogové a digitální Drive by Wire Technologie používaná u automobilů Skládá se z několika samostatných částí a každá z těchto částí je samostatná technologie Brake by wire Steer by wire Throttle by wire další

4 / 14


5 / 14

Steer by Wire Steer by wire Tato technologie nahrazuje mechanické spojení mezi volantem a koly Na volantu jsou snímače polohy a elektrický servomotor provádí příslušné natočení kol Další motor je zařazen pod volantem pro „zpětnou vazbu” (tzn. kladení odporu řidiči) Lze použít jiný ovládací prvek nežli volant Technologie Haptic Commander


Elektromechanické servořízení u automobilu Škoda Škoda používá elektromechanické servořízení se dvěma pastorky Narozdíl od hydromechanického systému odpadla potřeba hydraulických součástí, došlo ke snížení spotřeby elektrické energie a již se nepřenášejí nepříjemné reakce do volantu Toto řízení je schopno pracovat i při vlečení vozidla

6 / 14


7 / 14

Princip elektromechanického servořízení Při natočení volantu dochází ke zkroucení torzní tyčky integrované ve snímači G269 Signál odešle do řídicí jednotky J500 Snímač G85 tuto jednotku informuje o aktuálním natočení a rychlosti tohoto natočení Řídicí jednotka pak na základě údajů stanový moment, který musí vyvolat elektromotor


Princip Steer by Wire Při natočení volantu zaznamenají snímače úhel a rychlost tohoto natočení Signály zaznamená elektronická řídicí jednotka, zpracuje a na základě řídicích charakteristik vygeneruje příslušné řídicí Řídicí signály odešle do elektromotorů sloužících pro kladení odporu řidiči a pro natočení kol Snímač polohy hřídele elektromotoru a snímač polohy hřebenu informují elektronickou řídicí jednotku, zda došlo k natočení kol a pod jakým úhlem Pro různé rychlosti vozidla existují různé řídicí charakteristiky

8 / 14


Přechod na systém Steer by Wire u automobilu Škoda Senzorické jednotky ponecháme Zařadíme nový senzor pro snímání polohy hřebenu Aktuální řídicí jednotku nahradíme Konstrukční řešení uchycení volantu, motorů i senzorů Zařazení nového motoru zpětné vazby Nahrazení současného motoru pro natočení kol

9 / 14


Přechod na systém Steer by Wire u automobilu Škoda

10 / 14


Kritické poruchy a zálohování Výpadek některého z prvků by mohl vést k neovladatelnému vozidlu U všech prvků je nutné zálohování (pro větší bezpečnost doporučuji u důležitých prvků čtyřnásobné jako u Fly by Wire) Např. jako ochranu proti výpadku motoru sloužícího pro natočení kol je použita metoda dvou protiběžných motorů

11 / 14


Výhody a nevýhody systému Steer by Wire Výhody Snížení hluku přenášeného do kabiny Snížení vibrací na volantu Možnost využívání jízdních charakteristik Snazší propojování s ostatními systémy Větší volnost pro tvořivost designérů Možnost zavedení technologií nazývaných platform nebo skateboard

Nevýhody Náklady na výrobu systému jsou vyšší než na standardní systémy Nutnost použití redudantních prvků kvůli bezpečnosti Selhání kontrolních systémů může vést k neovladatelnému vozu Vyšší energetická náročnost některých těchto systémů

12 / 14


Závěr Na základě znalostí získaných rozborem systému fly by wire a drive by wire a po prostudování součastného elektromechanického servořízení používaného u automobilu Škoda jsem navrhl přestavbu tohoto systému na systém steer by wire Jedná se o návrh na teoretické rovině, avšak s reálnými elektronickými prvky Tento návrh byl dále nasimulován v programu Matlab

13 / 14


Poděkování

Konec Děkuji za pozornost.

Poděkování: Tento materiál vznikl v rámci projektu ESF (CZ.1.07/2.2.00/07.0247) Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření, který je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem ČR.

14 / 14

Přestavba elektromechanického servořízení na systém Steer by Wire

Recommend Documents