Understanding Electric Power Steering Systems

وقد تطورت نظم توجيه الطاقة الكهربائية من سمة متناهية إلى عنصر قياسي في مركبات الركاب الحديثة والشاحنات التجارية الخفيفة، ومن خلال إزالة المضخات الهيدروليكية، والخطوط، والمستودعات السائلة، تقوم الشبكة الأوروبية لعلم المحركات بتقليل الحمولة الطفيلية، وتحسين اقتصاد الوقود بنسبة تتراوح بين 3 و 5 في المائة، مع إتاحة الشعور التوجيهي المرن والبرمجي، ويشمل الهيكل الأساسي أربعة نظم فرعية رئيسية: جهاز توجيهي للتحكم في الطاقة الكهربائية

وتمتد أجهزة الاستشعار ذات التأثيرات الحرارية في نظم تجهيزات القلبية في الانتاج الى فئتين: أجهزة الاستشعار والمعالجات ذات التأثيرات العالية، وتقيس أجهزة الاستشعار ذات التأثيرات العالية التحلل النسبي لبارة الارتفاع عن طريق كشف التغيرات في المجال المغناطيسي، مما يوفر قياساً غير متناظر، ويستخدم في الغالب أجهزة الاستنشاق في تطبيقات أعلى، ويزيد من الدقة والتسامح إزاء تغير درجة الحرارة.

الوثبات المشتركة وطرق الفشل في نظم مصادر القدرة البيئية

ويمكن تصنيف عيوب الميكانيكية إلى أجهزة استشعار أو كهربائية أو وحدة مراقبة أو ميكانيكية، وكل منها أعراض واضحة وأسباب متأصلة، وتنجم عن الفشل الحساس في استخدام أجهزة التحكم في الأشعة السينية، أو عن وجود اضطرابات في التخصيب في أجهزة الاستنشاق الكهربائي، أو عن وجود تداخل في أجهزة الاستنشاق الكهربائي، أو عن طريق الاختراق البرمجي غير المرغوب فيه.

ويتباين توزيع نماذج الفشل مع عمر المركبات وظروف التشغيل، واستنادا إلى البيانات الميدانية المستمدة من دراسة أجريت في عام 2022 ونشرتها الرابطة الدولية للسيارات، تمثل الأخطاء المتصلة بالأجهزة الاستشعار 28 في المائة من مطالبات الضمانية التي يقدمها جهاز تحديد المواقع، تليها أخطاء في وحدات النقد الأوروبية بنسبة 24 في المائة، والأخطاء في المحرك بنسبة 22 في المائة، وقضايا استخدام الأسلاك بنسبة 18 في المائة، والعيوب الميكانيكية المتنوعة بنسبة 8 في المائة، وتؤكد هذه الإحصاءات الحاجة إلى تغطية تشخيصية القوية في جميع النظم الفرعية.

الآليات الاحتياطية المتقدمة: التخلف المميت والمتقطع

فثمة أخطاء كثيرة في جهاز تحديد المواقع متأخّرة، ولكنها تظل غير مكتشفة إلى أن يتم استيفاء شرط محدد، فعلى سبيل المثال، فإن وجود مضخة متصدعة في مرحلة القوة قد يؤدي إلى قطع محرك متقطع عندما تصطدم المركبة بفتحة وبطان من نوع PCB، ويستلزم الكشف عن هذه الأخطاء استرجاع أكثر من الرمز الثابت؛ ويطالب بإجراء اختبارات توتر دينامية ووصلات ذاتية.

التحليل الافتراضي والتقنيات التشخيصية

)أ( تحليل الاختلالات الفعالة في نظم مصادر القدرة الكهربائية يتبع نهجاً مطبقاً: التشخيص العام للبرمجيات المحتوية على أساس ثنائي الفينيل - ٢، التشخيص المحسن، وتقنيات الأجهزة المتقدمة، والخطوة الأساسية هي استرجاع رموز الاضطرابات التشخيصية )DTCs( عن طريق جهاز الاتصال الموحد بمقياس OBD-II باستخدام أداة برمجيات SAE J1979 وأجهزة الضبط الحساس)65(.

ولتضييق نطاق القضية، يجب على التقنيين أن يؤدوا الفول والمقاومة وقياسات الموجات عند أجهزة الاستشعار ووصلات الاتحاد الأوروبي، ولا غنى عن وجود تواتر رقمي للتخزين أو الأشعة السينية في صورة إشارات أجهزة استشعار للصدمات أثناء التناوب على العجلات، كما أن أجهزة الاستشعار ذات الصبغة الاصطناعية ذات الترددات العالية التي تُستخدم في الترددات الأمامية العالية (الثابتة) تُعدُّ على شكلين.

كما أن التشخيص على مستوى البرمجيات يؤدي دوراً حاسماً، إذ أن العديد من النظم الإيكولوجية توفر أدوات تشخيصية مأمونة - مثل جهاز الاستطلاع الإلكتروني (Bsch ESI) أو دلفي DS150 أو نظام الاستبدال المغناطيسي - الذي يمكن أن يعيد تحديد قيم التكيف، أو مركز قيادة القوة، أو تنفيذ إجراءات " التعلم " بعد استبدال جزء من المركبة.

دراسة حالة: عمليات التوجيه الغامضة

وقد شهد أسطول مركبات الإيصال الكهربائي في عام 2021 تقلبات مستمرة في سرعة السير السريع، ولم يظهر المسح التشخيصي أي خامات في المفاعلات، واكتشف المهندسون، باستخدام سجل لأجهزة الوصل، أن جهاز الاستشعار الحراري الذي يُطلق عليه صفر نقطة انجرافية عند ارتفاع درجة حرارة اليورانيوم التراكمي إلى أعلى من 80 درجة مئوية - حالة لم يختبرها في روتين التشخيص القياسي للصانع.

استراتيجيات الوقاية: التصميم والصيانة والسلامة الوظيفية

ويبدأ في مرحلة التصميم إبطال مفعول الأخطاء التي تصيب الاضطرابات الناجمة عن الاضطرابات الناجمة عن الاضطرابات الناجمة عن الاضطرابات الناجمة عن الاضطرابات الناجمة عن الاضطرابات الناجمة عن الاضطرابات الناجمة عن التقلبات في الغلاف الجوي، ويُعد عادة نظاماً من أجهزة الاستشعار عن بعد، يُستخدم في أجهزة الاستشعار عن بعد في أجهزة الاستشعار عن بعد، ويُستخدم في هذه الأجهزة أجهزة حماية من قبيل الحماية من الشدة، والضغط المفرط (مثل أجهزة الاستشعار بالأشعة فوق الصوتية على خط الكهرباء)

كما أن نوعية التصنيع هي ذات أهمية حيوية، فالاستمرار خلال تجمع مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور - مثل كرات المبيعات، أو بقايا الفلور، أو الشظايا المعدنية - هي سبب رئيسي للفشل الميداني في وحدات التلقيح التراكمية الأوروبية، وتحمي معايير التنظيف الصارمة لكل فئة 3 من التصنيف الدولي للتصنيف - ألف - 610، إلى جانب التفتيش البصري الآلي، والتفتيش بالأشعة السينية لمفاة مشتركة، وهي معايير محددة في مواقع تصنيع معدات الأشعة قبل الإحكام.

تحديثات الصيانة والبرمجيات

ومن ناحية الصيانة، فإن التفتيش الدوري لأسلاك ووصلات الكهرباء والموصلات أمر مستقيم ولكن كثيرا ما يغفله، وينبغي للتقنيين أن يفحصوا التعبئة اللازمة للتشغيل بالقرب من العمود التوجيهي وزوايا تجميع المحركات، وأن يكفلوا أن تكون جميع الموصلات جاهزة تماماً ومتحررة من التآكل، وأن يعاد ترتيب قيم التكييف التي تُعد في وحدة النقد الأوروبية، وأن يُستخلص منها أكثر من أي معدات توجيه أو تنبيهات

معايير السلامة الوظيفية وتصميم السلامة

وقد أدى الامتثال للمعيار ٦٢٢ من المعايير الدولية إلى حدوث تحسن كبير في التسامح إزاء عيوب الجهاز الكهربائي، إذ يجب أن تكتشف النظم المصممة خصيصاً لجهاز الاتصال الآلي أخطاء ذات نقطة واحدة وأن تجعل المركبة في مسار مأمون من حيث التناوب على العجلات، وأن تضمن آليات التنبيه الرئيسية إلى الفشل في حجب القدرة على الدفع )مقارنة نواتج أجهزة الاستشعار الرئيسية والثانوية(، والرصد الحالي )الزيادات الفعلية(

الاتجاهات المستقبلية: التشخيص المتقدم والدرجة الأولى

ويتجه الجيل التالي من نظم الطاقة الكهربائية المصممة إلى هياكل متحملة للأخطاء تماماً، تستخدم التعلم الآلي للأجهزة المغنطة، وقد أثبت الباحثون وجود شبكات جديدة مدربة على مستشعرات السفن وبيانات ذاتية ذاتية قادرة على التنبؤ ببقايا الحياة المفيدة لجهاز التوجيه مع التركيز بنسبة 92 في المائة (انظر SB Technical Paper 2020-01-0x).

كما زادت الإدارة الوطنية لسلامة المرور على الطرق السريعة من تركيزها على موثوقية مصادر القدرة على مواجهة عدة نقاط بارزة، إذ إن موارد الأمان التوجيهية [(FLT:0]) التي توفرها تقدم التوجيه بشأن الاتجاهات الخاطئة ومسببات التذكر، في حين أن IISO 26262 المعياري تواصل تطورها لتشمل الإخفاقات الجديدة.

خاتمة

فالتحليل الافتراضي والمنع في نظم توجيه الطاقة الكهربائية هو مسعى متعدد التخصصات يمتد إلى الهندسة الكهربائية، والتصميم الميكانيكي، وهندسة البرمجيات، وعلم البيانات، وقد أدى التحول من البرمجيات الهيدروليكية إلى توجيه الكهرباء إلى تحقيق فوائد لا يمكن إنكارها في الكفاءة والقدرة على التكيف، ولكنه يتطلب أيضاً قدرة تشخيصية صارمة وصيانة استباقية لضمان السلامة، ومن خلال الفهم المنهجي للعناصر، وطرائق التشخيص، واستراتيجيات الوقاية المبينة في هذه المادة إلى حد أدنى من حيث القدرة على التنقل