BELAJAR TENTANG ELECTRONIC HIDRAULIC POWER STEERING (EHPS)

ElectricPower Steering atau yang biasa disingkat EPS ini merupakan salah satu teknologi dibidang otomotif yang sangat memberikan kemudahan bagi para pengguna kendaraan.  Teknologi ini membantu meringankan putaran kemudi yang bertujuan meningkatkan efisiensi kerja kendaraan dengan melakukan perubahan proses kerja power steering. Perubahan ini mengalihkan sistem hidraulis ke elektrik.
EPS mempunyai 2 jenis yaitu :
Fully Electric, secara langsung gerakan kemudi  dibantu oleh motor elektrik, yang letaknya tidak menempel pada mesin melainkan pada steering colum sinyal dari VSS (Vehicle Speed Sensor) dan TPS.
Sebutan fully electricpower steering artinya motor listrik bekerja langsung dalam  membantu gerakan kemudi. Baik yang letaknya menempel pada batang kemudi, seperti pada Toyota Yaris dan Vios. Juga yang letaknya menempel pada rack steer seperti Honda Jazz, Suzuki Karimun dan Swift. Pada generasi awal yang diterapkan pada Mazda Vantrend tahun 1995 ataupun Toyota Crown keluaran 2005, di tempatkan pada gearbox steering.
Fully Electricatau disebut ElectricPower Steering (EPS) adalah sistem terbaru di mana motor listrik  yang melekat langsung gearbox kemudi tanpa sistem hidrolik. Sensor mendeteksi gerakan kolom kemudi dan kontrol modul memerintahkan sebuah motor listrik. Hal ini memungkinkan berbagai jumlah bantuan tenaga tergantung pada kondisi mengemudi.

Gambar 1. Skema EPS

 Semi Electronic Power Steering

Semi Electronic Power Steering (SEPS) disebut juga motor drive power steering (MDPS) atau disebut juga Electronic Hidraulic Power
Steering (EHPS). Komponen pada EHPS  termasuk di dalamnya komponen yang sama seperti pada sistem power steering konvensional, sebagai tambahannya adalah sebuah solenoid valve pada power steering gear box, dan satu control unit. Untuk mengontrol aliran oli pada steering gear box, disediakan satu solenoid yang bekerja berdasarkan arus dari control module yang menerima sinyal dari VSS (Vehicle Speed Sensor) dan TPS.

System Layout

 Gambar 2. Layout electronic hydraulic poweer steering

Pada gambar di atas terlihat bahwa sekilas seperti power steering hidrolik atau konvensional, namun sesungguhnya pada system ini sudah dilengkapi dengan control aliran dan tekanan hidrolik secara elekrtonik.

KOMPONEN UTAMA SEMI ELECTRONIC POWER STEERING

Tekanan yang dibutuhkan untuk mengarahkan bantuan tenaga kemudi, dihasilkan oleh pompa hidrolik . Pompa digerakkan secara langsung oleh mesin kendaraan, ini adalah system power steering konvensional. Hal ini berarti sebagian tenaga dari mesin dipergunakan untuk memutar pompa, padahal bantuan tenaga kemudi  terbesar diperlukan  saat parkir atau belok diam, sementara kondisi ini putaran mesin berada pada titik terendah.

Semakin cepat putaran mesin semakin tinggi volume fluida yang mengalir, sementara kecepatan kendaraan semakin tinggi kebutuhan bantuan kemudi semakin kecil, sehingga ini merupakan kapasitas yang tidak diperlukan dan dikembalikan ke reservoir melalui bypass.

Dalam sistem kemudi yang baru, mengupayakan memperbaiki kelemahan tersebut dengan motor listrik sebagai pemutar pompa.  Sistem ini adalah bantuan kemudi yang didasarkan pada sudut belok kemudi (steering angle rate) dan kecepatan kendaraan.

                      Gambar 3. Komponen utama electronic hydraulic power steering

Warning lamp

Warning lamp atau lampu peringatan berfungsi untuk memperingatkan pengemudi tentang kondisi system power steering.

Lampu peringatan bekerja setelah kunci kontak di arahkan ON,  Siklus tes internal berlangsung selama waktu tertentu. Jika lampu peringatan tidak mati setelah mesin dhidupkani dan setelah siklus tes selesai, berarti terdapat gangguan dalam system.

Gambar 4.Warning lamp pada dushboard

 Power Steering Sensor

Sensor power steering terletak menyatu dalam rumah katup rotari pengatur arah aliran. Sensor  ini berfungsi mendeteksi sudut belok kemudi dan menghitung tingkat kecepatan sudut kemudi. Jika sensor gagal mendeteksi, fungsi kemudi tetap  terjamin, karena power steering beralih ke mode program berjalan darurat namun tenaga kemudi yang diperlukan lebih besar. Gangguan yang timbu disimpan dalam unit kontrol power steering

Gambar 5. Power Steering Sensor sudut belok

 Steering Angle Sender

Steering angle sender terletak antara kolom kemudi dan saklar kemudi. Sensor ini digunakan hanya pada kendaraan yang dilengkapi electronic stabilitas programme ( esp ). Pada jenis ini maka sensor kemudi tidak diperlukan lagi. Unit control ABS dan unit control power steering  mendapatkan signal dari steering angle sender dan dikirim melalui CAN databus , untuk mendeteksi sudut belok kolom kemudi.

Gambar 6. Steering angle sender

Speedometer Sender

Speedometer sender mendeteksi kecepatan laju kendaraan, dikirim ke unit control untuk menentukan putaran pompa

Gambar 7.Speedometer Sender

Ignition Sender (Motronic control unit )

Ignition sender mendeteksi bahwa mesin dalam keadaan hidup dan menentukan tingkat kecepatan putaran mesin.

Gambar 8. Unit kontrol motronic

Power Steering Unit Control

Unit kontrol power steering  terintegrasi dalam unit pompa. Berfungsi mengkonversi sinyal untuk mengendalika putaran pompa sesuai dengan tingkat sudut kemudi dan kecepatan kendaraan. Unit control mendeteksi dan menyimpan gangguan selama operasional.

 Gambar 9. Power Steering Unit Control menyatu dengan pompa

CARA KERJA SEMI ELECTRIC POWER STEERING

 Power steering control unit

Unit kontrol menerima sinyal dari;

·        Engine speed (internal combustion engine)

·        Vehicle speed

·        Steering angle

Sinyal-sinyal tersebut diolah oleh unit control untuk mengaktifkan pompa untuk menentukan besarnya putaran dan lamanya berputar.

Fungsi tambahan unit control adalah;

Melindungi power steering dari temperature yang tinggi melindungi restart saat terjadi kecelakaan.

 Gambar 10. Skema rangkaian electric hydraulic power steering

 Sensor Kemudi (Steering Sensor)

Sensor kemudi dipasang dibagian atas gigi kemudi dan menempel pada input shaft gigi kemudi. Sensor kemudi menentukan sudut belok roda kemudi dan menghitung besarnya sudut belok. Sensor ini bukan jenis sensor sudut absolute  (sudut belok roda kemudi sebanding dengan putaran roda kemdi)

Sensor diperlukan oleh unit control dalam rangka mendeteksi  bergeraknya roda kemudi. Semakin besar sudut belok kemudi, mempercepat putaran  pompa dan arus aliran ( kecepatan kendaraan diabaikan).

 Steering Angle (Capacitive Sensor)

Steering angel atau sensor kemudi adalah unit kapasitor yang dipasang pada  kemudi untuk mendeteksi gerakan kemudi. Terdidi dari dua bagian yaitu rotor dan stator (sensor elektronik dan kapasitor elektroda). Rotor berputar antara sembilan jenis kapasitor piringan kecil. Rotor mendistorsi kapasitansi-kapasitor jenis cakram. Sensor elektronik memberikan sinyal (sudut kemudi dan tingkat sudut kemudi) untuk unit kontrol power steering dari  perubahan kapasitansi.

         

Gambar 11. Basic diagram of distortion of capacitance

Plan view

 Gambar 12. Skema dasar sudut belok

Fungsi Tambahan

Jika sensor gagal, power steering beralih ke mode berjalan darurat diprogram. Fungsi kemudi tetap terjamin, meskipun lebih besar kemudi memaksa diminta.

Sensor ini terintegrasi dalam self-diagnosis . Unit control akan menyimpan semua kesalahan/gangguan sensor ini. Beberapa gangguan yang dapat dideteksi adalah;

Hubungan pendek ke negatif  (short circuit to earth)
Putusnya hubungan/sirkuit arus pendek listrik untuk positif
Gangguan fungsi

Sirkuit dalam Sensor Hall IC
Hall sensor adalah switch kontrol elektronik. Terdiri dari rotor (magnetik cincin dengan 60 magnet) dan rangkaian unit sensor semikonduktor
Pasokan arus mengalir melalui lapisan semikonduktor Hall IC. Rotor berputar di celah udaranya. Sebagai hasil dari jumlah magnet di rotor yang banyak, memungkinkan  untuk mendeteksi sudut setir dengan akurasi yang sangat tinggi.

    

Gambar 13. Sirkuit dalam Sensor Hall IC

 

Gambar 14. Magnet pada rotor poros kemudi

Jika suatu rotor magnit secara langsung di dalam jangkauan Hall IC, posisi ini dikenal sebagai sebuah penghalang magnetis. Suatu Tegangan Hall yang dihasilkan  di dalam Hall IC pada  lapisan semi penghantar. Besar Tegangan Hall tergantung pada intensitas medan magnet antar maknit tetap.

Gambar 15. Tegangan saat rotor bergerak

Putaran rotor magnit akan menjadi penghalang magnetis, medan magnet dibelokkan oleh Hall IC, sehingga tegangan Hall di Hall IC menurun  dan mematikan Hall IC
Steering Angle Sender
Sensor kemudi jenis ini memberikan sinyal sudut dan sinyal arah putran roda kemudi, ke kiri atau kanan, untuk control unit ABS, unit control ESP dan  steering unit control melalui CAN data base. Sensor ini digunakan unit control  sebagai sensor tambahan melengkapi yang sudah ada yaitu vehicle speed dan engine speed untuk menentukan putaran pompa dan volume arus

Gambar 16. Electric circuitsteering angle sender untuk ABS dan EPS

 

Gambar 17. Aliran fluida pada silinder power steering

Sama seperti pada power steering hidraulic (konvensional) untuk mengarahkan tekanan fluida dilakukan dengan mekanik.

 Gambar 18. Hubungan antar unit kontrol

Kelebihan Electrically Hidraulic Powered Steering

Dibandingkan dengan  power steering konvensional maka Electrically Powered Hidraulic

Steering  memeiliki beberapa kelebihan :

1.      Penghematan energi sebesar 85 % 

2.     Sistem yang lebih ramah lingkungan sebagai akibat dari penurunan kebutuhan energy.

3.     Jumlah cairan yang lebih sedikit di dalam sistem hidrolik.

4.     penghematan bahan bakar sebesar 0.2 l / 100 km.

5.     Mudah dioperasikan ketika parkir karena motor dapat lebih aktif, tetapi berat saat kecepatan tinggi .

 Restart protection

Electrically Hidraulic Powered Steering dilengkapi dengan sistem restart protection, yaitu perlindungan terhadap gangguan atau tabrakan . Restart protection, akan mematikan system power steering  jika terjadi kecelakaan mobil dan hanya bisa diaktifkan dengan alat diagnostik .

KESIMPULAN

1.     Electronic hidraulic power steering merupakan pengembangan dari jenis power steering konvensional, yaitu dengan menambahkan motor yang dikontrol secara elektronik untuk memutar pompa hidrolik

2.      Sensor utama pada electronic hidraulic power steering adalah Engine speed (internal combustion engine), Vehicle speed dan Steering angle

3.     Dengan EHPS terjadi penghematan energy sebesar 85%, dibanding power steering konvensional, karena pada power steering konvensional pompa diputar oleh engine melalui belt, sehingga pompa selalu berputar walaupun tidak digunakan.