بررسی فناوری فرمان برقی در خودروهای مدرن و تأثیر آن بر رانندگی

تحول در سیستم‌های فرمان خودرو، یکی از مهم‌ترین تغییراتی است که در مسیر گذار از خودروهای سنتی به خودروهای مدرن و هوشمند رخ داده است. در گذشته، فرمان هیدرولیکی با استفاده از فشار روغن، نیروی لازم برای چرخش چرخ‌ها را تأمین می‌کرد، اما امروز، فناوری فرمان برقی (Electric Power Steering یا EPS) جایگزین این سیستم شده است.

فرمان برقی نه تنها وزن خودرو را کاهش داده، بلکه مصرف سوخت و انرژی را هم کم کرده و امکان هماهنگی با سامانه‌های کمک‌راننده پیشرفته (ADAS) را فراهم کرده است. در این مقاله به بررسی جزئیات این فناوری، مزایا، معایب، ساختار عملکرد و تأثیر آن بر تجربه رانندگی می‌پردازیم.

فرمان برقی چیست و چگونه کار می‌کند؟

سیستم فرمان برقی به جای استفاده از پمپ روغن و تسمه، از موتور الکتریکی و واحد کنترل الکترونیکی (ECU) برای تأمین نیروی کمکی استفاده می‌کند.

این موتور معمولاً روی ستون فرمان یا روی محور دنده شانه‌ای نصب می‌شود. وقتی راننده فرمان را می‌چرخاند، حسگر گشتاور میزان چرخش و نیروی واردشده را اندازه‌گیری کرده و ECU تصمیم می‌گیرد چه مقدار نیروی کمکی توسط موتور اعمال شود.

به‌عبارت ساده‌تر:

• راننده فرمان را می‌چرخاند.

• سنسور گشتاور میزان چرخش را می‌سنجد.

• واحد کنترل فرمان، میزان کمک موتور را تعیین می‌کند.

• موتور برقی با نیرویی متناسب، چرخ‌ها را می‌چرخاند.

در نتیجه، چرخاندن فرمان سبک‌تر، سریع‌تر و دقیق‌تر از سیستم‌های قدیمی انجام می‌شود.

تفاوت فرمان برقی با فرمان هیدرولیکی

ویژگی	فرمان هیدرولیکی	فرمان برقی
منبع نیرو	پمپ روغن (وابسته به موتور)	موتور الکتریکی مستقل
مصرف انرژی	بالا، حتی در حالت سکون	پایین، فقط هنگام چرخاندن فرمان
نیاز به سرویس	زیاد (تغییر روغن، نشتی)	بسیار کم
وزن سیستم	سنگین‌تر	سبک‌تر
امکان اتصال به ADAS	محدود	بسیار بالا
دقت فرمان	متوسط	بالا
بازخورد از جاده	طبیعی‌تر	قابل تنظیم نرم‌افزاری

این جدول نشان می‌دهد که فرمان برقی از نظر بهره‌وری انرژی، نگهداری و هماهنگی با سیستم‌های هوشمند، کاملاً برتر از فرمان هیدرولیکی است.

انواع فرمان‌های برقی در خودروهای مدرن

در خودروهای امروزی، بسته به محل نصب موتور و نحوه انتقال نیرو، سه نوع فرمان برقی به کار می‌رود:

1. Column Type (نصب روی ستون فرمان)

   رایج‌ترین نوع، مناسب خودروهای سبک شهری است. موتور الکتریکی درون ستون فرمان قرار دارد و به‌صورت مستقیم گشتاور کمکی را اعمال می‌کند.

2. Rack Type (نصب روی محور دنده شانه‌ای)

   برای خودروهای بزرگ‌تر و SUVها به کار می‌رود. در این حالت، نیروی موتور مستقیماً به چرخ‌ها منتقل می‌شود که دقت و حس بهتری در سرعت‌های بالا ایجاد می‌کند.

3. Pinion Type (روی محور پینیون)

   ترکیبی از دو مدل قبلی است که در برخی خودروهای اسپرت و نیمه‌لوکس دیده می‌شود.

مزایای فرمان برقی برای راننده و سازنده

فناوری فرمان برقی، نه‌تنها برای راننده، بلکه برای خودروساز نیز مزایای متعددی دارد:

۱. صرفه‌جویی در مصرف انرژی

در سیستم هیدرولیکی، پمپ روغن دائماً درگیر است، حتی زمانی که خودرو در مسیر مستقیم حرکت می‌کند. اما در فرمان برقی، موتور فقط هنگام نیاز فعال می‌شود.

طبق بررسی‌های مؤسسه SAE، استفاده از EPS می‌تواند تا ۵٪ کاهش مصرف انرژی نسبت به فرمان هیدرولیکی ایجاد کند.

۲. امکان کنترل نرم‌افزاری

در خودروهای مدرن، فرمان برقی می‌تواند از طریق نرم‌افزار تنظیم شود. این به خودروساز اجازه می‌دهد حالت‌های مختلف رانندگی (نرمال، اسپرت، اکونومی) را با تغییر الگوریتم کنترل فرمان پیاده‌سازی کند.

۳. هماهنگی با سیستم‌های کمک‌راننده

سیستم‌های ADAS مثل Lane Keeping Assist (حفظ مسیر) یا Park Assist (کمک‌پارک) نیاز دارند بتوانند بدون دخالت راننده فرمان را بچرخانند. این فقط با EPS امکان‌پذیر است.

۴. نگهداری آسان‌تر

دیگر خبری از نشتی روغن فرمان یا تعویض دوره‌ای مایع هیدرولیک نیست. قطعات کمتر و وزن کمتر، به معنای خرابی کمتر است.

عملکرد فرمان برقی در خودروهای مختلف

مقایسه میانگین مصرف انرژی سیستم فرمان

یکی از جنبه‌های جالب فناوری فرمان برقی (EPS) در مقایسه با سیستم‌های هیدرولیکی سنتی، مصرف انرژی آن است. سیستم‌های هیدرولیکی به‌طور مداوم انرژی موتور را برای حفظ فشار روغن مصرف می‌کنند، در حالی که فرمان برقی فقط زمانی انرژی می‌گیرد که چرخ‌ها واقعاً در حال چرخش باشند. این تفاوت باعث صرفه‌جویی قابل‌توجهی در مصرف انرژی می‌شود و در رانندگی شهری، تأثیر مستقیمی بر بهبود راندمان خودروهای برقی دارد. نمودار زیر مقایسه‌ای میان میانگین مصرف انرژی سیستم‌های فرمان مختلف را نشان می‌دهد:

زمان واکنش سیستم در فرمان‌های مختلف

نوع سیستم	زمان واکنش (میلی‌ثانیه)	قابلیت هماهنگی با ADAS	سطح راحتی راننده
هیدرولیکی	۱۲۰	کم	متوسط
برقی	۶۰	زیاد	زیاد
Steer-by-wire	۳۰	بسیار زیاد	قابل تنظیم

در این جدول مشخص است که فرمان برقی نسبت به هیدرولیکی، واکنش سریع‌تر و دقت بیشتری در اصلاح زاویه فرمان دارد.

تأثیر فرمان برقی بر تجربه رانندگی

فرمان برقی تجربه رانندگی را هم از نظر راحتی و هم کنترل بهبود داده است.

در خودروهای شهری مانند BYD Dolphin یا Qin Plus DM-i، فرمان سبک‌تر و روان‌تر شده و پارک کردن یا رانندگی در ترافیک آسان‌تر است.

در مقابل، خودروهایی با تنظیم اسپرت مانند BYD Seal، فرمان را در سرعت‌های بالا سفت‌تر می‌کنند تا حس پایداری و کنترل بیشتر شود.

از دید راننده، تفاوت محسوس است:

• در سرعت پایین: فرمان نرم‌تر و پاسخ سریع‌تر.

• در سرعت بالا: فرمان سنگین‌تر و پایدارتر برای ایمنی بیشتر.

به این ترتیب، فرمان برقی به‌صورت هوشمندانه بین راحتی و دقت تعادل برقرار می‌کند.

فناوری‌های نوین مرتبط با فرمان برقی

1. Steer-by-Wire (فرمان بدون اتصال مکانیکی)

   نسل بعدی فرمان برقی است که در خودروهایی مانند Nissan Ariya یا Lexus RZ استفاده می‌شود.

   در این فناوری، هیچ ارتباط مکانیکی بین فرمان و چرخ‌ها وجود ندارد، بلکه حسگرها و موتورهای مستقل عمل می‌کنند.

   این سیستم امکان شخصی‌سازی کامل حس فرمان را فراهم می‌کند.

2. سیستم‌های بازیابی انرژی در فرمان برقی

   برخی شرکت‌ها در حال توسعه سیستم‌هایی هستند که انرژی بازگشتی هنگام چرخاندن فرمان را ذخیره کرده و در چرخه بعدی مصرف می‌کنند.

3. تلفیق با هوش مصنوعی

   خودروهای خودران آینده از طریق فرمان برقی و الگوریتم‌های هوش مصنوعی، مسیر، زاویه و سرعت چرخش فرمان را بدون دخالت انسان کنترل می‌کنند.

چالش‌ها و معایب فرمان برقی

با وجود مزایا، فرمان برقی بی‌نقص نیست و چالش‌هایی دارد:

• احساس مصنوعی‌تر فرمان: برخی رانندگان حرفه‌ای حس طبیعی جاده را کمتر حس می‌کنند.

• وابستگی کامل به برق: در صورت خرابی ECU یا باتری ۱۲ ولت، فرمان ممکن است سفت شود.

• هزینه تعمیر بالاتر: به دلیل الکترونیکی بودن سیستم، تعمیر آن نیاز به تجهیزات خاص دارد.

بااین‌حال، پیشرفت در نرم‌افزارهای کنترل و حسگرهای گشتاور باعث شده این مشکلات تا حد زیادی کاهش یابد.

آیا فرمان برقی آینده رانندگی را تغییر داده است؟

پاسخ قطعاً بله است. فرمان برقی دیگر یک فناوری لوکس نیست؛ بلکه به استانداردی در خودروهای مدرن، به‌ویژه خودروهای برقی و هیبریدی تبدیل شده است.

این سیستم نه تنها رانندگی را نرم‌تر و کم‌مصرف‌تر کرده، بلکه پلی حیاتی میان انسان و سامانه‌های هوشمند خودرو ایجاد کرده است.

با ادامه مسیر توسعه تا مرحله Steer-by-Wire، شاید در آینده نزدیک فرمان فیزیکی به‌کلی حذف شود — و خودروها، تنها با سیگنال‌های دیجیتال، جهت حرکت خود را تعیین کنند.

فرمان برقی در واقع دروازه ورود به نسل آینده‌ی رانندگی هوشمند، ایمن و شخصی‌سازی‌شده است.