La dirección asistida eléctrica se está convirtiendo en una característica estándar en los vehículos nuevos, pero no es una tecnología emergente, ya que ha estado en el campo durante la mejor parte de las dos últimas décadas. La evolución de este sistema ha reemplazado la parte hidráulica por imanes y armaduras.
La otra evolución ha sido en el área de sensores. Algunos de los sensores de torsión actuales pueden incluso detectar si el conductor ha quitado sus manos del volante de la dirección.
El motor eléctrico ahora ha evolucionado hasta el punto en que puede tomar el control. Motores más potentes hoy en día permiten al vehículo estacionarse por sí solo e incluso regresar un vehículo de nuevo a su carril si el sistema detecta una desviación del carril debido a un mensaje de texto o a un cambio de estación de radio hecho por el conductor. Fundamentos Cuando se gira un volante de la dirección, un sensor de la dirección detecta la posición y la velocidad de rotación. Esta información, junto con la señal de entrada de un sensor de torsión de la dirección que se monta en el eje de la dirección, alimenta al módulo de control de la dirección asistida. Otros señales de entrada, como la velocidad del vehículo y las de los sistemas de control de tracción o de estabilidad, se toman en cuenta para d
eterminar la cantidad de asistencia requerida de la dirección.
A continuación el módulo de control, comanda al motor para hacerlo girar una cierta cantidad, y un sensor en el motor proporciona la retroalimentación al módulo de control para que pueda controlar la posición del motor. En los sistemas más viejos, si un sensor u otro componente del sistema de la dirección fallaban o comenzaban a emitir información fuera de rango, el auto diagnóstico detectaba la falla, emitía un código y regularmente desactivaba la asistencia de la dirección.
Una luz de advertencia se iluminaba para alertar al conductor, y el conductor se daba cuenta por un aumento significativo en el esfuerzo de la dirección al virar en el vehículo. El objetivo del sistema era evitar el sobre calentamiento y el daño al motor eléctrico. El sistema eléctrico de la dirección asistida de GM sólo tenía cuatro modos de operación. En el modo normal, la dirección responde a las señales de entrada medidas con un sensor de ángulo de la dirección y un sensor de torsión, y proporciona la asistencia a la dirección requerida de acuerdo a la velocidad del vehículo.
En el modo de retorno, el sistema asiste al retorno de la dirección después de 
completar una vuelta. La información del sensor de posición de la dirección impide que el sistema se “sobregire” en la posición central. En el modo de amortiguación, el sistema actúa como un amortiguador hidráulico para evitar el contragolpe y el giro repentino. Se utiliza la información de la velocidad y la posición del volante para determinar la cantidad de amortiguación. Algunas veces, la dirección entra en este modo mientras el vehículo está estacionado con el motor en marcha mínima y el conductor nota pequeños movimientos en el volante. El modo más importante es el modo de protección. Este modo detecta y calcula las cantidades excesivas o largos periodos de consumo de corriente que podrían quemar el motor. Esto puede ocurrir si el volante se mantiene en una posición de bloqueo por un largo tiempo, o si la información del sensor de ángulo de la dirección es errónea. En algunos casos, si el sensor tiene un ángulo incorrecto de la dirección, una corona alta en la carretera puede provocar que el sistema se sobrecaliente. El sistema tenía un diagnóstico rudimentario y una luz indicadora de mal funcionamiento en el tablero. Llevaba a cabo una auto-revisión cuando el vehículo comenzaba a confirmar las señales y la comunicación con los módulos ABS y ECM, y utilizaba señales como la del ángulo de la dirección, torsión aplicada y la velocidad de la rueda de la dirección y la velocidad del vehículo para determinar la cantidad de asistencia de la dirección.
Estos sistemas viejos operaban con cierta seguridad. Los fabricantes de automóviles que proveían las garantías en estos sistemas querían eliminar la posibilidad de que un sensor dañado o mal calibrado pudiera hacer que el motor trabaje más duro de lo normal y se quemara. A la primera señal de problemas, el sistema se apagaba y advertía al conductor con una luz de tablero, esperando que el vehículo fuera ser reparado y así evitar una demanda de acción de clase. Este modo seguro creaba un reto de diagnóstico para el técnico porque el vehículo era probable que se llevara a su taller en esta condición de apagado, lo que hacía difícil el diagnóstico de la raíz del problema hasta que más pruebas se llevaban a cabo.
Sistemas Avanzados Sistemas más avanzados de asistencia eléctrica han estado en el mercado desde hace una década, y su complejidad aumenta cada año. Estos sistemas son más poderosos y usan más información de los diferentes sistemas para agregar nuevos niveles de seguridad, sensación de la dirección y la comodidad del conductor. El módulo de la dirección asistida eléctrica moderna se comunica por lo menos con el módulo de control del ABS y del motor en una red CAN de alta velocidad. El módulo de la dirección de potencia también puede mirar otra información a través de un módulo de enlace. La aplicación más avanzada de una dirección eléctrica utiliza un motor sin escobillas, bidireccional, sensores y un controlador electrónico para proporcionar asistencia a la dirección.
El motor impulsa un engranaje que se conecta al eje de la columna de la dirección o a la cremallera de la dirección. Al igual que los sistemas más antiguos, los sensores ubicados en la columna de la dirección miden dos señales primarias de entrada – torsión (esfuerzo de la dirección) y la velocidad del volante de la dirección y su posición. El controlador procesa el esfuerzo de la dirección y la posición del volante a través de una serie de algoritmos para ayudar a la asistencia y el retorno, para generar la cantidad apropiada de polaridad y corriente al motor. Lo que realmente hace la diferencia de los sistemas más avanzados, aparte de los sistemas anteriores es la resolución de los sensores de torsión y posición de la dirección. Los sensores pueden medir aún los cambios más pequeños en las entradas de los controladores en comparación con los sensores en algunos sistemas del 2005-2011 de GM.
Hay tres tipos diferentes de sensores electrónicos de torsión, y se clasifican como el tipo de contacto y el sin contacto. Un sensor sin contacto utiliza un rotor magnético con la alternancia de piezas polares y se une a la barra de torsión. Los sensores de tipo efecto Hall monitorean el giro de la barra de torsión al medir el cambio en el flujo magnético generado por su posición con las paletas situadas en los anillos del estator del sensor. Cuando el rotor se mueve, genera un cambio en el flujo magnético y produce una señal a un circuito integrado de detección analógica que procesa la señal y envía la información al algoritmo de asistencia del controlador. Con datos más precisos y módulos más rápidos, el motor eléctrico en la cremallera hace mucho más que asistir al conductor. Con sólo unos pocos más de sensores y nuevos programas, por la dirección asistida eléctrica se está haciendo posible el auto del futuro. ¿No se puede estacionar en paralelo? Monte unos sensores de proximidad en los parachoques que se pueden utilizar para un sistema de asistencia para estacionarse que puede estacionar un vehículo en paralelo. Todo lo que tiene que hacer el conductor es operar el pedal del gas y el del freno.
Agregue cámaras delanteras y traseras y sensores de proximidad para los espejos laterales y ya tiene un sistema de cambio de carril que puede decirle cuando el vehículo está fuera de su carril. Los sistemas más adelantados pueden sacudir el volante como si estuvieran golpeando unos topes imaginarios; los sistemas más agresivos pueden tomar medidas y dirigir el vehículo de nuevo en el carril. Estos sistemas tienen un programa que puede determinar si una desviación es debido a una distracción como una llamada telefónica o un cambio de carril legítimo.
La NHTSA está pensado en hacer obligatorios estos sistemas en los vehículos nuevos para el año modelo 2018. La combinación de velocidad de crucero adaptiva y la dirección asistida eléctrica casi puede crear el vehículo auto-manejable, y algunos fabricantes de automóviles están dando este primer paso a bajas velocidades. Audi, Mercedes Benz y Volvo están introduciendo una característica que permite al conductor remover completamente las manos del volante durante un embotellamiento. El conductor puede sentarse y relajarse mientras el sistema se hace cargo del volante. Con más información y los sensores, los diagnósticos se han hecho más fáciles en comparación con los sistemas más viejos. El escáner apropiado puede desplegar muchos PID de datos y realizar pruebas bidireccionales. Además, el escáner es esencial para calibrar los sensores y reprogramar los módulos de reemplazo.
El Futuro El futuro de la dirección asistida eléctrica es brillante conforme los fabricantes de vehículos buscan mejorar la economía del combustible y agregar características que pueden colocar sus vehículos aparte de la competencia. La otra área de la dirección asistida eléctrica que puede ayudar es en el control de estabilidad. Los nuevos sistemas de la dirección funcionan con los sistemas ABS/ESC para hacer pequeñas correcciones a la dirección para mantener el vehículo apuntando derecho. Este tipo de condiciones se pueden producir si un vehículo está frenando en superficies con niveles desiguales de tracción.
Por ejemplo, el sistema de BMW, hace pequeñas correcciones al ángulo del volante (sin notarlo el conductor) para hacer más eficaz la corrección con el módulo de ABS. Estas integraciones de sistemas no serían posibles si los sensores de giro (yaw) y del ángulo de la dirección no fueron exactos. Los sistemas adaptivos o activos de la dirección cambian la relación entre las acciones del conductor en el volante y en la cremallera. En los vehículos tradicionales, esta es una relación de dirección fija. Con esta nueva tecnología, el radio de la dirección cambia continuamente con la velocidad del vehículo, optimizando la respuesta de la dirección en todas las condiciones.
A velocidades más bajas, tales como cuando se vira en un estacionamiento o se maniobra en espacios reducidos, el sistema hace el vehículo más ágil y más fácil de virar, así como controla la dirección en la carretera. Cada maniobra de baja velocidad requiere menos giro del volante de la dirección. A la velocidad de autopista, el sistema optimiza aún más la respuesta de la dirección, lo que permite al vehículo reaccionar con mayor suavidad y precisión al comando del conductor. La dirección adaptiva puede ayudar al conductor a sentirse más cómodo y hacer la conducción más agradable.
El sistema de BMW colocó un engranaje planetario controlado electrónicamente entre la cremallera y el motor. El sistema se puede bloquear si detecta un problema. Audi y Lexus colocan una caja de reducción de engranajes entre el volante de la dirección y la cremallera con un mecanismo de bloqueo incluido como respaldo del sistema.
El sistema nuevo de relación variable de Ford usa un actuador de precisión controlado colocado dentro del volante de la dirección, y no requiere el cambio del sistema de dirección de un vehículo tradicional. El sistema de actuación del motor y engranaje eléctrico regularmente se agrega o se substrae a los movimientos del volante del conductor. SA
