新聞中心

EEPW首頁(yè) > 汽車電子 > 設(shè)計(jì)應(yīng)用 > 汽車輪胎氣壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀與展望

汽車輪胎氣壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀與展望

——
作者:江蘇大學(xué)汽車與交通工程學(xué)院 胡青訓(xùn) 何仁 薛翔 時(shí)間:2006-09-14 來(lái)源:汽車電子網(wǎng) 收藏
[摘 要] 敘述了汽車輪胎氣壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展,包括間接式輪胎氣壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、直接式輪胎氣壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和下一代無(wú)電池輪胎氣壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(被動(dòng)式TPMS)。介紹了各種汽車輪胎氣壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成和工作原理。重點(diǎn)介紹了國(guó)外三種主流的直接式TPMS開(kāi)發(fā)系統(tǒng),展望了未來(lái)輪胎氣壓監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。
[關(guān)鍵詞] 輪胎  輪胎氣壓  TPMS  氣壓監(jiān)測(cè)

1  概述

在汽車的高速行駛中,輪胎故障是所有駕駛者最為擔(dān)心和最難預(yù)防的,也是突發(fā)性交通事故發(fā)生的重要原因。據(jù)統(tǒng)計(jì),在國(guó)內(nèi)的高速公路上,由爆胎引發(fā)的交通事故占事故總數(shù)的70%。在美國(guó),這一比例更高達(dá)80%[1]。爆胎造成的經(jīng)濟(jì)損失巨大,怎樣防止爆胎已成為安全駕駛的一個(gè)重要課題,研究表明,保持標(biāo)準(zhǔn)的車胎氣壓行駛和及時(shí)發(fā)現(xiàn)車胎漏氣是防止爆胎的關(guān)鍵。于是汽車輪胎氣壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)TPMS(Tire Pressure Monitoring System)應(yīng)運(yùn)而生。

2000年11月1日,美國(guó)總統(tǒng)克林頓簽署批準(zhǔn)了國(guó)會(huì)關(guān)于修改聯(lián)邦運(yùn)輸法的提案,要求2003年11月以后的新車把輪胎氣壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)作為標(biāo)準(zhǔn)配置[2]。而最新的中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)"機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件"(征求意見(jiàn)稿2003年11月24日)中的安全防護(hù)裝置條款中有一條:"車長(zhǎng)大于6m的長(zhǎng)途客車和旅游客車、最大設(shè)計(jì)總質(zhì)量大于12000kg的載貨汽車和載貨牽引車應(yīng)安裝輪胎壓力報(bào)警裝置","有關(guān)部分機(jī)動(dòng)車應(yīng)安裝輪胎壓力報(bào)警裝置的要求,自本標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布之日起第25個(gè)月開(kāi)始對(duì)新注冊(cè)車實(shí)施。"可見(jiàn)我國(guó)政府也開(kāi)始重視汽車輪胎氣壓監(jiān)測(cè)設(shè)備的發(fā)展和應(yīng)用。

2  輪胎氣壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成及工作原理

目前,TPMS主要分為兩種類型,一種是Wheel-Speed Based TPMS(間接式TPMS)。另一種是Pressure-Sensor Based TPMS(直接式TPMS)。2001年7月,美國(guó)運(yùn)輸部和國(guó)家高速公路安全管理局聯(lián)合對(duì)現(xiàn)有的兩種TPMS系統(tǒng)進(jìn)行了評(píng)價(jià),評(píng)價(jià)報(bào)告認(rèn)為PSB TPMS從功能和性能上均優(yōu)于WSB TPMS,從而使研制直接式TPMS成為流行趨勢(shì)。
 
2.1 間接式TPMS


間接式TPMS是通過(guò)汽車ABS系統(tǒng)的輪速傳感器來(lái)比較車輪之間的轉(zhuǎn)速差別,以達(dá)到監(jiān)視胎壓的目的。以上海通用別克轎車安裝的輪胎氣壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(TIMS)為例。該系統(tǒng)由以下幾個(gè)部件組成:①4個(gè)車輪轉(zhuǎn)速傳感器;②車身控制模塊(BCM);③復(fù)位開(kāi)關(guān);④輪胎壓力過(guò)低〔LOWTIRE)報(bào)警燈;⑤數(shù)據(jù)診斷接頭(DLC);⑥線束和連接器[2]。

當(dāng)汽車行駛時(shí),輪胎氣壓監(jiān)視系統(tǒng)接收4個(gè)車輪轉(zhuǎn)速傳感器的車輪轉(zhuǎn)速信號(hào),進(jìn)行綜合分析。當(dāng)某一個(gè)輪胎的氣壓太高或不足時(shí),輪胎的直徑就會(huì)變大或變小,車輪的轉(zhuǎn)速也相應(yīng)產(chǎn)生變化。監(jiān)視系統(tǒng)將車輪轉(zhuǎn)速的變化情況同預(yù)先儲(chǔ)存的標(biāo)準(zhǔn)值比較,就可得出輪胎氣壓太高或不足,從而點(diǎn)亮LOW TIRE報(bào)警燈。該類型系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)是無(wú)法對(duì)兩個(gè)以上的輪胎同時(shí)缺氣的狀況和速度超過(guò)100公里/小時(shí)的情況進(jìn)行判斷。

2.2 直接式TPMS

直接式TPMS技術(shù)又分為主動(dòng)式(Active)和被動(dòng)式(Passive)兩種。主要區(qū)別是主動(dòng)式TPMS中的輪胎模塊需要電池提供能量,而被動(dòng)式無(wú)須電池。

2.2.1主動(dòng)式TPMS

主動(dòng)式TPMS是利用安裝在每一個(gè)輪胎里的以鋰離子電池為電源的壓力傳感器來(lái)直接測(cè)量輪胎的氣壓,并通過(guò)無(wú)線調(diào)制發(fā)射到安裝在駕駛臺(tái)的監(jiān)視器上。監(jiān)視器隨時(shí)顯示各輪胎氣壓,駕駛者可以直觀地了解各個(gè)輪胎的氣壓狀況,當(dāng)輪胎氣壓太低或有滲漏時(shí),系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)報(bào)警。以加拿大Smartire輪胎智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為例。系統(tǒng)主要由傳感發(fā)射器、接收器和顯示器組成。
 
主動(dòng)式技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是,它是一成熟的技術(shù),開(kāi)發(fā)出來(lái)的模塊可適用于各廠牌的輪胎,但主動(dòng)式TPMS傳感器/發(fā)射器需要電池提供動(dòng)力,因此不可避免的帶來(lái)一些弊端,如電池的壽命有限;當(dāng)氣溫嚴(yán)重降低時(shí),電池的容量就會(huì)受到影響而減少;這使得它的可靠性不夠穩(wěn)定。此外,電池的化學(xué)物質(zhì)也會(huì)導(dǎo)致環(huán)境問(wèn)題,同時(shí)由于電池的存在很難降低發(fā)射器的重量。

2.2.2被動(dòng)式TPMS

被動(dòng)式TPMS,也叫無(wú)電池TPMS,用一個(gè)中央收發(fā)器(central transceiver)代替了一般直接式TPMS中的中央接收器。這個(gè)收發(fā)器不但要接收信號(hào)而且要發(fā)射信號(hào),安裝在輪胎中的轉(zhuǎn)發(fā)器(transponder)(代替了發(fā)射器)接收來(lái)自中央收發(fā)器的信號(hào),同時(shí)使用這個(gè)信號(hào)的能量來(lái)發(fā)射一個(gè)反饋信號(hào)到中央收發(fā)器上。這就使得安裝在輪胎內(nèi)部的氣壓監(jiān)測(cè)器發(fā)送數(shù)據(jù)不需要電池,從而解決了上述因電池所帶來(lái)的問(wèn)題。雖然此技術(shù)不用電池供電,但是它需要將轉(zhuǎn)發(fā)器(Transponder)整合至輪胎中,這牽涉到各輪胎制造商需建立共同的標(biāo)準(zhǔn)才有可能。因此,無(wú)電池TPMS短期內(nèi)還難以流行。

3  輪胎氣壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)研究現(xiàn)狀分析

迄今,國(guó)外已有許多車型裝配了TPMS,這些車型有:奧迪系列:A8、A6 Allroad、A8 Nachfolger (D3)、RS 6 Bentley Mid Size Bentley (MSB) ;寶馬系列:7系列、5系列、3系列、X 5、Series 7 (新)、Series 5(新)、X 3; 奔馳系列:E-Class AMG、CL、S-Class、SL-Roadster、E-Class、Maybach、S-Class (新)、SL-Class、SLR;法拉利系列: 575 Maranello、Enzo、F 137、Modena Maserati M 139 (Projektname);保時(shí)捷系列:Cayenne、Boxster、911 Series Schmitz-Cargobull;大眾的Pheaton、Touareg,雪鐵龍的 C5,英國(guó)阿斯頓


關(guān)鍵詞: 汽車電子 汽車電子

評(píng)論


相關(guān)推薦

技術(shù)專區(qū)

關(guān)閉