輪胎充氣壓力監(jiān)測(cè)技術(shù)開發(fā)背景與最新動(dòng)向

文/孫春玲，山東交通職業(yè)學(xué)院

1 汽車輪胎的氣壓監(jiān)測(cè)的原理分析

汽車輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（TPMS胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)）主要是用來監(jiān)測(cè)行駛汽車的輪胎氣壓，空氣泄漏和為輪胎壓力低的情況進(jìn)行自動(dòng)報(bào)警，以保證駕駛的安全性。輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是汽車電子系統(tǒng)的重要組成部分。可監(jiān)測(cè)輪胎壓力異常情況，及時(shí)通知司機(jī)，避免輪胎氣壓過低造成的交通事故。

輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由三部分組成：傳感器、發(fā)射模塊和接收模塊。傳感器與監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)射模塊緊密相連，接收器、處理器和顯示器都包含在接收模塊內(nèi)。

2 汽車輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的作用探究

2.1主動(dòng)報(bào)警裝置

在目前的汽車設(shè)計(jì)中，汽車還包含了大量的安全保護(hù)裝置，如汽車安全氣囊，這些都是被動(dòng)的安全裝置，往往在事故發(fā)生時(shí)保護(hù)人身安全。然而，車輛壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是一個(gè)主動(dòng)的系統(tǒng)。利用無線傳感器技術(shù)將輪胎狀態(tài)及時(shí)發(fā)送到監(jiān)控系統(tǒng)。對(duì)于異常工況，可及時(shí)提醒司機(jī)采取有效措施防止事故發(fā)生。這樣，司機(jī)可以及時(shí)采取有效措施，消除可能發(fā)生的事故。

2.2降低燃料消耗強(qiáng)化環(huán)境保護(hù)功能

當(dāng)汽車輪胎壓力不正常，對(duì)汽車輪胎的磨損也會(huì)加快，使輪胎的壽命大大降低，汽車輪胎是在亞健康的狀態(tài)下，燃料消耗將增加。該車及時(shí)安裝輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，了解輪胎狀況，在很大程度上減少輪胎損壞和油耗，減少對(duì)環(huán)境的污染。

2.3減輕汽車零部件的不必要磨損

據(jù)統(tǒng)計(jì)，汽車輪胎處于不健康狀態(tài)，大大縮短了輪胎的使用壽命。不僅如此，而且當(dāng)汽車輪胎氣壓不平衡時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)底盤和懸架系統(tǒng)也受到嚴(yán)重?fù)p壞。一旦汽車的懸架系統(tǒng)發(fā)生變化，就會(huì)使制動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)不良。輪胎壓力系統(tǒng)一般有三種情況，即輪胎壓力過高、壓力過低、嚴(yán)重缺氣。當(dāng)輪胎壓力過高時(shí)，輪胎會(huì)收縮，使整個(gè)輪胎體的彈性大大降低。汽車高速行駛時(shí)，路面上的載荷會(huì)增加。在嚴(yán)重撞擊的過程中，汽車會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的爆炸。當(dāng)輪胎壓力過高時(shí)，輪胎的接觸面積會(huì)相應(yīng)減小。另外，當(dāng)輪胎壓力過高時(shí)，輪胎的抗沖擊性能會(huì)下降，減震效果會(huì)降低，汽車底盤的重要部件將被磨損。

3 汽車輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)現(xiàn)狀

目前，國(guó)際著名的汽車制造廠，如寶馬，大眾，通用，福特，克萊斯勒，沃爾沃，日產(chǎn)，鈴木（鈴木）、標(biāo)致（Peugeot），雪鐵龍（Citroen）、苯、等都配備了該系統(tǒng)。國(guó)內(nèi)多部分配備了輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并主要有兩種形式：

3.1直接式TPMS。用壓力傳感器固定在每輪直接測(cè)量每個(gè)輪胎的氣壓。這些傳感器通過變送器將輪胎壓力數(shù)據(jù)發(fā)送到中央接收器進(jìn)行分析。分析結(jié)果將傳輸?shù)杰囕v內(nèi)安裝的儀器上。它能顯示每個(gè)輪胎的實(shí)際壓力。它甚至包括備用輪胎的壓力。因此，直接式TPM S可以連接到儀器。告訴司機(jī)哪個(gè)輪胎沒有充氣。由于直接式TPMS可以直接測(cè)量每個(gè)輪胎的壓力，這種狀態(tài)時(shí)可以檢測(cè)到任何一個(gè)或幾個(gè)輪胎低氣壓，四個(gè)輪胎壓力都低也可以被檢測(cè)。直接式TPMS也可以檢測(cè)到一個(gè)較小的壓力降。有些系統(tǒng)甚至可以檢測(cè)7kpa壓降。

3.2間接式TPMS。是TPMS和汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）一起使用。ABS采用輪速傳感器測(cè)量每一輪的轉(zhuǎn)速。當(dāng)輪胎壓力降低時(shí)，車輪滾動(dòng)半徑減小，車輪轉(zhuǎn)速相應(yīng)增大。在正常輪胎壓力下，輪胎轉(zhuǎn)速可通過輪速傳感器獲得。輪胎充氣不足時(shí)，車速與設(shè)定速度不同，超過規(guī)定的公差范圍后，儀表輪胎壓力指示燈亮了，告訴司機(jī)輪胎氣壓有問題。間接測(cè)試方法的使用在很大程度上取決于輪胎和負(fù)載因素。

4 最新動(dòng)態(tài)－混合TPMS系統(tǒng)的應(yīng)用

隨著科技的發(fā)展，直接式TPMS系統(tǒng)已逐漸演變成3個(gè)主要的系統(tǒng)類型，即主流（低/中）、高端TPMS自動(dòng)定位功能和TPMS系統(tǒng)ES P和ABS。下面是對(duì)各種系統(tǒng)類型的簡(jiǎn)要介紹。

4.1ABS/ESP系統(tǒng)。由于直接系統(tǒng)的總成本降低，許多制造商從間接系統(tǒng)轉(zhuǎn)向直接系統(tǒng)。間接系統(tǒng)有其技術(shù)局限性，要求嚴(yán)格的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。因?yàn)殚g接系統(tǒng)在美國(guó)市場(chǎng)遭受了太多的索賠，所以通常只限于歐洲。

通常集成輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括接收機(jī)和遙控器接收模塊。但現(xiàn)在越來越多的直接測(cè)量TPMS設(shè)置模塊接收信息。輪胎壓力系統(tǒng)的檢測(cè)器是一種檢測(cè)裝置，具有自動(dòng)掃描、診斷、復(fù)位的功能程序，無線頻率的檢測(cè)，最后的數(shù)據(jù)保存、數(shù)據(jù)上傳工具，打印等功能，可用于診斷不同車型的TPMS系統(tǒng)。由于傳感器安裝在輪胎內(nèi)部，無線信號(hào)傳輸不能用普通儀器進(jìn)行。

4.2主流（低/中）TPMS直接系統(tǒng)。美國(guó)立法的推動(dòng)，2011年主流TPMS覆蓋低/中端市場(chǎng)，市場(chǎng)份額將超過50%。但由于系統(tǒng)額外的成本和公眾意識(shí)的TPMS缺乏，預(yù)計(jì)TPMS在歐洲、亞太和日本份額將很小。此外，因?yàn)橐话愕能囍鞑皇煜PMS， TPMS系統(tǒng)通常是作為高端車的可選部分。

4.3高端TPMS（自動(dòng)定位）直接系統(tǒng)。高端TPMS是指結(jié)合輪胎自動(dòng)定位功能為直接式TPMS系統(tǒng)。輪胎的自動(dòng)定位功能是識(shí)別和分辨來自四個(gè)輪胎的信息。在這種情況下，例如，要想正確地識(shí)別和顯示右前輪的氣壓，而無需人工操作。主要是在機(jī)翼板上安裝一個(gè)低頻發(fā)射天線來定位，并且有四個(gè)低頻發(fā)射模塊，用導(dǎo)線將中央接收模塊連接到機(jī)翼板上。中央接收模塊向這些低頻模塊發(fā)送信號(hào)，觸發(fā)特定的（如前輪右）車輪模塊。在這種情況下，將只有右前輪的車輪模塊反饋信息，而不是其余部分的車輪模塊。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高和人們生活質(zhì)量的提高，汽車已成為家庭生活的重要組成部分。在當(dāng)前汽車領(lǐng)域中，安全系數(shù)是衡量汽車質(zhì)量的重要指標(biāo)，而汽車輪胎壓力系統(tǒng)正是順應(yīng)這一歷史潮流而成為汽車行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者。我們要注重汽車輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究，學(xué)習(xí)和引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，自主開發(fā)新技術(shù)，努力在輪胎充氣壓力監(jiān)測(cè)技術(shù)開發(fā)中獲得新突破，促進(jìn)充氣壓力監(jiān)測(cè)技術(shù)在中國(guó)的汽車產(chǎn)業(yè)中的廣泛應(yīng)用。