三分钟了解胎压监测系统原理

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汽车防盗与安全

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描述

在日常生活中，由于轮胎老化、过度磨损、胎压异常、轮胎外伤等原因造成的爆胎事故却屡屡发生，轻则车辆报废，重则危害驾乘人员生命安全。

在汽车的高速行驶过程中，轮胎故障是所有驾驶者最为担心和最难预防的，也是突发性交通事故发生的重要原因。

胎压监测

汽车胎压监测系统（Tyre Pressure Monitoring System，TPMS）是一种能对汽车轮胎气压、温度进行自动检测，并对轮胎异常情况进行报警的预警系统。目前直接式TPMS发射模块较多采用以下两种方案：1）电池+单片机+传感器+射频芯片，2）是电池+内部集成MCU的传感器+射频芯片。前一种方案由于集成度低、体积和功耗大而被市场逐渐淘汰，后一种方案是当前市场上较为先进的产品设计形式。随着半导体及硅显微机械加工技术的快速发展，一种新的设计方案即电池+内部集成MCU和RF的专用传感器正成为TPMS发射模块设计的主流。这种方案集成度更高，体积和功耗更小，使用寿命更长，产品竞争力也更强。

系统类别

胎压监测

系统可分为两种：一种是间接式胎压监测系统，是通过轮胎的转速差来判断轮胎是否异常；另一种是直接式胎压监测系统，通过在轮胎里面加装四个胎压监测传感器，在汽车静止或者行驶过程中对轮胎气压和温度进行实时自动监测，并对轮胎高压、低压、高温进行及时报警，避免因轮胎故障引发的交通事故，以确保行车安全。

间接式胎压监测系统

间接式轮胎压力监测系统又称为WSBTPMS，WSBTPMS需要通过汽车的ABS防抱死系统的轮速传感器来比较轮胎之间的转速差别，以达到监测胎压的目的。ABS通过轮速传感器来确定车轮是否抱死，从而决定是否启动防抱死系统。当轮胎压力降低时，车辆的重量会使轮胎直径变小，车速就会产生变化。车速变化就会触发WSB的报警系统，从而提醒车主注意轮胎胎压不足。因此间接式的TPMS属于被动型TPMS。

直接式胎压监测系统

直接式轮胎压力监测系统又称为PSBTPMS，PSBTPMS是利用安装在轮胎上的压力传感器来测量轮胎的气压和温度，利用无线发射器将压力信息从轮胎内部发送到中央接收器模块上的系统，然后对轮胎气压数据进行显示。当轮胎出现高压，低压，高温时，系统就会报警提示车主。并且车主可以根车型，用车习惯，地理位置自行设定胎压报警值范围和温度报警值。因此直接式的TPMS属于主动型TPMS，世界上最主流的胎压监测系统为英国SCHRADERTPMS，因性能稳定，精确度高，灵敏度强，而深受车主青睐。

胎压监测

系统对比

直接系统可以提供更高级的功能，随时测定每个轮胎内部的实际瞬压，很容易确定故障轮胎。间接系统造价相对较低，已经装备了4轮ABS（每个轮胎装备1个轮速传感器）的汽车只需对软件进行升级。但是，间接系统没有直接系统准确率高，它根本不能确定故障轮胎，而且系统校准极其复杂，在某些情况下该系统会无法正常工作，例如同一车轴的2个轮胎气压都低时。

还有一种复合式TPMS，它兼有上述两个系统的优点，它在两个互相成对角的轮胎内装备直接传感器，并装备一个4轮间接系统。与全部使用直接系统相比，这种复合式系统可以降低成本，克服间接系统不能检测出多个轮胎同时出现气压过低的缺点。但是，它仍然不能像直接系统那样提供所有4个轮胎内实际压力的实时数据。

系统作用

胎压监测系统不仅能在轮胎出现高压，低压，高温时报警提醒车主注意行车

安全，而且也能帮助车主节油省钱，成为汽车低碳环保一族。

胎压监测系统TPMS相关统计数据显示：汽车缺气行驶将多消耗3.3%的燃油。很多车主可能都不知道轮胎有缓慢自然漏气的现象，轮胎气压不足都浑然不知。

通过胎压监测系统时刻了解轮胎状况，预防爆胎，节油环保。

胎压监测系统的具体运用实例：中高级车上都采用了此技术，北京现代新出第八代索纳塔中运用此项技术。

胎压监测的方式

1.直接式胎压监测：接式胎压监测装置是利用安装在每一个轮胎里的压力传感器来直接测量轮胎的气压，利用无线发射器将压力信息从轮胎内部发送到中央接收器模块上，然后对各轮胎气压数据进行显示。当轮胎气压太低或漏气时，系统会自动报警。

2.间接式胎压监测：间接式胎压监测的工作原理是：当某轮胎的气压降低时，车辆的重量会使该轮的滚动半径将变小，导致其转速比其他车轮快。通过比较轮胎之间的转速差别，以达到监视胎压的目的。间接式轮胎报警系统实际上是依靠计算轮胎滚动半径来对气压进行监测。

3.轮胎智能监控系统（TPMS）介绍：它兼有上述两个系统的优点，它在两个互相成对角的轮胎内装备直接传感器，并装备一个4轮间接系统。与全部使用直接系统相比，这种复合式系统可以降低成本，克服间接系统不能检测出多个轮胎同时出现气压过低的缺点。但是，它仍然不能像直接系统那样提供所有4个轮胎内实际压力的实时数据。

具体性能指标如下：

1）可监测胎压范围为0～4．5 bar，分辨率25 mbar，通常轿车的轮胎气压在2．2～2．8 bar之间；

2）可监测温度范围：-40～125℃，分辨率2℃，轿车的轮胎温度一般约75℃；

3）轮胎压力传感器发射功率用频谱分析仪测得在-40 dBm左右，胎压控制器接收灵敏度在-100 dBm；

4）采用500 mAh的电池，若每天正常行车12 h，发射模块可正常工作6年以上。

发展前景

胎压监测系统（TPMS）已经成为中国汽车电子产业的研发热点，在今后的五年里全球预计会有7亿1百万只轮胎需要安装胎压监测传感器。美国法律要求从2007年8月起在美国销售的所有乘用车和轻型卡车必须安装胎压监测系统，欧洲也颁布了相应的法规。中国是汽车消费大国，相信不久将来政府也会制定类似法规。TPMS的需求使一个新兴产业正在兴起。

而像Corvette、BMW、Infiniti、volvo、chevrdlet、尼桑nissanl、奥迪AUDI、凯迪拉克、大众VOLKAWAGEN、起亚KIA、斯巴鲁SUBARU、五十铃ISUZU、马自达MAZDA、福特FORD、保时捷PORSCHE、现代HYUNDAI、萨博SAAB、别克BUICK、丰田TOYOTA、路虎LANDROVER、雷萨克斯LEXUS等等这些公司的轿车上均采用的是英国SCHRADER胎压监测系统TPMS，是在四只轮子上装上胎压传感器，直接感测轮胎压力，而且还能监测到轮胎的温度。这种方式要高级敏感得多。

现在的轮胎压力监测系统还是存在着不少需要完善改进的地方。对于间接系统来说，同轴或2个以上轮胎缺气的情况无法显示；车速100km/h以上时监测失效。而对于直接系统，无线信号传输的稳定性和可靠性、传感器的使用寿命、报警提示的准确性（有无误报、错报）以及传感器的耐压性等都是亟待提高的。

目前已安装轮胎压力监测系统的有奥迪、宝马、奔驰、法拉利、保时捷和大众等的部分车型，可以说TPMS现在还属于比较高端的产品，离大众化和普及化还有很长的距离。据统计，在2004年的美国，登记在册的35%的新车都安装了TPMS，预计2005年将达到60%。在高度重视汽车安全性的未来，轮胎压力监测系统早晚会成为所有汽车上的标准配置，就像ABS从出现到普及一样，需要一个过程。

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