فرمان برقی (EPS) چیست و چگونه کار می کند؟

هر ساله سیستم فرمان برقی در تعداد روزافزونی از خودروها استفاده می شود. این سیستم در انواع مختلفی از خودروها، از وانت ها تا خودروهای کوچک، پیدا می شود. سیستم فرمان برقی آینده ای روشن دارد، چرا که سیستمهای رانندگی خودکار و سیستم های ایمنی فعال بدون حضور فرمان برقی معنایی ندارند.

اولین سیستم فرمان برقی در صنعت خودرو احتمالا در سال 1876 توسط شخصی به نام فیتس ابداع شده است که اطلاعات زیادی در مورد او در دسترس نیست. پس از آن، دومین سیستم فرمان برقی در یک کامیون 5 تن کلمبیا در سال 1903 استفاده شد که شامل یک موتور الکتریکی جداگانه بود که در هنگام چرخاندن چرخ های جلو به راننده کمک می کرد.

شرکت خودروسازی کرایسلر برای اولین بار سیستم فرمان برقی را در خودروهای سواری به کار برد. این سیستم در خودروی کریسلر امپریال مدل 1951 استفاده شد. شرکت جنرال موتورز نیز در سال 1952 یک مدل کادیلاک را با استفاده از همین سیستم تولید کرد.

اکثر خودروهای جدید در حال حاضر از سیستم فرمان برقی استفاده می کنند. چراکه امروزه تمرکز اصلی صنعت خودروسازی بر روی خودروهای دیفرانسیل جلو با وزن بالاتر و تایرهای بزرگتر نسبت به نسل های قبل است. بنابراین نیاز به تولید نیروی بیشتری برای فرمان دادن می باشد. بسیاری از خودروسازان در حال حاضر سیستم های فرمان خود را با ضرایب متغیر عرضه می کنند که به آن "فرمان دهی تطبیق پذیر" گفته می شود. در این سیستم ضریب فرمان همواره بر اساس سرعت خودرو تغییر کرده و بهترین پاسخ فرمان را در تمامی شرایط ایجاد می کند.

فرمان برقی برتری های زیادی نسبت به سیستم فرمان هیدرولیک دارد. یکی از این برتری ها این است که در صورتی که موتور خودرو از کار بیفتد، فرمان برقی همچنان کار خواهد کرد. همچنین سیستم فرمان برقی نیاز به پمپ، لوله و تسمه ها را حذف می کند. ویژگی های خاص فرمان برقی باعث می شود که کل این سیستم با استفاده از تنها یک چرخ دنده که بر روی ستون فرمان یا دنده فرمان فرمان قرار گرفته است، مجتمع شود.

اکثر سیستم های فرمان برقی از یک موتور الکتریکی سه فاز استفاده می کنند که توسط یک ولتاژ DC مدوله شده عرض فاز نیرو می گیرد. این موتور بدون بوده و بازه ولتاژ کار آن بین 9 و 16 ولت می باشد. موتورهای سه فاز امکان فعالیت سریعتر و دقیق تر را در دور موتورهای پایین می دهند. این موتور از یک سنسور دورانی استفاده می کند که موقعیت موتور را تعیین می کند.

یک سیستم معمولی فرمان برقی از یک موتور دوجهته بدون براش، چند سنسور و کنترل الکترونیکی برای ایجاد کمک فرمان استفاده می کند. این موتور یک دنده را راه اندازی می کند که به شفت ستون فرمان یا شانه فرمان متصل است. سنسورهای قرار گرفته بر روی ستون فرمان دو ورودی اصلی راننده، یعنی میزان چرخش فرمان و سرعت و موقعیت آن را اندازه گیری می کنند.

کنترلر میزان چرخش فرمان و موقعیت آن را از طریق تعدادی الگوریتم مشخص تحلیل کرده و مقادیر صحیح جریان و قطبی شدگی را به موتور برمی گرداند. ورودی های دیگری که در این میان نقش دارند شامل سرعت وسیله نقلیه، سرعت موتور خودرو و سیستم های کنترل شاسی مانند ABS و کنترل پایداری الکترونیکی (ESC) می باشند.