الیکٹرک وہیکل اسٹیئرنگ سسٹم اور ان کے کام کرنے کے اصول

الیکٹرک گاڑیوں کے اسٹیئرنگ سسٹم، برقی گاڑیوں کے کلیدی نظام کے طور پر، ایندھن سے چلنے والی گاڑیوں سے نمایاں طور پر مختلف ہیں-۔ انہیں بنیادی طور پر تین زمروں میں تقسیم کیا گیا ہے: الیکٹرک پاور اسٹیئرنگ (EPS)، الیکٹرو-ہائیڈرولک پاور اسٹیئرنگ (EHPS)، اور Steer-By-Wire (SBW)۔ ہر قسم میں کام کرنے کے الگ الگ اصول، فوائد، نقصانات اور اطلاق کے دائرہ کار شامل ہیں۔ یہ مضمون الیکٹرک گاڑیوں کے لیے ان تینوں اسٹیئرنگ سسٹمز کی ساخت اور کام کرنے کے اصولوں کی وضاحت کرتا ہے۔

I. الیکٹرک پاور اسٹیئرنگ (EPS)

ای پی ایساس وقت الیکٹرک گاڑیوں میں سب سے زیادہ استعمال ہونے والا اسٹیئرنگ سسٹم ہے۔ یہ روایتی ہائیڈرولک پاور اسٹیئرنگ (HPS) کی جگہ اسٹیئرنگ کی مدد فراہم کرنے کے لیے الیکٹرک موٹر کا استعمال کرتا ہے۔

1. EPS کی تشکیل

EPS بنیادی طور پر مندرجہ ذیل اجزاء پر مشتمل ہے:

(1) ٹارک سینسر: اسٹیئرنگ وہیل کی گردش (ڈرائیور کا ارادہ) کے ٹارک اور سمت کا پتہ لگاتا ہے۔

(2) اسٹیئرنگ اینگل سینسر: اسٹیئرنگ وہیل اینگل کی نگرانی کرتا ہے (کچھ سسٹمز میں ٹارک سینسر میں ضم)۔

(3) گاڑی کی رفتار کا سینسر: گاڑی کی رفتار کے سگنل فراہم کرتا ہے (متحرک طور پر اسٹیئرنگ کی مدد کی سطح کو ایڈجسٹ کرنے کے لیے)۔

(4) الیکٹرانک کنٹرول یونٹ (ECU): حقیقی وقت میں سینسر ڈیٹا پر کارروائی کرتا ہے اور مطلوبہ اسٹیئرنگ مدد کا حساب لگاتا ہے۔

(5) پاور-اسسٹ موٹر: عام طور پر ایک برش لیس DC موٹر (BLDC)، جو ٹارک کو اسٹیئرنگ کالم یا ریک میں کمی کے طریقہ کار کے ذریعے منتقل کرتی ہے (مثلاً، ورم گیئر)۔

(6) کمی کا طریقہ کار: اسٹیئرنگ سسٹم کو چلانے کے لیے موٹر ٹارک کو بڑھاتا ہے۔

2. EPS کے کام کرنے کا اصول

(1) ڈرائیور کے ارادے کا پتہ لگائیں جب ڈرائیور اسٹیئرنگ وہیل موڑتا ہے، ٹارک سینسر اسٹیئرنگ شافٹ کے ٹارشن ٹارک کی پیمائش کرتا ہے، اور اسٹیئرنگ اینگل سینسر اسٹیئرنگ اینگل کو ریکارڈ کرتا ہے، ECU کو سگنل بھیجنے والے دونوں۔ گاڑی کی رفتار کے سگنل ان پٹ ہوتے ہیں، تیز رفتاری کو کم کرنے میں مدد کی ضرورت ہوتی ہے، اور کم رفتار پر مدد کی ضرورت ہوتی ہے۔ استحکام کو بڑھانے کے لئے رفتار)۔

(2) ECU امداد کی طلب کا حساب لگاتا ہے ECU ٹارک، گاڑی کی رفتار اور یہاں تک کہ گاڑی کی حالت کی بنیاد پر ہدف کی مدد کا حساب لگاتا ہے (مثلاً، کچھ اعلی-آخر ماڈلز میں جھکاؤ کا زاویہ)، اور موٹر کو کنٹرول کرنے کے لیے PWM سگنل آؤٹ پٹ کرتا ہے۔ الگورتھم کی مثالیں:

کم-اسپیڈ پارکنگ: پاور-موٹر کو ہائی ٹارک نکالنے میں مدد کرتا ہے (آسان اسٹیئرنگ کے لیے)۔

تیز-رفتار ڈرائیونگ: مدد کم کردی گئی ہے (سڑک کے احساس کو بہتر بنانے اور حساسیت سے زیادہ-سے بچنے کے لیے)۔

(3) موٹر اسٹیئرنگ معاونت کو انجام دیتی ہے موٹر ایک کمی میکانزم کے ذریعے اسٹیئرنگ کالم میں پاور منتقل کرتی ہے (مثال کے طور پر، ورم گیئر، بیلٹ) یا براہ راست ریک کو چلاتی ہے (مختلف EPS اقسام کے درمیان ساختی فرق موجود ہے، نیچے دیکھیں)۔ موٹر اسسٹنس کی سمت ڈرائیور کی اسٹیئرنگ سمت کے مطابق ہوتی ہے (پوٹر کی طرف سے فیصلہ کیا جاتا ہے)۔

(4) فیڈ بیک اور تصحیح سسٹم اسٹیئرنگ وہیل ٹارک اور اصل اسٹیئرنگ اینگل کو مسلسل مانیٹر کرتا ہے، بند-لوپ کنٹرول حاصل کرنے اور زیادہ مدد یا وقفے سے بچنے کے لیے موٹر آؤٹ پٹ کو متحرک طور پر ایڈجسٹ کرتا ہے۔

3. ای پی ایس کی درجہ بندی اور درخواست کا دائرہ

موٹر کی مختلف تنصیب کی پوزیشنوں کی بنیاد پر، EPS کو درج ذیل اقسام میں تقسیم کیا جا سکتا ہے۔

4. EPS کے فوائد اور نقصانات

فوائد

(1) اعلی توانائی کی کارکردگی، رینج-دوستانہ: براہ راست الیکٹرک موٹر سے چلائی جاتی ہے، EPS کو ہائیڈرولک پمپ کی ضرورت نہیں ہوتی ہے اور اس میں توانائی کا بہت کم نقصان ہوتا ہے (روایتی HPS مسلسل انجن کی طاقت استعمال کرتا ہے)۔ الیکٹرک گاڑیوں کے لیے، محفوظ شدہ توانائی بالواسطہ طور پر ڈرائیونگ رینج میں اضافہ کر سکتی ہے (تقریباً 3%-5% توانائی کی کارکردگی کی اصلاح)۔

(2) لچکدار طریقے سے ایڈجسٹ اسٹیئرنگ معاونت: مختلف منظرناموں (مثلاً، کم رفتار پر لائٹ اسٹیئرنگ، تیز رفتار پر مستحکم اسٹیئرنگ) کے لیے سافٹ ویئر کے ذریعے مدد کی سطح کو متحرک طور پر ایڈجسٹ کیا جا سکتا ہے، اور یہ ذاتی ڈرائیونگ کے طریقوں (کھیل/آرام) کو بھی سپورٹ کرتا ہے۔

(3) سادہ ڈھانچہ، کم دیکھ بھال کی لاگت: ہائیڈرولک تیل، پمپ، پائپ لائنز اور دیگر اجزاء کو ختم کرتا ہے، تیل کے رساو کے خطرے کو کم کرتا ہے اور بعد میں دیکھ بھال کی ضرورت کو کم کرتا ہے۔

(4) مضبوط ماحولیاتی موافقت: انتہائی درجہ حرارت سے متاثر نہیں (ہائیڈرولک نظام میں کم درجہ حرارت پر ہائیڈرولک تیل گاڑھا ہو جاتا ہے، جس سے اسٹیئرنگ میں وقفہ ہوتا ہے)۔

(5) ایڈوانسڈ ڈرائیور اسسٹنس سسٹمز (ADAS) کے لیے سپورٹ: ADAS فنکشنز جیسے کہ لین کیپنگ اور آٹومیٹک پارکنگ کے ساتھ ہم آہنگ۔

نقصانات

(1) کمزور سڑک کا احساس: ہائیڈرولک سسٹم کے مقابلے میں برقی امداد کا مصنوعی سڑک کا احساس کم قدرتی ہے۔

(2) الیکٹرانک کنٹرول سسٹم کی وشوسنییتا پر انحصار: موٹر، ​​سینسرز یا کنٹرول سوفٹ ویئر کی خرابی امداد کے اچانک نقصان کا سبب بن سکتی ہے (اگرچہ فالتو ڈیزائن اپنی جگہ پر ہیں، خطرات اب بھی موجود ہیں)۔

(3) اعلی-لوڈ منظرناموں کے تحت ناکافی امداد: زیادہ-پاور موٹرز مہنگی ہیں، اور کچھ کم-قیمت والے ماڈلز کو انتہائی کام کرنے والے حالات میں ناکافی مدد حاصل ہو سکتی ہے (مثلاً، اسٹیشنری کے دوران اسٹیئرنگ)۔

II الیکٹرو-ہائیڈرولک پاور اسٹیئرنگ (EHPS)

الیکٹرک ٹرکوں کے بھاری بوجھ اور مضبوط اسٹیئرنگ مدد کی ضرورت کی وجہ سے، کچھ ماڈلز الیکٹرو-ہائیڈرولک پاور اسٹیئرنگ (EHPS) کو اپناتے ہیں، جو توانائی کی کارکردگی اور کنٹرول کو بہتر بنانے کے لیے روایتی ہائیڈرولک پاور اسٹیئرنگ (HPS) کی بنیاد پر الیکٹرانک کنٹرول ٹیکنالوجی متعارف کراتی ہے۔

1. EHPS کی ترکیب

EHPS نظام بنیادی طور پر مندرجہ ذیل اجزاء پر مشتمل ہے:

(1) الیکٹرو-ہائیڈرولک پمپ (روایتی انجن- سے چلنے والے ہائیڈرولک پمپ کی جگہ لے کر) برقی موٹر سے چلایا جاتا ہے اور انجن سے آزادانہ طور پر کام کرتا ہے، یہ برقی گاڑیوں کے لیے موزوں ہے۔ یہ عام طور پر برش لیس ڈی سی موٹر (BLDC) یا مستقل مقناطیس ہم وقت ساز موٹر (PMSefficiency) توانائی کو بہتر بنانے کے لیے اپناتا ہے۔

(2) ہائیڈرولک پاور-اسسٹ میکانزم (ریک اور پنین یا ری سرکولیٹنگ بال اسٹیئرنگ گیئر) HPS کی طرح، لیکن ہائیڈرولک پریشر کو الیکٹرانک کنٹرول سسٹم کے ذریعے درست طریقے سے ایڈجسٹ کیا جاتا ہے۔

(3) الیکٹرانک کنٹرول یونٹ (ECU) گاڑی کی رفتار اور اسٹیئرنگ ٹارک جیسے سگنلز کے مطابق الیکٹرو-ہائیڈرولک پمپ کی گردش کی رفتار اور دباؤ کو ایڈجسٹ کرتا ہے۔

(4) ہائیڈرولک ریزروائر، ہائیڈرولک پائپ لائنز، اسٹیئرنگ والوز جیسا کہ روایتی HPS، ہائیڈرولک تیل کے ذخیرہ اور بہاؤ کے کنٹرول کے لیے ذمہ دار ہے۔

2. EHPS کے کام کرنے کا اصول

(1) سگنل جمع کرنا جب ڈرائیور اسٹیئرنگ وہیل کو موڑتا ہے، تو اسٹیئرنگ وہیل ٹارک سینسر ڈرائیور کے اسٹیئرنگ ارادے (اسٹیئرنگ فورس کی وسعت اور سمت) کا پتہ لگاتا ہے۔ گاڑی کی رفتار کا سینسر موجودہ گاڑی کی رفتار کی معلومات فراہم کرتا ہے (کم رفتار پر زیادہ مدد، تیز رفتاری پر کم مدد)۔

(2) ECU مطلوبہ مدد کا حساب لگاتا ہے ڈیٹا جیسے ٹارک، گاڑی کی رفتار اور اسٹیئرنگ اینگل کی بنیاد پر، ECU مناسب ہائیڈرولک پریشر ڈیمانڈ کا حساب لگاتا ہے اور الیکٹرو-ہائیڈرولک پمپ کی گردش کی رفتار کو کنٹرول کرتا ہے۔

کم رفتار (مثال کے طور پر، پارکنگ): موٹر تیز رفتاری سے چلتی ہے تاکہ آسان اسٹیئرنگ کے لیے ہائیڈرولک آئل کا بڑا بہاؤ فراہم کیا جا سکے۔

تیز رفتار: مدد کو کم کرنے، اسٹیئرنگ وہیل کے "استحکام" کو بڑھانے اور ڈرائیونگ کے استحکام کو بہتر بنانے کے لیے موٹر سست ہو جاتی ہے۔

(3) الیکٹرو-ہائیڈرولک پمپ پریشر فراہم کرتا ہے، موٹر ہائیڈرولک پمپ کو چلاتی ہے، جو ہائیڈرولک آئل کو پریشرائز کرتی ہے اور اسے اسٹیئرنگ کنٹرول والو تک پہنچاتی ہے۔ اسٹیئرنگ وہیل ٹارک کی سمت کے مطابق، کنٹرول والو ہائیڈرولک آئل کو متعلقہ اسٹیڈرولک چیمبر یا ہائیڈرولک چیمبرنگ چیمبر میں لے جاتا ہے۔ اسٹیئرنگ مدد حاصل کرنے کے لیے لنک۔

کم رفتار/بھاری بوجھ: آسان اسٹیئرنگ کے لیے مدد کو بڑھانے کے لیے ہائیڈرولک پریشر میں اضافہ کریں۔

تیز رفتار/کوئی بوجھ نہیں: مدد کو کم کرنے اور ڈرائیونگ کے استحکام کو بہتر بنانے کے لیے ہائیڈرولک پریشر کو کم کریں۔

(4) ہائیڈرولک آئل سرکولیشن امداد مکمل ہونے کے بعد، ہائیڈرولک آئل ایک بند-لوپ سرکولیشن بنانے کے لیے واپس ذخائر میں بہتا ہے۔

3. EHPS کے فوائد اور نقصانات

فوائد

(1) ہائی-ٹارک امداد: ہیوی-ڈیوٹی الیکٹرک ٹرکوں اور کمرشل گاڑیوں کے لیے موزوں ہے، جو EPS سے زیادہ مضبوط اسٹیئرنگ فورس فراہم کرتی ہے۔

(2) اعلی وشوسنییتا: پختہ ہائیڈرولک نظام انتہائی کام کرنے والے حالات (مثال کے طور پر، کم درجہ حرارت، زیادہ بوجھ) میں مستحکم کارکردگی کا مظاہرہ کرتا ہے۔

(3) اعتدال پسند لاگت: EPS سے زیادہ کفایتی (اعلی-پاور موٹر + کم کرنے کے طریقہ کار سے لیس) اور روایتی HPS سے زیادہ توانائی-موثر۔

نقصانات

(1) نسبتاً زیادہ توانائی کی کھپت: الیکٹرو-ہائیڈرولک پمپ لگاتار چلتا ہے اور EPS سے زیادہ بجلی استعمال کرتا ہے (لیکن روایتی HPS سے زیادہ توانائی-کافی)۔

(2) پیچیدہ ڈھانچہ: ہائیڈرولک پائپ لائنوں، ذخائر اور دیگر اجزاء کی ضرورت ہوتی ہے، EPS کے مقابلے میں قدرے زیادہ مشکل دیکھ بھال کے ساتھ۔

(3) قدرے سست ردعمل: ہائیڈرولک نظام کی متحرک ایڈجسٹمنٹ کی رفتار EPS کے مقابلے میں قدرے کم ہے۔

III اسٹیئر-بائی-وائر (SBW)

اسٹیئر-بائی-وائر (SBW)اسٹیئرنگ سسٹمز کی مستقبل کی ترقی کی سمت ہے۔ یہ سٹیئرنگ وہیل اور پہیوں کے درمیان مکینیکل کنکشن کو مکمل طور پر ختم کر دیتا ہے، اور سٹیئرنگ کو کنٹرول کرنے کے لیے مکمل طور پر برقی سگنلز پر انحصار کرتا ہے۔

1. SBW کی ترکیب

SBW نظام بنیادی طور پر مندرجہ ذیل اجزاء پر مشتمل ہے:

(1) اسٹیئرنگ وہیل ماڈیول ڈرائیور کے اسٹیئرنگ کے ارادے کا پتہ لگانے اور روڈ فیڈ بیک کی نقل کرنے کے لیے ذمہ دار ہے، بشمول: اسٹیئرنگ وہیل ٹارک/اینگل سینسر، روڈ فیڈ بیک موٹر اور اسٹیئرنگ وہیل الیکٹرانک کنٹرول یونٹ۔

(2) اسٹیئرنگ ایگزیکیوشن ماڈیول وہیل اسٹیئرنگ کو چلانے، روایتی اسٹیئرنگ کالم اور ریک اور پنین میکانزم کو تبدیل کرنے کے لیے ذمہ دار، بشمول: اسٹیئرنگ ایگزیکیوشن موٹر، ​​اسٹیئرنگ اینگل سینسر اور کمی کا طریقہ کار (مثلاً، بال سکرو یا گیئر سیٹ)۔

(3) الیکٹرانک کنٹرول یونٹ (ECU)SBW کا "دماغ"، جو سگنل پروسیسنگ اور سسٹم کوآرڈینیشن کے لیے ذمہ دار ہے، بشمول: مین ECU اور فالتو ECU۔

(4) بے کار حفاظتی نظام حفاظت کو یقینی بنانے کے لیے، SBW کو متعدد بیک اپ سے لیس ہونا چاہیے، بشمول: دوہری-بجلی کی فراہمی، دوہری مواصلاتی چینلز اور مکینیکل ایمرجنسی بیک اپ۔

2. SBW کا کام کرنے کا اصول

(1) سگنل جمع کرنا (اسٹیئرنگ وہیل ماڈیول)

ٹارک/اینگل سینسر: ڈرائیور کے اسٹیئرنگ وہیل کی گردش کی قوت اور زاویہ کا پتہ لگاتا ہے اور انہیں برقی سگنلز میں تبدیل کرتا ہے۔

سگنلز جیسے گاڑی کی رفتار اور یاؤ کی شرح: بہترین اسٹیئرنگ رسپانس کا حساب لگانے کے لیے CAN بس کے ذریعے گاڑی کی حیثیت (جیسے، ESP، ABS ڈیٹا) حاصل کریں۔

(2) الیکٹرانک کنٹرول (ECU فیصلہ سازی-)

مین ECU: ٹارگٹ اسٹیئرنگ اینگل کا حساب لگاتا ہے (گاڑی کی رفتار، ڈرائیونگ موڈ وغیرہ کے ساتھ مل کر اسٹیئرنگ کے تناسب کو متحرک طور پر ایڈجسٹ کرتا ہے) اور سڑک کے احساس کے تاثرات کی شدت (ٹائر اور سڑک کی سطح کے درمیان تعامل کی قوت کی نقل کرتا ہے) سینسر سگنلز کی بنیاد پر۔

فالتو ECU: اصل وقت میں مرکزی نظام کی نگرانی کرتا ہے اور جب کسی خرابی کا پتہ چل جاتا ہے تو فوری طور پر ایمرجنسی موڈ کو سنبھال لیتا ہے یا اسے فعال کر دیتا ہے (مثلاً، سگنل کا نقصان، موٹر کی غیر معمولی)۔

(3) اسٹیئرنگ ایگزیکیوشن (وہیل ڈرائیونگ) اسٹیئرنگ ایگزیکیوشن موٹر (عام طور پر ایک ہائی-ٹارک برش لیس موٹر) پہیے کو موڑنے کے لیے براہ راست ریک یا اسٹیئرنگ ناک کو چلاتی ہے۔ پوزیشن سینسر پہیوں کے اصل اسٹیئرنگ زاویہ کو فیڈ کرتا ہے اور حقیقی وقت میں بند ہونے کو یقینی بنانے کے لیے{3} کنٹرول کو یقینی بناتا ہے۔ ECU ہدایات۔

(4) روڈ فیل سمولیشن (اسٹیئرنگ وہیل فیڈ بیک)روڈ فیل فیڈ بیک موٹر روایتی اسٹیئرنگ سسٹمز (مثلاً ٹکرانے، ٹائر کی گرفت میں تبدیلی) کے مکینیکل روڈ احساس کی تقلید کے لیے اسٹیئرنگ وہیل پر قابل پروگرام مزاحمت کا اطلاق کرتی ہے۔

3. SBW کے فائدے اور نقصانات

فوائد

(1) کوئی مکینیکل کنکشن نہیں: چیسس لے آؤٹ کی لچک کو بہتر بناتا ہے اور اندرونی جگہ کو بڑھاتا ہے۔

(2) متغیر اسٹیئرنگ تناسب: اسٹیئرنگ وہیل گردش زاویہ اور وہیل اسٹیئرنگ زاویہ آزادانہ طور پر ایڈجسٹ کیا جا سکتا ہے (مثال کے طور پر، کم رفتار پر زیادہ حساس اسٹیئرنگ وہیل، تیز رفتار پر زیادہ مستحکم)۔

(3) خود مختار ڈرائیونگ کے لیے مکمل طور پر ڈھال لیا: ڈرائیور کی مداخلت کے بغیر کمپیوٹر کے ذریعے اسٹیئرنگ کو مکمل طور پر کنٹرول کیا جا سکتا ہے۔

(4) محفوظ تصادم سے تحفظ: کوئی اسٹیئرنگ کالم نہیں، جو تصادم کی صورت میں ڈرائیور کے ڈبے میں گھس نہ سکے۔

نقصانات

(1) زیادہ قیمت: اعلی-الیکٹرانک پرزوں اور بے کار نظاموں کی ضرورت ہوتی ہے۔

(2) ریگولیٹری پابندیاں: فی الحال، کچھ ممالک کو جزوی مکینیکل بیک اپ کو برقرار رکھنے کی ضرورت ہے (مثال کے طور پر، ٹویوٹا کا SBW سسٹم اب بھی کلچ ایمرجنسی کنکشن کو برقرار رکھتا ہے)۔

(3) صارفین کی قبولیت: کچھ صارفین کو "مکینیکل کنکشن نہیں" اسٹیئرنگ طریقہ کے بارے میں شکوک و شبہات ہیں۔

چہارم خلاصہ

اس مضمون میں الیکٹرک گاڑیوں کے لیے تین مختلف قسم کے اسٹیئرنگ سسٹمز اور ان کے کام کرنے کے اصول متعارف کرائے گئے ہیں۔ الیکٹرک ٹرکوں کے بھاری اسٹیئرنگ بوجھ کی وجہ سے، EHPS (الیکٹرو-ہائیڈرولک پاور اسٹیئرنگ) اس وقت بھی مرکزی دھارے کا حل ہے، جو امداد کی شدت، وشوسنییتا اور لاگت کے درمیان اچھا توازن حاصل کرتا ہے۔ تاہم، ہائی-پاور EPS ٹیکنالوجی کی ترقی کے ساتھ، کچھ الیکٹرک ٹرک مستقبل میں EPS یا ہائبرڈ اسٹیئرنگ سسٹم میں تبدیل ہو سکتے ہیں۔ اس وقت، EPS اب بھی سب سے زیادہ لاگت والا-موثر حل ہے اور بڑے پیمانے پر استعمال ہوتا ہے۔ الیکٹرک گاڑیوں کے اسٹیئرنگ سسٹمز کا مستقبل EPS (الیکٹرک پاور اسٹیئرنگ) سے SBW (Steer-By-Wire) میں تیار ہوگا، اور SBW خود مختار ڈرائیونگ کے ساتھ اپنی اعلیٰ لچک اور مطابقت کے ساتھ مرکزی دھارے میں شامل ہوگا۔