حذف 
در مواقعی از رانندگی ممکن است که به دلایل گوناگون کنترل ماشین از دست ما خارج شود و خودرو از مسیر خود منحرف گردد. خواستگاه اصلی تکنولوژی کنترل پایداری همین مسئله بوده و تلاش میکند تا با تشخیص صحیح خود به کمک حسگر ها، خودرو را به مسیر درست خود بازگرداند.
در ادامه سعی داریم به تشریح درست این تکنولوژی بپردازیم. از همین رو ابتدا یک نگاه کلی در رابطه با این تکنولوژی به شما خواهیم داد و سپس به جزئیات کارکرد سیستم کنترل پایداری خواهیم پرداخت.
تکنولوژی کنترل پایدرای ماشین
کنترل پایداری الکترونیکی معادل عبارت انگلیسی Electronic stability control است؛ برای اشاره به این سیستم، به اختصار به صورت ESC نوشته میشود که معرف یک سیستم پایداری الکترونیک (ESP) یا کنترل پایداری دینامیک (DSC) است. سیستم کنترل پایداری خودرو یک فناوری رایانه‌ای است که برای حفظ پایداری خودرو طراحی شده است و میتواند به شکل بالقوه سبب بهبود امنیت خودرو، از طریق شناسایی و به حداقل رساندن لغزش های احتمالی آن در طول مسیر شود؛ به‌طور کلی زمانی که این سامانه انحراف خودرو را تشخیص میدهد، جهت کمک به راننده اقدام به ترمز گرفتن برای هدایت خودرو به مسیر مورد نظر راننده خواهد کرد. لازم به توضیح است که این ترمزها می‌توانند به صورت جداگانه نیز بر روی هر یک از چرخهای خودرو اعمال شوند.
همانگونه که پیشتر نیز گفته شد، کاربرد این سیستم افزایش امنیت سرنشینان خودرو و بهبود عملکرد خودرو در طول مسیرهای مختلف میباشد؛ ایمنی رانندگی در اواسط دهه 90 میلادی، با معرفی کنترل پایداری الکترونیکی (Electronic Stability Control) گام بزرگ و رو به پیشرفت قابل ملاحظه ای برداشت.
شرکت معتبر بوش آلمان، اولین شرکتی بود که از این فناوری رونمایی کرد و آن را توسعه داد. مهمترین نقش سیستم ESC افزایش ایمنی رانندگی و کاهش تعداد و شدت تصادفات است؛ تقریباً همه ما تجربه رانندگی در شرایط بد را داشته ایم و در بعضی شرایط نامطبوع و جاده های لغزنده رانندگی کرده ایم؛ در هوای بارانی، جاده های برفی و یا حتی جاده هایی که در سرمای زمستان یخ زده باشند. سیستم کنترل پایداری الکترونیکی به همراه سایر دستگاه ها و سیستم های ایمنی و نظارتی موجود در وسایل نقلیه امروزی، به رانندگان کمک میکند تا کنترل خود را در جاده حفظ کنند و از بروز هرگونه حادثه پیشگیری شود. استفاده از این سیستم در کنار سیستم کروز کنترلر، از مهمترین سیستم‌های ایمنی لازم برای هر خودرویی به شمار می‌رود که در صورت فعال بودن میتواند از تصادفات زیادی جلوگیری کند.
برای اینکه شناخت بهتری از سیستم کنترل پایداری خودرو داشته باشیم، در نظر بگیرید که اگر راننده با گردش سریع فرمان،کنترل خودرو را از دست بدهد و خودرو بلغزد، این سیستم ESP است که خودرو را به مسیر اصلی خود باز خواهد گرداند؛ به عنوان مثال دیگری از شرایط بد رانندگی، در نظر بگیرید که اگر خودرویی در حال حرکت باشد و ناگهان ترمز یکی از چرخهای آن فعال گردد، به دلیل اختلاف سرعت موجود در بین چرخ ها، خودرو در جهت همان چرخ خواهد چرخید؛ در این شرایط راننده با فشردن یکی از پدال‌ها یا اهرم‌های موجود در زیر پای خود، میتواند خودرو را به سمت دلخواه هدایت کند. همان گونه که گفته شد سیستم ESP هنگام تغییر مسیر ناخواسته خودرو، آن را به مسیر اولیه خود باز خواهد گرداند، لغزش جانبی خودرو را در هنگام گردش فرمان با اعمال نیروی ترمز بر روی یک چرخ، کنترل میکند و خودرو را به مسیر مورد نظر راننده بر می‌گرداند.
اهمیت سیستم کنترل پایداری
ESC با استفاده از تمام سیستم های الکترونیکی مدرنی که در اختیار خود دارد، بسته به اینکه کدام چرخ میتواند بیشترین میزان ایمنی را برای رانندگی افزایش دهد، یک یا چند ترمز مجزا را فعال میکند و دریچه گاز را کنترل خواهد کرد تا از سرعت حرکت خودرو بکاهد. در حقیقت این سنسور به دنبال تفاوت بین جهت فرمان و جهت حرکت خودرو است؛ سپس کامپیوتر خودرو اصلاحات لازم را انجام میدهد تا جهت حرکت وسیله نقلیه مطابق با آنچه که راننده میخواهد، باشد.
در طی یک مطالعه که توسط دولت ایالات متحده سازمان‌دهی شده بود، نشان داده شد که ESC میزان تصادفات تک وسیله‌ای، تصادفی که فقط شامل یک وسیله نقلیه است، را تا 34 درصد برای خودروهای معمولی و تا 59 درصد برای خودروهای SUV یا همان خودروهای شاسی‌بلند، کاهش میدهد. موسسه رسمی بیمه در ایالات متحده آمریکا نیز برای تامین امنیت بزگراه‌ها تخمین زده است که استفاده از سیستم ESC میزان تصادفات مرگبار تک وسیله‌ای را تا 56 درصد و تصادفات شامل چند وسیله نقلیه را تا 32 درصد کاهش میدهد.
با اثبات کارآمدی این سیستم ایمنی، دولت ایالات متحده استفاده از چنین سیستمی را در خودروهای تولیدی سال 2012 و بعد از آن اجباری اعلام کرد. جالب است بدانید که این سیستم در کمپانی‌های مختلف نام‌های مختلفی نیز دارد؛ به طور مثال کمپانی آلفا رومئو به آن VDC، بی ام دبلیو به آن DSC، کمپانی فراری به آن CST و کمپانی لکسوس آن را VDIM مینامند؛ حال آنکه همگی این سیستمها در مفهوم، کار ESP را انجام میدهند و به پایداری خودرو در شرایط مختلف کمک میکنند.
دیفرانسیل خودرو و اهمیت آن
دیفرانسیل خودرو قسمتی از سیستم انتقال نیروی محرکه خودرو هستند که سبب میشوند تا چرخ‌ها با سرعت‌های مختلف و با نیرویی مساوی بچرخند؛ چرا که وظیفه انتقال نیروی حرکتی از جعبه دنده به چرخ‌ها را بر عهده دارد. دیفرانسیل قطعه‌ای است در زیر خودرو و بین دو چرخ جلو یا عقب، بسته به دیفرانسیل جلو یا عقب بودن خودرو، که قدرت موتور را بین دو چرخ تقسیم میکند. لازم به توضیح است که بعضی از خودروها به صورت دو دیفرانسیل نیز طراحی و تولید میشوند.
دیفرانسیل خودرو شامل اجزاء زیر میباشد:
- پنیون
- کرانویل
- هرزگردها
- چرخ دندههای جانبی
- پوسته هرزگردها
وظیفه دیفرانسیل چیست؟
ساده ترین و متداولترین وسیله مکانیکی برای این که ماشین قادر به چرخیدن در پیچ ها باشد، استفاده از سیستم دیفرانسیل است؛ استفاده از دو چرخ دنده مخروطی که یکی از این چرخ دنده های مخروطی کوچکتر و محرک است و به آن پینیون گفته میشود و چرخ دنده بزرگتر را که کرانویل مینامند، نیز باعث چرخش خودرو در پیچ ها میشود و از اهمیت قابل ملاحظه ای برخورداند.
حال اگر دو محور را از وسط کرانویل به دو چرخ ببریم، جهت جریان حرکت را 90 درجه تغییر دادهایم و جهت حرکت محور خارجی جعبه دنده، سرعت دوران آن نسبت به قطر کرانویل و قطر پینیون کاهش داده میشود تا گشتاور خودرو نیز به همین نسبت افزایش یابد. همان گونه که گفته شد، این دو چرخ دنده مخروطی قسمتی از دیفرانسیل خودرو را تشکیل میدهند. اگر حرکت اتومبیل فقط منحصر به یک خط مستقیم باشد، نیازی به دیفرانسیل نخواهیم داشت و همین دو چرخ دنده مخروطی کافی است؛ ولی در پیچ ها یا هنگام دور زدن چه اتفاقی باید بیفتد؟ فرض کنید که اتومبیل باید به راست بپیچد و چرخ محرک طرف راست روی دایرهای حرکت میکند که شعاع آن کمتر از دایره چرخ محرک طرف چپ میباشد؛ لذا سرعت حرکت چرخ سمت چپ باید بیشتر باشد تا بتواند با چرخ سمت راست حرکت کند؛ به عبارت دیگر بین سرعت دوران دو چرخ چپ و راست که درخط مستقیم مساوی است، در پیچ ها باید اختلاف باشد و وسیله ای که بین سرعت دوران چرخ اختلاف میاندازد، دیفرانسیل نام دارد.
هرز گردها چیستند و چه نقشی دارند؟
هرز گرد ها چهار چرخ دنده مخروطی کوچک هستند که روی یک قطعه چهار شاخ نصب شدهاند و با دو چرخ دنده مخروطی جانبی که در سر هریک از محور چرخ ها، میل پلوس ها، سوار شده اند، درگیر میباشند. مجموعه این چهار هرزگرد و دو چرخ دنده جانبی سر پلوس ها در پوست های به نام پوسته هرز گردها قرار دارد.
پوسته هرزگردها به کرونویل پیچ شده است. لازم به ذکر است که هنگام حرکت روی خط مستقیم، مقاومت و بار روی چرخ ها برابر است. در این صورت چرخ دنده های جانبی سر میل
پلوس ها با سرعت مساوی میچرخند، بنابراین هرز گردها فقط حرکت انتقالی خواهند داشت. در این حالت جریان توان از پینیون به کرانویل و از کرانویل به پوسته هرزگردها برقرار میگردد. هرز گردها فقط حرکت انتقالی خواهند داشت و چون چرخ دنده های جانبی با هرز گردها درگیرند، با سرعت برابر با آن میچرخند تا میل پلوس ها و چرخ ها با سرعت مساوی روی یک خط مستقیم حرکت کنند.
موقعی که فرمان اتومبیل را به طرف راست میگردانیم، مقاومت روی چرخ محرک سمت راست زیاد میشود؛ درحالی که فشار روی چرخ سمت چپ کاهش یافته و آزادانه به حرکت ادامه میدهد. فشار روی چرخ طرف راست، تمایل به متوقف کردن این چرخ را دارد لذا سرعت دوران آن را نسبت به چرخ طرف چپ کمتر میکند. این اختلاف اولیه سرعت دوران چرخ ها، سبب میشود که هرز گردها در حین حرکت انتقالی، حول محور خود نیز حرکت وضعی یا هرزگردی داشته باشند.
هرز گشتن این هرزگردها، دو جهت مختلف دوران برای دو چرخ پیش میآورد، بدین معنی که به گردش آزاد چرخ سمت چپ به طرف جلو کمک میکنند؛ در حالی که چرخ سمت راست را میخواهند به طرف عقب ببرند. البته در عمل، چرخهای راست به طرف عقب نمیروند، بلکه از سرعت دوران آن به طرف جلو کاسته میشود. هر چه قدر از سرعت دورانی چرخ سمت راست کاسته شود به همان اندازه به سرعت دورانی چرخ سمت چپ اضافه میگردد، لذا با توجه به مطلب گفته شده، استفاده از سیستم کنترل پایداری به منظور کنترل سرعت هر چرخ ضروری میباشد.
عملکرد سیستم کنترل پایداری الکترونیکی
ESC از سنسورهای مختلفی مانند سنسور سرعت، سنسور موقعیت چرخ خودرو، سنسور انحراف جانبی و بسیاری دیگر از سنسورها استفاده میکند تا مسیری که راننده خودرو انتظار دارد طی شود را با مسیر حرکت واقعی خودرو مقایسه کند.
اگر این سیستم تشخیص دهد که انحراف خودرو قریب الوقوع است و یا اینکه روند انحراف خودرو آغاز شده است، به این معنی که خودرو در مسیری که راننده دستور میدهد، حرکت نمی‌کند، آنگاه به دستور همین سیستم کنترل پایداری، ترمز هر یک از چرخ ها، به طور جداگانه، فعال خواهد شد تا خودرو دوباره تحت کنترل درآید. همانطور که اشاره شد، نکته مهم در مورد سیستم کنترل پایداری این است که سیستم ترمز به صورت جداگانه برای هر چرخ فعال میشود، در حالی که هنگام ترمزگیری توسط راننده خودرو، ترمز به هر چهار چرخ خودرو اعمال خواهد شد؛ بنابرین می‌توانیم اینطور بگوییم که ESC توانایی کاری را دارد که راننده از انجام آن ناتوان است.
حسگر های سیستم کنترل پایداری
سنسور سرعت چرخ: حسگری در هر چرخ وجود دارد که میزان دوران آن را اندازه گیری میکند و ECU این عدد را با دور پیشرانه خودرو مقایسه خواهد کرد.
سنسور زاویه فرمان: این حسگر که در ستون فرمان قرار دارد، زاویهای را که راننده قصد دارد خودرو را هدایت کند را اندازه میگیرد. در صورتی که این عدد با جهتی که خودرو در حال حرکت در آن است متفاوت باشد سیستم ESC وارد عمل خواهد شد.
سنسور سرعت چرخش: این حسگر همان سنسور yaw است؛ این حسگر جهت حرکت خودرو را به کامپیوتر مرکزی خودرو گزارش میدهد.
سیستم ESP همچنین از کنترل Traction نیز بهره می‌برد. اگر سیستم ESP از لغزش‌های جانبی خودرو جلوگیری نماید اما کنترل Traction از لغزش‌های طولی ممانعت به عمل آورد. اگر سیستم کنترل Traction لغزش و سر خوردن یک چرخ را تشخیص داد، سیستم ESP با دریافت داده‌های مناسب از سنسورها لغزش جانبی خودرو را بررسی میکند و فرامین لازم به خودرو منتقل خواهد شد.
آیا کنترل پایداری الکترونیکی، همان سیستم کنترل کشش (Traction Control) است؟
کنترل پایداری خودرو تفاوت های قابل توجهی را با سیستم کنترل کشش دارد و عملکرد آن با سیستم کنترل پایداری یکسان نیست؛ به این صورت که سیستم کنترل کشش نسبت به لغزندگی چرخ خودرو حساس است، یعنی در صورت تشخیص چرخش در جای لاستیک، با اعمال ترمز به چرخ یا کاهش قدرت موتور انتقال یافته به آن چرخ، حرکت آن را به حالت طبیعی بر‌می‌گرداند. سیستم کنترل کشش میتواند در مواردی از بروز انحراف خودرو جلوگیری کند اما سطح عملکرد آن از ESC پایین‌تر است.
در حالت کلی، سیستم ESC به گونه‌ای برنامه‌ریزی شده است که از فعالیت همزمان سیستم کنترل کشش جلوگیری میکند؛ به این صورت که اگر ESC فعال شود، کنترل کشش نمی‌تواند فعال شود و همان کار سیستم ESC را انجام دهد.
اصلی ترین مزیت سیستم ESP
مهمترین مزیتی که می‌توان از این سیستم عنوان کرد کاهش چشم‌گیر تصادفات میباشد. هر راننده‌ای ممکن است در شرایط لغزنده مجبور به رانندگی باشد، خواه آب و هوا بارانی باشد یا برفی و حتی یخبندان. سیستم ESP کمک شایانی به حفظ کنترل خودرو در شرایط بد آب و هوایی خواهد کرد.
آیا داشتن سیستم کنترل پایداری الکترونیکی به این معنی است که خودروی ما هیچ وقت از کنترل خارج نخواهد شد؟
جواب منفی است، حتی با داشتن سیستم ESC نیز ممکن است خودرو از مسیر خود منحرف شود. سرعت زیاد، جاده بسیار لغزنده و یا لاستیک‌های کهنه و یا بیش از حد باد شده از جمله دلایلی هستند که بر روی عملکرد ESC تاثیر منفی خواهند گذاشت.
چگونه می‌توان فهمید که سیستم پایداری الکترونیکی خودرو فعال است؟
سیستم های ESC تولید شده در کارخانجات مختلف، عملکرد متفاوتی دارند. رانندگان بعضی از خودروها ممکن است متوجه تغییر مسیرهای خفیف و ناخواسته شوند؛ یا حتی صدای فعالیت سیستم ترمز ضد قفل را نیز بشنوند، با این حال، عملکرد برخی از سیستم‌های ESC به حدی نرم و روان است که راننده نمی‌تواند متوجه فعالیت آن شود. بسیاری از سیستم‌های ESC دارای چراغ هشداری هستند که در صورت فعال شدن سیستم، روشن میشوند. در جاده‌های لغزنده، بارانی، برفی یا یخی احتمال فعال شدن سیستم ESC بالاست. همچنین رانندگی با سرعت بالا در پیچ‌ها، رانندگی در جاده‌های کوهستانی و پر پیچ و خم نیز میتواند باعث فعال شدن سیستم شود. بعضی از سیستم‌های کنترل پایداری مطابق با نحوه رانندگی، عملکرد خود را تغییر میدهند.