Elektronisk gas-, bremse- eller koblingspedal – her er fordelene
26-08-2020Alle kender det klassiske bowdenkabel. En stålwire anbragt i et trykfast, bøjeligt gliderør eller en flad wire og omsluttet af et vandtæt plastlag anvendes til overførsel af den mekaniske kraft. Bowdenkabler anvendes normalt til styring af gasspjældet ved hjælp af gaspedalen eller til aktivering af frakoblingsmekanismen ved hjæp af koblingspedalen.
Bowdenkablet overfører trækkræfter og bringes ved hjælp af en fjeder-tilbagestiller mekanisk tilbage til udgangspositionen. Et enkelt, men også følsomt system. Mekaniske komponenter er altid udsat for en vis slitage, de skal smøres og beskyttes mod påvirkninger udefra.
Desuden er positionsnøjagtigheden ikke præcis, bowdenkablet (og også stangsystemet) kan blive forvredet, der kan skrabes hul på det ved kontakt med køretøjskomponenter, og tråden strækker sig med tiden. På bremseanlæg er hydrauliske systemer det normale til f.eks. opbyggelse af bremsetrykket direkte ved hjælp af bremsepedalen og til fordeling ved hjælp af bremseforstærkeren. Løsninger med bowdenkabel anvendes dog som tidligere ved manuelle supplerende bremseanlæg som parkeringsbremsen.
X-by-Wire
På moderne biler anvender bilbranchen allerede nu delvist ikke længere bowdenkabler, stangsystem eller hydraulisk kraftpåvirkning ved aktivering af gas-, bremse- eller koblingspedalen. Det magiske ord er "X-by-Wire", hvilket i vores eksempler egentlig bare betyder elektronisk eller elektrohydraulisk styret overførsel af førerens ønske til pedalerne.
Pedalerne er altså koblet mekanisk fra den øvrige systemperiferi. En positionssensor (gaspedalsensor) måler i den forbindelse pedalens position nøjagtigt, og videregiver oplysningerne til den relevante styreenhed. Særlige aktorer sørger for at omsætte pedaloplysningerne ved hjælp af de pågældende systemkomponenter.
Desuden gør brugen af X-by-Wire integrationen af mange tillægsoplysninger fra andre styreenheder mulig, så motorens omdrejningstal f.eks. i visse farlige situationer kan sænkes, der kan indledes en bremsning eller kobles ud, ind eller til ved behov. På den måde kan en lang række assistentsystemer som nødbremseassistent eller adaptiv fartpilot eller forskellige belastningsfordelinger ved hydridkøretøjer realiseres.
Klassisk bowdenkabel: Stålkernen (1) ligger i et gliderør (2) af plast (ses på billedet) eller en flad wire. Desuden beskytter en plastisolering (3) mod påvirkninger udefra. Fig.: Georg Blenk, Krafthand Medien
Den elektroniske gaspedal (Gas-by-Wire)
Alt efter førerens ønske varierer gaspedalstillingen for den elektroniske gaspedal. I daglig tale giver føreren gas. Kørepedalsensoren er det centrale i den elektroniske gaspedal. Den videregiver belastningsinformation til motorstyreenheden. Informationen anvendes som hovedstyrestørrelse ved beregningen af grundindsprøjtningsmængden, det nødvendige tryk på brændstofsystemet og i forbindelse med motoromdrejningstallet for indsprøjtningsstarten.
I benzinmotor-styringssystemer anvendes kørepedalsensoren ligeledes til registrering af gaspedalstillingen. Afhængigt af positionen aktiverer motorstyreenheden aktuatoren til gasspjældet og indstiller den til åbningsvinklen for gasspjældet, der er afhængig af motoromdrejningstal og motorbelastning.
Kørepedalsensoren kan være udført som kontaktfri induktiv sensor, som Hall-sensor eller som potentiometer. Induktive sensorer råder over et internt analysekredsløb og kan både videreledes som analoge og digitale signalspændinger. De induktive positionssensorer (CIPOS®) fra HELLA virker ekstremt nøjagtigt, er robust og bygget særdeles kompakt. Den elektroniske gaspedal er en enhed bestående af selve pedalen, elektronikken, positionssensoren, fornemmelsesenheden og tilslutningsstikket til bilens net.
Alt efter det pågældende køretøj er der mulighed for stående eller hængende montering af elektroniske kørepedaler. En kørepedalsensor er en sikkerhedsrelevant komponent. Derfor kontrolleres kørepedalsensorens positionsdata konstant for plausibilitet. Dette sker enten ved ekstramonterede kontakter (tomgang og fuldlastkontakt) eller ved en eller flere ekstra potentiometre.
Sensorerne til kørepedalsensoren (APS) overfører førerønsket om at accellerere eller bremse til motorelektronikken ved hjælp af nøjagtig måling af pedalstillingen.
Feedbackfunktion
Også grænsefladen mellem køretøjet og føreren bliver mere og mere interaktiv. Frontkameraer registrerer f.eks. ved hjælp af Lane-Assist-funktionen, om en bil forlader kørebanens midte. Resultatet er f.eks. et vibrerende rat og advarende feedback til føreren, før der sker et bremsende eller styrende indgreb.
Også gaspedalen anvendes som feedbackkomponent og giver alt efter køresituationen en tilbagemelding. Feedbackpedalen kan ikke kun tilpasses pedalfornemmelsen (hårdere og blødere gaspedal), men feedbackfunktionen giver også mulighed for kontaktpunktsregistrering til optimalt valg af skiftetidspunkt ved hjælp af et bankesignal eller en tilbagemelding ved start af forbrændingsmotoren i hybridkøretøjer.
Teknologien til positionsmåling udgør den væsentligste del af en feedbackpedalsensor, som kræver en høj grad af nøjagtighed. Også her er HELLA førende med CIPOS®-teknologien.
Den elektroniske bremsepedal (Brake-by-Wire)
Ved elektroniske bremsesystemer er bremsepedalen ligeledes koblet fra de egentlige bremser. Opbygger man på klassiske bremseanlæg bremsetrykket direkte hydraulisk via bremsevæsken, så sker dette ved Brake-by-Wire f.eks. ved hjælp af en elektrohydraulisk enhed. Bremsekravet videregives ved hjælp af en pedalpositions- og/eller tryksensor til et signal, der beregnes i bremsestyreenheden, enten til relevante aktorer eller til en separat trykgenereringsenhed med styreventiler til de enkelte bremsekalibere. På den måde bortfalder f.eks. bremsekraftforstærkeren eller ABS/ESP-enheden. Pedalfølelsen kan reguleres dynamisk ved hjælp af hydraulikventiler eller dæmpningsenheder (simulatorer). Bremsereguleringssystemerne omfatter alle komponenter til udførelse af de klassiske bremsefunktioner samt funktionerne til ABS, ESP, ASR og andre assistentfunktioner.
På elbiler supplerer generatorfunktionen (rekuperation) og den klassiske pedalbremsefunktion alt efter bremsesituationen hinanden. Hvis den centrale (elektrohydrauliske) enhed skulle svigte, oprettes der som sikkerhedsbackup en direkte hydraulisk forbindelse fra bremsepedalen til hjulbremserne. I sidste ende forbliver den aktive impulsgiver på førersiden den egentlige bremsepedal, uanset om den er frakoblet eller direkte.
Den elektroniske koblingspedal (Clutch-by-Wire)
På samme måde som ved den frakoblede gas- eller bremsepedal mangler den mekaniske forbindelse til koblingen også ved den elektroniske koblingspedal. Åbning og lukning sker ligeledes ved hjælp af en elektromotor/aktuator, hvis position defineres af positionssensoren på koblingspedalen. Ved hjælp af en intelligent styring kan karakteristikken for koblingsprocessen optimeres ved hjælp af den manuelle aktivering af koblingspedalen. Dette beskytter koblingen mod unødig slitage. Der kan desuden realiseres systemer som f.eks. en start- eller frakoblingsassistent, en motor-kvælningsbeskyttelse eller en friløbsfunktion til forbrugsreducering.
Det afhænger af sensorerne
Uden sensorer kan man ikke forestille sig anvendelse af X-by-Wire. HELLA er specialist i vidt forskellige sensorer, der direkte eller indirekte sørger for realiseringen, først og fremmest til gaspedal- sensorer samt mange andre positionssensorer. Firmaets egen CIPOS®-teknologi står i den forbindelse for nøjagtighed og driftssikkerhed.
Yderligere oplysninger og test af kørepedalsensorer
Forresten: Vi giver masser af nyttig grundviden og vigtige tips om emnet kørepedalsensor/pedalstillingsensor i biler i en separat artikel.
Fig.: Værkstedsleder taler med kunde på et værksted
