معرفی سیستم های جدید کنترل پایداری خودرو


دانشگاه صنعتی شریف
دانشکده مکانیک

معرفی سیستم های جدید کنترل پایداری خودرو

پروژه درس طراحی شاسی و دینامیک خودرو

تیر 1394

فهرست عناوین
صفحه
1 سیستم چهار چرخ فرمان پذیر(4WS) 3
1.1چرخش خودروی چهار چرخ فرمان پذیر با سرعت کم 4
1.2چرخش خودروی چهار چرخ فرمان پذیر با سرعت زیاد 6
1.3مدل دوچرخه……………………………………………………………… ………………………………………………………………………7
1.4مدل سازی به کمک نرم افزار carsim……………………………………… 8
1.4.1نمودارها و نتایج 10
2 سیستم کنترل لغزش خودرو (TCS یا ASR) 13
3 سیستم کمکی کنترل خودرو در سراشیبی (DAC) 14
4 سیستم کمک و کنترل شروع حرکت در شیب (HSA) 15
5 منابع و مراجع 16

1 سیستم چهار چرخ فرمان پذیر(4WS)
از ابتدای توسعه ی خودروها کنترل مسیر خودرو توسط فرمان دادن به چرخ های جلو انجام می پذیرفت، اما از دهه ی 80 سیستم های چهارچرخ فرمان پذیر به عنوان یک ابزار مناسب جهت بهبود عملکرد و پایداری خودرو محسوب شده اند. ﺳﯿﺴﺘﻢ ﻫﺎی ﮐﻨﺘﺮل ﻓﻌﺎل ﻣﺨﺘﻠﻔﯽ ﺑﺮای ﭼﻬﺎر ﭼﺮخ ﻓﺮﻣﺎن ﭘﺬﯾﺮ اراﺋﻪ ﺷﺪه اﺳﺖ و ﺑﺮﺧﯽ از اﯾﻦ ﺳﯿﺴﺘﻢ ﻫﺎ ﻧﯿﺰ در ﻣﺪل ﻫﺎی ﺗﻮﻟﯿﺪی واﻗﻌﯽ ﻣﻮرد اﺳﺘﻔﺎده ﻗﺮار ﮔﺮﻓﺘﻪ اﻧﺪ، اﻣﺎ ﻟﺰوم ﺑﻬﺒﻮد ﺗﮑﻨﻮﻟﻮژی اﺳﺘﻔﺎده ﺷﺪه در ﺧﻮدروﻫﺎی ﭼﻬﺎر ﭼﺮخ ﻓﺮﻣﺎن ﭘﺬﯾﺮ ﺗﺎ ﺑﻪ اﻣﺮوز ﻧﯿﺰ اﺣﺴﺎس ﻣﯽ ﺷﻮد.
برای مدت های طولانی خودروسازان به دنبال طراحی سیستمی بودند که چرخ ها عقب را مانند چرخ های جلو فرمان دهد. می توان گفت که این ایده در همه ی حالت های رانندگی تاثیر مثبت دارد. هنگام رانندگی در کوچه های باریک دور زدن با شعاع بسیار کمتری را امکان پذیر می سازد. در جاده های پر پیچ و خم قدرت فرمان پذیری خودرو (هندلینگ) را افزایش می دهد. در سرعت های بسیار بالا باعث افزایش پایداری خودرو می شود.
به علت تاثیر فوق العاده ی این سیستم بر قابلیت فرمان پذیری (هندلینگ) در همه ی سرعت ها، خودروسازان علاقه ی خودشان را به داشتن این سیستم در خودروهای خود اعلام کرده اند. در آینده ی نزدیک این سیستم به سمت تولید انبوه با دو بازوی کنترلی در خودروهای اسپرت و یک بازوی کنترلی (که در وسط محور (اکسل) عقب نصب می گردد) در خودروهای معمولی پیش می رود.
در خودروهای ﭼﻬﺎر ﭼﺮخ ﻓﺮﻣﺎن پذیر ﺑﺮای اﯾﺠﺎد ﺣﺮﮐﺖ ﭼﺮخ ﻫﺎی ﻋﻘﺐ ﻣﮑﺎﻧﯿﺰم ﻫﺎﯾﯽ ﺑﻪ ﺻﻮرت ﻣﮑﺎﻧﯿﮑﯽ و ﻣﮑﺎﻧﯿﮑﯽ-اﻟﮑﺘﺮﯾﮑﯽ ﺗﻮﺳﻂ ﺳﯿﺴﺘﻢ ﻫﺎی ﮐﻨﺘﺮﻟﯽ و ﻣﺤﺮک ﻫﺎ ﻃﺮاﺣﯽ و ﺗﻮﺳﻌﻪ داده ﺷﺪه اﺳﺖ. ﻧﮑﺘﻪ ﻣﻬﻢ در ﻃﺮاﺣﯽ راﻫﮑﺎر ﮐﻨﺘﺮﻟﯽ ﺑﺮا ی زاوﯾﻪ ﻓﺮﻣﺎن ﻋﻘﺐ اﯾﻦ اﺳﺖ ﮐﻪ در ﺑﯿﺸﺘﺮ ﻣﻘﺎﻻت و ﮐﺎرﻫﺎی اﻧﺠﺎم ﺷﺪه، زاوﯾﻪ ﻋﻘﺐ ﺑﻪ ﻋﻨﻮان ﺗﺎﺑﻌﯽ از زاوﯾﻪ ﻓﺮﻣﺎن ﺟﻠﻮ و ﺳﺎﯾﺮ ﭘﺎراﻣﺘﺮﻫﺎ ی ﮐﻨﺘﺮﻟﯽ اراﯾﻪ ﻣﯽﺷﻮد.
سیستم 4WS به عنوان یک سیستم وابسته به سرعت شناخته می شود. همان طور که در شکل 1 مشخص است، در سرعت های کمتر از 40 کیلومتر بر ساعت، چرخ های عقب در خلاف جهت چرخ های جلو می چرخند و در سرعت های بیشتر از 40 کیلومتر بر ساعت، چرخ های عقب در جهت چرخ های جلو می چرخند.
لازم به ذکر است که در سرعت 40 کیلومتر بر ساعت، چرخ های عقب، زاویه ای نسبت به چرخ های جلو ندارند. در خودروهای مختلف ممکن است این مقدار سرعت، متفاوت باشد.

شکل 1-4WS به عنوان یک سیستم وابسته به سرعت
1.1 چرخش خودروی چهار چرخ فرمان پذیر با سرعت کم
در ﻫﻨﮕﺎم ﮔﺮدش ﺑﺎ ﺳﺮﻋﺖ ﮐﻢ، ﭼﺮخ ﻫﺎی ﭘﺸﺖ در ﺧﻼف ﺟﻬﺖ ﭼﺮخ ﻫﺎی ﺟﻠﻮ ﮔﺮدش ﻣﯽﮐﻨﻨﺪ. ﻓﺮﻣﺎنﭘﺬﯾﺮی ﭼﺮخ ﻫﺎی ﭘﺸﺖ ﺗﻮﺳﻂ ﺳﯿﺴﺘﻢ ﻫﺎی ﮐﻨﺘﺮل ﻣﮑﺎﻧﯿﮑﯽ، ﻫﯿﺪروﻟﯿﮑﯽ و اﻟﮑﺘﺮوﻧﯿﮑﯽ ﻫﺪاﯾﺖ ﻣﯽﺷﻮﻧﺪ و ﺗﺎ زاوﯾﻪ ﻓﺮﻣﺎن ﻫﺎی در ﺣﺪود 5 درﺟﻪ، زاوﯾﻪ ﻓﺮﻣﺎن ﭼﺮخ ﭘﺸﺖ ﺗﺎﺑﻌﯽ از زاوﯾﻪ ﻓﺮﻣﺎن ﭼﺮخ ﺟﻠﻮ می ﺑﺎﺷﺪ. در ﺑﺮﺧﯽ ﺳﯿﺴﺘﻢ ﻫﺎی ﮐﻨﺘﺮﻟﯽ، ﭼﺮخ ﻫﺎی ﭘﺸﺖ ﺑﺎ ﻧﺮخ ﻣﺘﻨﺎﺳﺐ ﺑﺎ زاوﯾﻪ ﻓﺮﻣﺎن ﭼﺮخ ﻫﺎی ﺟﻠﻮ ﺗﺤﺮﯾﮏ ﻣﯽﺷﻮﻧﺪ. در اﯾﻦ ﺳﯿﺴﺘﻢ ﻫﺎ از اﺗﺼﺎﻻت ﻣﮑﺎﻧﯿﮑﯽ اﺳﺘﻔﺎده ﻣﯽﺷﻮد و ﻣﺴﻠﻤﺎ ﺳﯿﺴﺘﻢ دارای اﯾﻤﻨﯽ ﺑﯿﺸﺘﺮی ﺧﻮاﻫﺪ ﺑﻮد. در ﻧﻮع دﯾﮕﺮ، ﮐﻨﺘﺮﻟﺮ ﻫﺮ دو زاوﯾﻪ ﻓﺮﻣﺎن ﭼﺮخ ﻫﺎی ﺟﻠﻮ و ﭘﺸﺖ را ﺗﺤﺮﯾﮏ ﻣﯽﮐﻨﺪ وﻟﯽ از آﻧﺠﺎ ﮐﻪ ﺑﯿﻦ ﭼﺮخ ﻫﺎی ﭘﺸﺖ و ﺟﻠﻮ ﻫﯿﭻ ﮔﻮﻧﻪ اﺗﺼﺎل ﻣﮑﺎﻧﯿﮑﯽ ﺑﺮﻗﺮار ﻧﯿﺴﺖ، از ﻧﻈﺮ اﯾﻤﻨﯽ از ﻗﺎﺑﻠﯿﺖ اﻃﻤﯿﻨﺎن ﭘﺎﯾﯿﻦ ﺗﺮی ﺑﺮﺧﻮردار اﺳﺖ. ﺑﺮای ﺗﺤﻠﯿﻞ ﮔﺮدش ﺧﻮدرو ﭼﻬﺎر ﭼﺮخ ﻓﺮﻣﺎن ﭘﺬﯾﺮ در ﺳﺮﻋﺖ ﻫﺎی ﮐﻢ از مدل دوچرخه ی نشان داده شده در شکل 2 استفاده می شود.

شکل 2 – هندسه ی چرخش خودروهای چهارچرخ فرمان پذیر
ﻫﻤﺎﻧﻄﻮر ﮐﻪ ﮔﻔﺘﻪ ﺷﺪ زاوﯾﻪ ﻓﺮﻣﺎن ﭼﺮخ ﻫﺎی ﭘﺸﺖ، ﻣﺘﻨﺎﺳﺐ ﺑﺎ زاوﯾﻪ ﻓﺮﻣﺎن ﭼﺮخ ﻫﺎی ﺟﻠﻮ می باشد، یعنی :
δr = εδf (1)
بنابراین:
δf + δr = δf + εδf = δf(1+ε) = L/R (2)
پس شعاع چرخش برابر است با:
R = L/(δ_f (1+ε)) (3)
با دقت در رابطه ی 3 دیده می شود که ﮐﻪ در اﺛﺮ ﻓﺮﻣﺎن ﭘﺬﯾﺮ ﺷﺪن ﭼﺮخ ﭘﺸﺖ، ﺷﻌﺎع ﭼﺮﺧﺶ ﮐﺎﻫﺶ ﭘﯿﺪا ﻣﯽﮐﻨﺪ. ﺑﻪ ﻋﻨﻮان ﻣﺜﺎل اﮔﺮ زاوﯾﻪ ﻓﺮﻣﺎن ﭼﺮخ ﭘﺸﺖ، ﻧﺼﻒ زاوﯾﻪ ﻓﺮﻣﺎن ﭼﺮخ ﺟﻠﻮ ﺑﺎﺷﺪ، ﺷﻌﺎع ﭼﺮﺧﺶ، ﯾﮏ ﺳﻮم ﮐﺎﻫﺶ ﭘﯿﺪا ﻣﯽﮐﻨﺪ و اﮔﺮ زاوﯾﻪ ﻓﺮﻣﺎن ﭼﺮخ ﭘﺸﺖ ﺑﻪ اﻧﺪازه زاوﯾﻪ ﻓﺮﻣﺎن ﭼﺮخ ﺟﻠﻮ ﺑﺎﺷﺪ، ﺷﻌﺎع ﭼﺮﺧﺶ ﻧﺼﻒ ﻣﯽﺷﻮد.
ﺑﺮای ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ اﻧﺤﺮاف ﺟﺎی ﭘﺎ در ﺧﻮدروﻫﺎی ﭼﻬﺎر چرخ فرمان پذیر، شعاع چرخش چرخ های جلو و عقب Rf و Rr فرض می شود. ارتباط بین Rf و Rr چنین خواهد بود:
Rf cos δf = Rr cos δr = R cos (εδf) (4)
فاصله ی انحراف جای پا به عنوان یک پارامتر مهم طراحی توسط رابطه ی زیر محاسبه می شود (که اگر ε=0 گردد، رابطه ی بالا همان رابطه ی مشابه برای خودروی دو چرخ فرمان پذیر می شود) :
∆ ≈ L^2/2R (1- ε^2)/(1+ ε^2 ) (5)
1.2 چرخش خودروی چهار چرخ فرمان پذیر با سرعت زیاد
ﺧﻮدروی ﭼﻬﺎر ﭼﺮخ ﻓﺮﻣﺎن ﭘﺬﯾﺮ در ﻣﻮﻗﻊ ﮔﺮدش ﺑﺎ ﺳﺮﻋﺖ زﯾﺎد ﺑﺮ ﻋﮑﺲ زﻣﺎﻧﯽ ﮐﻪ ﺑﺎ ﺳﺮﻋﺖ ﮐﻢ ﮔﺮدش ﻣﯽﻧﻤﺎﯾﺪ، ﻫﻨﮕﺎم ﭼﺮﺧﯿﺪن ﭼﺮخ ﻫﺎی ﭘﺸﺖ، ﻫﻢ ﺟﻬﺖ ﺑﺎ ﭼﺮخ ﻫﺎی ﺟﻠﻮ ﺟﻬﺖ ﮔﯿﺮی ﻣﯽﻧﻤﺎﯾﺪ. اﯾﻦ ﻣﻮﺿﻮع ﺣﺴﺎﺳﯿﺖ ﻓﺮﻣﺎن را ﮐﻤﺘﺮ ﮐﺮده و ﭘﺎﯾﺪاری ﺧﻮدرو را در ﺳﺮﻋﺖ ﻫﺎی ﺑﺎﻻ اﻓﺰاﯾﺶ ﻣﯽدﻫﺪ. اوﻟﯿﻦ ﻣﺰﯾﺖ ﺧﻮدروﻫﺎی ﭼﻬﺎر ﭼﺮخ ﻓﺮﻣﺎن ﭘﺬﯾﺮ، ﮐﻨﺘﺮل ﺑﻬﺘﺮ و رﻓﺘﺎر ﻣﻨﺎﺳﺒﺘﺮ در ﻫﻨﮕﺎم ﮔﺮدش ﻣﯽﺑﺎﺷﺪ. ﻣﺰﯾﺖ ﻣﻬﻢ ﺗﺮ ﺳﯿﺴﺘﻢ ﭼﻬﺎرﭼﺮخ ﻓﺮﻣﺎن ﭘﺬﯾﺮ، ﮐﺎﻫﺶ زاوﯾﻪ ﻟﻐﺰش جانبی ﻫﻨﮕﺎم ﮔﺮدش اﺳﺖ ﮐﻪ اﯾﻦ اﻣﺮ ﺑﻪ ﻣﻨﺰﻟﻪ ﭘﺎﯾﺪاری ﺑﯿﺸﺘﺮ ﺧﻮدرو ﻣﯽﺑﺎﺷﺪ. ﺑﺎ ﻋﻨﺎﯾﺖ ﺑﻪ ﻣﻄﺎﻟﺐ ذﮐﺮﺷﺪه ﻣﯽ ﺗﻮان ﺑﻪ اﯾﻦ ﻧﺘﯿﺠﻪ رﺳﯿﺪ ﮐﻪ ﭼﻬﺎر ﭼﺮخ ﻓﺮﻣﺎن ﭘﺬﯾﺮ ﺑﻮدن ﺧﻮدرو ﺑﺎﻋﺚ ﻗﺪرت ﻣﺎﻧﻮردﻫﯽ ﺑﯿﺸﺘﺮ در ﺳﺮﻋﺖ ﻫﺎی ﭘﺎﯾﯿﻦ و ﭘﺎﯾﺪاری ﺑﻬﺘﺮ در ﺳﺮﻋﺖ ﻫﺎی ﺑﺎﻻ ﻣﯽﺷﻮد.
در ﺷﮑﻞ 3 نمودارهای شتاب جانبی و زاویه ی لغزش در خودروهای چهار چرخ فرمان پذیر(4WS) و دو چرخ فرمان پذیر(2WS) با هم مقایسه شده اند.

شکل 3 – مقایسه شتاب جانبی و زاویه ی لغزش در 4WS و 2WS
1.3 مدل دوچرخه
ﻣﺪل دوﭼﺮﺧﻪ ﯾﮏ ﻣﺪل دو درﺟﻪ آزادی اﺳﺖ ﮐﻪ در آن ﺣﺮﮐﺎت ﮐﻨﺎری و ﭼﺮﺧﺸﯽ ﺧﻮدرو ﮐﻪ دو ﺗﺎ از ﻣﻬﻤﺘﺮﯾﻦ ﺣﺮﮐﺎت ﺧﻮدرو در ﻣﺒﺤﺚ ﺧﻮش ﻓﺮﻣﺎﻧﯽ ﺧﻮدرو ﻫﺴﺘﻨﺪ، در ﻧﻈﺮ ﮔﺮﻓﺘﻪ ﻣﯽ ﺷﻮد. ﻣﺪل دوﭼﺮﺧﻪ ای ﻃﺮاﺣﯽ ﺷﺪه در ﺷﮑﻞ 4، ﺑﺮای ﺗﺤﻠﯿﻞ ﺧﻮدروﻫﺎی ﭼﻬﺎر ﭼﺮخ ﻓﺮﻣﺎن ﭘﺬﯾﺮ ﮐﻪ ﭼﺮخ ﻫﺎی عقب ﻫﻢ ﻓﺮﻣﺎن ﭘﺬﯾﺮ ﻫﺴﺘﻨﺪ، اﺳﺘﻔﺎده ﻣﯽﺷﻮد.

شکل 4 – مدل دوچرخه ای خودروی چهارچرخ فرمان پذیر
ﻫﻤﺎﻧﻄﻮر ﮐﻪ در ﺷﮑﻞ ﺑﺎﻻ دﯾﺪه ﻣﯽﺷﻮد، ﺑﻪ ﻫﺮ دو ﭼﺮخ ﺟﻠﻮ و عقب، زاوﯾﻪ ی ﻓﺮﻣﺎن اﻋﻤﺎل ﺷﺪه اﺳﺖ. زاوﯾﻪ α ﻫﻢ زاوﯾﻪ ﻟﻐﺰش ﮐﻨﺎری ﺧﻮدرو اﺳﺖ ﮐﻪ زاوﯾﻪ ﺑﯿﻦ ﺳﺮﻋﺖ و راﺳﺘﺎی ﺧﻮدرو را ﻧﺸﺎن ﻣﯽدﻫﺪ. از آنﺟﺎﯾﯽ ﮐﻪ ﻫﺮ ﭼﺮخ ﺑﻪ ﻧﻤﺎﯾﻨﺪﮔﯽ از دو ﭼﺮخ ﺧﻮدرو ﻧﺸﺎن داده ﺷﺪه اﺳﺖ، ﻧﯿﺮوی ﮐﻨﺎری وارد ﺑﺮ ﻫﺮ ﭼﺮخ، دو ﺑﺮاﺑﺮ در ﻧﻈﺮ ﮔﺮﻓﺘﻪ ﻣﯽ ﺷﻮد. ﻫﻤﭽﻨﯿﻦ ﻓﺎﺻﻠﻪ ﻣﺮﮐﺰ ثقل ﺧﻮدرو از ﻫﺮ ﭼﺮخ ﻧﯿﺰ ﻧﺸﺎن داده ﺷﺪه اﺳﺖ. بنابراین معادلات حاکم به صورت زیر است:
Iz * r = Lf * Ff – Lr *Fr (6)
Ff = – Cαf * αf (7)
Fr = – Cαr * αr (8)
αf = W_f/C_αf * V^2/Rg (9)
αf = W_r/C_αr * V^2/Rg (10)

1.4 مدل سازی به کمک نرم افزار carsim
در نرم افزار carsim، خودروی انتخابی یک خودروی کلاس B با مشخصات زیر است:
* جرم = 1020 کیلوگرم
* قدرت موتور = 125 کیلو وات
* جعبه دنده ی 6 سرعته

شکل 5 – مدل سازی در نرم افزار carsim
طبق شکل شماره ی 5 و 6، برای مشخص کردن این که خودرو، چهار چرخ فرمان است، می توان از قسمت vehicle configuration گزینه ی steering system را انتخاب کرد. در این قسمت می توان برای خودرو، rear steering تعریف کرد. بدین صورت که نوع سیستم فرمان (برای مثال rack & pinion)، نسبت حرکت طولی به مقدار دوران فرمان و سایر موارد تعیین می شوند. هم چنین باید وابستگی فرمان عقب به سرعت مشخص شود (speed sensitive). در این قسمت می توان بر روی نمودار، نسبت تغییر زاویه ی فرمان را بر حسب سرعت تعیین نمود.

شکل 6 – مدل سازی در نرم افزار carsim
اکنون می توان در قسمت procedure انواع تست ها را برای خودروی انتخابی انجام داد.
برای مقایسه ی عملکرد خودروهای 4WS و 2WS، بهترین و موثرترین تست، تست understeer است. برای این کار، در قسمت procedure مشخصات تست understeer را به صورت زیر تعیین می کنیم:
* شعاع دوران 100 متر
* پیچ چپگرد
* از سرعت 0 تا زمانی که خودروی 2WS به اندازه ی معینی از مسیر خارج شود.
در این تست، 2 خودروی مشابه، با این تفاوت که یکی 4WS و دیگری 2WS است، در نظر گرفته می شود. تست به صورت هم زمان برای 2 خودرو انجام می شود.
همان طور که در شکل شماره ی 7 دیده می شود، خودروی آبی رنگ که 2WS است، در حال خارج شدن از مسیر خود و understeer شدن است، در حالی که خودروی زرد رنگ که 4WS می باشد، در حال ادامه ی مسیر از قبل تعیین شده است.

شکل 7 – تست understeer
1.4.1 نمودارها و نتایج
* نمودار شتاب جانبی

شکل 8 – شتاب جانبی
همان طور که انتظار می رفت، نمودار شتاب جانبی برای 4WS و 2WS تفاوت چندانی ندارند و با گذشت زمان به یک مقدار تقریبا ثابت و یکنواخت می رسند.

* نمودار زاویه ی لغزش

شکل 9 – زاویه ی لغزش
در نمودار فوق دیده می شود که زاویه لغزش برای 2WS با نرخ زیادی افت می کند، در حالی که تغییرات زاویه ی لغزش برای 4WS بسیار کمتر است. این موضوع پایداری بالاتر 4WS به خصوص در سرعت های بالا را نشان می دهد.
* نمودار زاویه ی چرخش فرمان

شکل 10 – زاویه ی چرخش فرمان
طبق نمودار فوق برای خودروی 2WS، زاویه ی چرخش فرمان بیشتر از خودروی 4WS می باشد. این موضوع نشان می دهد که برای ماندن در مسیر از پیش تعیین شده، در خودروی 2WS، فرمان را باید بیشتر از خودروی 4WS زاویه داد. این مسئله نشان دهنده ی حساسیت فرمان کمتر و پایداری بیشتر در سرعت های بالا در خودروهای 4WS می باشد.
* نمودار دریچه ی گاز

شکل 11 – دریچه ی گاز
در نمودار فوق نحوه ی شتاب گیری و تعویض دنده در زمان های مختلف قابل رویت است. با توجه به این که هر دو خودرو از نظر موتور و جعبه دنده یکی هستند، تفاوت چندانی در نمودار فوق دیده نمی شود.

نمودارهای فوق نشان دهنده ی پایداری و قدرت مانوردهی بیشتر خودروهای 4WS نسبت به خودروهای 2WS می باشد. در صورت لزوم برای دستیابی به نمودارهای بیشتر و مقایسه خودروی 4WS و 2WS از جهات دیگر، می توان با انتخاب گزینه ی plot، نمودارهای بیشتری را مشاهده کرد.

2 سیستم کنترل لغزش خودرو (TCS یا ASR)
سیستم ASR یا "Acceleration Skid Regulation" به کنترل لغزیدن خودرو در زمان شتاب گیری اطلاق می شود.
همه ما می دانیم هنگام رانندگی در شرایط لغزان، همچون زمانی که برف و باران بر روی سطوح جاده است، میزان اصطکاک و ارتباط بین لاستیک و جاده به حداقل می رسد. در چنین شرایطی رانندگی و کنترل خودرو بسیار سخت می شود و زمانی که اقدام به شتاب گیری در چنین سطحی می کنید، خودروی شما شروع به لغزش و هرز چرخیدن می کند یا زمانی که یکی از چرخ های خودرو بر روی آسفالت و سطح مناسبی قرار دارد و یکی از چرخ ها بر روی سطح لغزنده قرار دارد، با فشار دادن پدال گاز چرخی که بر روی سطح لغزنده قرار دارد شروع به هرز گرد می کند و می لغزد. اما برای جلوگیری از این حالت ها سنسورهای سیستم ABS، میزان سرعت و چرخش چرخ ها را اندازه گیری می کنند، اگر سرعت چرخش چرخی بیشتر از بقیه چرخ ها باشد، تشخیص می دهند که چرخ در حال لغزش است. البته باید گفت که سیستم ASR با سیستم ABS و ECU خودرو در ارتباط کامل هستند و می توان گفت که سیستم ASR مکمل سیستم ABS است. سیستم ASR برای جلوگیری از لغزش چرخ، میزان سرعت چرخش چرخ را کم می کند یا به عبارتی دیگر نیروی کمتری به چرخ وارد می کند. این امر با کم کردن میزان دریچه گاز و با استفاده از نیروی ترمز در صورت لزوم انجام می شود که میزان سرعت چرخش چرخ یا انرژی که به چرخ اعمال می شود را کم می کند تا جلوی لغزیدن و هرزگرد کردن چرخ ها را بگیرد. البته در همه شرایط نمی توان از نیروی ترمز استفاده کرد، مثلا اگر در پیچ های شدید یکی از چرخ ها شروع به لغزش کند نمی توان از نیروی ترمز استفاده کرد. در این حالت باید قدرت موتور را کم کنیم تا انرژی (گشتاور) کمتری به چرخ برسد و جلوی لغزش چرخ را بگیریم. تمامی مزایای این سیستم به اینجا ختم نمی شود و از دیگر مزایای آن می توان به افزایش عمر قطعات سیستم انتقال قدرت، افزایش عمر لاستیک، جلو گیری از لغزش لاستیک خودرو، افزایش پایداری و افزایش فرمان پذیری خودرو اشاره کرد.
در کل می توان نتیجه گرفت این سیستم بیشترین ارتباط را بین جاده و لاستیک برقرار می کند که رانندگی را برای شما ایمن می سازد.

3 سیستم کمکی کنترل خودرو در سراشیبی (DAC)
DAC یا همان "Downhill Assist Control" به سیستم کمکی کنترل خودرو در سراشیبی اطلاق می شود.
اگر خودروی شما در سراشیبی شدید مثل جاده های ناهوار همچون جاده خاکی و نامناسب قرار گرفته باشد، یا زمانیکه در زمستان در سراشیبی شدیدی قرار دارد که جاده بسیار لغزنده است، امکان لیز خوردن خودروی شما زیاد است و شما باید با سرعت بسیار کمی حرکت کنید که برای انجام این کار از نیروی ترمز استفاده می کنید. این امر باعث داغ شدن بیش از حد لنت ها و دیسک می شود. اگر هم خودرو را به حال خود بگذارید و ترمز نگیرید خودرو سرعت زیادی می گیرد و باعث ایجاد سانحه می شود. اما در این شرایط، خودرویی که مجهز به سیستم DAC است، برای جلوگیری از لیز خوردن، سرعت خودرو را نقطه بسیار پایینی قرار می دهد و تنظیم می کند و اجازه نمی دهد از آن نقطه، سرعت خودرو بیشتر شود که باعث می شود خودرو لیز نخورد و با پایداری و کنترل کامل حرکت کند. با استفاده از این سیستم دیگر لازم به گرفتن ترمز نیست و باعث کم شدن استهلاک خودرو می شود.

4 سیستم کمک و کنترل شروع حرکت در شیب (HSA)
سیستم HSA یا همان "HILL START ASSIST CONTROL" به "کمک و کنترل شروع حرکت در شیب" اطلاق می شود.
زمانی که خودرو در شیب شدیدی قرار دارد، تا شما بخواهید شروع به حرکت کنید، یعنی ترمز دستی را رها کنید یا پا از روی ترمز بردارید و پا روی پدال گاز خودرو بگذارید و اقدام به گاز دادن کنید، خودرو مقداری به عقب می رود؛ یا در خودروهای دنده دستی اگر عکس العمل شما در نیم کلاچ کردن ضعیف باشد، خودرو مقداری به عقب می رود که اگر خودرویی پشت سر شما باشد یا عابری پشت سر شما در حال عبور باشد، با عقب رفتن خودرو، امکان برخورد با آن ها را دارید که باعث ایجاد خسارت می شود. حال این مشکل با HAC کاملا برطرف می شود. این سیستم به کمک شما می آید تا از طریق چند سنسور، شیب (3% و بیشتر) را تشخیص داده و وقتی که شما پدال ترمز را رها می کنید، خودرو (بر خلاف خودروهایی که به این سیستم مجهز نیستند) به عقب نمی رود و سر جای خود می ایستد. اگرچه شما پدال ترمز را رها کردید و حتی از ترمز دستی هم استفاده نمی کنید، هنوز این سیستم از نیروی ترمز استفاده می کند و اجازه نمی دهد خودرو به سمت عقب برود. تا زمانی که شما اقدام به فشار دادن پدال گاز نکنید خودرو تکان نمی خورد، اما با فشار دادن پدال گاز خودرو بدون حرکت به عقب، شروع به حرکت می کند.

شکل 12 – مقایسه ی دو خودرو، یکی مجهز به HSA و دیگری بدون HSA

5 منابع و مراجع
[1] Thomas D. Gillespie; "Fundamentals of Vehicle Dynamics", 1992 SAE.
[2] M.R. Mostavi, M. Shariyatpanahi, R. Kazemi, "A Novel Optimal Four Wheel Steering Control", IEEE International Conference on Industrial Technology, 2004.
[3] John C. Dixon, "Tire, Suspension and Handling", 1996 SAE, Inc.
[4] J. C. Wong, "Theory of Ground Vehicles", John Wiley and Sons, 1978.
[5] http://khodrobank.ir/Reviews/540/%D8%B3%DB%8C%D8%B3%D8%AA%D9%85-ASR-%DA%86%DB%8C%D8%B3%D8%AA%D8%9F
[6] http://khodrobank.ir/Reviews/541/%D8%B3%DB%8C%D8%B3%D8%AA%D9%85-DAC-%DA%86%DB%8C%D8%B3%D8%AA%D8%9F
[7] http://khodrobank.ir/Reviews/535/%D8%B3%DB%8C%D8%B3%D8%AA%D9%85-HAC-%DA%86%DB%8C%D8%B3%D8%AA%D8%9F

16

"معرفی سیستم های جدید کنترل پایداری خودرو"، پروژه درس طراحی شاسی و دینامیک خودرو، دانشگاه شریف، دانشکده مکانیک، تیر 94