سیستم پایداری (ESC)

سیستم کنترل برقی پایداری (ESC) که به آن، برنامه پایداری برقی (ESP) یا کنترل پایداری داینامیک (DSC) هم گفته می‌شود، یک فناوری کامپیوتری است که با تشخیص و کاهش در میزان هدر رفت کشش (لغزیدن)، پایداری خودرو را بهبود می‌بخشد. در صورتی که سیستم ESC تشخیص دهد که پایداری خودرو از بین رفته است، به طور خودکار ترمز می‌زند تا در صورتی که راننده همچنان تمایل به ادامه حرکت خود داشته باشد، خودرو را «هدایت نماید». ترمزها به صورت خودکار بر روی هر یک از چرخ‌ها اعمال می‌شوند. این ترمزها بر روی چرخ‌های جلو اعمال می‌شوند تا بیش‌فرمانی مدیریت شود و بر روی چرخ‌های عقب اعمال می‌شوند تا کم‌فرمانی جبران شود. برخی از سیستم‌های ESC همچنین قدرت موتور را کاهش می‌دهند تا این‌که مجدداً کنترل به دست گرفته شود. ESC نمی‌تواند عملکرد خودرو را در هنگام دور زدن بهبود بخشد، بلکه کمک می‌کند تا کنترل خودرو، کمتر از دست برود.

بر اساس گزارشات اداره ملّی ایمنی ترافیک بزرگراه‌های ایالات متحده و همچنین مؤسسه بیمه برای ایمنی بزرگراه‌ها، به ترتیب مربوط به سال‌های 2004 و 2006، با استفاده از این فناوری می‌توان تا یک سوم از تصادفات مهلک جلوگیری نمود. ESC در خودروهای کانادا، ایالات متحده و کشورهای عضو اتحادیه اروپا، به ترتیب پس از سال‌های 2011، 2012 و 2014 به عنوان یکی از گزینه‌های الزامی مطرح شده است.

چراغ کنترل ESC

تاریخچه سیستم ESC

در سال 1983، یک سیستم «کنترل ضدلغزش» برقی چهارچرخ بر روی خودروی تویوتا Crown معرفی شد. در سال 1987، شرکت‌های مرسدس بنز، BMW و تویوتا، اولین سیستم‌های کنترل کشش را معرفی نمودند. در سیستم‌های کنترل کشش، ترمز تمامی چرخ‌ها و ساسات عمل می‌کنند تا کشش در حین افزایش سرعت هم برقرار نگه داشته شود، اما بر خلاف ESC در کنترل فرمان کمکی نمی‌کنند.

در سال 1990، شرکت میتسوبیشی، Diamante را در ژاپن منتشر نمود که یک سیستم برقی جدید برای فعال ردیابی و کنترل کشش بود. این سیستم برای اولین بار با نام TCL به بازار عرضه شد. این سیستم، سپس به سیستم امروزی میتسوبیشی با نام لغزش فعال و کنترل کشش (ASTC) تبدیل شد. این سیستم بدان منظور طراحی شده بود که به راننده کمک کند تا بتواند خط مورد نظر خود را در هنگام دور زدن حفظ نماید؛ در این سیستم، یک مانیتور کامپیوتری آن‌بورد وجود داشت که با استفاده از داده‌های ورودی از چندین سنسور، پارامترهای مختلفی را نشان می‌داد. وقتی که طی یک پیچ، از ساسات بیش از اندازه استفاده می‌شد، خروجی موتور و مقدار ترمز به صورت خودکار تنظیم می‌شد تا خودرو در آن پیچ، در خط خود باقی بماند. همچنین در شرایط مختلف سطح جاده نیز مقدار مناسب کشش حفظ می‌شد. سیستم‌های قدیمی برای کنترل کشش در آن زمان، صرفاً می‌توانستند لغزش خودرو را کنترل نمایند. این در حالی بود که سیستم TCL دارای یک کارکرد ایمنی فعال بود که با تنظیم خودکار کشش (به نام «کنترل کشش»)، عملکرد بهتری برای کشش در مسیر داشت. بدین ترتیب، در هنگام دور زدن، سرعت خودرو بیش از اندازه بالا نمی‌رفت. هر چند آن سیستم، امروزه به عنوان یک سیستم مناسب برای کنترل پایداری به حساب نمی‌آید، اما می‌توانست زاویه فرمان را پایش کرده، محل ساسات را کنترل نموده و سرعت چرخ‌ها را نیز تحت کنترل قرار دهد تا هیچ انحرافی ایجاد نشود. قابلیت کنترل لغزش برای چرخ‌ها به صورت استاندارد در سیستم TCL امکان کشش بهتر بر روی زمین‌های لغزنده یا در حین دور زدن را فراهم می‌آورد. علاوه بر این قابلیت‌ها، این سیستم در ترکیب با سیستم تعلیق برقی Diamante و همچنین هدایت چهار چرخ کار می‌کرد تا کنترل کلی بر روی خودرو و عملکرد آن بهتر شود.

BMW با همکاری شرکت‌های بوش و کانتیننتال، سیستمی را برای کاهش گشتاور موتور ابداع نمودند تا از کاهش کنترل جلوگیری شود. سپس از این سیستم بر روی بیشتر خودروهای BMW در سال 1992 به جز مدل‌های E30 و E36 استفاده شد. این سیستم را می‌توان به همراه بسته زمستانی آن سفارش داد که در آن، دیفرانسیل با لغزش محدود، صندلی‌های گرم‌شونده و آینه‌های گرم‌شونده هم وجود دارند. از سال 1987 تا سال 1992، شرکت‌های مرسدس بنز و بوش با همکاری یکدیگر، سیستمی به نام «برنامه پایداری برقی» را برای کنترل لغزش جانبی ابداع نمودند.

مقدمه ای بر سیستم های ESC

در سال 1995، سه خودروساز سیستم‌های ESC را معرفی نمودند. شرکت مرسدس بنز با همکاری شرکت بوش، اولین خودروسازی بود که از ESP بر روی مدل S 600 کوپه خود استفاده نمود. از سیستم کنترل پایداری خودروی (VSC) شرکت تویوتا نیز بر روی مدل Toyota Crown Majesta در سال 1995 استفاده شد.

شرکت جنرال موتورز هم با همکاری شرکت خودروسازی دلفی، نسخه خاص ESC خود را ارائه نمودند. این سیستم که "StabiliTrak" نام داشت، در سال 1996 ابداع شد و از آن در خودروهای مدل سال 1997 منتخب کادیلاک استفاده شد. سیستم StabiliTrak به عنوان سیستم استاندارد بر روی تمامی خودروهای شاسی‌بلند و ون‌های GM که در سال 2017 در ایالات متحده و کانادا فروخته شدند، به کار رفت. از این سیستم در برخی از خودروهای تجاری و ناوگان استفاده نشد. از نام StabiliTrak برای بیشتر خودروهای شرکت جنرال موتورز در ایالات متحده استفاده می‌شود، اما در خودروهای تولیدی این شرکت که در خارج از این کشور به فروش می‌رسند - مانند اپل، هولدن و ساب، به جز مدل‌های 9-7X و 9-4X (که در آن‌ها هم از همان نام StabiliTrak  استفاده می‌شود - از عنوان «کنترل برقی پایداری» استفاده می‌شود. 

در همان سال، شرکت کادیلاک یک سیستم یکپارچه برای کنترل خودکار با استفاده از کنترل نرم‌افزاری برای مدل کادیلاک الدورادو خود معرفی نمود. این سیستم ترکیبی، سیستم کنترل یکپارچه‌شده شاسی (ICCS) نام داشت. در این سیستم، چندین مورد مختلف از جمله موتور، کنترل برقی پایداری StabiliTrak ، فرمان و همچنین سیستم تعلیق برای پایش جاده به صورت متغیر و پیوسته به صورت سازگارشونده (CVRSS) با استفاده از چند کامپیوتر با هم ترکیب شده بودند. هدف از معرفی این سیستم نیز بهبود در واکنش نسبت به ورودی از سمت راننده و ایمنی کلی، مشابه با آن چیزی بود که در سیستم مدیریت یکپارچه داینامیک خودرو در خودروهای تویوتا/لکسوس وجود دارد.

در سال 1997، شرکت آئودی اولین سری از ESPهای تولیدی خود را برای خودروهای چهارچرخ محرک (یعنی مدل‌های A8 و A6 خود که در آن‌ها هر چهار چرخ، قدرت را انتقال می‌دهند) معرفی نمود. در سال 1998، نسخه ESC شرکت ولوو به نام سیستم داینامیک پایداری و کشش (DSTC) بر روی خودروی جدید این شرکت یعنی Volvo S80 قرار داده شد. در این میان، شرکت‌های دیگر نیز بررسی‌های خود را انجام داده و سیستم‌های خاص خود را ابداع نمودند.

در تست گوزن شمالی، یک خبرنگار سوئدی به نام رابرت کالین از Teknikens Värld، در سال 1997 یک خودروی بنز کلاس A (بدون سیستم ESC) را با سرعت 78 km/h در هم کوبید. شرکت مرسدس بنز پیش از آن، برای ایمنی خودروهای خود تبلیغ کرده بود و به همین دلیل، 130000 خودروی خود را فراخوانی نمود و آن‌ها را با مدل‌های دارای ESC تعویض کرد. استفاده از این سیستم، منجر به کاهش قابل ملاحظه در میزان تصادفات شد و بنابراین، تعداد خودروهای مجهز به سیستم ESC افزایش یافت. استفاده از ESC در خودروهای کوچکی مانند بنز کلاس A جرقه‌ای را در روند بازار ایجاد نمود؛ بنابراین، در تمامی مدل‌ها از ESC استفاده شد (این سیستم به صورت استاندارد یا به صورت یک آپشن ارائه می‌شد).

نسخه ESC شرکت فورد با نام AdvanceTrac در سال 2000 عرضه شد. این شرکت بعداً یک کنترل پایداری در برابر غلتش به سیستم AdvanceTrac اضافه نمود که برای اولین بار، از آن در خودروی ولوو XC90 در سال 2003 استفاده شد. از این سیستم، در بسیاری از خودروهای شرکت فورد هم استفاده شد.

شرکت‌های فورد و تویوتا اعلام نمودند که خودروهای آن‌ها در آمریکای شمالی، تا پایان سال 2009 مجهز به استاندارد ESC خواهد بود (این سیستم در سال 2004 به صورت استاندارد بر روی خودروهای شاسی‌بلند تویوتا قرار گرفت. همچنین پس از سال 2011، تمام شرکت‌های خودروهای لکسوس، تویوتا و Scison مجهز به ESC شدند. آخرین خودرویی که از این سیستم استفاده نمود، Scison tC مدل سال 2011 بود). اما تا ماه نوامبر سال 2010، شرکت فورد همچنان مدل‌هایی را در آمریکای شمالی می‌فروخت که مجهز به ESC نبودند. شرکت جنرال موتورز هم اعلامیه‌ای مشابه را برای پایان سال 2010 منتشر ساخت.

در سال 2009، اتحادیه اروپا تصمیم گرفت تا استفاده از ESC را الزامی کند. از یکم نوامبر سال 2011، تأییدیه نوع اتحادیه اروپا صرفاً به خودروهایی اعطا می‌شد که مجهز به ESC بودند. از یکم نوامبر سال 2014 نیز تمامی خودروهای جدید ثبت‌شده در کشورهای عضو اتحادیه اروپا مجهز به ESC شدند.

اداره NHTSA الزام کرد که تمامی خودروهایی که در ایالات متحده به فروش می‌رسند، باید تا سال 2012 مجهز به ESC شوند. برآورد بر آن بود که این کار باعث خواهد شد تا از 5300-9600 کشته در سال کم شود. یک پیشنهاد مشابه نیز برای کامیون‌ها و اتوبوس‌ها مطرح شد، اما به سرانجام نرسید.

کارکرد ESC

در حین یک رانندگی معمول، سیستم ESC همواره فرمان خودرو و جهت آن را تحت نظر دارد. این سیستم، جهت مورد نظر راننده (که بر اساس زاویه فرمان اندازه‌گیری می‌شود) را با جهت واقعی خودرو (که بر اساس شتاب جانبی، چرخش خودرو و سرعت هر یک از چرخ‌ها در جاده مشخص می‌شود)، مقایسه می‌کند.

سیستم ESC صرفاً زمانی وارد عمل می‌شود که احساس کند مقداری از کنترل فرمان از دست رفته است، مثلاً زمانی که خودرو در جهت فرمان راننده پیش نمی‌رود. این مسأله به عنوان مثال زمانی رخ می‌دهد که در ویراژ‌های ناگهانی، کم‌فرمانی یا بیش‌فرمانی در جاده‌هایی که پیچ‌های بدی دارند یا لغزنده هستند یا مثلاً در حین سر خوردن بر روی یخ، دچار لغزش می‌شود. در مورد رانندگی‌های خوب و با کیفیت نیز ESC زمانی به کار می‌افتد که اوضاع به صورت نامطلوب است، زیرا ورودی به فرمان ممکن است همیشه نشان‌دهنده آن جهتی نباشد که راننده می‌خواهد (مثلاً می‌توان از منحرف‌شدن به صورت کنترل‌شده نام برد). ESC جهت لغزش را برآورد می‌کند و ترمزهای خودرو را به صورت نامتقارن بر روی چرخ‌ها اعمال می‌کند تا گشتاوری را حول محور عمودی خودرو و در جهت مخالف لفزش اعمال کرده و خودرو را به خطی برگرداند که راننده به او دستور داده است. علاوه بر این، می‌تواند توان موتور را کم کرده یا دنده را عوض کند تا سرعت خودرو را کم کند.

سیستم ESC فقط می‌تواند بر روی سطح، چه سطوح آسفالت‌شده خشک و چه دریاچه‌های یخ‌زده کار کند. این سیستم بسیار سریع‌تر و مؤثرتر از یک راننده انسانی عمل می‌کند و حتی پیش از آن‌که راننده اساساً متوجه شود که ممکن است کنترل خود را به زودی از دست بدهد، وارد عمل می‌شود. این مسأله باعث شده تا دغدغه‌هایی در این زمینه به وجود آید که راننده ممکن است بیش از حد لازم به خودرو و مهارت‌های رانندگی خود اعتماد نماید. به همین دلیل، سیستم‌های ESC معمولاً موقعی که به کار می‌افتند، به راننده هشدار می‌دهند تا راننده متوجه شود که حد مدیریت توسط خودرو فرا رسیده است. در بیشتر مدل‌ها، یک نشانگر نوری بر روی داشبود روشن می‌شود یا این‌که یک صدای هشدار داده می‌شود؛ برخی از این سیستم‌ها نیز عمداً مسیر خودرو را اصلاح می‌کنند تا اندکی از جهت مورد نظر راننده منحرف شود، هر چند می‌توانند دقیق‌تر با آن تطبیق پیدا کنند.

بیشتر تولیدکنندگان سیستم‌های ESC بر این موضوع تأکید دارند که این سیستم، سیستمی برای بهبود عملکرد یا جایگزینی برای تدابیر مختلف ایمنی به حساب نمی‌آید، بلکه یک فناوری در زمینه ایمنی است که به راننده کمک می‌کند تا بتواند در شرایط خطرناک، خود را از مخمصه نجات دهد. ESC، کشش را افزایش نمی‌دهد و بنابراین، امکان دورزدن سریع‌تر را فراهم نمی‌نماید (اما می‌تواند کمک کند تا دورزدن به شکلی کنترل‌شده‌تر انجام گیرد). به طور کلی، ESC در محدوده تحت کنترل خودرو و همچنین برای کشش بین جاده و لاستیک‌ها عمل می‌کند. اما باز هم در مانورهای بی‌ملاحظه، این حدود نقض می‌شوند و کنترل از دست خارج می‌شود. به عنوان مثال، زمانی که خودرو بر روی یخ سر می‌خورد، چرخ‌هایی که ESC از آن‌ها برای اصلاح لغزش استفاده می‌کند، ممکن است تماس خود را با سطح زمین از دست بدهند و بنابراین، اثربخشی سیستم پایین می‌آید.

با توجه به این‌که کنترل پایداری ممکن است با رانندگی‌های با کیفیت، سازگاری چندانی نداشته باشد، بسیاری از خودروها مجهز به یک کنترل بیش‌رانشی هستند. با استفاده از این قابلیت، می‌توان بخشی از این سیستم یا تمام آن را غیرفعال نمود. در سیستم‌های ساده ممکن است که تمام قابلیت‌ها با استفاده از فقط یک دکمه غیرفعال شوند، اما در سیستم‌هایی که پیچیده‌تر هستند، تنظیمات با استفاده از چندین سوئیچ مختلف انجام می‌شوند و حتی ممکن است که امکان غیرفعال‌کرده کل سیستم اصلاً وجود نداشته باشد.

استفاده از ESC در آفرود

سیستم‌های ESC به واسطه کنترل کاملی که بر روی پایداری خودرو، کشش و ترمز آن دارند. معمولاً می‌توانند کشش خودرو در جاده‌های آفرود را برای خودروهای سواری و تجاری نیز بهتر سازند. اثربخشی سیستم‌های کنترل کشش در برندهای مختلف تا حد زیادی با هم فرق دارد. دلیل این امر هم بسیاری از عوامل بیرونی و داخلی است که در زمان‌های مختلف خود را نشان می‌دهند. همچنین تولیدکنندگان مختلف، برنامه‌نویسی‌های و اصلاحات مختلفی را برای این سیستم‌ها به کار می‌گیرند. برندهایی مانند لندروور، جیپ و تویوتا (و برخی دیگر از برندها) که سابقه‌ای طولانی در زمینه آفرود دارند، تأکید زیادی بر روی قابلیت‌های آفرود در خودروهای خود و بنابراین، بر روی عملکرد کشش و پایداری داشته‌اند.

در سطح ابتدایی نیز کشش در آفرود با سایر ویژگی‌های کاری برای کشش جاده‌های معمولی فرق دارد و این، بستگی به جاده‌ای دارد که خودرو بر روی آن در حرکت است. در حالت دیفرانسیل باز، انتقال توان در جهتی انجام می‌شود که کمترین مقاومت در آن وجود داشته باشد. در شرایط لغزندگی، این کمترین مقاومت در واقع همان جهتی است که یک چرخ، کشش خود را از دست می‌دهد و قدرت موتور بر روی محوری وارد می‌شود که قدرت موتور به آن نرسیده است. در این حالت، قدرت موتور به چرخی که بیشتر درگیر شده، وارد نمی‌شود. ESC بیشتر بر متوقف‌ساختن چرخ‌هایی متمرکز می‌شود که با آهنگی بسیار متفاوت از محور مخالف می‌چرخند. در کاربردهای روی جاده‌ای، در مواردی که کشش از دست می‌رود، ترمز نوبه‌ای چرخ با کاهش در قدرت حاصل می‌شود و این کار خیلی سریع صورت می‌گیرد. اما در کاربردهای آفرود، معمولاً لازم است تا قدرت به صورت مستمر (یا حتی به صورت افزایشی) وارد شود تا اندازه حرکت خودرو حفظ شود. همچنین سیستم ترمز خودرو نیز نیروی ترمز را به صورت نوبه‌ای در زمانی بیشتر به چرخی که در حال لغزش است، وارد می‌نماید تا این‌که دیگر هیچ چرخش اضافی در چرخ تشخیص داده نشود.

در کاربردهای آفرود، از نظر ایمنی بسیار مهم است که سیستم ESC خودرو و سیستم‌های ترمز ضدقفل (ABS) را غیرفعال نمایند. هر چند این امر ممکن است در نگاه اول به نظر غیرعقلانی به نظر آید، اما وضعیت‌های بسیار لغزنده و با کشش کم که در جاده‌های آفرود وجود دارند، می‌توانند در حین بالارفتن یا پایین‌آمدن خودرو در شیب‌های تند منجر به خروج خودرو از مسیر خود شوند. در صورتی که کشش خودرو در زمین‌های شیب‌دار از دست برود و ترمزها فعال شوند، اینرسی خودرو باعث می‌شود تا خودرو به حرکت خود ادامه دهد و برخی از چرخ‌های آن نیز قفل شوند. سیستم ABS، این حالت را نوعی قفل‌شدن در زمان ترمز «معمولی» تشخیص می‌دهد. بنابراین، روی چرخی که قفل شده است، به سرعت ترمز را می‌گیرد و رها می‌کند. این کار باعث می‌شود تا دیگر، ترمز مؤثر نباشد، زیرا خودرو سعی می‌کند تا از قفل‌شدن چرخ‌ها جلوگیری کند و آن‌ها را به شکل ثابت نسبت به یکدیگر به حرکت در آورد. در صورتی که نیروی ترمز برای نگه‌داشتن خودرو کافی نباشد (مثلاً در مواردی که شیب زمین متوسط است و کشش هم کم است)، بدون آن‌که سرعت خودرو کم شود، اندازه حرکت آن به سرعت زیاد می‌شود و خودرو از سراشیبی پایین می‌آید.

در سیستم‌های ESC سطح متوسط، ABS غیرفعال می‌شود. در صورتی که این اتفاق رخ ندهد و ترمزها اعمال شوند، کامپیوتر خودرو چرخ‌ها را قفل می‌کند. در این سیستم‌ها یا در خودروهای بدون ABS، عملکرد ترمز اضطراری در شرایط لغزندگی بسیار بهتر می‌شود، زیرا وضعیت کشش زمانی که با اینرسی همراه می‌شود، می‌تواند به سرعت وضعیت را تغییر دهد. وقتی که ترمزها اعمال شده و چرخ‌ها قفل می‌شوند، دیگر نیازی نیست که لاستیک‌ها در برابر غلتش مقاومت کنند (هیچ نیروی ترمزی اعمال نمی‌شود) و مرتباً ترمز بزنند. کشش تولیدشده توسط لاستیک‌ها مقداری ثابت است و بدین ترتیب، می‌توان در صورت لزوم به طور کامل از این کشش استفاده کرد. در صورتی که آج لاستیک‌ها قوی‌تر باشند، مثلاً در حالتی که آج‌های لاستیک نقص‌های موجود در سطح را پوشش داده یا تا زیر آن وارد شده باشند یا مثلاً در مواردی که مقداری آلودگی به درون لاستیک کشیده می‌شود تا مقاومت آن در برابر غلتش باز هم بیشتر شود، این تأثیر بیشتر هم می‌شود.

در خودروهای جدیدتری که برای کاربردهای آفرود در کارخانه طراحی شده‌اند، سیستم‌هایی برای کنترل شیب تپه در نظر گرفته شده‌اند. استفاده از این سیستم‌ها می‌تواند ریسک چنین انحراف‌هایی را که بیشتر در مورد راننده‌های تازه‌کار رخ می‌دهد، کم کند. همچنین، یک فرود پایدارتر و ایمن‌تر نسبت به خودروهای بدون ABS یا خودروهایی که دارای ABS برای جاده‌های معمولی هستند نیز حاصل خواهد شد. این سیستم‌ها کمک می‌کنند تا در زمان فرود، یک سرعت ثابت برقرار نگه داشته شود (یا این‌که کاربر می‌تواند سرعت را انتخاب کند). همچنین راننده می‌تواند در اندازه حرکت‌های صحیح، ترمزهای درستی بگیرد یا به موقع، سرعت خودروی خود را افزایش دهد. با این کار، مطمئن می‌شود که تمامی چرخ‌ها با سرعتی یکسان می‌چرخند و در صورت لزوم هم ترمز کامل گرفته خواهد شد.

در برخی از خودروها، سیستم‌های ESC می‌توانند به صورت خودکار تشخیص دهند که در جاده‌های آفرود یا معمولی، چه موقع باید وارد عمل شوند و این امر، بستگی به درگیرشدن سیستم‌های 4WD دارد. سیستم منحصربفرد Super-Select 4WD میتسوبیشی (که در پاجرو، تریتون و پاجرو اسپورت از آن استفاده کرده است)، در جاده‌های معمولی در حالت 2WD کار می‌کند و در جاده‌های سطح بالا به صورت 4WD به کار می‌افتد و دیفرانسیل مرکزی قفل می‌شود. در هر صورت، این سیستم می‌تواند زمانی که به کشش در آفرود وجود دارد، فعال شود و زمانی که دیفرانسیل مرکزی قفل می‌شود، به حالت سطح بالای 4WD برود یا زمانی که دیفرانسیل مرکزی قفل می‌شود، در حالت سطح پایین 4WD قرار می‌گیرد. بسیاری از خودروهای مدرن امروزی ماند لندرورها و رنج‌رورهایی که مجهز به سیستم‌های 4WD کاملاً برقی هستند، نیز به صورت خودکار بین حالت‌های آفرود و معمولی سوئیچ می‌کنند تا کنترل بیشتری بر روی پایداری و کشش در سطح پایین وجود داشته باشد. همچنین در این خودروها می‌توان حالت‌های زمین را نیز به صورت دستی انتخاب نمود.

اثربخشی ESC بر تصادفات

چندین تحقیق که در سرتاسر جهان انجام شده‌اند، نشان داده‌اند که ESC بسیار مؤثر است و می‌تواند به راننده کمک کند تا کنترل بیشتری بر روی خودروی خود داشته باشد. همچنین می‌تواند به حفظ جان افراد بیشتر کمک کند و احتمال وقوع تصادف‌های بد را نیز کاهش دهد. در پاییز سال 2004، اداره ملّی ایمنی بزرگراه‌ها و ایمنی ایالات متحده (NHTSA) این تحقیقات بین‌المللی را تأیید نمود و نتایج یک تحقیق میدانی در زمینه اثربخشی سیستم‌های ESC را در ایالات متحده آمریکا منتشر ساخت. بر اساس نتایج منتشرشده از سوی NHTSA مشخص شد که ESC تا 35 درصد به کاهش تصادفات کمک می‌کند. علاوه بر این، خودروهای شاسی‌بلندی که دارای سیستم کنترل پایداری هستند، نسبت به خودروهای مشابه خود که این سیستم را ندارند، تا 67% تصادفات کمتری را تجربه می‌کنند. در ایالات متحده، مؤسسه بیمه برای ایمنی بزرگراهی (IIHS) نیز نتیجه تحقیقات خود را در ماه ژوئن سال 2006 منتشر نمود. بر اساس نتایج این تحقیق، در صورتی که تمامی خودروها مجهز به ESC باشند، تا 10000 تلفات ناشی از تصادفات در ایالات متحده کم خواهد شد. IIHS به این نتیجه رسیده بود که استفاده از ESC احتمال تصادفات مهلک را تا 43 درصد، تصادفات کشنده برای هر خودرو را تا 56 درصد و چپ‌شدن‌های هر خودرو را نیز بین 77 تا 80 درصد کاهش می‌دهد.

بسیاری از محققین، از جمله نیکول نیسون، رئیس اداره NHTSA، جیم گست و دیوید چمپیون از اتحادیه مشتریان فدراسیون بین‌المللی خودرو (FIA)، E-Safety Aware، سابا سره سردبیر مجله خودرو و رانندگی و جیم گیل که یکی از حامیان پر و پا قرص سیستم‌های خودروی کانتیننتال است، ESC را به عنوان مهمترین پیشرفت در ایمنی خودرو می‌دانند.

برنامه جدید ارزیابی خودروها در اروپا (EuroNCAP) «به شدت توصیه می‌نمایند» که مردم خودروهایی را بخرند که دارای سیستم‌های کنترل پایداری هستند. IIHS الزام کرده است که برای آن‌که یک خودرو بتواند بیشترین پوشش بیمه‌ای را برای حفاظت از سرنشینان و پیشگیری از تصادفات دریافت کند، حتماً باید مجهز به سیستم ESC به عنوان یک آپشن باشد.

اجزاء و طراحی ESC ها

در سیستم ترمز ضد قفل در سیستم‌های ESC، کنترل آهنگ انحراف تعبیه شده است. ترمزهای ضدقفل، امکان کاهش سرعت هر یک از چرخ‌ها را برای ESC فراهم می‌آورند. بسیاری از سیستم‌های ESC مجهز به یک سیستم کنترل کشش (TCS یا ASR) هم هستند. این سیستم‌ها لغزش چرخ محرک را تحت شتاب‌گیری حس می‌کنند و چرخ یا چرخ‌های در حال لغزش را متوقف می‌سازند یا این‌که می‌توانند توان اضافی موتور را کاهش دهند. این کار همچنان انجام می‌شود تا این‌که کنترل مجدداً حاصل شود. بنابراین، ESC کارهایی متفاوت از سیستم ABS یا کنترل کشش را انجام می‌دهد.

در سیستم‌های ESC، از چندین سنسور مختلف استفاده می‌شود تا مشخص شود که راننده قصد دارد تا به کدام سمت حرکت کند. سنسورهای دیگر هم حالت واقعی خودرو را مشخص می‌سازند. الگوریتم کنترل نیز ورودی از سوی راننده را با پاسخ راننده مقایسه می‌کند و سپس تصمیم می‌گیرد تا در صورت لزوم، ترمز بزند یا این‌که ساسات را به اندازه‌ای که از طریق فضای حالت مشخص شده است (مجموعه‌ای از معادلات هستند که از آن‌ها برای مدل‌سازی دینامیک خودرو استفاده می‌شود)، کاهش دهد. کنترل‌کننده ESC همچنین می‌تواند داده‌های خود را از فرمان‌های صادرشده به کنترل‌های دیگر در خودرو دریافت نماید تا پایداری و قابلیت کنترل خودرو افزایش یابد. از جمله کنترل‌های دیگر یادشده می‌توان به سیستم محرک تمام‌چرخ یا یک سیستم تعلیق فعال اشاره نمود.

سنسورهای موجود در یک سیستم ESC باید همواره اطلاعاتی را ارسال نمایند تا تلفات کشش به سرعت مشخص شوند. این سنسورها باید مقاوم باشند به طوری که عوامل دیگری مانند بارندگی و گودال‌ها بر روی آن‌ها اثر نگذارند. مهم‌ترین سنسورها به شرح زیر هستند:

• سنسور زاویه فرمان که مشخص می‌نماید که راننده قصد پیچیدن به کدام طرف را دارد. در این نوع از سنسورها معمولاً از عناصر AMR استفاده می‌شود.
• سنسور آهنگ انحراف که آهنگ چرخیدن خودرو را اندازه‌گیری می‌نماید. اطلاعات دریافتی از سنسور انحراف با اطلاعات به دست آمده از سنسور زاویه فرمان با هم مقایسه می‌شوند تا اقدامی که برای تنظیم لازم است، تعیین شود.
• سنسور شتاب جانبی که شتاب جانبی خودرو را اندازه‌گیری می‌کند. به این سنسور معمولاً شتاب‌سنج می‌گویند.
• سنسور سرعت چرخ که سرعت چرخ‌ها را اندازه‌گیری می‌کند.

سنسورهای دیگر نیز عبارتند از:

• سنسور شتاب طولی که از نظر طراحی، شبیه به همان سنسور شتاب جانبی است، اما اطلاعات بیشتری را در خصوص شیب جاده ارائه می‌‌نماید و سنسور دیگری است که شتاب و سرعت را هم اندازه‌گیری می‌کند.
• سنسور آهنگ غلتش که از نظر طراحی، شبیه به همان سنسور آهنگ انحراف است، با این تفاوت که دقت مدل خودروی کنترل‌کننده در آن بیشتر است و اطلاعات دقیق‌تری را به همراه سایر سنسورهای دیگر فراهم می‌نماید.

در ESC از یک مدولاتور هیدرولیکی استفاده می‌شود تا تضمین شود که نیروی ترمز به درستی بر روی هر یک از چرخ‌ها اعمال می‌شود. از یک مدولاتور مشابه نیز در سیستم ABS استفاده می‌شود. ABS فشار را در حین ترمز کاهش می‌دهد، اما ESC ممکن است فشار را در شرایط خاصی افزایش دهد. همچنین می‌توان از یک دستگاه بوستر خلأ برای ترمز، علاوه بر پمپ هیدرولیکی استفاده کرد تا تغییرات فشار مورد نیاز فراهم شوند.

در بطن سیستم ESC، واحد کنترل الکترونیکی (ECU) قرار دارد که در آن، روش‌های مختلفی برای کنترل تعبیه شده است. معمولاً از همین ECU برای سیستم‌های مختلف به صورت همزمان استفاده می‌شود (که از آن جمله می‌توان به سیستم‌های ABS، کنترل کشش یا کنترل هوا اشاره نمود). سیگنال‌های ورودی از طریق یک مدار ورودی به کنترل‌کننده دیجیتال ارسال می‌شوند. شرایط مطلوب برای خودرو بر اساس زاویه فرمان و سرعت چرخ‌ها تعیین می‌شود. در عین حال، سنسور انحراف آهنگ واقعی انحراف در خودرو را اندازه‌گیری می‌کند. کنترل‌کننده، نیروی مورد نیاز برای ترمز یا شتاب در هر چرخ را محاسبه نموده و شیرهای مدولاتور هیدرولیکی را بر اساس آن تنظیم می‌نماید. ECU از طریق سایر سیستم‌های دیگر از طریق رابط شبکه حوزه کنترلر متصل می‌شود تا از ایجاد تعارض با آن‌ها جلوگیری شود.

بسیاری از سیستم‌های ESC دارای یک سوئیچ ملغی‌کردن هم هستند که راننده می‌تواند با استفاده از آن، سیستم ESC را غیرفعال کند. از این سوئیچ می‌توان همچنین برای جاده‌هایی با سطح شل مانند شرایط گل و شن و ماسه یا برای مواردی که لاستیک زاپاس کوچک‌تر در زیر خودرو است، استفاده نمود. این لاستیک‌های زاپاس کوچک‌تر می‌توانند در کار سنسورها مشکل ایجاد کنند. در برخی از سیستم‌ها نیز یک حالت اضافی وجود دارد که در آن‌ها آستانه‌ها بالاتر است و بدین ترتیب، راننده می‌تواند از محدوده‌های کشش خودرو بدون استفاده کمتر از ابزارهای الکترونیکی، بهره گیرد. در هر صورت، زمانی که احتراق آغاز می‌شود، ESC غیرفعال می‌شود. برخی از سیستم‌های ESC که دارای این سوئیچ نیستند -مانند سیستم‌هایی که بر روی بسیاری از خودروهای جدید تویوتا و لکسوس از آن‌ها استفاده شده است - را می‌توان از طریق یک سری پدال ثبت‌نشده ترمز و عملیات ترمز به صورت دستی غیرفعال کرد. علاوه بر این، در آوردن سنسور سرعت چرخ نیز یکی دیگر از روش‌هایی است که با استفاده از آن می‌توان سیستم‌های ESC را خاموش کرد. سیستم‌های ESC که از آن‌ها در خودروهای جدیدتر فورد استفاده شده است را نمی‌توان به طور کامل غیرفعال نمود، هر چند که ممکن است «دکمه خاموش» هم در آن‌ها وجود داشته باشد. سیستم ESC در سرعت‌های بالای بزرگراهی به طور خودکار مجدداً فعال می‌شود و در سرعت‌های پایین‌تر از آن سرعت‌ها هم اگر سیستم تشخیص دهد که خودرو دچار لغزش شده است، خود به خود روشن می‌شود.

موجودی و هزینه ESC

ESC مبتنی بر سیستم ترمز ضدقفل طراحی و ساخته شده است و در تمامی خودروهایی که مجهز به این سیستم‌ها هستند، تمهیداتی برای کنترل کشش هم وجود دارند. اجزای یک سیستم ESC عبارتند از یک سنسور آهنگ انحراف، یک سنسور شتاب جانبی، یک سنسور فرمان و یک واحد کنترل یکپارچه که عملکرد را بهبود می‌بخشد. در ایالات متحده، بر اساس قوانین فدرالی، تا سال 2012، تمامی خودروهای سواری و کامیون‌های سبک باید به صورت استاندارد، مجهز به سیستم‌های ESC می‌شدند. بر اساس یکی از تحقیقاتی که توسط اداره NHTSA انجام شده است، هزینه سیستم ABS در سال 2005 چیزی در حدود 368 دلار آمریکا برآورد شده است؛ استفاده از سیستم‌های ESC یک 111 دلار هزینه دیگر هم دارد. قیمت ESC در بین فروشندگان مختلف هم با هم متفاوت است؛ اگر این سیستم به عنوان یک سیستم تکی تهیه شود، قیمت آن چندان زیاد نیست و چیزی در حدود 250 دلار است. زمانی، سیستم‌های ESC به صورت یک آپشن تنها ارائه نمی‌شدند و معمولاً در بازارهای پس از فروش هم یافت نمی‌شدند. بلکه بیشتر به صورت ترکیبی با سیستم‌های دیگری فروخته می‌شدند که قیمت‌های بیشتری داشتند. به همین دلیل، قیمت بسته‌هایی که سیستم ESC هم یکی از اجزای آن بود، به چندین هزار دلار می‌رسید. با این وجود، سیستم‌های ESC سیستم‌های بسیار مقرون به صرفه‌ای به حساب می‌آیند و می‌توانند هزینه‌های خود را به واسطه کمتر شدن حق بیمه جبران کنند.

تولیدکنندگان و کشورهای مختلف، از نظر موجودی برای سیستم‌های ESC مناسب برای خودروهای سواری با هم متفاوت هستند. در سال 2007، حدود 50 درصد از خودروهای مدل آمریکای شمالی مجهز به سیستم ESC بودند و این در حالی است که عدد متناظر برای کشور سوئد، در حدود 75 درصد بود. در هر صورت، آگاهی مشتریان نسبت به این سیستم‌ها است که بر روی الگوی خرید آن‌ها اثر می‌گذارد. به طوری که چیزی در حدود 45 درصد از خودروهایی که در آمریکایی شمالی و انگلستان به فروش می‌روند، دارای سیستم‌های ESC هستند. این در حالی است که در کشورهای اروپایی مانند آلمان، دانمارک و سوئد، این عدد چیزی در حدود 78 تا 96 درصد است. هر چند فقط تعداد اندکی از خودروها پیش از سال 2004 مجهز به ESC بوده‌اند، اما افزایش آگاهی مردم باعث شده است تا استفاده از خودروهای مجهز به سیستم ESC در بازار خودرو افزایش یابد.

سیستم ESC بر روی خودروهای سواری، شاسی‌بلندها و کامیونت‌های پیکاپ تمام خودروسازهای اصلی وجود دارد. خودروهای لوکس، ماشین‌های مسابقه‌ای و کراس‌اورها (نیمه‌شاسی‌ها) معمولاً مجهز به سیستم ESC هستند. خودروهای اندازه متوسط هم کم‌کم به این سیستم‌ها مجهز می‌شوند. اما فقط در مدل‌های سال 2008 خودروهای نیسان آلتیما و فورد فیوژن بر روی مدل‌های مجهز به موتور V6  از این سیستم استفاده شده است؛ با این حال، برخی از خودروهای نیمه‌شاسی مانند هوندا آکورد نیز به صورت استاندارد مجهز به ESC هستند. هر چند سیستم کنترل کشش در ESC وجود دارد، اما در برخی از خودروهایی مانند Chevrolet Malibu LS، مزدا 6 مدل سال 2008 و لینکولن MKZ مدل سال 2007، سیستم کنترل کشش وجود دارد، اما دارای ESC نیستند. خودروهای کوچک مدل سال 2008 نیز به ندرت مجهز به ESC هستند. خودروی تویوتا کرولا مدل سال 2008 در ایالات متحده (اما نه در کانادا) دارای کنترل پایداری است که به عنوان یک آپشن 250 دلاری برای آن ارائه می‌شود، اما مدل XRS به صورت استاندارد دارای این سیستم است. در کانادا، در خودروی مزدا 3 مدل سال 2010، این سیستم به عنوان یک آپشن بر روی مدل‌های GS میان‌رده به عنوان بخشی از بسته سان‌روف آن ارائه شده است، اما مدل GT رده بالا به صورت استاندارد، مجهز به این سیستم است. در خودروی Ford Focus هم ESC به عنوان یک آپشن برای مدل‌های S و SE ارائه شده، اما این سیستم در مدل‌های SEL و SES به صورت استاندارد وجود دارد.

در انگلستان، حتی خودروهای کوچکی مانند Ford Fiesta Mk.6 و VW Polo Mk.5 هم به صورت استاندارد، مجهز به سیستم ESC هستند.

ESC بر روی بعضی از خودروهای بزرگ هم وجود دارد. سیستم‌های بهبودیافته ESC و همچنین سیستم‌های ESP (از جمله سیستم‌های کنترل پایداری در برابر غلتش) بر روی بسیاری از خودروهای تجاری نصب شده‌اند که از آن جمله می‌توان به کامیون‌های حمل و نقل، تریلی‌ها و اتوبوس‌های ساخت شرکت‌هایی همچون بندیکس، WABCO، دایملر، اسکانیا و پریوست و همچنین خودروهای سواری سبک اشاره نمود.

آینده سیستم ESC

بازار استفاده از ESC به تدریج در حال رشد است و این امر، به ویژه در کشورهای اروپایی همچون سوئد، دانمارک و آلمان بیشتر مشهود است. به عنوان مثال، در سال 2003 در سوئد، میزان فروش خودروهایی که مجهز به سیستم ESC بوده‌اند، برابر با 15 درصد بوده است. اداره ایمنی جاده‌ای کشور سوئد استفاده از این سیستم‌ها را به شدت توصیه نمود و در نتیجه، در ماه سپتامبر سال 2004، یعنی 16 ماه بعد از آن، میزان خرید به مقدار 58 درصد رسید. پس از آن نیز مجدداً بر روی استفاده از این سیستم‌ها تأکید شد و در ماه دسامبر سال 2004، خرید خودروهای جدید به میزان 69 درصد رسید. این مقدار تا سال 2008 به میزان 96 درصد رسید. حامیان استفاده از سیستم ESC در سرتاسر جهان، در پویش‌های قانونی و آگاهی عمومی همواره بر استفاده از ESC تأکید دارند و تا سال 2012، بیشتر خودروهای جدید باید الزاماً مجهز به این سیستم باشند.

با توجه به این‌که سیستم ESC بر پایه سیستم ترمز ABS طراحی و ساخته شده است، بنابراین می‌توان آن را به عنوان پایه‌ای برای پیشرفت‌های جدیدی مانند سیستم کنترل پایداری در برابر غلتش (RSC) یا حفاظت در برابر چپ‌شدن دانست که در صفحه عمودی، بیشتر شبیه به ESC در صفحه افقی کار می‌کنند. زمانی که سیستم RSC حس می‌کند که ممکن است خودرو چپ شود (به ویژه در کامیون‌های سبک یا شاسی‌بلند)، ترمزها را فعال کرده، ساسات را کم می‌کند، کم‌فرمانی را القاء کرده و سرعت خودرو را کم می‌نماید.

قدرت محاسباتی ESC می‌تواند شبکه‌سازی برای سیستم‌های ایمنی فعال و واکنشی را تسهیل نموده و دلایل دیگری از تصادفات را نیز برطرف نمایند. به عنوان مثال، سنسورها می‌توانند تشخیص دهند که یک خودرو چه زمانی بسیار نزدیک شده است. در این موقع، سرعت خودرو را کم می‌کنند، پشت صندلی‌ها را به حالت مستقیم بر می‌گردانند و کمربندها را نیز سفت می‌کنند تا از تصادف جلوگیری کرده یا برای تصادف و کم‌شدن وخامت آن، آمادگی بیشتری ایجاد کنند.

قوانین کشورها در مورد استفاده از ESC

در کشور سوئد، پویش‌هایی برای افزایش آگاهی مردم نسبت به سیستم ESC  و ترغیب آن‌ها به استفاده از این سیستم‌ها به راه افتاده است، اما کشورهای دیگر مقرراتی را برای استفاده از این سیستم‌ها وضع نموده‌اند.

ایالت کبک در استرالیا، اولین قوانین خود را در خصوص استفاده از ESC وضع نموده است و مقرراتی را در دسته کالاهای خطرناک (به جز دستگاه‌های ضبط صدا) در سال 2005 الزام نموده است.

در ایالات متحده نیز استفاده از سیستم ESC در تمامی خودروهای سواری با وزن کمتر از 10000 پوند (4536 کیلوگرم) الزامی شده است و وضع قوانین آن نیز برای 55 درصد از مدل‌های سال 2009 آغاز شده است (این قوانین از تاریخ 1 سپتامبر سال 2008 الزامی خواهند شد. این قوانین در سال 2010 برای 75 درصد از خودروها، در سال 2011 برای 95 درصد از خودروها و در سال 2012، برای تمامی خودروها الزامی خواهند شد.

در کانادا الزام شده است که تمامی خودروهای سواری باید تا تاریخ 1 سپتامبر سال 2011 مجهز به سیستم‌های ESC باشند.

دولت استرالیا نیز در 23 ژوئن سال 2009 اعلام نمود که استفاده از ESC از تاریخ 1 نوامبر سال 2011 برای تمامی خودروهای سواری که در استرالیا فروخته می‌شوند و برای تمامی خودروهای جدید هم از تاریخ نوامبر سال 2013 الزامی خواهد بود. دولت نیوزیلند نیز خود را در تاریخ فوریه سال 2014 با این روند تطبیق داد و اعلام نمود که تمامی خودروهای جدید باید تا تاریخ 1 ژولای سال 2015 مجهز به سیستم ESC باشند و تا 1 ژانویه سال 2020 نیز تمامی خودروهای وارداتی دسته دوم هم باید دارای این سیستم باشند.

پارلمان اروپا نیز اعلام نمود که باید هر چه سریع‌تر از سیستم‌های ESC در خودروها استفاده شود. کمیسیون اروپا نیز پیشنهادیه‌ای را پذیرفت که طی آن، استفاده از ESC بر روی تمامی خودروهای جدید و مدل‌های تجاری در کشورهای عضو اتحادیه اروپا از سال 2012 به بعد و برای تمامی خودروهای دیگر هم تا سال 2014 الزامی می‌شد.

کمیسیون اقتصادی ملل متحد برای اروپا نیز مقررات فنی جامعی را به منظور ایجاد یکنواختی و یکپارچگی در استانداردهای مربوط به ESC وضع نمود. مقررات فنی جامع به شماره 8 در خصوص سیستم‌های برقی برای کنترل پایداری با حمایت مالی ایالات متحده آمریکا وضع شد. این قانون بر پایه استاندارد فدرال برای ایمنی وسایل نقلیه موتوری به شماره FMVSS126 تهیه شده است.

در صورت وجود هر گونه سوال در مورد تهیه لوازم یدکی هیوندای و یا لوازم یدکی کیا با شماره های درج شده در سایت تماس حاصل فرمایید.