صنعت خودرو در دو دهه اخر دچار تحولات بسیار بزرگی شده است. یکی از این تحولات مربوط به استفاده از تکنولوژی X by wire است. در این مقاله به معرفی این ساختار پرداخته خواهد شد. سطح مقاله مقدماتی است و برای تمامی علاقه مندان به حوزه خودرو از جمله دانش آموزان , دانشجویان , فعالان صنعت خودرو و دوستاران خودرو قابل استفاده است.
آنچه در این مقاله خواهید خواند...
مکاترونیک و خودرو
پس از ظهور موفق الکترونیک در صنعت در دهه 70 قرن گذشته، کاربردهای فراوانی در صنعت برای آن معرفی شد. سنسورها (حسگرها) و عملگرها الکترونیکی بسیار بهتر، دقیقتر از سنسورها و عملگرهای مکانیکی بودند. حساسیت این اجزا بالاتر بود و در نتیجه اطلاعات دقیقتری از شرایط سیستم به دست می امد و همزمان سیستم با دقت بیتشری عمل میکرد. در کنار این دو بخش واحدهای کنترل الکترونیکی نیز تعامل بسیار خوبی برای فرایند تحلیل اطلاعات گرداوری شده توسط سنسورهای الکترونیکی و ارسال فرمانهای دقیقتر به عملگرهای الکترونیکی (یا الکتریکی) فراهم میکردند. مکاترونیک حاصل ترکیب این دو صنعت بزرگ یعنی مکانیک و الکترونیک است. صنعت خودرو از این امر استفاده فراوانی میکند و البته خواهد کرد. همانطور که در مقالههای پیشین بارها اشاره شد هدف از تکنولوژی افزایش ایمنی، کاهش مصرف منابع و آلایندگی و آسایش کاربران است. ورود مکاترونیک در خودرو که به ظهور سیستمهای انژکتوری در خودرو ها به دنیا معرفی شد در سایر بخشها نیز به سرعت توسعه پیدا کرد. شاید اغراق نباشد اینکه بگویم خودروهای تولیدی روز دنیا بدون مکاترونیک ارزش خاصی نخواهند داشت.
تکنولوژی X by wire که به نامهای X-By-Wire یا Drive by Wire یا Drive-By-Wire نیز شناخته میشوند را میتوان یکی از دستاوردهای جذاب ورود مکاترونیک به صنعت خودرو دانست. بهصورت کلی X by wire زیر مجموعه مدیریت موتور و کنترل خودرو به شمار میرود و خود از زیر سیستمهای مختلفی تشکیل شده است که شکل 1 آنها را نشان میدهد.
شکل 1- زیر مجموعه تکنولوژی Drive by wire
همانطور که در شکل مشاهده میشود این سیستم از چهار زیر سیستم تشکیل شده است و تفاوت مهم در این سیستمها استفاده از مدیریت برقی برای عملگرها خواهد بود
این سیستم با نام Gas by wire نیز شناخته میشود. در واقع معروفترین و شناختهشدهترین بخش این تکنولوژی است که در ایران آن را با سیم گاز برقی میشناسیم. در مدلهای قدیمی دریچه گاز با کمک یک سیم مکانیکی به پدال گاز متصل میشد هر چقدر پدال فشرده میشد دریچه گاز باز میشد؛ اما در نوع سیم گاز برقی پدال گاز مستقیماً با دریچه گاز در ارتباط مکانیکی نیست بلکه روی پدال گاز سنسور موقعیت سنجی قرار داده شده است و روی دریچه گاز نیز موتور الکتریکی نصب شده است. بین این دو واحد نیز ECM قرار دارد که اطلاعات سنسور پدال را دریافت و موتور دریچه گاز را در حد مناسب حرکت میدهد.
شکل 2- ساختار مدیریت الکترونیکی دریچه گاز
برای اطلاعات بیشتر به مقاله مدیریت الکترونیکی دریچه گاز مراجعه کنید.
یکی دیگر از این سیستمها زیر مجموعه x by wire ، سیستم مدیریت فرمان الکتریکی است. سیستمهای فرمان برقی نیز امروزه متداول است. شکل 3 ساختار کلی این سیستم را نشان میدهد
شکل 3- ساختار کلی سیستم Steer by wire
همانطور که در این شکل مشاهده میشد میلفرمان و اتصالات مکانیکی بین غربیلک فرمان و جعبهفرمان حذف شده است. میزان چرخش غربیلک از طریق واحد نصب شده روی غربیلک به یونیت فرمان ارسال میشود، یونیت فرمان پس از بررسی فرمان الکتریکی مبنی بر میزان چرخش را به موتور الکتریکی نصب شده روی جعبهفرمان ارسال میکند. البته سیستم به همین سادگی که در شکل نشاندادهشده نیست. توجه کنید که در سیستمهای قبلی وجود لینک مکانیکی بین غربیلک فرمان و جعبهفرمان خود ضریب اطمینان بالایی ایجاد میکرد که در این نسل حذف شده است. نکته دیگری که در این سیستمها مطرح میشود میزان سفتی فرمان متناسب با حرکت روی جادههای مختلف است؛ بنابراین باید از سازو کاری استفاده شود که اصطلاحاً راننده حس رانندگی داشته باشد. در مورد نحوه عملکرد این سیستم بهصورت مجزا در مقالههای بعدی مطالبی بیان خواهد شد.
یکی دیگر از زیر مجموعههای x by wire سیستم مدیریت ترمز است. یکی از موارد چالشی در این سیستم عملکرد آن است. پمپها یا موتورهای الکتریکی که بتواند با همان ضریب ایمنی سیستمهای هیدرولیکی فشار را تقریباً بلافاصله بالا ببرد تا بتواند فرایند ترمزگیری در چرخها را ایجاد کند نیاز به مدیریت و ساختار قدرتمندی دارد. طرحهای زیادی در این حوزه مطرح شدهاند. شکل 4 نمونه ای از این طرحها را نمایش میدهد.
1- مدار هیدرولیک 2- مدار الکتریک و الکترونیک
شکل 4- سیستم Brake by wire
همانطور که در شکل 4 نیز مشاهده میشود یکی از بهترین ایدهها برای سیستم Brake by wire استفاده ترکیبی از سیستم هیدروالکتریکی و الکتریکی است. معمولاً برای چرخهای جلو از سیستم ترکیبی هیدرو الکتریکی استفاده میشود این واحد پمپ خود وظیفه افزایش فشار را نیز بر عهده دارد. بنابراین بهصورت کلی بوستر در این سیستمها مشاهده نمیشود. چرخهای عقب از سرو موتورهای قوی برای ترمز استفاده شده است و دیگر از فشار هیدرولیک و لوله کشی مدار هیدرولیک ترمز خبری نیست. این سیستم نسبت به دو مدل قبلی با احتیاط بیشتری توسط شرکتهای خودرو سار طراحی و بررسی میشود. فوق ایمنی بودن مباحث مرتبط با ترمز شرکتها را مجبور به احتیاط در این حوزه میکند. این سیستمها در مقالات دیگری مورد بررسی دقیق قرار خواهند گرفت.
نویسنده: مهندس بهروز خطیبی
واسه بالا بردن سیستم brake by wire از چه راهبردی استفاده میکنن ؟
سلام در سیستم های مثل فرمان و ترمز سیستم های فوق ایمنی خودرو هستند هنوز قطعیتی برای استفاده از X By Wire وجود نداره و در سایر سیستم ها مثل دریچه گاز برقی هم ازپروتکل Limp Home استفاده میشه تا در صورت خرابی، دور موتور در همه دنده ها حدود 2000 دور حفظ بشه تا خودرو به تعمیرگاه برسه.
بیسیار اموزنده استاد
🌹🌹