汽車輪胎氣壓實時監控及提醒系統的設計研究

解宏琳 林松

【摘要】為減少由于輪胎氣壓引起的行車安全等問題，本文闡述了研發輪胎氣壓監測系統的思路，利用車輪轉速傳感器對車輪速度進行實時監測，并將數據反饋到OBD II系統，監測胎壓信息的變化并及時提醒司機駕駛員，減小由于輪胎氣壓的突然變化對駕駛人員等帶來的傷害。

【關鍵詞】汽車 安全 輪胎氣壓 實時監測

1引言

2009年以前20年的時間里，美日兩國一直是全球排名第一的汽車生產國，直至2009年，中國汽車的產量超越日本，成為全球第一大汽車生產國。而隨著中國科技水平的不斷提高，改革開放步伐的持續深入，我國已在世界不同的領域，發出中國聲音，給出中國方案。國力強大的背后，受益最大的就是黨領導下人民群眾。隨著GDP的穩步上升，人民生活水平也大幅提高，人們逐漸追求舒適、智能、方便的高質量生活。在擁有家庭轎車的群體中，因汽車輪胎等原因引起的交通事故卻屢見不鮮，因此對汽車消費者的切身利益，對汽車乘用人的人身安全考慮，對汽車輪胎氣壓的研究就顯得十分的重要。

2 項目研究目的和意義

眾所周知，在交通越來越便利的今天，由于輪胎氣壓不足等原因引發的交通事故比比皆是，尤其是在炎熱的夏季，路面溫度較高，輪胎氣壓也會受溫度的影響而偏高。而人們在行車的過程中，大多只是關注到車輛的內飾方面，很少有人對汽車的輪胎有過多的重視，對于一些很少了解汽車知識的駕駛員，特別是一些女性駕駛員，在車輛輪胎胎壓已然很小或者根本沒有氣壓的情況下依然無所察覺，行駛在道路上，這對自身及行人都造成了極大的安全隱患。因此汽車輪胎實施監控及提醒裝置的設計進行研究，具有十分重要的研究價值和意義。

3 國內外研究現狀、水平和發展趨勢分析

3.1 國內研究現狀

目前我國在車輛的安全管理規定中，沒有強制性規定必須安裝胎壓監控系統，因此對于車輛開發商及經銷商來說，對TPMS系統的研發及投入就少之又少，由于“源頭”的不重視、不投入、不開發等原因，導致TPMS系統在中國的覆蓋率都處于一個萌芽階段。但是由于競爭及產品升級，技術革新等需要，部門開發商開始對TPMS系統逐漸重視，但真正的還未形成銷售體系及成熟的市場占有率。

3.2 國外研究現狀

20世紀70年代末，對輪胎氣壓監測系統的研究在歐洲的一些發達國家就已經開始進行，英國Lucas公司早在1981年就推出了每個車輪均有傳感器的裝置模型和駕駛室設置接收器。隨后，C.RK公司和Marketing公司也相繼開發出了自己的產品，基本結構是由信號發生器、傳感器、接收器三部分組成。德國Wabeo公司和Bosch公司在1989年推出了利用ABS傳感器檢測輪胎壓力的新裝置。英國S.P公司研制的DWS（漏氣報警系統），可以把輪胎壓力降低的信號通知駕駛員，系統利用ABS系統的傳感器來配合使用，通過計算程序檢測輪胎氣壓。

3.3發展趨勢分析

隨著人們生活品質的提升，在追求舒適的同時也會對汽車行駛安全更加重視，在大數據、信息化時代的今天，胎壓監測這一技術問題，必將得到有效的突破，使之成為經濟實惠的汽車安全系統，進而普遍安裝在每一輛行駛的車輛上。

4 研究方案

4.1 研究目標

該系統可通過讀取ABS電腦或直接通過車輛車輪轉速傳感器對車輪速度進行監控，并將監測到的該數據反饋到OBD II系統，監測胎壓信息的變化并及時提醒司機駕駛員，以便駕駛員能夠在第一時間，掌握輪胎氣壓的變化，并做出合理的操作步驟或解決方法，減小或避免危害的發生。

4.2 研究主要內容

①參考國內外研究現狀，提出本系統整體設計框架;②將本系統重要組成部分通過實驗等途徑連接電路;③對顯示模塊與報警程序等主程序的編寫以及調試;④將軟件和硬件組裝并測試。

4.3 擬解決的關鍵問題

現在市場上主要有直接型的TPMS系統和間接型的TPMS系統，在安裝方面有諸多不便，有些安裝方法還會破壞原車線路，給原車帶不必要的破壞。

5 擬采取的研究方法、技術路線、實驗方案及可行性分析

5.1 研究方法

①文獻法：通過檢索文獻，整理與分析，全面把握國內外汽車輪胎壓力監測系統的相關情況;②對比分析法：通過直接式TPMS系統和間接式TPMS系統的對比研究，找出異同，參照設計;③實驗研究法：將設計好的系統模型投入實驗中，檢測分析，進行可行性判斷。

5.2 技術路線

目前國內外生產的家用小汽車都設置有OBD II的診斷接口，在診斷接口后方的線束上找到車輪轉速傳感器的信號線，并將車輪的轉速信號轉化為電壓、電流信號傳遞給相關控制單元。該系統主要由單片機及顯示元件、信號處理器和報警元件等組成。其優點在于安裝方便，不需要對車輛進行拆裝，不破壞原車線路，無機械磨損。其原理是實時監測每個車輪的轉速快慢來對比判斷的該車輪的氣壓狀況。

5.3 實驗方案

此裝置主要由單片機及顯示元件、信號處理器、報警裝置等組成，配合使用原車的車輪轉速傳感器。車輪轉速傳感器用于實時監控車輪的轉速，信號處理器把采集到車輪轉速信號進行收集分析，并和正常數據進行對比（監控輪胎滾動半徑以及輪胎溫度狀況來判斷當前車輪轉速是否一致），如果哪一側的輪胎有漏氣或者有異常，系統就通過報警的方式提醒駕駛員。例如左前輪，會報警“滴”一聲，右前輪則會“滴”“滴”兩聲，以此類推。并且，還同時可以顯示在顯示屏上。當車輛打開點火開關時，該監測系統開始工作，關閉點火開關，該系統停止工作。

6 可行性分析

①安裝方便，對車輛原有布局基本沒有破壞;②當有故障時，顯示屏會出現故障代碼，但并不影響汽車的正常使用;③該裝置可適用于大多數汽車，安全可靠，兼容性強。

參考文獻：

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[3]龐茂.汽車輪速傳感器在線檢測系統開發[N].浙江科技學院學報，2012（1）.

作者簡介：解宏琳（1990.05-），男，吉林省長春人，職稱：助教，學歷：本科，研究方向：車輛工程，汽車檢測與維修。