سیستم ترمز ضد قفل (Anti-lock Braking System – ABS)

سیستم ترمز ضد قفل (Anti-lock Braking System – ABS) یک سیستم ایمنی فعال اساسی و یکی از مهم‌ترین نوآوری‌ها در صنعت خودرو است که در حال حاضر در تمام خودروهای مدرن، از جمله خودروهای برقی (EVs) و هیبریدی، به صورت استاندارد وجود دارد. هدف اصلی ABS جلوگیری از قفل شدن چرخ‌ها (توقف چرخش) در حین ترمزگیری‌های شدید یا بر روی سطوح لغزنده است. قفل شدن چرخ‌ها باعث می‌شود راننده کنترل فرمان را از دست داده و خودرو دچار لغزش یا هرزگردی شود؛ ABS با حفظ چرخش چرخ‌ها، به راننده امکان می‌دهد تا در حین ترمزگیری شدید نیز بتواند خودرو را هدایت کرده و از موانع دوری کند.

چرا قفل شدن چرخ‌ها خطرناک است؟

هنگامی که چرخ‌ها در حین ترمزگیری قفل می‌شوند و از چرخش باز می‌ایستند، تایرهای خودرو بر روی سطح جاده کشیده می‌شوند. این وضعیت منجر به دو مشکل اساسی می‌شود:

1. از دست رفتن کنترل فرمان: تایرها برای تغییر جهت خودرو نیاز به چرخش دارند. وقتی چرخ‌ها قفل هستند و نمی‌چرخند، فرمان‌پذیری خودرو از بین می‌رود و راننده دیگر نمی‌تواند مسیر خودرو را کنترل کند.
2. کاهش اثربخشی ترمز: در بیشتر سطوح، نیروی اصطکاک لغزشی (کشیده شدن تایر بر روی سطح) کمتر از حداکثر نیروی اصطکاک غلتشی (نیروی اصطکاک بین تایر و سطح در حالتی که تایر می‌غلتد اما به شدت تحت فشار است) است. بنابراین، چرخ‌های قفل شده معمولاً منجر به مسافت توقف طولانی‌تری نسبت به چرخ‌هایی می‌شوند که تحت کنترل ABS می‌غلتند.

نحوه کارکرد سیستم ترمز ضد قفل (ABS)

سیستم ABS یک سیستم الکترونیکی-هیدرولیکی است که به صورت پیوسته سرعت چرخش هر یک از چرخ‌ها را پایش کرده و در صورت لزوم، فشار ترمز را برای جلوگیری از قفل شدن آن‌ها تنظیم می‌کند:

1. سنسورهای سرعت چرخ: سنسورهای سرعت چرخ‌ها در هر چرخ، سرعت چرخش آن را به واحد کنترل الکترونیکی ABS (ECU) گزارش می‌دهند.
2. تشخیص قفل شدن: واحد کنترل ABS داده‌های دریافتی از سنسورها را تحلیل می‌کند. اگر سیستم تشخیص دهد که سرعت چرخش یک چرخ به طور ناگهانی و سریع در حال کاهش است و به آستانه قفل شدن نزدیک می‌شود (بسیار کندتر از چرخ‌های دیگر یا سرعت مرجع خودرو می‌چرخد)، وارد عمل می‌شود.
3. مدیولاسیون فشار ترمز: در صورت تشخیص قفل شدن قریب‌الوقوع، واحد کنترل ABS به واحد کنترل هیدرولیک دستور می‌دهد. این واحد به سرعت فشار هیدرولیکی ترمز را به صورت چرخه‌ای بر روی آن چرخ خاص کاهش داده، نگه داشته و دوباره اعمال می‌کند. این چرخه ده‌ها بار در ثانیه تکرار می‌شود.
4. حفظ چرخش چرخ: با این تعدیل سریع فشار، ABS از قفل شدن کامل چرخ جلوگیری کرده و به آن اجازه می‌دهد تا به چرخش خود ادامه دهد (حالت “لغزش کنترل شده” یا “غلتش بهینه”).
5. بازخورد به راننده: راننده معمولاً در حین فعالیت ABS، لرزش یا ضربه زدن پدال ترمز را زیر پای خود احساس می‌کند.

اجزای اصلی سیستم ABS

• سنسورهای سرعت چرخ‌ها: برای اندازه‌گیری سرعت چرخش هر چرخ.
• واحد کنترل هیدرولیک (Hydraulic Control Unit): شامل مجموعه‌ای از شیرها و یک پمپ است که فشار ترمز را برای هر چرخ به صورت مستقل و با سرعت بالا تنظیم می‌کند.
• واحد کنترل الکترونیکی (Electronic Control Unit – ECU): “مغز” سیستم ABS که داده‌های سنسورها را پردازش کرده و به واحد هیدرولیک فرمان می‌دهد.

رابطه ABS با EBD و ESC

سیستم ترمز ضد قفل (ABS) پایه و اساس عملکردهای بسیاری از سیستم‌های ایمنی فعال پیشرفته‌تر است:

• توزیع نیروی ترمز الکترونیکی (EBD): EBD اغلب بخشی از نرم‌افزار ABS است. این سیستم نیروی ترمز را به صورت الکترونیکی و پویا بین چرخ‌ها توزیع می‌کند (به‌خصوص بین محور جلو و عقب یا چرخ‌های چپ و راست) تا پیش از اینکه ABS برای جلوگیری از قفل شدن در یک چرخ خاص وارد عمل شود، از حداکثر چسبندگی موجود استفاده شود. EBD بدون قابلیت تعدیل فشار ABS امکان‌پذیر نیست.
• سیستم کنترل پایداری الکترونیکی (ESC): ESC از داده‌های سنسورهای سرعت چرخ (و سایر سنسورها مانند سنسور زاویه فرمان و نرخ انحراف) برای تشخیص اینکه آیا خودرو در حال انحراف یا از دست دادن کنترل است یا خیر، استفاده می‌کند و سپس با استفاده از واحد کنترل هیدرولیک ABS، به طور انتخابی و مستقل بر روی یک یا چند چرخ ترمز اعمال می‌کند تا به راننده در بازیابی کنترل کمک کند. عملکرد ESC کاملاً به قابلیت‌های ABS و EBD متکی است.

ارتباط با خودروهای برقی و هیبریدی

سیستم ترمز ضد قفل (ABS) یک ویژگی استاندارد و اجباری در اکثر بازارهای جهانی است و در تمام خودروهای برقی (EVs) و هیبریدی‌های مدرن عرضه شده در سطح جهان وجود دارد. اهمیت آن در این خودروها به دلایل زیر نیز بیشتر می‌شود:

• وزن بیشتر: خودروهای برقی به دلیل باتری خودروی برقی، معمولاً وزن بیشتری نسبت به خودروهای بنزینی مشابه دارند که این امر نیروی اینرسی بیشتری را در هنگام ترمزگیری ایجاد کرده و نیاز به سیستم ترمز قوی و کنترل شده (مانند ABS) را افزایش می‌دهد.
• ترمز احیاکننده: سیستم ABS باید به صورت یکپارچه با سیستم ترمز احیاکننده (Regenerative Braking) کار کند. در حین ترمزگیری، سیستم کنترل خودرو ترکیب مناسبی از ترمز احیاکننده (برای بازیابی انرژی) و ترمز اصطکاکی (که ABS آن را کنترل می‌کند) را اعمال می‌کند. ABS تضمین می‌کند که حتی در صورت ترکیب این دو سیستم، چرخ‌ها قفل نشوند و پایداری حفظ گردد.

سیستم ترمز ضد قفل در بازار خودروی ایران

سیستم ترمز ضد قفل (ABS) به عنوان یک استاندارد ایمنی پایه در تمام خودروهای مدرن، در تمام خودروهای برقی و هیبریدی وارداتی به ایران نیز به صورت استاندارد وجود دارد. با توجه به شرایط رانندگی متنوع در ایران، شامل جاده‌هایی با کیفیت‌های متفاوت، شرایط آب و هوایی گوناگون (خشک، بارانی، برفی) که بر چسبندگی سطح جاده تأثیر می‌گذارد، و نیاز به ترمزگیری‌های ناگهانی در ترافیک شهری یا جاده‌ای، عملکرد صحیح سیستم ABS در خودروهای برقی و هیبریدی در ایران برای حفظ کنترل و پایداری خودرو در شرایط ترمزگیری اضطراری حیاتی است. این سیستم به رانندگان ایرانی در کاهش خطر تصادفات ناشی از قفل شدن چرخ‌ها و انحراف خودرو کمک می‌کند.

نتیجه‌گیری

سیستم ترمز ضد قفل (ABS) یک سیستم ایمنی فعال بنیادی و ضروری در خودروهای مدرن، از جمله تمام خودروهای برقی و هیبریدی است که با جلوگیری از قفل شدن چرخ‌ها در حین ترمزگیری شدید، به راننده امکان حفظ کنترل فرمان را داده و مسافت توقف را در اکثر سطوح کاهش می‌دهد. ABS پایه و اساس عملکردهای مهمی مانند توزیع نیروی ترمز الکترونیکی (EBD) و سیستم کنترل پایداری الکترونیکی (ESC) است و در خودروهای برقی به صورت یکپارچه با ترمز احیاکننده عمل می‌کند. وجود ABS به عنوان یک ویژگی استاندارد در خودروهای برقی و هیبریدی وارداتی به ایران، به ارتقاء سطح ایمنی خودرو و افزایش پایداری در شرایط مختلف رانندگی در ایران کمک شایانی می‌کند.