汽車胎壓外置檢測及控制系統設計

張鵬飛 李兵 李振中

摘 ?要：乘用車胎壓監測系統裝置已強制加入車載控制單元中，在行駛過程中實時監測胎壓，對輪胎欠壓及過壓報警提示，強有力保證駕駛的安全性、舒適性，降低因胎壓導致的交通安全事故率。文章以微處理器為基礎設計硬件裝置，引入軟件設計，設計實現輪胎胎壓外置檢測及控制系統，實現胎壓實時監控、充放氣，并可依據法規實現相應的認證檢測。

關鍵詞：胎壓檢測;法規認證;欠壓;過壓

中圖分類號：TP273 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）28-0090-03

Abstract： The passenger car tire pressure monitoring system device has been forced into the vehicle control unit to monitor the tire pressure in real time during the driving process， and to indicate the under-pressure and over-pressure alarm of the tire， to ensure the safety and comfort of driving and reduce the traffic accident rate resulting from the tire pressure. This paper designs hardware devices based on microprocessors， introduces software design， designs and implements tire tire external detection and control system， realizes real-time monitoring of tire pressure， charge and discharge gas， and can realize corresponding certification detection according to regulations.

Keywords： tirepressuredetection; regulatorycertification; low tire pressure; high tire pressure

引言

輪胎胎壓保持在合理范圍內，是汽車行車安全及舒適性重要指標之一。胎壓監測系統已經成為新車標配，為駕駛安全保駕護航。我國在2017年10月發布了GB 26149-2017《乘用車輪胎氣壓監測系統的性能要求和試驗方法》[1]強制要求新車型在2019年1月1日起配備TPMS。車輛配備TPMS是否符合標準要求，實時反饋準確的胎壓信息有待商榷，本文針對現有法規拓展設計一個胎壓外置檢測及控制系統。

1 胎壓監測系統介紹

胎壓監測系統根據輪胎參數獲得方式不同，主要有間接式和直接式兩種;根據供電方式的不同，分為有源式和無源式。

直接式主要分為機械式胎壓監測報警系統、壓力傳感器式監測報警系統、聲表面波原理監測報警系統。[1]

間接式主要分為輪胎剛度與氣壓變化設計而成的監測報警系統、磁敏式監測報警系統、車輪轉速監測報警系統。[2]

目前TPMS利用輪速傳感器信號，這與ABS、TCS、ESP等電子控制程序都是利用相同原始信號，集成后電子控制模塊降低系統成本，減少車載電子控制單元的硬件。

2 系統硬件設計

2.1 氣源供給系統

氣源供給系統包含低壓電源、雙電機氣泵、截止閥、氣罐、壓力傳感器、限壓閥等組成。

2.2 氣壓控制系統

氣壓控制系統主要包含電控截止閥、單向閥、電控放氣閥、氣壓傳感器、總線控制裝置等裝置。

2.3 氣路轉換系統

氣路轉換系統包括鎖緊螺桿、安裝盤、旋轉接頭。旋轉接頭由定子與轉子組成，通過軸承密封可實現相對的高速旋轉。

2.4 氣壓數據采集系統

氣壓數據采集系統與氣壓控制系統的總線控制連接，并且加入視頻音頻信號采集系統，可同時采集視覺報警信號和聲音報警信號。

3 胎壓監測系統運行

本系統設計框架參照圖5所示，系統上電自檢后，可通過微機設置胎壓閾值，系統通過自檢判斷當前胎壓是否正常，如若胎壓低，則微機控制器發出指令使氣壓控制系統中的電控截止閥工作，氣罐中存儲的氣體會打入欠壓輪胎;如若胎壓過高，氣壓數據采集系統控制電控放氣閥工作，將輪胎氣壓調整至正常值。

系統中為檢測車輛報警信息的準確性，加入視覺采集及音頻采集，將采集到的報警信號及實時胎壓建立標準時間軸，可判別胎壓報警信號時間的準確性。

氣源供給系統供電之后監測氣罐壓力，設定標準氣壓值，通過限壓閥及截止閥使氣罐壓力始終維持在正常值，保證試驗檢測中氣源充足。

氣壓控制系統包含相互獨立四通道氣路，分別于車輛四輪連接，電控截止閥控制每路氣體是否通過，單向閥保證氣路不會回流，電控截止閥控制輪胎氣體的釋放，氣壓傳感器通過連接數據采集系統實時監測四輪胎壓。

氣路轉接系統通過安裝盤與車輪輪轂螺栓緊固，定子與轉子通過螺紋孔密封連接，進氣口與輪胎氣門嘴連接可實現氣體釋放與輸送。

4 系統測試

依據國標GB 26149-2017《乘用車輪胎氣壓監測系統的性能要求和試驗方法》中的試驗方法，檢測本試驗裝置的是否合理性及不足性。國標方法規定見表1。

試驗驗證通過某純電動轎車，裝配Ⅰ類胎壓報警裝置，測試動態多輪胎欠壓流程圖見圖7，數據如表2。

試驗過程中輪胎胎壓的變化通過數據采集器顯示不能達到同步，在放氣及充氣過程中，存在顯示延遲，還需進一步優化，未達到實時顯示的預期要求。

5 結束語

汽車高度集成化的發展是目前的主流，車載主動預警系統的重要性愈加凸顯，加上政策的驅動，契合相應檢測設備的重要性隨之攀升。目前法規已經延伸至輪胎高溫報警，為滿足多工況、多環境等因素下胎壓監測系統及檢測設備的穩定性、耐久性還需投入更多的努力。

參考文獻：

[1]GB 26149-2017乘用車輪胎氣壓監測系統的性能要求和試驗方法[S].

[2]劉全有，趙福全，等.TPMS的研究現狀及發展趨勢[J].農業裝備與車輛工程，2010（12）：3-5.