بررسی سیستم های الکترونیکی خودرو – ۲

فصل ۲: سيستمهاي نوين در صنايع خودرو

اكثر سيستم هاي الكترونيكي مورد استفاده در خودروها از يك يا چند سنسور استفاده مي كنند. در خودروهاي پيشرفته امروزي تا ۱۵۰ سنسور در خودروها نصب مي شود. با توجه به اهميت سنسورها در خودرو و گستره نفوذ آنها، در اين بخش به سنسورها توجه ويژه اي شده است و تلاش شده است تا سيستهاي نوين در صنايع خودرو بر اساس سنسورهايي كه در آنها مورد استفاده قرار گرفته است، مورد بررسي اجمالي قرار داده شود.

۱-۲- سنسورها در صنايع خودرو

۲-۱-۱- سنسورهاي ضبط كننده تصادف(۷) يا داده هاي رويداد
سنسورهاي ضبط كننده داده هاي رويداد(۸) كه به عنوان ثبت كننده اطلاعات برخورد يا تصادف نيز شناخته مي شوند، سيستم هايي هستند كه اطلاعات مرتبط با فعاليت خودرو را ثبت مي كنند و در صورت بروز تصادف مي توان به كليه اطلاعات بخش هاي مختلف يك ماشين در چند ثانيه قبل و بعد از تصادف دسترسي داشت.
ساختمان اين سيستم ها مانند جعبه سياه هواپيماهاست. اين سيستم ها پارامترهاي مختلف خودرو را از قبيل سرعت خودرو، موقعيت پدال، موقعيت فرمان خودرو و ديگر اطلاعات خودرو را ثبت مي كنند و اين اطلاعات مي تواند توسط كارشناسان تصادفات بعدا مورد استفاده قرار داده شود.
لازم به ذكر است كه شركت تويوتا اعلام كرده است كه تا قبل از پايان سال ۲۰۱۰ تمامي محصولات جديد تويوتا و لكسوز به EDRs مجهز خواهند شد.
برخي شركتهاي توليد كننده اين سيستم در جهان عبارتند از:

Bosch, Fujitsu, HK E-CAR, KCI Communications, Mobile Watchman.

۲-۱-۲- پارازيت گيري كابين

بيشتر سازندگان خودرو هاي با موتور احتراق داخلي، از مواد و طراحي اي براي اتاق سرنشينان استفاده مي كنند كه محل سرنشينان خودرو به دور از سر و صدا و نويز ناشي از موتور و جاده قرار گيرد. اما در برخي از خودروها از سيستم هايي استفاده مي كنند كه به صورت فعال يك سيگنال ضد نويز در درون كابين توليد مي كند كه از چند اسپيكر با محل هاي خاص و يك ميكروپروسسور استفاده مي‌كند. اين سيستم ها با استفاده از ميكروفن نويز درون خودرو را بدست آورده و براي از بين بردن اين نويز توسط توليد يك سيگنال متضاد مشابه تلاش مي كنند. اين سيستم هاي پارازيت گيري كابين(۹) امروزه به صورت معمول براي كاهش نويز پايدار ( مانند نويز موتور و جاده) در فركانس هاي تا چند صد هرتز و با قدرت ۵ تا ۱۰ دسيبل، موجود مي باشند.
برخي شركتهاي توليد كننده اين سيستم در جهان عبارتند از:
Bose, Harman, Pioneer.

Picture1شكل ۲-۱ سيستم نويزگير خودرو

۲-۱-۳- كاهش دهنده فعال نويز اگزوز

در تمامي خودرو هاي با موتور احتراق داخلي يك صدا خفه كن براي لوله اگزوز تعبيه مي كنند كه به كاهش نويز و سر و صداي توليد شده توسط موتور كمك مي‌كند. بيشتر صدا خفه كن ها دستگاه هايي پسيو (غيرفعال) هستند كه گازهاي اگزوز را از محفظه ها و تيوب هاي سوراخ دار به منظور فيلتر فركانسي ارتعاشات صوتي بدون مسدود كردن جريان گازها، عبور مي دهند. سيستم هاي از بين برنده فعال صداي اگزوز (۱۰) از يك يا چند پنل لرزنده ( در اصل بلندگو) كه بوسيله يك ميكروپروسسور كنترل مي‌شوند؛ استفاده مي كنند. اين ميكروپروسسور فعاليت هاي موتور و فركانس هاي منتشر شده را نظارت مي كند و صدايي غير همفاز با نويز توليدي توسط موتور توليد مي كند.

Picture2شكل ۲-۲ سيستم نويزگير اگزوز

لازم به ذكر است كه در حال حاضر توليدكننده عمده اي براي اين محصول وجود ندارد.

۲-۱-۴- سيستم هاي تعليق فعال

سيستم تعليق خودرو معمولا شامل فنر و كمك فنر (ضربه گير) مي باشد كه باعث حفظ شاسي هاي خودرو و سرنشينان آن از جابه جايي هاي ناگهاني عمودي در طول رانندگي مي شود و بدين طريق لرزش داخل كابين را كم مي كند. اهميت يك سيستم تعليق تنظيم شده خوب، در حوزه هاي تامين راحتي و ايمني براي سرنشينان خودرو و افزايش طول عمر قطعات الكترونيكي و مكانيكي خودرو مي باشد.
سيستم تعليق بسياري از خودرو هايي كه امروزه در حال حركتند غير فعال و پسيو است. در اين خودروها براي كمك به حفظ شاسي ها از نيروها و ضربه هاي ناگهاني، آنها در طول يك فنر پيچشي يا فنر تيغه اي به محورهاي انتقال يا چرخ ها، متصل هستند.
سيستم هاي تعليق فعال نيروهاي به وجود آمده از چرخ ها را حس مي‌كنند و به صورت مداوم اتصالات مكانيكي بين شاسي ها و چرخ ها را براي حفظ سطح شاسي ها و جذب بهينه انرژي حاصل از حركت عمودي چرخ ها، تنظيم مي كند.
سيستم هايي كه فقط توانايي تنظيم گرانروي(۱۱) ضريب ميرايي ضربه گير را دارند به عنوان نيمه فعال شناخته مي شوند. بيشتر ابتكارات جديد از ميدان مغناطيسي توليد شده براي تغيير گرانروي مايع ضربه گير استفاده مي كنند.
سيستم هايي با محرك بوبين شامل يك سوپاپ مغناطيسي هستند كه جريان هيدروليكي ورودي به ضربه گير را متناسب با لرزش ها و ناهمواري جاده تغيير مي‌دهد.

Picture3شكل ۲-۳ سيستم تعليق فعال

در مدل تعليق فعال(۱۲) از محرك هاي جداگانه اي براي اعمال نيرو مستقل به دستگاه تعليق استفاده مي شود تا خصوصيات سواري را بهبود بخشد . اشكال طراحي اين سيستم هزينه بالا و پيچيدگي دستگاه عملگر آن و نياز به نگهداري زياد و مكرر آن است. سيستم چرخ فعال (۱۳) Citroen از يك موتور تعليق الكتريكي داخل چرخ استفاده مي‌كند تا گشتاور توزيع، كشش، مانور هاي سر پيچ، گردش و تعليق نوسانات براي آن چرخ را كنترل كند. اين سيستم به علاوه از يك موتور كششي الكتريكي داخل چرخ نيز استفاده مي‌كند.
مدل تعليق تحريك شده هيدروليكي با استفاده از سروومكانيزم هيدروليكي كنترل مي شود. فشار هيدروليكي بر روي سرووها از يك پمپ هيدروليكي فشار بالا تأمين مي شود. سنسور ها مدام حركات بدنه را نظارت مي كنند و سطح خودرو را به كامپيوتر گزارش مي دهند.
كارايي اين سيستم سبب شده است كه اكثر شركتهاي خودروسازي جهان به سمت استفاده از اين سيستمها در خودروهاي جديد خود حركت كنند. اين سيستم تبديل به سيستمي فراگير در خودروهاي نسل جديد خواهد شد.

Picture5شكل ۲-۴ شماتيك عملكرد سيستم تعليق خودرو

برخي شركتهاي توليد كننده اين سيستم در جهان عبارتند از:
Bose, Continental, Hitachi, Tanabe, Tenneco, TRW, ZF.

۲-۱-۵- كنترل لرزش فعال

موتور و سيستم هاي انتقال قدرت منابع اصلي توليد لرزش در يك خودرو هستند. سيستم هاي ايزوله كننده لرزش مرسوم سيستم هايي پسيو و غير فعال با محدوديت هاي ذاتي هستند. كنترل لرزش فعال (AVC)(14) با استفاده از كنترلر هاي الكترونيكي بر بسياري از اين محدوديت ها غلبه مي‌كند.
به منظور داشتن درك بهتري از اين سيستم ها ابتدا بايد محدوديت-هاي يك سيستم پسيو و غيرفعال را دانست. ‏شكل ۲-۵ به بيان برخي از اين محدوديت ها مي پردازد.

Picture4شكل ۲-۵ نمودار لرزش در حالات مختلف

با توجه به نمودار موجود در ‏شكل ۲-۵ مي بينيم كه:
در حالت اول وقتي تضعيف و ميرايي قوي باشد ايزوله كردن لرزش پايين مي آيد.
در حالت دوم وقتي تضعيف و ميرايي ضعيف باشد يك پيك و نقطه اوج تشديد در برخي فركانس ها مشاهده مي شود.

در حالت سوم يك طراحي پايه كلاسيك سعي مي‌كند تا به يك تناسب خوب بين ميرايي مناسب و ايزولاسيون قابل قبول دست يابد.

Picture6شكل ۲-۶ شماتيك سيستم كنترل لرزش فعال

سيستم‌هاي ايزولاسيون لرزش فعال، سيستم هايي حلقه بسته و داراي فيدبك هستند كه شامل سنسور، كنترلر و محرك مي‌باشند. در بيشتر مواقع سنسور مورد استفاده يك شتاب سنج پيزوالكتريك است كه ميزان تحريك(۱۵) پايه موتور(۱۶) پسيو را حس مي‌كند. سيگنال هاي دريافت شده توسط كنترلر پردازش شده و در نتيجه سيگنال‌هاي از بين برنده لرزش توليد مي شده و توسط تقويت كننده تقويت مي‌گردد. اين تقويت كننده، سيگنال با ولتاژ پايين را به يك جريان تحريك تبديل مي‌كند. اين نيروي توليد شده توسط محرك، اغتشاشات اصلي و ابتدايي را از بين مي-برد.
هنوز هيچ خودرويي به اين سيستم كنترلي مجهز نشده است؛ اما اين يك توسعه و پيشرفت مهم جديد محسوب مي شود كه برخي كمپاني ها مانند كانتيننتال در حال ساخت نمونه اوليه و تست مراحل اين سيستم هستند. انتظار مي رود سيستم مذكور در طول چند سال آينده وارد عرصه خودرو سازي شود.
برخي شركتهاي فعال در توليد اين سيستم در جهان عبارتند از:
Continental, VTI Technologies.

در ادامه به بررسي سيستم هاي كنترل انحراف از مسير فعال، سيستم گسترش كيسه هوا، سيستم هاي كنترل سرعت تطبيقي، سيستم ترمز ضد قفل و … خواهيم پرداخت.

———————————
پي نوشت:

۷٫ Event Data Recorders
۸٫ CDRs (Crash Data Recorders)
۹٫ Active Cabin Noise Suppression
۱۰٫ Active Exhaust Noise Cancellation
۱۱٫ Viscosity
۱۲٫ Active Suspension Systems
۱۳٫ Active Wheel
۱۴٫ Active Vibration Control
۱۵٫ Mountها ابزارهايي هستند که بخش هاي مختلف خودرو را به شاسي متصل مي نمايند.
۱۶٫ Engine Mount

شاید این مطالب را هم دوست داشته باشید

پاسخ دهید

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