فرمان برقی (EPS) یا همان فرمان کمکی برقی جدیدترین سیستم کار رفته برای فرمان پذیری خودرو است. در ادامه این سیستم را بیشتر بررسی می کنیم.
امروزه با توجه به شلوغی و ترافیک های سرسام آور کلانشهرها و مشقت و سختی پارک کردن در فضاهای کوچک مانند پارکینگ های طبقاتی ، سیستم های کمکی جزء لاینفک خودروها می باشند و بدون وجود این سیستم ها رانندگی کردن به واقع دشوار و خسته کننده خواهد بود. از ابتدای اختراع خودرو و پیشرفت آن سیستم فرمان پذیری نیز همانند سایر بخش ها و سیستم های خودرو رفته رفته بهتر و کارآمدتر شده تا جایی که با بکارگیری علم الکترونیک در صنعت خودرو فرمان های کمک برقی جهت راحتی و ایمنی هرچه بیشتر روی، کار آمدند.
چگونگی عملکرد سیستم فرمان
سیستم فرمان بطور کلی از اجزای مختلفی شامل غربیلک فرمان، میل فرمان، ستون فرمان، جعبه فرمان، اتصالاتی مانند چهارشاخ، شغال دست و… تشکیل شده است. بطور ساده اگر بخواهیم عملکرد مکانیکی سیستم فرمان را توضیح دهیم بدین صورت است که ابتدا راننده با چرخاندن غربیلک نیروی اولیه را به سیستم فرمان وارد می کند سپس این نیرو به میل فرمان منتقل می شود و نهایتا پس ازانتقال به جعبه فرمان نیرو به چرخ ها می رسد و باعث حرکت چرخ ها به چپ و راست می شود.
عملکرد سیستم فرمان در خودرو تا قبل از دهه ۵۰ میلادی تنها بصورت مکانیکی از طریق اتصال فرمان به میل فرمان و چرخ ها صورت می گرفت که برای راننده چندان راحت نبوده و چرخش چرخ ها به سختی و با صرف انرژی زیاد از طرف راننده امکان پذیر بود بخصوص در رانندگی شهر و دور زدن در خیابان ها. پس از آن با اضافه شدن پمپ هیدرولیک به جعبه فرمان نیروی هیدرولیک با افزایش گشتاور به کمک راننده آمد. در واقع با معرفی این سیستم برای به چرخش در آمدن چرخ ها به اعمال گشتاور کمتری از طرف راننده نیاز بود و پمپ هیدرولیک با نیرویی که از تسمه میل لنگ موتور دریافت می کرد این گشتاور را برای چرخش تایرها به وجود می آورد در نتیجه راننده به انرژی کمتری برای چرخاندن غربیلک نیاز داشت.با اختراع این سیستم که اولین بار در سال ۱۹۵۱ روی خودروی کرایسلر استفاده شد نرمی و راحتی به طور محسوسی افزایش یافت و لذت رانندگی با خودروهای بزرگ و کشیده امریکایی دوچندان شد.
نکته منفی که مورد سیستم های کمک هیدرولیکی وجود داشت این بود که به علت استفاده پمپ هیدرولیک از پولی و تسمه متصل به موتور و به تبع آن اعمال فشار بیشتر به موتور، مصرف سوخت را تا قدری بالا می برد و علاوه بر این می توانست در بلند مدت روی استهلاک موتور نیز تاثیر منفی بگذارد.
در ادامه پیشرفت سیستم های کمک فرمان سیستم الکتروهیدرولیک به بازار عرضه شد .تفاوت این مدل با سیستم هیدرولیک در این بود که در جعبه فرمان الکتروهیدرولیکی به جای اینکه نیروی پمپ هیدرولیک از تسمه میل لنگ موتور تامین شود توسط موتور الکتریکی تامین می شد اما پمپ هیدرولیک برای به حرکت در آوردن چرخ ها همچنان به قوت خود در این سیستم ها باقی است.
در ادامه و آخرین نسل از سیستم های کمکی فرمان، سیستم کمکی برقی یا همان فرمان برقی وارد صنعت خودروها شد که اولین بار کمپانی هوندا در سال ۱۹۹۳ از این سیستم برای محصولات خود استفاده نمود. در ادامه مطلب به بررسی بیشتر این سیستم خواهیم پرداخت.
سیستم کمکی برقی یا فرمان برقی Electric Power Streenig (EPS)
وقتی سخن از سیستم کمک برقی به میان می آید بسیاری افراد آن را با نام فرمان برقی در بازار می شناسند و تصور می کنند در سیستم برقی خبری از اتصالات مکانیکی فرمان نیست و تمام کنترل فرمان پذیری وسیله نقلیه توسط موتور الکتریکی صورت می گیرد. درصورتی که اصلا اینطور نیست و به علت رعایت مسائل ایمنی خودروسازها ملزم هستند که در هرصورت از اتصالات مکانیکی روی سیستم هایی مانند ترمز، فرمان و.. استفاده کنند تا اگر احیانا این سیستم های کمکی به هر دلیل از مدار خارج شد راننده بتواند بوسیله سیستم مکانیکی خودرو را کنترل کند.
در واقع در این نسل از سیستم ها فقط یک موتور الکتریکی به کمک جعبه فرمان می آید و با اعمال گشتاور بیشتر باعث تسهیل در گردش چرخ ها با فرمان برقی می شود. پس صحیح تر این است که این سیستم را فرمان کمکی برقی بنامیم نه فرمان برقی.
عملکرد سیستم فرمان کمکی برقی
سیستم فرمان برقی از اجزایی شامل سنسور گشتاور، موتور الکتریکی، واحد کنترل الکتریکی ECU تشکیل شده است که روی ستون فرمان قرار گرفته و جایگزین پمپ هیدرولیک در سیستم فرمان هیدرولیکی می شود. در این سیستم وظیفه تعیین میزان گشتاور ارسالی به چرخ ها برعهده ECU است و مکانیسم انتقال گشتاور بدین صورت است که سنسور گشتاور میزان گشتاور و نیروی وارده توسط راننده به غربیلک فرمان را به ECU ارسال می کند و ECU با توجه به داده هایی از قبیل گشتاور وارد شده به فرمان از طریق راننده، زاویه فرمان، سرعت چرخش فرمان و سرعت خودرو گشتاور لازم برای چرخش چرخ ها را تعیین می کند و این اطلاعات را به موتور الکتریکی ارسال می شود. درنهایت موتور الکتریکی باعث چرخش هرچه آسان تر چرخ ها خواهد شد. به عبارت ساده تر یک موتور برقی فرآیند انتقال گشتاور را در یک سیستم مکانیکی تسهیل می کند.
همانطور که این سیستم با عملکرد خوب خود در رانندگی شهری پارک کردن با اعمال حداکثر گشتاور می تواند راحتی و لذت رانندگی را دوچندان کند، در نقطه مقابل در رانندگی بین شهری و اتوبان ها با تشخیص سرعت خودرو توسط سنسور ها و ارسال سیگنال به ECU عملکرد موتور الکتریکی به پایین ترین سطح خود می رسد تا در سرعت های بالا از بروز تصادفات و واژگون شدن خودرو بخاطر نرمی بیش از حد فرمان جلوگیری کند.
آپشنی که در برخی خودرو ها با نام فرمان سه حالته وجود دارد و با توجه به سرعت خودرو می توان میزان حساسیت آن را تنظیم نمود هم به ویژگی کمک برقی فرمان برمی گردد. همچنین فرمان برقی می توان در عملکرد بعضی از آپشن های دیگر نظیر اتوپارک هم نقشی اساسی داشته باشد و در سیستم های نیمه خودران هم فرمان کمکی برقی نقش پررنگی دارد.
شاید بتوان گفت اصلی ترین مزیت این سیستم نسبت به نسل های گذشته سیستم های کمکی فرمان عدم استفاده از نیروی موتور به عنوان منبع انرژی و کاهش مصرف سوخت می باشد همچنین به علت اینکه موتور الکتریکی با پیشرانه ارتباطی ندارد در صورت از کار افتادن و یا خاموش بودن موتور خودرو، سیستم کمکی فرمان به کار خود ادامه می دهد.
مزیت دیگری که این سیستم در مقایسه با سیستم هیدرولیکی دارد را می توان در کمتر بود وزن قطعات و پیچیدگی بکار رفته در این سیستم دانست که باعث می شود علاوه بر کاهش وزن خودرو در قسمت جلو ،استهلاک کمتری نیز خواهد داشت. علاوه بر این راحتی و نرمی فرمان نسبت به مدل هیدرولیکی بطور محسوسی افزایش پیدا کرده که در رانندگی شهری یک امتیاز بزرگ محسوب می شود.
در کنار مزایای این سیستم می توان به عدم کارایی آن برای خودروهای سنگین به عنوان یک نکته منفی اشاره کرد چرا که در خودروهای باری و سنگین وزن به موتور الکتریکی بسیار قوی نیاز است تا بتواند چرخ ها را بچرخاند که در عمل به دلیل هزینه بر بودن آن صرفه نداشته و شدنی نیست. البته برخی علاقه مندان به خودروهای سواری اسپرت هم بعضا از نبود حس رانندگی کافی مانند فرمان های هیدرولیکی گلایه دارند که سازندگان بزرگی همچون پورشه درصدد رفع این ایراد احتمالی برآمده اند.
