سیستم فرمان برقی EPS

سیستم فرمان برقی EPS امروزه جایگزین فرمان هیدرولیک، در بسیاری از خودروهای جدید شده است. یکی از مزیت های EPS حذف شدن پمپ هیدرولیک فرمان است که از 8 تا 10 اسب بخار از قدرت موتور را مصرف می کند. استفاده از فرمان هیدرولیکی اجزاء جدیدی را به اتومبیل‌ها اضافه کرد و باعث مصرف انرژی بیشتر خودروها شد.

سیستم فرمان برقی یا همان فرمان الکتریکی EPS مخفف است که (Electric Power Steering) از سال ۱۹۹۰ میلادی برای مونتاژ خودروها در کمپانی‌های خارجی استفاده می شود. این سیستم فرمان پیشرفته خودرو با قابلیت‌ها و عملکرد مثبتی که در حوزه ایمنی خودروها داشته است، توانست جایگزین فرمان هیدرولیکی خودروها شود.

سیستم‌های کمکی فرمان بخشی جدایی‌ناپذیر از خودروهای امروزی هستند. بدون وجود این سیستم‌ها، فرمان پذیری خودروها بسیار سفت و سخت می‌شود و راننده نه تنها زودتر از حالت معمول خسته خواهد شد، بلکه ایمنیدر رانندگی آن نیز کاهش پیدا خواهد کرد؛ علاوه‌بر این سفتی فرمان بدون وجود سیستم‌های کمکی باعث می‌شود تا در مانورهای سرعت پایین مانند پارک کردن، راننده متحمل سختی زیادی شود.

مزیت فرمان الکتریکی

اصلی‌ترین مزیت استفاده از تکنولوژی فرمان الکتریکی، اتصال سیستم کنترل خودرو به شبکه هوشمند ECU اتومبیل است. این امر باعث تولید نسل جدیدی از این فرمان‌ها شده است که به سرعت خودرو حساس هستند. این فناوری جدید در اتومبیل‌های مدرن امروزی از جمله خودرو‌های بورگوارد BX7 و BX5 استفاده شده است. در سیستم فرمان الکتریکی حساس به سرعت از سنسور‌های حرکتی استفاده شده است که می‌تواند میزان گشتاور تولید شده توسط موتور این سیستم را بر اساس سرعت و وضعیت ESP اتومبیل تعیین کند.

این نوع فرمان مشابه فرمان هیدرولیکی عمل می کند ولی از لحاظ ساختار متفاوت بوده و دارای مزایای زیادی نسبت به نوع هیدرولیکی است. این سیستم در اواسط دهه 70 برای اولین بار مطرح گردید اما ساخت و کاربرد عملی آن از سال 1993 شروع گردید. برای اولین بار شرکت HONDA در اتومبیل های رالی NSX از فرمان الکترونیکی استفاده نمود. در این سیستم ، مشکل دائمی بودن عملکرد سیستم کمکی فرمان حل شده است به طوریکه سیستم الکتریکی زمانی عمل می کند که چرخشی در فرمان به وجود آید به عبارت دیگر گشتاوری وجود داشته باشد.

فرمان الکتریکی از سه قسمت اساسی  تشکیل شده است که به سیستم فرمان مکانیکی (Rack and pinion) اضافه می شود :

1. سنسورگشتاور
2. موتور با جریان مستقیم
3. واحد کنترل الکترونیکی  (ECU)

نحوه عملکرد  EPS

فرمان الکترونیکی به این صورت عمل می کند که ابتدا سنسور، گشتاور وارده از غربیلک فرمان را حس نموده و آنرا به صورت سیگنال یا سیگنال هایی به واحد کنترل الکترونیکی ( ECU ) ارسال می کند. میکروکنترلر یونیت فرمان الکترونیکی علاوه بر این سیگنال ، سیگنالی نیز از سرعت خودرو دریافت می کند. آنگاه این دو را پردازش کرده و دستور العمل لازم را به قسمت موتور DC اعمال می نماید تا به صورت کمکی (Assisted) سیستم فرمان مکانیکی را تحت تاثیر قرار دهد.

بنابراین دستور العمل های ECU به موتور Brushless تابعی از خروجی سنسور گشتاور و سرعت خودرو است. این یعنی به منظور ایمنی بیشتر خودرو سرعت درعملکرد EPS موثر بوده و بیشترین عملکرد در سرعت های پایین و کمترین عملکرد فرمان در سرعت های بالای خودرو است.

تفاوت فرمان برقی و فرمان هیدرولیک

در گذشته فرمان ها کاملا مستقل و آزادانه فعالیت نمی‌کردند و به دلیل اتصال به موتور خودرو، حتی زمانی که در طول رانندگی حرکتی انجام نمی‌دهند باز هم انرژی زیادی مصرف می کردند. این موضوع باعث شد تا پژوهشگران صنعت خودروسازی به فکر ساخت سیستمی جدید برای فرمان‌ها بی‌افتند و در نتیجه آن فرمان‌های برقی یا EPS اختراع شد. فرمان برقی به جای استفاده از نیروی موتور خودرو که باعث افزایش مصرف سوخت می‌شود؛ مجهز به یک موتور کوچک و مستقل است و مانند فرمان هیدرولیکی باعث افزایش مصرف انرژی نمی گردد.

فرمان الکتریکی با توجه به مکانیک خودروها به سه حالت بر روی تمام خودوها نصب می‌شوند؛

_ نصب بر روی ستون فرمان

_ روی پینیون‌ها که بیشتر مورد استفاده در خودروهای نیمه سنگین است

_ بر روی دنده شانه‌ای خودرو.

فرمان الکتریکی مزایای زیادی نسبت به فرمان هیدرولیکی دارد این موارد شامل:

_ حذف پمپ هیدرولیک و چرخ

_ شیرهای کنترل و لوله های رابط

_ تسمه ما بین پمپ هیدرولیک و موتور اتومبیل

_ جک هیدرولیک و روغن هیدرولیک و وزن کم نسبت به فرمان هیدرولیکی

_تغییرات کمتر مکانیکی نسبت به فرمان هیدرولیک

_ فعالیت در زمان حرکت فرمان

_ کاهش حجم و اندازه نسبت به فرمان هیدرولیکی

_ مستقل بودن از موتور

_ طول عمر بیشتر

_ ایمنی بالاتر و مصرف انرژی کمتر

ضمن آنکه اگر زمانی فرمان الکتریکی دچار مشکل شده و عملکرد آن متوقف شود، به صورت خودکار می‌توان از فرمان مکانیکی استفاده کرد. سیستم فرمان الکتریکی تفاوتی که با سیستم هیدرولیکی دارد این است که موجب از بین رفتن بسیاری از اجزاء اضافی شده و در کاهش مصرف سوخت خودروها بسیار موثر است و زمانی عمل میکند که فرمان چرخش یا گشتاوری داشته باشد.

مزایای فرمان الکتریکی EPS

اصلی‌ترین مزیت سیستم کمکی فرمان برقی، مصرف انرژی کمتر آن است. در سیستم فرمان هیدرولیکی، پمپ هیدرولیک به صورت دائمی توسط موتور خودرو می‌چرخد و حتی زمانی که فرمان خودرو ثابت است شاهد هدر رفت نیرو در این بخش هستیم؛ اما در سیستم فرمان برقی، مصرف انرژی تنها در صورتی که لازم باشد اتفاق می‌افتد و در هنگام ثابت بودن فرمان هیچ مصرف برقی وجود ندارد.

این موتور برقی همچنین به خودروسازان این امکان را می‌دهد تا انواع سیستم‌های کمکی فعال مانند رانندگی بین خطوط  و سیستم اصلاح مسیر را به خودرو اضافه کنند. اصلی‌ترین سخت‌افزار مورد نیاز این سیستم‌های جدید همین موتور برقی EPS است. حتی امکان ارتقای قابلیت‌های سیستم EPS به راحتی و با اضافه کردن نرم افزار به ECU خودرو امکان‌پذیر است.

اجزاء تشکیل دهنده سیستم فرمان برقی (EPS)

_ جعبه فرمان

_ موتور DC

_ مکانیزم تقلیل

_ سنسور TORQUE

_ کنترل یونیت EPS