سنسورهای سرعت چرخ‌ها (Wheel Speed Sensors)، نوعی سنسور خودرو هستند که وظیفه بسیار مهمی در جمع‌آوری داده‌های حیاتی برای عملکرد صحیح بسیاری از سیستم‌های کنترل خودرو، به‌ویژه آن‌هایی که با ایمنی و پایداری ارتباط دارند، بر عهده دارند. این سنسورها سرعت چرخش هر یک از چرخ‌های خودرو را به صورت مستقل اندازه‌گیری کرده و این اطلاعات را به واحدهای کنترل مربوطه ارسال می‌کنند. در تمام خودروهای مدرن، از جمله خودروهای برقی (EVs) و هیبریدی، این سنسورها جزء استانداردهای اساسی هستند.
نحوه کارکرد سنسورهای سرعت چرخ
رایج‌ترین نوع سنسورهای سرعت چرخ از دو جزء اصلی تشکیل شده است:
- حلقه رلوکتور (Reluctor Ring) یا حلقه تون (Tone Ring): این حلقه دارای دندانه‌ها یا قطب‌های مغناطیسی با فواصل منظم است و بر روی قسمتی چرخان از توپی چرخ یا محور متحرک نصب می‌شود.
- سنسور ثابت: یک سنسور مغناطیسی یا اثر هال (Hall Effect) که در نزدیکی حلقه رلوکتور و به صورت ثابت بر روی بدنه خودرو یا اجزای سیستم تعلیق نصب می‌شود.
هنگامی که چرخ می‌چرخد، دندانه‌ها یا قطب‌های مغناطیسی حلقه رلوکتور از مقابل سنسور ثابت عبور می‌کنند. این عبور منجر به ایجاد یک سیگنال الکتریکی پالسی می‌شود. فرکانس این پالس‌ها (تعداد پالس‌ها در واحد زمان) مستقیماً با سرعت چرخش چرخ متناسب است. واحد کنترل مربوطه این سیگنال‌های پالسی را دریافت و پردازش کرده و سرعت چرخش هر چرخ را محاسبه می‌نماید.
سیستم‌های کلیدی که از داده‌های سنسور سرعت چرخ استفاده می‌کنند
اطلاعات دقیق سرعت چرخش هر چرخ، ورودی حیاتی برای عملکردهای مهمی در خودرو است:
- سیستم ترمز ضد قفل (ABS – Anti-lock Braking System): این مشهورترین کاربرد است. ABS از داده‌های سنسورهای سرعت چرخ برای تشخیص اینکه آیا یک چرخ در آستانه قفل شدن در حین ترمزگیری است یا خیر، استفاده می‌کند. با مقایسه سرعت چرخش چرخ‌ها با یکدیگر و با سرعت مرجع خودرو، ABS تشخیص می‌دهد کدام چرخ کندتر می‌چرخد و فشار ترمز بر روی آن چرخ را به صورت لحظه‌ای تعدیل می‌کند تا از قفل شدن و از دست رفتن کنترل جلوگیری شود.
- توزیع نیروی ترمز الکترونیکی (EBD – Electronic Brakeforce Distribution): EBD نیز از داده‌های سنسورهای سرعت چرخ برای تعیین توزیع وزن و میزان چسبندگی هر چرخ در حین ترمزگیری استفاده می‌کند. این سیستم نیروی ترمز را به صورت الکترونیکی بین چرخ‌ها توزیع می‌کند تا راندمان ترمزگیری به حداکثر رسیده و از قفل شدن زودهنگام چرخ‌هایی مانند چرخ‌های عقب (که بار کمتری دارند) جلوگیری شود. EBD پیش‌نیاز عملکرد مؤثر ABS و ESC است.
- سیستم کنترل پایداری الکترونیکی (ESC – Electronic Stability Control): ESC از داده‌های سنسورهای سرعت چرخ (در کنار سنسور زاویه فرمان، سنسور نرخ انحراف و سنسور شتاب جانبی) برای تشخیص اینکه آیا خودرو در حال از دست دادن پایداری (مانند بیش‌فرمانی یا کم‌فرمانی) است یا خیر، استفاده می‌کند. با مقایسه سرعت چرخش چرخ‌ها با مسیر مورد نظر راننده، ESC تشخیص می‌دهد کدام چرخ‌ها نیاز به ترمزگیری (توسط سیستم ABS) یا کاهش توان موتور دارند تا به پایداری خودرو کمک شود.
- سیستم کنترل کشش (TCS – Traction Control System): TCS از داده‌های سنسورهای سرعت چرخ برای تشخیص هرزگردی یا چرخش بیش از حد یک چرخ در حین شتاب‌گیری استفاده می‌کند. در صورت تشخیص هرزگردی، TCS توان موتور را کاهش داده یا بر روی چرخ هرزگرد ترمز اعمال می‌کند تا کشش بازیابی شود.
- ترمز احیاکننده (Regenerative Braking): سیستم کنترل خودرو (VCU) و اینورتر برای مدیریت فرآیند ترمز احیاکننده و ترکیب آن با ترمزهای اصطکاکی، نیاز به اطلاعات دقیق سرعت چرخش هر چرخ دارند تا میزان انرژی قابل بازیابی و نیروی ترمزگیری احیاکننده را محاسبه و کنترل کنند.
- محاسبه سرعت خودرو: سرعت کلی خودرو که بر روی صفحه کیلومترشمار نمایش داده می‌شود، معمولاً بر اساس میانگین سرعت چرخش چرخ‌ها (به‌خصوص چرخ‌هایی که در حال لغزش نیستند) محاسبه می‌گردد.
ارتباط با خودروهای برقی و هیبریدی
سنسورهای سرعت چرخ برای خودروهای برقی (EVs) و هیبریدی به همان اندازه که برای خودروهای احتراق داخلی مهم هستند، حیاتی می‌باشند. تمام خودروهای برقی و هیبریدی مدرن مجهز به سیستم‌های ABS، EBD و ESC هستند و عملکرد این سیستم‌های ایمنی مستقیماً به داده‌های دقیق سنسورهای سرعت چرخ وابسته است. علاوه بر این، همانطور که اشاره شد، این سنسورها در مدیریت و کنترل ترمز احیاکننده که یک قابلیت کلیدی در خودروهای برقی و هیبریدی است، نقش مستقیم دارند.
سنسورهای سرعت چرخ در بازار خودروی ایران
سنسورهای سرعت چرخ به عنوان قطعات استاندارد در تمام خودروهای برقی و هیبریدی وارداتی به ایران که مجهز به سیستم‌های ABS، EBD و ESC هستند، وجود دارند. عملکرد این سنسورها برای اطمینان از کارکرد صحیح سیستم‌های حیاتی ایمنی و پایداری خودرو در شرایط رانندگی متنوع در ایران، شامل جاده‌های شهری و بین‌شهری، سطوح مختلف آسفالت و شرایط آب و هوایی متفاوت، ضروری است.
خرابی سنسورهای سرعت چرخ می‌تواند منجر به از کار افتادن سیستم‌های ABS، EBD، ESC و TCS شود که معمولاً با روشن شدن چراغ‌های هشدار مربوطه بر روی صفحه کیلومترشمار همراه است. تشخیص عیب و تعویض این سنسورها در ایران نیازمند دانش فنی و ابزارهای دیاگ مناسب برای خودروهای وارداتی مربوطه است. با توجه به نقش حیاتی این سنسورها در ایمنی خودرو، نگهداری و اطمینان از سلامت آن‌ها اهمیت دارد.
نتیجه‌گیری
سنسورهای سرعت چرخ‌ها سنسورهای خودرو بنیادی هستند که با اندازه‌گیری دقیق سرعت چرخش هر چرخ، داده‌های ضروری را برای عملکردهای ایمنی و کنترلی حیاتی خودرو فراهم می‌کنند. این سنسورها ستون فقرات سیستم‌هایی مانند ABS، EBD، ESC و TCS هستند و در خودروهای برقی و هیبریدی در کنترل ترمز احیاکننده نیز نقش دارند. سنسورهای سرعت چرخ در تمام خودروهای مدرن عرضه شده در سطح جهانی و خودروهای برقی و هیبریدی وارداتی به ایران وجود دارند و عملکرد صحیح آن‌ها برای اطمینان از پایداری و ایمنی این خودروها در شرایط مختلف رانندگی ضروری است.
