بررسي سيستم هاي الكترونيكي خودرو – ۳

طبق برخي برآوردها حدود ۳۰ درصد از سود حاصل از صنايع خودرو از بخش الكترونيك خودرو تامين مي شود و اين نسبت در آينده رو به افزايش خواهد بود. اين در حالي است كه علي رغم اهميت و جايگاهي كه الكترونيك خودرو مي تواند در توسعه صنايع خودرو و افزايش رضايتمندي مشتريان داشته باشد، به پتانسيل هاي عظيم دانشگاهي و صنعتي كشور در بخش الكترونيك خودرو كم توجهي شده است.

در اين گزارش كه توسط مركز پژوهش هاي صنعت الكترونيك كشور به عنوان يكي از كانون هاي تفكر شبكه تحليلگران تكنولوژي ايران (ايتان) تهيه شده است، تلاش شده است تا با معرفي حدود ۴۰ سيستم در الكترونيك خودرو كه بخش قابل توجهي از آنها سيستمهاي نوين هستند، به مسئولين صنايع خودروي كشور در جهت افزايش كارامدي و همچنين قدرت رقابت پذيري بين المللي صنايع خودروي كشور كمك شود.

857022_270

جهت تهيه گزارش تحليلي و به جهت عدم آشنايي برخي مسئولين و صاحبنظران حوزه هاي سياستگذاري با مباحث فني، بعضا نياز است تا گزارش ديگري با اندكي ورود به ابعاد تكنولوژيك موضوع تهيه شود. لذا گزارش فناورانه گزارشي با ماهيت دوگانه تحليلي- فني خواهد بود. در بخش اول اين گزارش صنعت خودرو از منظر كلان مورد بررسي قرار گرفت و اهميت توجه به بخش الكترونيك خودرو مورد ارزيابي قرار گرفت و سپس بخشي از سيستم هاي نوين الكترونيكي خودرو مورد بررسي قرار گرفت. در ادامه اين گزارش به بررسي ساير سيستم هاي الكترونيكي پرداخته شده است:

۲-۱-۶- كنترل انحراف از مسير فعال

در خودرو هاي معمولي در سرعت بالا در سر پيچ، رانندگان براي منحرف نشدن از مسير اگر پيچ به سمت راست باشد ابتدا به صورت لحظه اي فرمان را به سمت چپ مي چرخانند و سپس آن را به سمت راست مي برند اما در سيستم كنترل انحراف از مسير فعال اين عمل با توجه به سرعت خودرو به صورت خودكار انجام مي شود. كنترل انحراف از مسير فعال (۱) يك سيستم كنترل پايدار ديناميكي است كه شتاب طولي(۲) را ثابت نگه مي‌دارد و پايداري جنبي(۳) را به وسيله كنترل جهتگيري گشتاور(۴) بين چرخ هاي عقب، بهبود مي‌بخشد. جهت گيري گشتاور به منظور انتقال بيشترين ميزان گشتاور به چرخ با بالاترين مقدار پتانسيل كششي(۵) كنترل مي‌شود. اختلاف گشتاور بين چرخ هاي عقب، منجر به حركت انحرافي در جهت
مناسب مي شود و در نتيجه انحراف ديناميك خودرو را در حركت تصحيح مي نمايد. كه نتيجه آن پايداري خودرو با عملكرد هندلينگ بهبود يافته است.

qa

شكل ۲-۷ سيستم كنترل انحراف از مسير خودكار

تغييرات گشتاور توسط (۶) ECU (واحد كنترل الكتريكي) كنترل مي شود. سه جزء اصلي در ديفرانسيل كنترل شونده توسط كامپيوتر عبارتند از: كلاچ، ديفرانسيل اصلي، و سرعت تغيير دنده (افزايش يا كاهش) مي باشد.
اساس كنترل انحراف از مسير فعال تغيير سرعت چرخ است. اختلاف سرعت چرخ بهينه به وسيله ECU به منظور حفظ موقعيت فرمان درنظر گرفته شده است.
از توليد كنندگان اين سيستم مي توان شركت Mitsubishi Motors را نام برد.

ws

شكل ۲-۸ شماتيك مكانيكي كنترل انحراف از مسير فعال

۲-۱-۷- سيستم گسترش كيسه هوا

كيسه‌هاي هوا وسايل ايمني پسيو و غير فعال هستند كه براي تمامي خودرو هاي فروخته شده در ايالت متحده اجباري است. هدف از نصب سيستم هاي گسترش كيسه هاي هوا(۷) ، كه هنگامي كه خودرو ناگهاني سرعتش كم مي شود (مثل تصادف) عمل مي‌كند، ممانعت از برخورد سرنشين هاي خودرو با هر سطح سخت است.
كيسه هاي هوا معمولا از جنس پارچه نايلوني ساخته مي‌شوند و پشت پنل ها در قسمت هاي مختلف خودرو از جمله فرمان خودرو مخفي مي‌شوند.

در يك تصادف سنسور ضربه (يك شتاب سنج) يك سيگنال به قسمت كنترل كيسه هوا مي فرستد. اين واحد كنترل دستگاه تورم را فعال كرده كه از گاز هاي مخلوط شده با نيتروژن (NaN3،KNO3) تشكيل مي‌شود. كل اين فرايند از برخورد تا بازشدن كامل كيسه هوا تقريبا ۰٫۰۵ ثانيه به طول مي‌انجامد.

ed

شكل ۲-۹ عملكرد كيسه هوا

سرعت كيسه هاي هوا نزديك به ۲۰۰ مايل در ساعت مي باشد كه اين سرعت در برخي شرايط مي تواند خطرناك باشد به همين دليل استفاده از سيستم هاي كيسه هواي تطبيقي در حال گسترش مي باشد. اين سيستم از چند دستگاه تورم استفاده مي كند كه قابليت گسترش با درجه بالا و پايين را دارند و مي توانند فشار كيسه هوا را بر اساس عواملي چون موقعيت صندلي، اندازه مسافر، شدت تصادف و استفاده از كمربند ايمني تنظيم نمايند. بيشتر سيستم ها در صندلي جلو از يك سنسور وزن براي تعيين پر يا خالي بودن آن استفاده مي كنند تا در صورت خالي بودن آن مانع از فعال شدن سيستم كيسه هوا شوند. همچنين در صورتي كه اين سنسور وزن سرنشين را كم تشخيص دهد از سيستم گسترش سطح پايين استفاده مي نمايد.

در آغاز سپتامبر ۲۰۱۰ حدود ۲۰% از تمامي خودروهاي جديد فروخته شده در ايالات متحده داراي محافظت از ضربه از اطراف (وجود كيسه هوا در داخل درب هاي اطراف خودرو) بوده اند كه اين روند تا سال ۲۰۱۴ به ۱۰۰% خواهد رسيد.
البته لازم به ذكر است كه اين سيستم چندان سيستم جديدي در دنيا نيست اما تاكنون در بخش اندكي از خودروهاي داخلي تعبيه شده است. وجود مجموعه هايي همچون شركت نيمه هادي عماد در داخل كشور كه توانايي ساخت بخش MEMS كيسه هاي هوا را دارد، از جمله پتانسيلهايي است كه جا دارد توسط خودروسازان داخلي به آن توجه بشود و در صورت صرفه اقتصادي، از پتانسيل هاي شركتهاي داخلي نيز استفاده گردد.

برخي شركتهاي توليد كننده اين سيستم در جهان عبارتند از:
Autoliv, Bosch, Delphi, Denso, Continental, Mitsubishi Electric, Tokai Rika, Takata, TRW.

۲-۱-۸- سيستم هاي كنترل سرعت تطبيقي

سيستم هاي كنترل سرعت تطبيقي(۸) توسعه يافته سيستم هاي كنترل سرعت مي باشند كه به آنها يك سنسور حركت روبه جلو(۹) كه فاصله خودرو با خودرو جلويي را مي سنجد اضافه شده است. به اين سيستم ها گاهي سيستم كنترل سرعت فعال (۱۰) و كنترل سرعت هوشمند (۱۱) نيز گفته مي شود. طبق اعلان اداره ملي ايمني رفت و آمد در بزرگراه هاي آمريكا ۲۹ درصد از كل تصادفات را تصادفات مربوط به برخورد از عقب تشكيل مي دهند كه اين تصادفات عامل ۵٫۴ درصد از تلفات جاني در تصادفات در آمريكا مي باشند.

ACC ها مي توانند سرعت خودروها را مانند سيستم هاي كنترل سرعت در مقدار مشخصي ثابت نگه دارند. اما ويژگي متمايز كننده آنها اينست كه مي توانند به صورت خودكار سرعت خودرو را به گونه اي تنظيم نمايند كه فاصله خودرو با خودرو جلويي در حد اطمينان باقي بماند. اين سيستم با مونيتور كردن جاده تا فاصله ۵۰۰ فوتي و تشخيص خودرويي در مسير با استفاده از مكانيزم ترمز فاصله ميان خودرو و خودروي جلويي را در حد اطمينان نگه مي دارد و با خلوت شدن جاده مجددا با افزايش شتاب خودرو سرعت خودرو را به حد از پيش تعيين شده مي رساند.

qqww

شكل ۲-۱۰ نحوه عملكرد سيستم كنترل سرعت تطبيقي

دو نوع اصلي از سنسورهاي حركت رو به جلو وجود دارند. سنسورهاي رادار كه از امواج ماكروويو (عموما بين ۳۵ تا ۷۶ گيگاهرتز) استفاده مي‌كنند و سنسورهاي ليدار(۱۲) كه از يك ديود ليزري به منظور ايجاد سيگناهاي مادون قرمز استفاده مي نمايند. هر دوي اين سنسورها يك سيگنال ارسال مي كنند و زمان لازم براي بازتاب سيگنال از جسم روبرو را مونيتور مي‌كنند. هر چند سيستم هاي مبتني بر ليزر ازانتر مي باشند اما اين نوع سنسورها در تشخيص خودروها در وضعيت هاي بد آب و هوايي دچار مشكل مي شوند. همچنين در صورتي كه خودروي جلويي بسيار كثيف باشد در تشخيص آن دچار مشكل مي شوند.
برخي شركتهاي توليد كننده اين سيستم در جهان عبارتند از:
Bendix, Bosch, Continental, Delphi, TRW.

۲-۱-۹- روشنايي جلوي تطبيقي

سيستم هاي روشنايي جلوي تطبيقي(۱۳) روشنايي لامپ جلوي خودرو را بنا به موقعيت‌هاي متفاوت رانندگي تنظيم مي‌كند. بيشتر اين سيستم-ها يك يا چند ويژگي زير را دارند:
لامپ جلو با توجه به پيچ هاي جاده تنظيم مي شود.
مطابق با مسير خواسته شده در چهارراه ها پرتو تغيير مي كند.
ميزان پرتو به صورت خودكار در واكنش با باران، مه، ترافيك پيش رو و غيره تغيير مي كند.

بيشتر سيستم ها از موتور پله اي (۱۴) براي تنظيم هدف لامپ جلو استفاده مي‌كند. در شكل‌هاي بعد موقعيت‌هاي مختلف خودرو را مشاهده مي‌كنيد:
برخي شركتهاي توليد كننده اين سيستم در جهان عبارتند از:
Continental, Denso, Hella, Valeo, Visteon.

۲-۱-۱۰- سيستم ترمز ضد قفل

اگر راننده خيلي محكم ترمز بگيرد، بطوريكه چرخها قفل شوند، اصطكاك بين لاستيكها و سطح جاده از نوع جنبشي خواهد بود. اگر ترمز خيلي محكم گرفته نشود، چرخها به چرخيدن ادامه خواهند داد، در اين حالت اصطكاك ايستائي داريم؛ يعني اصطكاك در آستانه حركت كه مقدار آن از اصطكاك جنبشي بيشتر است. در صورتيكه چرخها قفل نشوند، خودرو پيش از توقف مسافت كمتري را مي پيمايد و زودتر متوقف مي شود. ترمز را همواره بايد چنان گرفت كه چرخها در آستانه قفل شدن باشند.

سرعت چرخ را نظارت كرده و فشار ترمز را به صورت خودكار به منظور ممانعت از قفل شدن چرخ ها و بهبود كنترل راننده خودرو، تنظيم مي-كند.
در ‏شكل ۲-۱۲ اتومبيل وقتي در حالت عادي درحال كار كردن است دريچه خروجي (C) از تلفيق كننده هيدروليكي بسته است و دريچه ورودي (A) باز باقي مي ماند تا فشار به مقدار دلخواه برسد.

سيستم ترمز ضد قفل (۱۵) مانع از قفل شدن چرخ ها به وسيله فشار ترمز مي شود. اين سيستم يك نقش مهم در بهبود ايمني خودروهاي پيشرفته ايفا مي كند. در يك جاده لغزنده، يك راننده ممكن است ترمز را خيلي محكم ضربه بزند كه باعث قفل شدن بيشتر چرخ ها و سر خوردن خودرو شود كه اين خود باعث توقف در مسير طولاني‌تر، از دست دادن توانايي هدايت خودرو و ناپايداري خودرو مي‌شود. سيستم هاي ABS

weeerrtttr

شكل ۲-۱۱ در شكل (الف) نور پايين جلو اتومبيل در حالتي كه توزيع بار در اتوموبيل يكنواخت باشد مشاهده مي شود. در شكل (ب) در اثر تغيير مركز ثقل اتومبيل جهت نور پايين جلو اتومبيل اصلاح شده است.در شكل (ج) در سر پيچ ناكارامدي سيستم چراغ نور پايين جلو اتومبيل مشاهده مي شود. اين نقص در شكل (د) با استفاده از سيستم روشنايي جلوي تطبيقي برطرف شده است. ه) محدوده ديد هر يك از لامپها. و) نمونه يك لامپ خودرو

سپس هر دو دريچه بسته باقي مي‌مانند تا اين فشار را نگه دارند و گشتاور ترمز لازم براي سيلندر ترمز چرخ را مهيا كنند. با تشخيص لغزنده بودن جاده توسط بخش كنترل دريچه خروجي باز شده و فشار را در انباره(۱۶) (D) آزاد مي‌سازد و مانع از قفل شدن چرخ ها مي‌شود. روغن ترمز اضافي نيز از طريق پمپ برگشت (E) به مخزن اصلي بازگردانده مي شود.
ترمزهاي ضد قفل را مي توان بر اساس تعداد كانال‌ها (تعداد سوپاپ هايي كه به طور جداگانه كنترل مي شوند) و تعداد حسگر هاي سرعت به كار رفته در آنها دسته بندي نمود:
● ترمز ضد قفل با چهار كانال و چهار حسگر سرعت:اين بهترين طراحي است كه در آن براي هر چرخ حسگر و سوپاپ جداگانه اي وجود دارد با اين روش كنترل گر هر چرخ را به طور مجزا بررسي مي كند تا به هر چرخ بيشترين نيروي اصطكاك وارد شود.
● سه كانال و سه حسگر: در اين نوع براي هر چرخ جلو يك حسگر و يك سوپاپ وجود دارد اما براي دو چرخ عقب فقط يك حسگر و يك سوپاپ وجود دارد.حسگر سرعت چرخ هاي عقب روي محور عقب قرار دارد.

در اين حالت براي هر چرخ جلو كنترل جداگانه وجود دارد بنابراين چرخ هاي جلو به بيشترين نيروي ترمزي مي رسند. چرخ هاي عقب قبل از فعال شدن سيستم ضد قفل، قفل مي كنند. با اين سيستم ممكن است يكي از چرخهاي عقب هنگام ترمز كردن قفل كند كه نسبت به حالت چهار كاناله باعث كاهش كارايي ترمز مي شود.

1122

شكل ۲-۱۲ سيستم ترمز ضد قفل

● يك كانال و يك حسگر:اين سيستم در وانت ها و كاميون ها با محور عقب ضد قفل وجود دارد كه يك سوپاپ براي كنترل هر دو چرخ عقب و يك حسگر سرعت واقع در محور عقب دارد.
برخي شركتهاي توليد كننده اين سيستم در جهان عبارتند از:
Bosch, Continental, Mitsubishi,TRW, Wabco.

———————————————–
پي نوشت ها:

۱٫ Active Yaw Control
۲٫ Longitudinal acceleration
۳٫ Lateral stability
۴٫ Torque-bias
۵٫ Traction potential
۶٫ Electrical Control Unit
Airbag Deployment Systems .7
۸٫ Adaptive Cruise Control Systems (ACC)
۹٫ headway sensors
۱۰٫ Active Cruise Control (ACC)
۱۱٫ Intelligent Cruise Control (ICC)
۱۲٫ Lidar
۱۳٫ Adaptive Front Lighting
۱۴٫ Stepper motors
۱۵٫ Anti-lock Braking Systems
۱۶٫ Accumulator

شاید این مطالب را هم دوست داشته باشید

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *