Direção Elétrica

Neste post, vamos explicar um pouco sobre o funcionamento da Direção Elétrica.

A direção elétrica é um sistema independente do motor, totalmente elétrico, que tem por função auxiliar o motorista, reduzindo o esforço e proporcionando maior conforto para os motoristas e mais precisão nas manobras.

Ela é considerada ecologicamente correta, pois dispensa a tradicional bomba hidráulica e o fluido utilizados nos antigos sistemas de direção hidráulica.

Um carro com direção elétrica pode ter uma economia de combustível de até 5%, isso por que ela não consume potência direta do motor e não está ligada diretamente a ele por correia.

Os veículos mais modernos, de forma geral, já são equipados com a direção elétrica, que possui sensores que informam a velocidade do veículo e a rotação aplicada pelo motorista ao volante a uma central de controle (UCE).

A direção elétrica foi lançada em 1999, e desembarcou ao Brasil em 2003 com o Fiat Stilo.

Pelos cálculos da Nexteer, aproximadamente 5 bilhões de litros de combustível foram economizados por carros equipados com este tipo de direção. Com isso, ela passou a equipar até veículos maiores, como a picape Ford F-150 nos Estados Unidos.

Como funciona a direção elétrica?

O funcionamento da direção elétrica independe do motor e dispensa todas as correias que fazem a bomba de óleo funcionar, comum nos carros com direção hidráulica.

O condutor aplica um torque ao volante no sentido de girá-lo e um sensor óptico especial armazena a finalidade do condutor em realizar uma curva, a velocidade angular de giro do volante o ângulo, o sentido de giro e comunica-se com a central eletrônica do sistema.

O sistema busca internamente sua temperatura de operação, pois o torque de apoio vai variar com sua temperatura. O sistema trabalhará com eficiência de 100% enquanto a temperatura de trabalho for inferior a 60ºC, com 75% a 80ºC. A temperatura máxima de funcionamento da central é de 85ºC.

Toda a atuação do motor elétrico é controlada pelo módulo de comando denominado MC que, por não estar acoplado ao motor, possui uma independência funcional e opera em vários modos distintos selecionados automaticamente pelo módulo.

Quando o veículo está se movimento em linha reta, o sistema opera em “stand by” ou modo repouso. O módulo de comando identifica que não é necessária uma assistência hidráulica e o motor elétrico trabalha com uma rotação nominal de 2333 rotações por minuto, o que reduz o consumo de energia. Com o movimento contínuo do volante, o sistema eletrônico registra uma determinada resistência ao esterçamento e envia prontamente um sinal para o motor elétrico elevando os níveis de rotação de 2333 para cerca de 3300 por minuto. Neste momento, o equipamento comanda o modo de assistência máxima, fazendo com que exista pressão e fluxo hidráulicos necessários para o funcionamento equilibrado do sistema, prestando um auxílio mais preciso e imediato ao condutor.

Caso sejam atingidos os níveis máximos de temperatura e corrente, o MC ativa o modo sobrevivência e reduz, de forma contínua, a assistência hidráulica disponível ao motorista até o limite do modo “stand by”.

Se ele atingir 130ºC de temperatura ou uma tensão de bateria maior que 16 volts ou a corrente elétrica atinja 75 àmperes por mais de um segundo, o módulo começa a operar manualmente, parando por completo a assistência hidráulica, tudo isso para proteger o sistema elétrico.

Se a tensão da bateria reduza a 9 volts ou o sinal do alternador caia por mais de 0,1 segundos, o MC também para por completo a assistência do sistema hidráulico de uma forma de rampa decrescente de aproximadamente 26 segundos.
A inoperância desse sistema não compromete a dirigibilidade do veículo, mas o condutor vai ter que aplicar uma maior força sobre o volante para prosseguir viagem.

Sensor de torque

Este sensor é um dispositivo óptico de inicio de funcionamento bastante simplificado. Basicamente é um LED que emite um sinal de luz que será captado pelo detector, entre os dois discos de referência com uma série de orifícios padronizados.

O primeiro disco gira solidário ao eixo de entrada derivado do volante de direção e o segundo gira solidário ao eixo de saída.

O movimento dos discos cria uma série de pulsos pela suspensão ou não da luz expedida ao detector. Estes pulsos de luz são alterados pelo detector em uma série de pulsos elétricos. A quantidade de pulsos é diretamente proporcional ao ângulo de giro e a frequência dos pulsos à velocidade angular do eixo.

Um segundo conjunto emissor-receptor é inserido no sistema com o objetivo de identificar o sentido de giro do volante e checar a plausibilidade do sinal do sensor anterior – ângulo e velocidade.

O esforço de esterçamento e a intenção do condutor em fazer uma manobra são criados da deflexão angular da barra de torção que conecta o eixo de entrada (volante) ao eixo de saída (coluna de direção).

A referência de “zero” é definida em programação via equipamento de diagnóstico específico (scanner).

A direção elétrica apresenta melhor eficiência na utilização do espaço do compartimento do motor, oferece menos danos ao meio ambiente, maior flexibilidade de projeto e maior economia de combustível, tudo isso por conta da diminuição das perdas de energia do motor.

Este projeto elimina bombas e mangueiras e reduz o tempo de trabalho manual na montagem. Através dessas informações, a central determina a direção e a intensidade da assistência e controla um motor elétrico que atua na coluna de direção.

Este motor possui um torque que muda conforme a necessidade da assistência calculada pela central. As centrais de controle, conhecida também como UCE, possuem autodiagnósticos que confirmam todas as funções, monitorando qualquer problema.

Direção normal, hidráulica ou elétrica?

Nos tempos modernos, os compradores de veículos procuram itens que oferecem um maior conforto ao dirigir, além de buscar aqueles que se adaptam melhor as suas necessidades. Para fazer uma boa escolha, especialistas dão algumas dicas:

• Para condutores iniciantes, a direção mais indicada é a normal, pois com ela há controle tanto em manobras rápidas quanto em balizas;
• Quando comparada a hidráulica, a direção elétrica reduz significativamente o consumo de energia do veículo;
• Algumas das direções chamadas de elétricas podem ficar mais ou menos “leve” de acordo com a velocidade que se encontra o carro. Essa característica é chamada de progressiva.
• Se o preço for um diferencial a ser considerado, normalmente, a ordem do sistema mais barato para o menos em conta é: a normal; a hidráulica e a elétrica fica sendo a mais cara.
• A direção hidráulica é a ideal para fazer manobras de baliza, por conta de sua resposta rápida ao ligar do veículo.

Independente do tipo: normal, hidráulica ou elétrica, o sistema de direção já deixou a muito tempo o hall dos itens de luxo. Agora ele é visto como um componente de segurança, então fique de olho na manutenção para evitar acidentes e dores de cabeças.

No próximo post, vamos explicar os possíveis problemas desse sistema e como resolver.