汽車輪胎氣壓實時監(jiān)控及提醒系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

林松　杜全俠

摘 要：汽車行駛過程中輪胎胎壓異常會影響行車安全，容易導(dǎo)致爆胎從而影響駕駛員和乘客的人身安全。汽車輪胎壓力檢測系統(tǒng)（TPMS，Tire Pressure Monitoring System）作為主動安全系統(tǒng)元件，能夠有效的預(yù)防胎壓異常引起的交通安全事故。

關(guān)鍵詞：輪胎;氣壓;監(jiān)測系統(tǒng)

1 引言

今年來我國國民汽車的保有量持續(xù)增加，汽車安全越發(fā)受到人們重視。車輛行駛過程中，駕駛員最擔心也是最難預(yù)防的是汽車輪胎胎壓故障。當汽車輪胎胎壓過高時，輪胎與地面的接觸面積變小，輪胎單位面積承受的壓力增大，輪胎的抓地力變小，容易引起車輛側(cè)滑等失控現(xiàn)象;當汽車輪胎的胎壓過低時，輪胎內(nèi)部溫度異常，老化磨損嚴重，比較容易產(chǎn)生爆胎。據(jù)統(tǒng)計在中國每年約30%是的交通事故是胎壓過低或過高引起輪胎爆炸，有高達50%的高速交通事故是汽車輪胎胎壓異常引起的，如何監(jiān)測預(yù)防胎壓異常已經(jīng)成為汽車安全的重要課題之一。

TPMS（Tire Pressure Monitoring System）即汽車輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)，能夠?qū)崟r檢測輪胎胎壓，胎壓異常時能夠及時發(fā)出警報甚至提前預(yù)警，從而保障車輛和乘客的安全。

2 胎壓監(jiān)測系統(tǒng)的組成

胎壓監(jiān)測系統(tǒng)由氣門嘴與發(fā)射器總成、天線與接收器、胎壓監(jiān)測系統(tǒng)控制器、儀表指示燈組成。

發(fā)射器總成能夠檢測輪胎內(nèi)氣壓與溫度，并將測量結(jié)果發(fā)送給接收器。天線與接收器接收輪胎胎壓數(shù)據(jù)和識別數(shù)據(jù)，并確認數(shù)據(jù)來源準確。組合儀表上能夠顯示車輛輪胎的多種信息，包括氣壓、溫度、傳感器電量等信息。系統(tǒng)判定當前胎壓等信息異常時，儀表將會通過報警燈提醒駕駛員車輛輪胎胎壓異常。

3 胎壓檢測系統(tǒng)的基本原理

首先設(shè)定車輛輪胎胎壓的合理范圍，確保設(shè)定值與車輛輪胎參數(shù)一致，當胎壓偏離設(shè)定值時，胎壓檢測系統(tǒng)將發(fā)出警報。當輪胎胎壓太低或者有氣體泄露時，系統(tǒng)能夠及時報警。胎壓監(jiān)測系統(tǒng)事實對車輛每個車輪輪胎的胎壓、溫度等信息進行檢測，并將檢測結(jié)果及時傳遞給駕駛員，使其能了解車輛輪胎的信息，保障車輛行駛安全。

4 胎壓監(jiān)測系統(tǒng)的種類及特點

目前市面上的胎壓監(jiān)測系統(tǒng)大致可分為兩類：間接式TPMS、直接式TPMS。

間接式TPMS是指通過測量車輛其他參數(shù)如四輪轉(zhuǎn)速，通過車輪轉(zhuǎn)速差再計算出車輛胎壓而非直接測量汽車輪胎壓力的一種胎壓監(jiān)測系統(tǒng)。這一種檢測系統(tǒng)無法測量出車輛輪胎的瞬時氣壓，在車輛轉(zhuǎn)彎工況下檢測困難，當車輛四個車輪同事胎壓增加或降低時無法報警，靈敏度較低，在車輛行駛一段距離之后才有反應(yīng);相對于直接式監(jiān)測系統(tǒng)，間接式結(jié)構(gòu)簡單，不需要更換傳感器，性能良好耐用。

直接式TPMS是指通過安裝在車輛輪胎內(nèi)部的壓力傳感器對胎壓進行直接測量，并將數(shù)據(jù)直接發(fā)送至接收器上的系統(tǒng)。直接式TMPS監(jiān)測精度高，無論車輛在何種工況下都能進行監(jiān)測，靈敏度高，不會出現(xiàn)誤報;但是這種系統(tǒng)安裝成本較高，電池耗電較快。

5 胎壓監(jiān)測系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

在中國汽車行業(yè)中，胎壓監(jiān)測系統(tǒng)還不夠普及。美國政府在2007年就已經(jīng)立法要求汽車制造商加速發(fā)展胎壓監(jiān)測系統(tǒng)，并對每一臺新型新車均需安裝胎壓檢測系統(tǒng)，以確保行車安全。歐盟在2012年也出臺了胎壓監(jiān)測系統(tǒng)強制標準，隨后韓國和我國臺灣地區(qū)也出臺了強制標準并強制安裝。與這些國家和地區(qū)相比，我國的強制安裝時間較晚。

目前我國已經(jīng)制定相應(yīng)的國家標準，《乘用車輪胎氣壓監(jiān)測系統(tǒng)的性能要求和試驗方法》在2016年通過技術(shù)審查，自2019年1月1日起工信部宣布以強制性措施對M1類車型（M1類車包括駕駛員座位在內(nèi)，座位數(shù)不超過9座的載客車。）安裝胎壓檢測器。

隨著車聯(lián)網(wǎng)與車輛自動化、智能化的發(fā)展，車輛安全越發(fā)顯得重要。汽車胎壓監(jiān)測系統(tǒng)作為主動安全預(yù)警系統(tǒng)中的一部分，汽車胎壓實時監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展呈現(xiàn)一下幾種趨勢：

5.1 智能化

在車輛生產(chǎn)過程中將系統(tǒng)中的相應(yīng)元件直接安裝其他零件中，如將壓力、溫度傳感器直接裝在輪胎夾層中，在車輛組裝調(diào)試完成后即開始工作。車輛ECU中加入胎壓監(jiān)測系統(tǒng)功能，并且車輛能夠只能識別車輛零件。在車輛更換其他零部件時不會對該系統(tǒng)產(chǎn)生不良影響。

5.2 精確化

無論是何種胎壓監(jiān)測系統(tǒng)，測量數(shù)值應(yīng)該更精準。采用新型傳感器、力學(xué)模型、信號處理方式以及更精準的算法等方法，將輪胎的真實數(shù)據(jù)反饋于駕駛員，降低各種誤差以及排除干擾。

5.3 網(wǎng)絡(luò)化

在監(jiān)測輪胎數(shù)據(jù)時，系統(tǒng)能夠通過聯(lián)網(wǎng)對比，給出合理的數(shù)據(jù)及建議，并在危險狀態(tài)下有相應(yīng)的保護措施。

5.4 自動化

當輪胎因為環(huán)境因素或者人為充氣過量或不足而氣而超出預(yù)警范圍時，能夠驅(qū)動輪胎自動充放氣系統(tǒng)，將胎壓控制在安全范圍內(nèi)。不會因為環(huán)境的因素導(dǎo)致車輛出現(xiàn)爆胎等危險情況出現(xiàn)。

6 結(jié)語

汽車智能化和高電氣化的發(fā)展使得汽車的安全系統(tǒng)愈發(fā)收到重視，目前我國國內(nèi)也已經(jīng)出臺并推行相關(guān)的法規(guī)，消費者在購車時也越發(fā)考慮到車輛安全性能。汽車胎壓監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)也在不斷的發(fā)展進步，越來越多的車輛上將會應(yīng)用胎壓監(jiān)測系統(tǒng)，保證汽車和車內(nèi)人員的安全。

注：“本文系2018年度廣西高校中青年教師基礎(chǔ)能力提升的立項項目（項目編號：2018KY1032）”。

參考文獻：

[1]李永飛，高有華，侯春光.胎汽車胎壓自動監(jiān)測器設(shè)計? 第十四屆沈陽科學(xué)學(xué)術(shù)年會論文集（理工農(nóng)醫(yī)）2017.

[2]高先進，王國林，應(yīng)世洲.輪胎氣壓監(jiān)測系統(tǒng)的發(fā)展趨勢[J].輪胎工業(yè)，2007.

[3]包曉明.汽車輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)[D].西安：西安理工大學(xué)，2005.

[4]魯照權(quán)，沈俊峰.汽車輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)[J].合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2007.