فرمان برقی خودرو (EPS) چیست و چرا مهم است؟

فرمان برقی یا Electric Power Steering (EPS) سامانه‌ای است که به‌جای پمپ و روغن هیدرولیک، با موتور الکتریکی و واحد کنترل الکترونیکی (ECU) به راننده در چرخاندن فرمان کمک می‌کند. EPS امروز تقریباً در اکثر خودروهای سواری رایج است، چون هم مصرف سوخت و آلایندگی را پایین می‌آورد و هم امکان پیاده‌سازی قابلیت‌های پیشرفته مثل نگه‌داشتن خودرو بین خطوط، پارک خودکار و کمک‌راننده‌ها را فراهم می‌کند.

<a href="https://www.bosch-mobility.com/en/solutions/steering/electric-power-steering-systems/" rel="nofollow">Bosch Mobility – Electric Power Steering Systems (EPS)</a>

ساختار و اجزای اصلی EPS

در یک EPS معمولاً این اجزا را داریم:

1. سنسور گشتاور فرمان (Torque Sensor)
2. میزان نیرویی که راننده به فرمان وارد می‌کند را اندازه می‌گیرد و به ECU می‌فرستد.
3. <a href="https://www.bosch-mobility.com/en/solutions/steering/electric-power-steering-belt-drive-servo-unit/" rel="nofollow">Bosch Mobility – EPS with Belt Drive Servo Unit (EPSapa)</a>
4. ECU یا واحد کنترل EPS
5. با ورودی‌های سنسور گشتاور، سرعت خودرو، زاویه فرمان و… مقدار کمک لازم را محاسبه می‌کند.
6. موتور الکتریکی (معمولاً براشلس) + درایور قدرت
7. گشتاور کمکی تولید می‌کند (از طریق گیربکس/تسمه/بال‌اسکرو بسته به نوع). <a href="https://rosap.ntl.bts.gov/view/dot/74681" rel="nofollow">BTS/ROSA P – Record for NHTSA EPS Functional Safety Assessment</a>
8. مکانیزم انتقال نیرو (Reduction Gear / Belt / Ball Screw / Worm Gear)
9. گشتاور موتور را به ستون فرمان یا رک منتقل می‌کند. <a href="https://www.sae.org/papers/compliance-iso-26262-safety-standard-electric-power-steering-system-2021-26-0025" rel="nofollow">SAE Technical Paper – ISO 26262 Compliance for Electric Power Steering</a>
10. سامانه تشخیص خطا و حالت‌های ایمن (Diagnostics & Safe State)
11. خطاها را تشخیص می‌دهد و در صورت مشکل، سیستم را به حالت ایمن/کمکی محدود/یا دستی می‌برد.

انواع معماری EPS

EPS از نظر محل موتور و نحوه اعمال نیرو چند نوع رایج دارد:

Column Assist (کمک روی ستون فرمان): ساده‌تر و ارزان‌تر، مناسب خودروهای سبک‌تر. <a href="https://static.nhtsa.gov/odi/rcl/2024/RCLRPT-24V493-4480.PDF" rel="nofollow">NHTSA Part 573 Recall Report 24V-493 (PDF) – Unintended Steering Assist Risk</a>

• 
  
• Pinion Assist (کمک روی پینیون): تعادل خوب بین هزینه و عملکرد.
• Rack Assist / Rack Mounted (کمک مستقیم روی رک): توان کمکی بالاتر، مناسب خودروهای سنگین‌تر/لوکس/کراس‌اوورها.

EPS چگونه کار می‌کند؟ (منطق کنترلی به زبان ساده)

1. راننده فرمان را می‌چرخاند → سنسور گشتاور مقدار «تقاضای راننده» را حس می‌کند. <a href="https://www.bosch-mobility.com/en/solutions/steering/electric-power-steering-belt-drive-servo-unit/" rel="nofollow">Bosch Mobility – EPS with Belt Drive Servo Unit (EPSapa)</a>
2. ECU هم‌زمان سرعت خودرو را هم لحاظ می‌کند:

• سرعت پایین: کمک بیشتر برای پارک و مانور
• سرعت بالا: کمک کمتر برای پایداری و حس فرمان بهتر

1. ECU جریان موتور را تنظیم می‌کند تا گشتاور کمکی دقیق اعمال شود.<a href="https://www.bosch-mobility.com/en/solutions/steering/electric-power-steering-belt-drive-servo-unit/" rel="nofollow">Bosch Mobility – EPS with Belt Drive Servo Unit (EPSapa)</a>

نکته آموزشی مهم: در بیشتر طراحی‌ها اتصال مکانیکی فرمان به چرخ‌ها حفظ می‌شود؛ یعنی اگر کمک برقی از دست برود، فرمان «کامل قطع» نمی‌شود، فقط سنگین‌تر می‌شود (خصوصاً در سرعت کم). <a href="https://www.nhtsa.gov/sites/nhtsa.gov/files/documents/13501_812575_electricpowersteeringreport.pdf" rel="nofollow">NHTSA – Functional Safety Assessment of a Generic Electric Power Steering System (PDF)</a>

مزایای فرمان برقی (EPS)

• کاهش مصرف سوخت/انرژی نسبت به هیدرولیک چون موتور فقط هنگام نیاز کار می‌کند. <a href="https://rosap.ntl.bts.gov/view/dot/74681" rel="nofollow">BTS/ROSA P – Record for NHTSA EPS Functional Safety Assessment</a>
• حذف روغن، شلنگ، پمپ و نشتی‌های هیدرولیک → نگهداری کمتر. <a href="https://rosap.ntl.bts.gov/view/dot/74681" rel="nofollow">BTS/ROSA P – Record for NHTSA EPS Functional Safety Assessment</a>
• قابلیت تنظیم نرم‌افزاری حس فرمان (سبک/سنگین بودن، برگشت‌پذیری، کمک در باد جانبی و…) <a href="https://www.nhtsa.gov/sites/nhtsa.gov/files/documents/13501_812575_electricpowersteeringreport.pdf" rel="nofollow">NHTSA – Functional Safety Assessment of a Generic Electric Power Steering System (PDF)</a>
• پشتیبانی از ADAS و رانندگی خودکار چون فرمان «قابل‌کنترل الکترونیکی» می‌شود. <a href="https://www.bosch-mobility.com/en/solutions/steering/electric-power-steering-belt-drive-servo-unit/" rel="nofollow">Bosch Mobility – EPS with Belt Drive Servo Unit (EPSapa)</a>

معایب و چالش‌ها

• پیچیدگی الکترونیکی و نرم‌افزاری (سنسورها، ECU، درایور قدرت، الگوریتم‌ها) که اگر طراحی ایمنی درست نباشد می‌تواند خطرساز شود. <a href="https://www.nhtsa.gov/sites/nhtsa.gov/files/documents/13501_812575_electricpowersteeringreport.pdf" rel="nofollow">NHTSA – Functional Safety Assessment of a Generic Electric Power Steering System (PDF)</a>
• حساسیت به افت ولتاژ/مشکلات برقی (باتری ضعیف، اتصالات، گرمای زیاد، نویز الکتریکی).<a href="https://www.reuters.com/business/autos-transportation/tesla-recalls-380000-vehicles-us-over-power-steering-issue-2025-02-21/" rel="nofollow">Reuters – Tesla Recall Over Power Steering Assist Issue</a>
• هزینه تعمیر تخصصی: برخی خرابی‌ها قطعه‌محور و گران هستند (ستون کامل، رک، ECU). <a href="https://www.nhtsa.gov/sites/nhtsa.gov/files/documents/13501_812575_electricpowersteeringreport.pdf" rel="nofollow">NHTSA – Functional Safety Assessment of a Generic Electric Power Steering System (PDF)</a>

خطرات احتمالی و سناریوهای خرابی مهم (Safety)

از دید ایمنی، خرابی‌های EPS معمولاً در چند دسته قرار می‌گیرند:

1) از دست رفتن کمک فرمان (Loss of Assist)

فرمان ناگهان سنگین می‌شود (به‌خصوص در پارک/سرعت پایین) و می‌تواند خطر افزایش زمان واکنش یا خطای راننده را بالا ببرد.<a href="https://www.nhtsa.gov/sites/nhtsa.gov/files/documents/13501_812575_electricpowersteeringreport.pdf" rel="nofollow">NHTSA – Functional Safety Assessment of a Generic Electric Power Steering System (PDF)</a>

2) کمک ناخواسته یا نوسان/حرکت غیرمنتظره فرمان (Unintended Assist / Oscillation)

این حالت خطرناک‌تر است چون ممکن است خودرو در مسیر دچار واکنش غیرمنتظره شود. نمونه‌اش در برخی فراخوان‌ها، «نوسان یا حرکت ناخواسته فرمان» مطرح شده است. <a href="https://www.nhtsa.gov/sites/nhtsa.gov/files/documents/13501_812575_electricpowersteeringreport.pdf" rel="nofollow">NHTSA – Functional Safety Assessment of a Generic Electric Power Steering System (PDF)</a>

3) خطاهای سنسور گشتاور یا کالیبراسیون

اگر سنسور گشتاور خطا بدهد یا کالیبراسیون/قطبیت اشتباه باشد، ECU ممکن است کمک نامناسب اعمال کند. گزارش‌های فراخوان به این نوع ریشه‌علت‌ها اشاره کرده‌اند. <a href="https://www.nhtsa.gov/sites/nhtsa.gov/files/documents/13501_812575_electricpowersteeringreport.pdf" rel="nofollow">NHTSA – Functional Safety Assessment of a Generic Electric Power Steering System (PDF)</a>

4) مسائل طراحی ایمنی عملکردی و استاندارد ISO 26262

در صنعت خودرو، برای سامانه‌هایی مثل EPS از چارچوب ISO 26262 برای تحلیل خطر، تعریف اهداف ایمنی و طراحی حالت‌های امن استفاده می‌شود. حتی گزارش‌های فنی نشان می‌دهند که برای EPS می‌توان «اهداف ایمنی سطح خودرو» و ده‌ها/صدها الزام ایمنی استخراج کرد.

5) نیاز به افزونگی (Redundancy) در کاربردهای پیشرفته

برای رسیدن به سطوح بالاتر کمک‌راننده/خودران، برخی معماری‌ها به سمت Fail-operational و افزونگی عملگر/الکترونیک می‌روند تا در صورت خرابی، خودرو بتواند به «حداقل ریسک» برسد. <a href="https://www.nhtsa.gov/sites/nhtsa.gov/files/documents/13501_812575_electricpowersteeringreport.pdf" rel="nofollow">NHTSA – Functional Safety Assessment of a Generic Electric Power Steering System (PDF)</a>

علائم خرابی EPS که راننده می‌تواند تشخیص دهد

• روشن شدن چراغ هشدار فرمان/Power Steering
• سنگین شدن ناگهانی فرمان (خصوصاً در سرعت پایین)
• صدای غیرعادی از ناحیه رک/ستون (تق‌تق، زوزه موتور، گیرکردن)
• لرزش یا رفتار ناپایدار فرمان (به‌ویژه اگر همراه خطا/هشدار باشد)

نکته آموزشی: در بسیاری از خودروها، هنگام خطای EPS سیستم به حالت manual steering / degraded mode می‌رود و اتصال مکانیکی برقرار می‌ماند؛ ولی رانندگی در ترافیک و مانورهای کم‌سرعت سخت‌تر می‌شود.

توصیه‌های عملی برای کاهش ریسک

اگر چراغ EPS روشن شد یا فرمان ناگهان سنگین/غیرعادی شد:

• سرعت را کم کنید، فاصله بگیرید، در جای امن توقف کنید.
• از ادامه رانندگی طولانی خودداری کنید، مخصوصاً در مسیرهای شهری پرترافیک.
• سلامت باتری و سیستم شارژ را جدی بگیرید (افت ولتاژ می‌تواند روی سامانه‌های برقی اثر بگذارد).
• اگر خودرو مشمول فراخوان (Recall) است، حتماً اقدام کنید؛ چون برخی مشکلات با آپدیت نرم‌افزار یا تعویض قطعه سنسور/ستون/رک رفع می‌شوند.