استاندارد تازه برای خودروهای ایرانی؛ سیستم کنترل پایداری الکترونیکی چیست و چگونه کار می‌کند؟

امروزه تمامی خودروهای صفر کیلومتر خارجی عرضه‌شده در کشورهای پیشرفته دنیا به سیستم کنترل پایداری الکترونیکی یا برنامه پایداری الکترونیک مجهز هستند، اما در ایران هنوز بسیاری از خودروها بدون این فناوری مهم ایمنی عرضه می شوند. با اجرایی شدن استانداردهای 85 گانه قرار است ESP نیز به یکی از فناوری های ایمنی الزامی در خودروها داخلی تبدیل شود. همان‌طور که قابل حدس است، این سیستم وظیفه دارد با حفظ پایداری خودرو، از واژگونی آن جلوگیری کند. اما آیا می‌دانید این سیستم چه مکانیسمی دارد؟ اگر شما هم به مکانیسم سیستم‌های خودرویی علاقه‌مند هستند و دوست دارید در این رابطه اطلاعات خود را بالا ببرید، پیشنهاد می‌کنیم با ادامه مطلب همراه دیجیاتو باشید.

یک سیستم اجباری در آمریکا و اروپا

سیستم کنترل پایداری الکترونیکی به‌اختصار ESC نام دارد. این سیستم در سال 1995 توسط شرکت آلمانی بوش معرفی شد و استفاده از آن در آمریکا از سال 2011 و در اروپا از سال 2014 به این طرف اجباری است. علت اجباری شدن استفاده از این سیستم، نقش بسیار مثبت آن در ارتقای ایمنی و کاهش تصادفات است.

نتایج یک مطالعه در کانادا، نشان می‌دهد آمار تصادفات ناشی از عدم تعادل و از دست رفتن پایداری در خودروهای مجهز به این سیستم 41 درصد کمتر است. همچنین این تحقیق ثابت کرده تصادف خودروهای مجهز به این سیستم در مسیرهای یخی، برفی و لغزنده 51 درصد پایین‌تر است.

در کنار این باید گفت محققان آمریکایی در تحقیقات خود متوجه شدند که اجباری شدن نصب سیستم کنترل پایداری الکترونیکی، هر ساله آمار مرگ و میر جاده‌ای را بین 5,300-10,300 مورد کاهش می‌دهد. این رقم برای تعداد مصدومان برابر با 168,000-252,000 مورد است. در واقع یافته‌های همین تحقیق بود که باعث شد استفاده از سیستم کنترل پایداری الکترونیکی از سال 2011 در آمریکا اجباری شود.

سیستم کنترل پایداری الکترونیکی بعضاً با نام ESP یا برنامه پایداری الکترونیک نیز شناخته می‌شود. برخی از خودروسازان نسخه اختصاصی خود را از این سیستم توسعه داده‌اند، به‌همین خاطر از نام‌های دیگری برای آن استفاده می‌کنند. برای مثال شرکت ب ام و این سیستم را DSC و شرکت هوندا آن را VSA می‌نامد. پورشه هم دوست دارد این سیستم را PSC بنامند.

واژه اختصاری ESC برگرفته از عبارت Electronic Stability Control است. این سیستم از قسمت‌های سخت‌افزاری و نرم‌افزاری تشکیل یافته و وظیفه دارد از سر خوردن یا واژگونی خودرو جلوگیری کند. عملکرد این سیستم ارتباط مستقیمی با عملکرد ترمز ABS و سیستم کنترل چسبندگی (TCS) دارد. در حقیقت می‌توان این دو سیستم را زیرمجموعه سیستم کنترل پایداری الکترونیکی تصور کرد.

ارتباط تنگاتنگ سیستم کنترل پایداری الکترونیکی با سایر سیستم‌ها

هسته اصلی یا مغز سیستم کنترل پایداری الکترونیکی را یک میکروکامپیوتر تشکیل می‌دهد. این میکروکامپیوتر سیگنال‌های دریافتی از مجموعه سنسورها را پردازش می‌کند تا مشخص شود که آیا راستای فرمان و جهت حرکت خودرو یکسان هستند یا خیر. بد نیست بدانید داده‌های دریافتی در هر ثانیه 25 بار پردازش می‌شوند.

اگر سیستم کنترل پایداری الکترونیکی به این نتیجه برسد که راستای فرمان و جهت حرکت خودرو تفاوت دارد، بلافاصله وارد عمل می‌شود و با انجام اقداماتی سعی می‌کند جهت حرکت را اصلاح کند. این اقدامات شامل درگیر کردن ترمز یک یا چند چرخ به‌خصوص و افزایش یا کاهش دور موتور و به‌تبع آن تنظیم سرعت خودرو می‌شود.

ماژول هیدرولیک، سنسور سرعت چرخ، سنسور زاویه فرمان و سنسورهای تشخیص انحراف و شتاب جانبی و همچنین ECU دیگر اجزای سیستم کنترل پایداری الکترونیکی را تشکیل می‌دهند. این اجزا با همکاری هم، زمان و میزان اقدامات پیشگیری‌کننده را تعیین می‌کنند.

سنسور زاویه فرمان با بررسی غربیلک، وضعیت آن را تشخیص می‌دهد. ماژول کنترلی، از داده‌های مربوط به این فاکتور و همچنین وضعیت پدال‌های ترمز و گاز، تصمیم راننده برای کنترل خودرو را حدس می‌زند. نتیجه بررسی این فاکتورها، به‌عنوان «وضعیت مطلوب» ثبت می‌شود. در گام بعدی سیستم کنترل پایداری الکترونیکی، این وضعیت را با حرکت واقعی خودرو مقایسه می‌کند.

علاوه‌بر سنسور زاویه فرمان، داده‌های دریافتی از سنسور تشخیص انحراف نیز اهمیت بالایی دارند. این سنسور تمامی حرکات خودرو حول محور عمودی را پایش می‌کند. داده‌هایی که این سنسور گردآوری می‌کند، با داده‌های سنسور تشخیص شتاب جانبی مقایسه می‌شوند. با ترکیب و مقایسه داده‌های این دو سنسور، ماژول کنترل «وضعیت واقعی»، جهت حرکت خودرو در مسیر را کشف می‌کند.

سنسورهای سرعت چرخ که فعال یا غیرفعال هستند، میزان چرخش و جهت چرخش را با استفاده از میدان مغناطیسی تشخیص می‌دهند. سیگنال‌های این سنسورها به ماژول کنترلی ارسال می‌شوند، ماژولی که سرعت چرخش را محاسبه می‌کند.

با تحلیل اختلاف بین وضعیت مطلوب و وضعیت واقعی و همچنین داده‌های مربوط به سنسورهای سرعت چرخ‌ها، ECU تصمیم می‌گیرد که با دخالت در گاز یا ترمز، وضعیت واقعی را مشابه با وضعیت مطلوب کند. نتیجه اینکه با این کار از لغزش یا واژگونی خودرو جلوگیری می‌شود.

دیگر مزایای سیستم کنترل پایداری الکترونیکی

استفاده از سیستم ESC، مزایای زیادی دارد و امکان توسعه سیستم‌های کاربردی‌تر را فراهم می‌سازد. برای مثال سیستم کمک به شروع حرکت در سربالایی و دستیار هیدرولیک ترمز ارتباط تنگاتنگی با ESC دارند، چرا که این سیستم می‌تواند کنترل ترمزها را در اختیار بگیرد. همچنین سنسور تشخیص انحراف سیستم ESC داده‌های خود را به سیستم پیشگیری از واژگونی نیز منتقل می‌کند.

به‌غیر از این‌ها باید گفت سنسورهای تشخیص سرعت چرخ‌ها، می‌توانند با مقایسه داده‌های آنها، پنچری را تشخیص دهند. این همان کاری است که سیستم پایش فشار باد لاستیک‌ها با کمک سنسورهای مذکور انجام می‌دهد.  

اگر بخواهیم بیشتر وارد جزئیات شویم، باید بگوییم سیستم کمک به شروع حرکت در سربالایی، تا چند ثانیه پس از برداشتن پا از روی پدال ترمز، ترمزها را درگیر نگه می‌دارد. در نتیجه راننده دیگر نیازی به استفاده از ترمز دستی یا نیم‌کلاچ پیدا نمی‌کند.

دستیار ترمز هیدرولیک هم با محاسبه جایگاه پدال و میزان فشار پای راننده، تعیین می‌کند که آیا راننده با قدرت کافی ترمز می‌گیرد یا خیر. این امر در شرایط اضطراری اهمیت بسیار بالایی دارد و هر گونه تعلل می‌تواند به تصادف منجر شود. وقتی که دستیار ترمز هیدرولیک تشخیص دهد راننده با قدرت کافی ترمز نمی‌گیرد، بلافاصله وارد عمل شده و نیروی ترمز را به حداکثر می‌رساند.

خودروهای سبک وزن با مرکز ثقل بالا، بیشتر در معرض خطر واژگونی قرار دارند، به‌همین خاطر به سیستم پیشگیری از واژگونی مجهز هستند. این سیستم با کمک سنسور تشخیص انحراف سیستم ESC می‌تواند شتاب‌های جانبی و به تبع آن خطر بالقوه واژگونی، را تشخیص دهد. در این حالت سیستم پیشگیری از واژگونی با کمک دستیار ترمز هیدرولیک، نیروی ترمز متفاوتی به هر یک از چرخ‌ها اعمال می‌کند تا تعادل خودرو حفظ شود. به‌جز ترمزها، این سیستم گشتاور تولیدی موتور را نیز با همکاری ECU کاهش می‌دهد.

سیستم ESC چه معایبی دارد؟

درست مثل کمربند ایمنی و ایربگ، سیستم کنترل پایداری الکترونیکی نیز از نظر ایمنی هیچ عیب و ایرادی ندارد. اما از آنجایی که این سیستم اجازه نظارت و دخالت در رفتارهای خودرو را دارد، می‌تواند تصمیم‌های راننده را بی‌اثر کرده و محدودیت‌هایی را ایجاد کند. این امر وقتی که راننده بخواهد سرعت و هیجان بیشتری را در جایی مثل پیست تجربه کند، به یک نکته منفی تبدیل می‌شود. البته در چنین شرایطی راننده می‌تواند با خاموش کردن ESC کنترل کامل خودرو را در اختیار بگیرد. 

خودروسازان مختلف، در قبال خاموش کردن سیستم کنترل پایداری الکترونیکی رویه‌های متفاوتی دارند. برای مثال در محصولات فولکس واگن، وقتی راننده این سیستم را خاموش می‌کند، عملکرد آن به‌طور کامل بی‌اثر نمی‌شود، بلکه برای دستیابی به هیجان بیشتر در پیچ‌ها، روی فاکتورهای دیگری نظارت می‌شود.

برخی شرکت‌ها، حالت‌های گوناگونی برای رانندگی تعریف کرده‌اند. انتخاب هر یک از این حالت‌ها، تغییراتی را در عملکرد سیستم ESC و سطح اختیارات آن ایجاد می‌کند. از این رو بیشتر مواقع نیازی به خاموش کردن این سیستم احساس نمی‌شود.

گفتنی است با وجود مزایای زیاد و نقش آنکارناپذیر آن در ارتقای ایمنی، سیستم کنترل پایداری الکترونیکی جایی در لیست تجهیزات خودروهای داخلی ندارد، به استثنای چند مدل جدید.