Mikrocontroller Wie sich mit elektrischen Lenksystemen im Auto Spritverbrauch und Emissionen reduzieren lassen

Um Spritverbrauch und Schadstoffausstoß zu reduzieren, werden zunehmend die hydraulischen Lenksysteme im Auto durch elektrische ersetzt. Zum Regeln des Elektromotors, für die Signalauswertung und Einhaltung der Sicherheitskriterien sowie zur Kommunikation über Schnittstellen wie den CAN- oder FlexRay-Bus benötigen diese EPS-Systeme (Electric Power Steering) jedoch leistungsfähige Mikrokontroller.

Anbieter zum Thema

MES Electronic Connect GmbH & Co. KG

ISH Ingenieursozietät GmbH

RECOM Power GmbH

Texas Instruments Deutschland GmbH

Im Vergleich zum hydraulischen Lenksystem verbraucht ein EPS-System 0,2 0,3 l/100 km weniger Kraftstoff und benötigt kein Hydrauliköl. Bei EPS-Systemen ist die Kennlinie zwischen wirkender Kraft am Lenkrad und resultierender Lenkkraft auf die Räder vom elektronischen Steuergerät, Mechanik und Motor abhängig und damit programmierbar.

Somit erlauben EPS-Systeme die Anpassung von Parametern an Fahrzeug spezifische Eigenschaften noch am Band-Ende. Darüber hinaus sind semiaktive und aktive Systeme möglich, zum Beispiel Fahrerassistenz-Funktionen wie automatisches Einparken oder aktive Rückführung auf Lenkrad-Mittelposition.

Geschwindigkeitsabhängige Lenksysteme

Bei semiaktiven Lenksystemen wird die Beziehung zwischen Drehmoment am Lenkrad und der unterstützenden Lenkkraft des Elektromotors von weiteren Parametern abhängig gemacht, meist von der Fahrzeuggeschwindigkeit. Bei aktiven Lenksystemen kommt hinzu, dass auch die Beziehung zwischen dem Lenkradwinkel und dem Lenkwinkel der Vorderräder keine feste Kennlinie bildet, sondern z.B. ebenfalls von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängig geregelt werden kann.

Direktere Lenkung bei langsamer Fahrt

Zur Realisierung von aktiven Lenkungen wird ein Zwischengetriebe zur Lenkwinkelüberlagerung in die Lenksäule integriert, das über einen (weiteren) Elektromotor geregelt wird. Damit kann die Kennlinie zwischen Lenkradwinkel und Einschlagswinkel der Räder variiert werden. Zur Verbesserung von Fahrkomfort und Fahrstabilität wird bei niedrigen Geschwindigkeiten eine direktere Lenkwinkelübersetzung verwendet als bei hohen Geschwindigkeiten. Diese aktive Lenkung wird auch als ‚Active Front Steering’ (AFS) bezeichnet und z.B. von BMW in verschiedenen Fahrzeugmodellen eingesetzt.

Die mechanische Verbindung zwischen Lankrad und Rädern bleibt erhalten

Die Kombination von EPS zur Lenkkraftregelung und AFS zur Lenkwinkelregelung kann heute schon den Vorteil der aktiven Lenkung zukünftiger Lenksysteme (Steer by Wire) übernehmen. Im Unterschied zu zukünftigen Steer-by-Wire-Systemen haben heutige Systeme jedoch nach wie vor die mechanische Verbindung zwischen Lenkrad und Rädern in Form der Lenksäule.

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