輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)

1、編輯本段簡介釋義輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)（Tire Pressure Monitor System, TPMS，通過采用無線射頻通信的胎壓傳感單元和胎壓監(jiān)測單元，實(shí)現(xiàn)了對輪胎壓 力的實(shí)時監(jiān)控。用途隨著工業(yè)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步，汽車開始大量使用，公路和高速公路也日漸得到重視，并開始發(fā)展起來。美國現(xiàn)有公路總里程和高速公路里程最長， 已經(jīng)形成了約6.9萬公里的州際高速公路網(wǎng)， 公路已成為美國人日常生 活必不可少的一部分。西歐各國和日本，公路網(wǎng)基礎(chǔ)好，高速公路也逐 步成網(wǎng)，公路運(yùn)輸一直為內(nèi)陸運(yùn)輸?shù)闹髁?。作為發(fā)展中國家，中國高速 公路通車總里程去年躍居世界第二位，目前總里程為2萬公里，但因幅 員遼闊，高速公路網(wǎng)的平均密度

2、很低，路況相對來說也比較差。高速公路的速度和便利，改變了人們的時空觀念，拉近了地域距離，改善了人們的生活方式。但是隨之而來的高速公路惡性交通事故卻令人 震驚，已經(jīng)引起世界各國的強(qiáng)烈關(guān)注和重視，并開始討論或采取相應(yīng)防 范措施。據(jù)2002年美國汽車工程師學(xué)會調(diào)查，全美平均每年有26萬起交通事故是由于輪胎氣壓低或滲漏造成的；而在高速公路上發(fā)生的交通事故 有70%是由于爆胎引起的；此外，每年75%勺輪胎故障是由于輪胎滲漏或充氣不足引起的。統(tǒng)計(jì)表明：交通意外增加的主要原因是高速行駛中 因輪胎故障引起的爆胎。另據(jù)統(tǒng)計(jì)，在中國，46%的高速公路交通事故是由于輪胎故障引起 的，這其中僅爆胎一項(xiàng)就占事故總量的7

3、0%這是多么驚人的數(shù)字！在汽車的高速行駛過程中，輪胎故障是殺傷力最大也是最難預(yù)防的 事故隱患，是突發(fā)性交通事故發(fā)生的重要原因。如何解決輪胎故障、怎 樣防止爆胎，已成為全球關(guān)注的首要問題。2000年11月1日美國總統(tǒng)克林頓簽署批準(zhǔn)了美國國會關(guān)于修改聯(lián) 邦運(yùn)輸法的提案，聯(lián)邦法案要求 2003年以后出產(chǎn)的所有新車都需將輪 胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)（TPMS作為標(biāo)準(zhǔn)配置；2006年11月1日起所有需要 行駛在高速公路上的汽車都需配置輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)（TPMS。2001年7月，為響應(yīng)美國國會對車輛安裝 TPMS立法的要求，美國 運(yùn)輸部和國家高速公路安全管理局（NHTSA聯(lián)合對現(xiàn)有的兩種輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)（TPMS進(jìn)

4、行了評價，報告第一次將 TPMS作為專用詞匯， 并確認(rèn)直接式TPMS優(yōu)越的性能和準(zhǔn)確的監(jiān)測能力。由此TPMS氣車輪胎智能監(jiān)測系統(tǒng)作為汽車三大安全系統(tǒng)之一，與汽車安全氣囊、防抱死制 動系統(tǒng)（ABS 一起被大眾認(rèn)可并受到應(yīng)有的重視。TPMS （輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)）的作用是在汽車行駛過程中對輪胎氣 壓進(jìn)行實(shí)時自動監(jiān)測，并對輪胎漏氣和低氣壓進(jìn)行報警，以確保行車安編輯本段主要類型 間接式間接式（Wheel-Speed Based TPMS，簡稱 WSB,這種系統(tǒng)是通過汽車ABS系統(tǒng)的輪速傳感器來比較輪胎之間的轉(zhuǎn)速差別，以達(dá)到監(jiān)測胎壓的目的。ABS通過輪速傳感器來確定車輪是否抱死，從而決定是否啟 動防抱死系

5、統(tǒng)。當(dāng)輪胎壓力降低時，車輛的重量會使輪胎直徑變小，這 就會導(dǎo)致車速發(fā)生變化，這種變化即可用于觸發(fā)警報系統(tǒng)來向司機(jī)發(fā)出 警告。屬于事后被動型。直接式直接式（Pressure-Sensor Based TPMS，簡稱 PSEB，這種系統(tǒng)是利用安裝在每一個輪胎里的壓力傳感器來直接測量輪胎的氣壓，利用無 線發(fā)射器將壓力信息從輪胎內(nèi)部發(fā)送到中央接收器模塊上的系統(tǒng)，然后 對各輪胎氣壓數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示。當(dāng)輪胎氣壓太低或漏氣時，系統(tǒng)會自動報 警。屬于事前主動防御性，如 衛(wèi)駛泰TPMS區(qū)別這兩種系統(tǒng)各有優(yōu)劣。直接系統(tǒng)可以提供更高級的功能，隨時測定每個輪胎內(nèi)部的實(shí)際瞬壓，很容易確定故障輪胎。間接系統(tǒng)造價相對較 低，已

6、經(jīng)裝備了 4輪ABS（每個輪胎裝備1個輪速傳感器）的汽車只需對 軟件進(jìn)行升級。但是，間接系統(tǒng)沒有直接系統(tǒng)準(zhǔn)確率高，它根本不能確 定故障輪胎，而且系統(tǒng)校準(zhǔn)極其復(fù)雜，在某些情況下該系統(tǒng)會無法正常 工作，例如同一車軸的 2個輪胎氣壓都低時。還有一種復(fù)合式TPMS它兼有上述兩個系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，它在兩個互相成對角的輪胎內(nèi)裝備直接傳感器，并裝備一個4輪間接系統(tǒng)。與全部使用直接系統(tǒng)相比，這種復(fù)合式系統(tǒng)可以降低成本，克服間接系統(tǒng)不能檢 測出多個輪胎同時出現(xiàn)氣壓過低的缺點(diǎn)。但是，它仍然不能像直接系統(tǒng) 那樣提供所有4個輪胎內(nèi)實(shí)際壓力的實(shí)時數(shù)據(jù)?，F(xiàn)在的輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)還是存在著不少需要完善改進(jìn)的地方。對于間接系統(tǒng)來說，

7、同軸或 2個以上輪胎缺氣的情況無法顯示；車速 100 km/h以上時監(jiān)測失效。而對于直接系統(tǒng)，無線信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠 性、傳感器的使用壽命、報警提示的準(zhǔn)確性（有無誤報、錯報）以及傳 感器的耐壓性等都是亟待提高的。目前已安裝輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)的有奧迪、寶馬、奔馳、法拉利、保時捷和大眾等的部分車型，可以說TPMS現(xiàn)在還屬于比較高端的產(chǎn)品，離大眾化和普及化還有很長的距離。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在2004年的美國，登記在冊的35%的新車都安裝了 TPMS預(yù)計(jì)2005年將達(dá)到60%在高度重 視汽車安全性的未來，輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)早晚會成為所有汽車上的標(biāo)準(zhǔn) 配置，就像ABS從出現(xiàn)到普及一樣，需要一個過程。編輯本段工作原

8、理工作原理輪胎的胎骰上安裝一個內(nèi)置傳感器，傳感器中包括感應(yīng)氣壓的電橋 式電子氣壓感應(yīng)裝置，它將氣壓信號轉(zhuǎn)換為電信號，通過無線發(fā)射裝置 將信號發(fā)射出來。TPMS!過在每一個輪胎上安裝高靈敏度的傳感器，在行車或靜止的狀態(tài)下，實(shí)時監(jiān)視輪胎的壓力、溫度等數(shù)據(jù)，并通過無線方式發(fā)射到接 收器，在顯示器上顯示各種數(shù)據(jù)變化或以蜂鳴等形式，提醒駕車者。并 在輪胎漏氣和壓力變化超過安全門限（該門限值可通過顯示器設(shè)定）時 進(jìn)行報警，以保障行車安全 。接收器接收器也根據(jù)供電方式分為兩類。一種是通過點(diǎn)煙器或者接汽車電源線的方式供電，大部分的接收器都是這種；另一種是通過OBD插口供電，即插即用，而且接收器是 HUD臺頭顯

9、示器，如臺灣 s-cat的TPMS 就是這種。駕駛者可以根據(jù)顯示數(shù)據(jù)及時地對輪胎進(jìn)行加氣或放氣，發(fā)現(xiàn)滲漏 可以及時處理，讓大意外能在小處化解。編輯本段主要功能功能全時監(jiān)測輪胎壓力；輪流顯示當(dāng)前輪胎壓力及溫度；咼壓低壓報警，咼溫報警；快速漏氣報警；主機(jī)電池低電量提示；停車時顯示屏自動關(guān)閉;電池供電時主機(jī)可自動進(jìn)入停車省電模式；可根據(jù)車型及輪胎位置設(shè)定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)壓力值。安裝TPMS勺好處安裝汽車胎壓監(jiān)測系統(tǒng)(TPMS有什么好處：(1) 有效防止爆胎；(2) 有效避免缺氣行駛造成的輪胎損毀；(3) 有效避免油耗增加；(4) 確保車輛最佳操控性能；(5) 避免車輛部件非正常磨損。編輯本段直接式與間接式

10、區(qū)別直接式TPMS勺優(yōu)勢是通過電橋式電子感應(yīng)裝置實(shí)時地感應(yīng)輪胎的氣壓與溫度，所得數(shù) 據(jù)是精確的測量的結(jié)果，是業(yè)界主流、正規(guī)的、專業(yè)的做法。弊端是： 制作成本較高，安裝維護(hù)需要專業(yè)人員。間接式TPMS勺優(yōu)勢是成本低，只需加裝一個分析軟件即可。弊端1)監(jiān)測的精準(zhǔn)度不夠，只是一個估測的結(jié)果，只有當(dāng)輪胎氣壓嚴(yán) 重不足時才能偵測出來。2)當(dāng)系統(tǒng)報警輪胎氣壓不足時，無法顯示具體哪個輪胎出現(xiàn)問題，得將四個輪胎逐一檢測才能確定。3）平時無法顯示輪胎的氣壓值，只有在報警時，才有警示符號的出現(xiàn)。且無法對高 壓及高溫做到監(jiān)測。4）車輛在靜止的狀態(tài)下，和在低速行駛時，或在 坑凹不平的路面行駛時系統(tǒng)不起作用。5）當(dāng)四個

11、輪胎同時氣壓不足時，例如當(dāng)發(fā)生季節(jié)溫度變化時，系統(tǒng)無法告知。6）換上備胎時容易引起誤報，因?yàn)閭涮]有磨損，直徑比其他輪胎大。7）換雪地輪胎時，容易引起誤報，因?yàn)檠┑剌喬ケ绕胀ㄝ喬サ闹睆酱蟆?）在以較快的速度轉(zhuǎn)彎時，容易引起誤報，因?yàn)橥鈧?cè)輪胎的轉(zhuǎn)速大于內(nèi)側(cè)輪胎。9）在某些天氣或路面狀況下，輪胎可能打滑，引起幾個輪胎的轉(zhuǎn)速不同，也容 易引起誤報。TPMS主要作用有1、事前主動型安全保護(hù)一預(yù)防事故發(fā)生汽車現(xiàn)有安全措施如ABS、EDS、EPS、安全氣囊等，均是“事后被動”型安保，即在事故發(fā)生后才起到保護(hù)人身安全的作用。而TPMS屬于“事前主動型安保，即在輪胎出現(xiàn)危險征兆時及時報警，駕駛員可采取措施，將

12、事 故消滅在萌芽狀態(tài)。2、延長輪胎使用壽命該系統(tǒng)的使用可以確保輪胎在一個安全的壓力、溫度范圍內(nèi)工作，從而減少車胎的損毀，延長輪胎使用壽命。統(tǒng)計(jì) 表明：輪胎氣壓不足行駛，車輪氣壓比正常值下降10%，輪胎壽命減少15% 3、減少燃油消耗，利于環(huán)保，使行車更為經(jīng)濟(jì)實(shí)驗(yàn)顯示，輪胎氣壓低于標(biāo)準(zhǔn)氣壓值 30%，油耗將上升10%。4、可避免車輛部件不正常的磨損若汽車在輪胎氣壓過高的狀態(tài) 下行駛，日積月累對發(fā)動機(jī)底盤及懸掛系統(tǒng)將造成很大的傷害；如果輪 胎氣壓不均勻，剛會造成剎車跑偏，從而增加懸掛系統(tǒng)的磨損。裝了 TPMS即有效避免上述現(xiàn)象的發(fā)生。編輯本段一種機(jī)電式輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)簡介機(jī)電式輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)是一

13、項(xiàng)汽車主動安全技術(shù)及節(jié)能技術(shù)。產(chǎn)生背景隨著社會的進(jìn)步和發(fā)展，汽車的應(yīng)用狀態(tài)發(fā)生了極大變化，進(jìn)入了 需要經(jīng)常性的長途化、高速化應(yīng)用狀態(tài)。伴隨著車輛的高性能化、高舒 適性化的技術(shù)進(jìn)步。車輛的安全、節(jié)能就成為了目前階段一個發(fā)展重點(diǎn), 國家在“汽車產(chǎn)業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃”中把汽車輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)（TP MS）技術(shù)列為汽車電子類第一項(xiàng)，可見在目前情況下輪胎壓力監(jiān)測技 術(shù)被期待著有進(jìn)一步的突破。機(jī)電式輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)就是在這個背景下產(chǎn)生的。自主創(chuàng)新點(diǎn)首先解決了“壓力傳感器”的電源的供給和電信號的傳輸問題。一 種直流電流形式的機(jī)電式輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)，即利用車輪剎車系統(tǒng)進(jìn)行 電流、電信號的傳輸，具體說來就是利用剎

14、車系統(tǒng)中剎車鉗上的剎車片 和旋轉(zhuǎn)的剎車盤的接觸，使檢測電路輸出的直流電流、電信號由固定在剎車鉗上的剎車片傳導(dǎo)到旋轉(zhuǎn)的剎車盤上，再經(jīng)導(dǎo)線由剎車盤傳導(dǎo)到旋 轉(zhuǎn)的車輪上的車輪電路，這種方法在直流電流、電信號傳輸過程中與其 它方法相比具有成本低，易維護(hù)，故障率低的優(yōu)勢。由于車輪輪胎里的“壓力傳感器”、“溫度傳感器”由車體蓄電池 或發(fā)電機(jī)系統(tǒng)提供電流并實(shí)現(xiàn)有“線”傳輸，因此降低了車輪輪胎內(nèi)部 “壓力傳感器”的復(fù)雜程度。推動形成了一個結(jié)構(gòu)簡單的，專門針對于 輪胎壓力監(jiān)測的輪胎“壓力”監(jiān)測技術(shù)，這也是機(jī)電式輪胎壓力監(jiān)測系 統(tǒng)的第二個自主創(chuàng)新點(diǎn)。新型式的輪胎壓力監(jiān)測技術(shù)在真空輪胎中，一層導(dǎo)電橡膠覆蓋在輪胎胎冠

15、內(nèi)表面，其和車輪氣 門嘴相導(dǎo)通，氣門嘴在這里的作用就是電導(dǎo)線的作用，即把車輪外的電 流傳輸?shù)杰囕唭?nèi)部的導(dǎo)電橡膠上；輪輞上固定一質(zhì)量很小的鋼環(huán)鏈，鋼 環(huán)鏈的長度略小于輪胎內(nèi)表面至輪輞的距離。工作原理在輪胎氣壓、負(fù)荷正常的情況下，車輪輪胎被壓扁的程度很小，車 輪輪胎觸地部位與輪輞的距離大于鋼環(huán)鏈的長度，鋼環(huán)鏈?zhǔn)芷溟L度的限 制觸及不到輪胎內(nèi)表面上的導(dǎo)電橡膠。這時，鋼環(huán)鏈處在搭鐵狀態(tài)，而 輪胎內(nèi)表面上的導(dǎo)電橡膠和氣門嘴處在非搭鐵狀態(tài)。在輪胎氣壓過小或負(fù)荷過大的情況下，車輪輪胎被壓扁的程度很 大。車輪輪胎觸地部位與輪輞的距離會小于鋼環(huán)鏈的長度，這樣，車輪 每旋轉(zhuǎn)一周，必會出現(xiàn)鋼環(huán)鏈觸及輪胎內(nèi)表面上的導(dǎo)電

16、橡膠的情況，當(dāng)鋼環(huán)鏈觸及輪胎內(nèi)表面上的導(dǎo)電橡膠的情況發(fā)生時，輪胎內(nèi)表面上的導(dǎo) 電橡膠和氣門嘴就處在搭鐵狀態(tài)。當(dāng)導(dǎo)電橡膠和氣門嘴處在搭鐵狀態(tài)下，檢測電路輸出電流并可根據(jù)電流的特征指示出輪胎所處于的狀態(tài)。實(shí)際上這種測量輪胎壓力的方式是監(jiān)測車輪輪胎半徑變化的方式，同間接式TPMS相類似，但優(yōu)于間接式TPMS因?yàn)殚g接式TPMS需要車輪 轉(zhuǎn)動數(shù)十圈后才有可能判斷出輪胎的氣壓情況，而機(jī)電式TPMS只需車輪轉(zhuǎn)動一圈就可判斷出，甚至于車輪不動都可檢測出來。機(jī)電式TPMS同樣優(yōu)于直接式 TPMS舉一例說來，汽車輪胎氣壓值不足時，這時直接式TPMS有可能報警。但是如果輪胎負(fù)荷不大，輪胎的變形不大，在這種情況下輪胎

17、的安 全性也不會降低的，相反汽車行駛中的舒適性可能還會提高。再舉一例直接式TPMS的設(shè)計(jì)隱患來說明：汽車輪胎的氣壓不足時，如果輪胎的負(fù)荷過大，輪胎被壓扁程度過 大，這時直接式TPMS有可能顯示“氣壓值正?！倍粓缶?。如果不報 警，輪胎安全運(yùn)行就沒有安全隱患嗎？用物理學(xué)上的理論來分析直接式 TPMS存在的理論缺陷，根據(jù)物理 學(xué)中的氣體方程可知輪胎內(nèi)部氣體存在一關(guān)系式：PV/T二恒值；輪胎的“壓力”物理量是和“氣體的量”有關(guān)系，輪胎漏氣會使輪胎壓力減小。 但輪胎的壓力物理量同時也同輪胎的體積、溫度等物理量有關(guān)，輪胎是彈性的、是車輛負(fù)荷承載體，輪胎負(fù)荷增大時，會發(fā)生變形，內(nèi)部的容 積就會變小而引起內(nèi)

18、部壓力上升的，所以說輪胎的“壓力值”并不是完 全和輪胎內(nèi)的氣體的量相對應(yīng)?，F(xiàn)有一項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)車輛輪胎氣壓監(jiān)測系統(tǒng)（征求意見稿），在 該文“ 6試驗(yàn)方法”一節(jié)中規(guī)定：“試驗(yàn)應(yīng)在整車上且在干燥，平坦， 開闊的場地或道路上進(jìn)行。車輛為空載，試驗(yàn)用輪胎為常規(guī)輪胎。試驗(yàn) 前將車輛的胎壓調(diào)至試驗(yàn)所需冷態(tài)氣壓力”。這就回避了一個客觀事實(shí)，輪胎是一個彈性體，其所包容的氣體可因輪胎變形而被壓縮。這就造成 了試驗(yàn)結(jié)果的唯一性，即輪胎氣壓和輪胎里的“氣體的量”是相對應(yīng)的 關(guān)系。每一種車型都有車輛標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載設(shè)計(jì)，若試驗(yàn)條件改為“車輛載有標(biāo) 準(zhǔn)設(shè)計(jì)負(fù)載”，試驗(yàn)結(jié)果又怎樣呢？這或許就是美國立法規(guī)范限定最大設(shè)計(jì)總質(zhì)量在 4536千克下的車 輛安裝TPMS勺根本原因。知道直接式 TPMS勺不足，并把不足控制在可 控范圍。通過這樣的分析希望在中國不會產(chǎn)