کنترل کشش (Traction Control System – TCS)

سیستم کنترل کشش (Traction Control System – TCS) یک سیستم ایمنی فعال مهم در خودروهای مدرن، از جمله تمام خودروهای برقی (EVs) و هیبریدی، است که برای جلوگیری از هرزگردی یا چرخش بیش از حد چرخ‌های متحرک خودرو در حین شتاب‌گیری، به‌خصوص بر روی سطوح لغزنده (مانند جاده‌های خیس، برفی، یخی یا دارای گرد و غبار) یا هنگام اعمال ناگهانی توان موتور، طراحی شده است. TCS با حفظ حداکثر کشش (Traction) موجود بین تایرها و سطح جاده، به بهبود پایداری خودرو (Vehicle Stability) و شتاب‌گیری مؤثر کمک می‌کند.

چرا کنترل کشش مهم است؟

هنگامی که توان یا گشتاور ارسالی به چرخ‌های متحرک بیش از حدی است که تایرها می‌توانند به جاده منتقل کنند، چرخ‌ها دچار هرزگردی یا لغزش می‌شوند. هرزگردی چرخ در حین شتاب‌گیری منجر به چندین مشکل می‌شود:

1. از دست رفتن کشش و شتاب: بخشی از توان موتور صرف چرخیدن بی‌نتیجه چرخ می‌شود و شتاب واقعی خودرو کاهش می‌یابد.
2. از دست رفتن کنترل و پایداری: هرزگردی شدید چرخ می‌تواند منجر به انحراف خودرو، لغزش و از دست رفتن کنترل فرمان شود.
3. سایش تایر: هرزگردی بیش از حد باعث سایش سریع و ناهموار تایرها می‌شود.

سیستم TCS با جلوگیری از این هرزگردی، به حفظ کشش و جلوگیری از مشکلات فوق کمک می‌کند.

نحوه کارکرد سیستم کنترل کشش (TCS)

سیستم TCS با استفاده از سنسورهای سرعت چرخ‌ها (همان سنسورهایی که توسط سیستم ترمز ضد قفل – ABS استفاده می‌شوند) عمل می‌کند:

1. پایش سرعت چرخ‌ها: سنسورهای سرعت چرخ‌ها به طور مداوم سرعت چرخش هر یک از چرخ‌ها را اندازه‌گیری می‌کنند. واحد کنترل TCS (که اغلب با واحد کنترل ABS و ESC یکپارچه است) سرعت چرخش چرخ‌های متحرک را با سرعت چرخش چرخ‌های غیر متحرک (که نماینده سرعت واقعی خودرو هستند) یا با یک سرعت مرجع محاسبه شده دیگر مقایسه می‌کند.
2. تشخیص هرزگردی: اگر سیستم تشخیص دهد که سرعت چرخش یک یا چند چرخ متحرک به طور قابل توجهی بیشتر از سرعت چرخش چرخ‌های غیر متحرک است (نشان‌دهنده هرزگردی و از دست رفتن کشش)، وارد عمل می‌شود.
3. مداخله خودکار: در صورت تشخیص هرزگردی، TCS برای کاهش توان ارسالی به چرخ هرزگرد مداخله می‌کند. روش‌های اصلی مداخله شامل:
   • مداخله ترمزگیری (Brake Intervention): اعمال جزئی ترمز بر روی چرخ هرزگرد با استفاده از واحد هیدرولیک ABS. این کار باعث کند شدن چرخ هرزگرد شده و در خودروهای با دیفرانسیل معمولی، توان بیشتری را به چرخ دیگر همان محور که دارای کشش است، منتقل می‌کند.
   • کاهش گشتاور موتور (Torque Reduction): کاهش توان خروجی موتور (احتراق داخلی یا الکتریکی) برای محدود کردن نیروی ارسالی به چرخ‌ها. این کار در خودروهای احتراق داخلی با کنترل دریچه گاز و در خودروهای برقی با تنظیم خروجی اینورتر انجام می‌شود و به دلیل پاسخ‌دهی سریع موتورهای الکتریکی، در خودروهای برقی بسیار مؤثر است.

رابطه TCS با ABS و ESC

سیستم کنترل کشش (TCS) ارتباط نزدیکی با سیستم‌های ABS و ESC دارد و معمولاً بخشی از مجموعه این سیستم‌ها محسوب می‌شود. TCS از سخت‌افزار ABS (مانند واحد هیدرولیک و سنسورهای سرعت چرخ‌ها) برای مداخله ترمزگیری استفاده می‌کند. در حالی که TCS هرزگردی چرخ در حین شتاب‌گیری را کنترل می‌کند، ABS قفل شدن چرخ در حین ترمزگیری را کنترل می‌کند و سیستم کنترل پایداری الکترونیکی (ESC) با ترکیب کنترل ترمز و توان، پایداری کلی خودرو را در شرایط دینامیکی پیچیده (مانند پیچیدن) مدیریت می‌نماید. TCS اغلب به عنوان یکی از عملکردهای ESC در نظر گرفته می‌شود.

اهمیت سیستم TCS

• افزایش حداکثر کشش: تضمین انتقال مؤثر توان موتور به سطح جاده، به‌خصوص بر روی سطوح لغزنده، و بهبود شتاب‌گیری.
• افزایش پایداری و کنترل: جلوگیری از انحراف خودرو و حفظ پایداری در حین شتاب‌گیری بر روی سطوح با کشش کم.
• کاهش سایش تایر: جلوگیری از هرزگردی‌های بی‌مورد چرخ‌ها.
• افزایش ایمنی: کمک به جلوگیری از تصادفات ناشی از از دست رفتن کنترل در حین شتاب‌گیری.

ارتباط با خودروهای برقی و هیبریدی

سیستم کنترل کشش (TCS) یک سیستم استاندارد و حیاتی در تمام خودروهای برقی (EVs) و هیبریدی‌های مدرن است. این سیستم در این خودروها اهمیت ویژه‌ای دارد زیرا:

• گشتاور بالای موتورهای الکتریکی: موتورهای الکتریکی گشتاور بسیار بالایی را از دور صفر ارائه می‌دهند که این ویژگی، پتانسیل هرزگردی چرخ‌ها را، به‌خصوص هنگام شروع حرکت یا شتاب‌گیری ناگهانی، افزایش می‌دهد. یک TCS کارآمد برای مدیریت این گشتاور و جلوگیری از هرزگردی در خودروهای برقی ضروری است.
• کنترل دقیق گشتاور: قابلیت کنترل بسیار دقیق و سریع گشتاور موتور الکتریکی توسط اینورتر، به سیستم TCS امکان می‌دهد تا مداخله کاهش گشتاور را به صورت بسیار دقیق و مؤثر انجام دهد.
• خودروهای چند موتور: در خودروهای برقی با چندین موتور (مانند خودروهای برقی چهار چرخ متحرک)، TCS (یا سیستم‌های پیشرفته‌تر مدیریت گشتاور برداری – Torque Vectoring) می‌توانند گشتاور هر موتور را به صورت مستقل کنترل کرده و ترمز را بر روی هر چرخ به طور جداگانه اعمال کنند تا حداکثر کشش و پایداری در تمام چرخ‌ها حاصل شود.

کنترل کشش در بازار خودروی ایران

سیستم کنترل کشش (TCS) به عنوان یک ویژگی ایمنی استاندارد، در تمام خودروهای برقی و هیبریدی وارداتی به ایران موجود است و اغلب با سیستم کنترل پایداری الکترونیکی (ESC) یکپارچه است. با توجه به شرایط جاده‌ای متنوع در ایران، از جمله وجود سطوح لغزنده (مانند جاده‌های خیس پس از باران، جاده‌های خاکی یا دارای گرد و غبار) و نیاز به شتاب‌گیری در شرایط مختلف، عملکرد صحیح سیستم TCS در خودروهای برقی و هیبریدی در ایران برای حفظ کشش، بهبود شتاب‌گیری و افزایش ایمنی، به‌خصوص در هنگام شروع حرکت یا سبقت‌گیری، بسیار حائز اهمیت است. وجود این سیستم به رانندگان ایرانی در کنترل بهتر خودرو در شرایطی که کشش محدود است کمک می‌کند.

نتیجه‌گیری

سیستم کنترل کشش (Traction Control System – TCS) یک سیستم ایمنی فعال حیاتی است که با جلوگیری از هرزگردی چرخ‌های متحرک در حین شتاب‌گیری، به حفظ حداکثر کشش، بهبود پایداری خودرو و شتاب‌گیری مؤثر کمک می‌کند. این سیستم بر پایه سنسورهای سرعت چرخ‌ها عمل کرده و با استفاده از ترمزگیری یا کاهش گشتاور موتور مداخله می‌نماید. TCS نقش مهمی در مدیریت گشتاور بالای موتورهای الکتریکی در خودروهای برقی دارد. TCS به صورت استاندارد در تمام خودروهای مدرن از جمله خودروهای برقی و هیبریدی موجود است و در خودروهای برقی و هیبریدی وارداتی به ایران نیز به کار رفته و با توجه به نقش آن در افزایش ایمنی و بهبود شتاب‌گیری بر روی سطوح مختلف در ایران، یک قابلیت ایمنی و عملکردی بسیار ارزشمند محسوب می‌شود.