汽车轮胎压力检测系统工作原理及应用

２００９年第２期（总第２１１期）

农业装备与车辆工程

ＡＧＲＩＣＵＬＴＵＲＡＬＥＱＵＩＰＭＥＮＴ＆ＶＥＨＩＣＬＥＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ

Ｎｏ．２２００９

（Ｔｏｔａｌｌｙ２１１）汽车轮胎压力检测系统工作原理及应用

周泽明

（西南林学院交通机械与土木工程学院，云南昆明６５０２２４）

摘要：在汽车行驶过程中，轮胎过于膨胀或处于充气不足状态都会影响汽车安全性。如何对汽车运行中轮胎气压进行检测意义重大。汽车轮胎压力检测系统是用于汽车行驶过程中实时、自动监测轮胎气压，对轮胎漏气和低气压进行报警．以保障行车安全的一种系统技术。通过对汽车轮胎压力检测系统工作原理及应用进行阐述．使得含有此系统车辆的维修和运用具有实际价值。

关键词：检测；胎压：汽车安全

中图分类号：Ｕ４６３．３４１文献标识码：Ｂ文章编号：１６７３—３１４２（２００９）０２—００５５—０３

ＴｈｅＰｒｉｎｃｉｐｌｅａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＡｕｔｏｍｏｂｉｌｅＴｉｒｅＰｒｅｓｓｕｒｅＤｅｔｅｃｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ

ＺＨＯＵＺｅ—ｍｉｎｇ

（ＣｏｍｕｎｉｅａｔｉｏｎａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＦａｃｕｌｔｙ，ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｋｕｎｍｉｎｇ６５０２２４，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅｆｉｒｅｗｉｌｌｅｆｆｅｃｔｔｈｅｓｅｃｕｒｉｔｙｄｕｒｉｎｇｔｈｅｄｒｉｖｉｎｇｃｏｕｒｓｅａｓｇａｓｅｘｐａｎｄｉｎｇａｎｄｕｎｄｅｒｉｎｆｌａｔｉｏｎ，ｗｉｔｈｔｈｉｓｒｅｓｕｌｔｔｈｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆａｎｔｏｍｏｂｉｌｅｔｉｒｅｐｒｅｓｓｕｒｅｉｓｖｅｒｙｉｍｐｏｒｔａｎｔ．Ｔｈｅａｎｔｏｍｏｂｉｌｅｔｉｒｅｐｒｅｓｓｕｒｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｉｓａｓｙｓｔｅｍｗｈｉｃｈｈａｓｂｅｅｎｕｓｅｄｔｏｍｏｎｉｔｏｒｔｈｅｐｒｅｓｓｌｌｒｅｏｆｔｉｒｅａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙａｔａｎｙｔｉｍｅ。ａｎｄｔｏａｄｍｏｎｉｓｈ８ｓｔｈｅｔｉｒｅｏｆｌｅａｋａｇｅｏｒｌｏｗｐｒｅｓｓｕｒｅ．Ｔｈｉｓｉｓａｓｙｓｔｅｍｉｃｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｔｏｅｎｓｕｒｅｓ却ｄｒｉｖｉｎｇ．Ｗｉｔｈｒｅｓｅａｒｃｈｔｏｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆａｕｔｏｍｏｂｉｌｅｔｉｒｅｐｒｅｓｓｕｒｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ，ｉｔｍａｋｅｓｔｈｅｕｓｅｍｅｎｔａｎｄｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅｏｆｔｈｅｖｅｈｉｃｌｅｗｉｔｈｔｈｉｓｓｙｓｔｅｍｔｏｂｅｖａｌｕｂｌｅ．

ＫｅｙＷｏｒｄｓ：ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ；ｔｉｒｅｐｒｅｓｓｕｒｅ；ｖｅｈｉｃｌｅｓｅｃｕｒｉｔｙ

１引言

环保、节能、安全是当今汽车发展的三大主题，尤其是汽车安全是直接影响人民生命财产安全和国家经济命脉的重要因素。因此，国内外许多汽车公司都把汽车的安全性作为汽车设计的重要考虑因素。汽车轮胎气压保持正常值是车辆舒适性和行驶安全的保证。气压过高超过正常值时，与地面接触面积减少．摩擦系数降低ｉ而容易导致车辆侧滑、颠簸、爆胎，从而危及行驶安全ｊ轮胎气压低于正常值时，轮胎变软，轮胎和路面接触面积增加，摩擦系数成倍增长．导致轮胎温度急剧上升，如果车辆在高速行驶中，热量就会很快聚集在一起，轮胎内部就会开始分离、脱层，最后导致爆胎，即使车辆在低速状态下行驶．也会因轮胎变形过大而伤胎。后一种情况潜伏期长、隐蔽性大更具有危险性，它为以后在高速公路行驶时产生爆胎埋下隐患。及时地了解和准确掌握轮胎的温度、压力状况，并据此采取相应的防范措施，是避免爆胎、提高汽车安全行驶水平的有效途径。而轮胎压力检测系统（ＴｉｒｅＰｒｅｓｓｕｒｅＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇＳｙｓｔｅｍ简称ＴＰＭＳ）恰好能解决这些问题。安装了

收稿１３期：２００８－１２－２７

作者简介：周泽明（１９８１一），男，海南人。研究方向：物流。ＴＰＭＳ，驾驶者随时知道轮胎的气压状况．使汽车行驶于正常气压状态下，从而保证汽车的行驶安全。２轮胎压力检测系统的基本概念和原理

２．１轮胎压力检测系统的概念

ＴＰＭＳ主要用于汽车行驶时适时地对轮胎气压进行自动检测．对轮胎漏气造成低胎压和高温高胎压防爆胎进行预警，确保行车安全。车装胎压感测系统在汽车产业或者是电子产业中都获得相当程度的重视．主要是因为汽车在进行移动时，胎压感测系统能够在第一时间针对汽车轮胎的气压进行自动检测动作．或者是当汽车轮胎的胎压不足及出现漏气现象时，能够提供驾驶者实时讯息。轮胎压力检测系统实物如图１。

图１轮胎压力检测系统

２。２ＴＰＭＳ的组成

ＴＰＭＳ包括传感器、发射模块和接收模块三大

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部分。传感器和发射模块连接在一起。发射模块包括处理器和发射器；接收模块包括接收器、处理器和显示器。内部电路图如图２所示。

图２ＴＰＭＳ内部电路图

２．３ＴＰＭＳ的工作原理

ＴＰＭＳ通过在每一个轮胎上安装高灵敏度的传感器．在行车或静止的状态下实时监视轮胎的压力、温度等数据，并通过无线方式发射到接收器，在显示器上显示各种数据变化或以蜂鸣等形式提醒驾车者，并在轮胎漏气和压力变化超过安全门限（该门限值可通过显示器设定）时进行报警，以保障行车安全。工作原理如图３。

图３工作原理图

在现有的汽车车胎压力检测装置中，每个轮胎安装一个从机．从机包括信号发射器、压力传感器、控制单元和电池。在汽车驾驶室内放置一个主机，主机中包括信号接收器、控制单元、显示装置、按键等。主机的电源由汽车自身的蓄电池供给。从机每隔一段时间自动检测轮胎的压力和温度并向外发送。主机接收从机发送的数据。判断压力是否正常，如果正常则显示各个轮胎当前的压力；如果压力不在正常范围内．主机则提示轮胎压力不正常并显示当前轮胎的压力。夜间停车状态时，不需要检测车胎的压力，但是由于从机单向发送信号，不能判断汽车当前的状态．所以就会全天都在消耗车胎里电池的能量，这样就会导致电池的使用时间较短，需要经常更换电池。它一方面会增加使用的复杂性，提高使用成本，给用户造成不便；另一方面会增加换胎的次数，并且由于换胎时会磨损从机．容易损坏从机。为了延长从机的寿命，从机的控制单元与信号收发器

・５６・相连，这样从机就可以接收主机发出的指令，只有当主机发出检测指令时，从机才开始检测车胎压力，在其他时间从机处于休眠状态。在夜间和其他不需要检测车胎压力的情况下，主机不发送检测指令，从机也就不进行压力和温度测量数据的传送，就可以大幅度减少安装在车胎内的电池的电量消耗，减少更换电池对设备所带来的影响。另外，压力检测装置增加了声音提示单元．可以在车胎压力不正常时用声音警告驾驶员检查车胎。

当汽车车速大于某一个设定的阈值时，主机的控制单元控制无线收发器每隔一段时间发出一个检测车胎压力的信号，从机的无线收发器接收到这个信号后，压力传感器单元开始进行温度和压力的检测。检测结束后，从机将检测到的温度和压力数据发送给主机。主机接收到从机发送的数据后，控制单元进行判断。如果压力和温度值处于正常范围内，主机通过显示单元显示每一个车胎的压力值：如果压力和温度值不正常．主机则显示不正常的轮胎编号、当前的压力值和温度值，并且用语音提示驾驶员。采用这种控制方法．从机就不需要时时刻刻都检测车胎压力。就可以大幅度地减少从机检测车胎压力的次数，可以节省车胎内电池的电量消耗。另外，由于汽车车胎爆胎主要发生在车速比较高的情况下。所以这种通过设定车速阈值的方法来减少检测次数的方法并不影响设备的正常使用。在车速小于阈值时．从机不检测压力值，不传送任何数据，处于休眠状态。从机电池的耗电量很低；如果希望在车速小于阈值的时候检测车胎压力，可以人为地通过主机发送命令给从机，进行温度和压力的检测。

３ＴＰＭＳ的类型

３．１间接式ＴＰＭＳ

目前ＴＰＭＳ主要分为两种类型，一种是Ｗｈｅｅｌ—ＳｐｅｅｄＢａｓｅ

ＴＰＭＳ（简称间接式ＴＰＭＳ），这种系统是通过汽车ＡＢＳ系统的轮速传感器来比较轮胎之间的转速差别，以达到监视胎压的目的。

间接式胎压感测系统的优点是与ＡＢＳ共享同传感器和感测信号，不必添加额外的硬件装置。所以只需调整车内计算机的软件便可获得胎压异常的警示信息，因此开发时间和成本较低。但其缺点是，间接式胎压感测系统是通过收集比较各车轮转速的方式来判定轮胎的胎压是否过低。因此，如果要使用间接式胎压监测系统．前提是车辆必须有ＡＢＳ系统，

加上会影响轮胎转速的因素．除了胎压异常所导致　万方数据