鹤嘴锤【摘要】汽车轮胎压力监测系统（TPMS）的主要功能是在汽车行驶时， 对轮胎气压进行实时监测，在轮胎漏气等欠压状况下进行报警，它是汽车乘员的生命安全保障预警系统。本文介绍了目前胎压监测技术的发展及应用状况，常见的胎压监测系统的类型、监测原理以及主要的关键技术，并全面地阐述了未来胎压监测技术的发展趋势。 【关键词】胎压监测技术；直接式TPMS；间接式TPMS；发展趋势
帐篷门1、引言
轮胎压力监测系统（Tire Pressure Monitoring System），简称TMPS，实现了在汽车行驶过程中对轮胎胎压的实时监测，对轮胎漏气等胎压不足症状进行报警，防止交通事故的发生，提高了汽车行车安全性，TPMS是目前飞速发展的汽车主动安全技术之一。
旋转衣柜美国是全球最早立法将TPMS列为标准配置的国家，2003年11月，美国公路交通安全管理局（NTHTSA）制定了新版汽车安全技术法规，要求2007年9月以后，所有在美国销售的最大设计总质量不超过4536kg的四轮乘用车和商用车都必须安装轮胎气压监测系统。2012年11月
欧盟也将通过新法案，硬性规定新汽车平台加装TPMS[1]。目前中国TPMS整体市场容量较小，普及率较低，尚处于起步阶段。
2、胎压监测系统的种类
随着科学技术的发展，胎压监测系统已经到了比较成熟的阶段，各式各样的产品已经开发出来并且运用到了汽车上面。纵观各大公司开发的TPMS系统，可分为三种类型：间接式TPMS、直接式TPMS、复合式TPMS。
2.1间接式TPMS
间接式TPMS（Wheel-Speed Based TPMS，简称WSB TPMS），是指非直接测量汽车轮胎压力而是通过其他一些如轮速、频率等参数再利用轮胎的力学模型间接计算出轮胎气压的一种胎压监测系统。
相比直接式它具有结构简单，成本低，抗干扰能力强，且无需拆换轮胎，无需更换压力传感器和电池，耐用性强等优点。但它的局限性也较多，当轮胎压力减少30%才报警，而且灵敏度不高，车行驶一公里以上系统才会有所反应，转弯工况下较难实现等[2]。但是通过
系统及算法的改良，间接式TPMS的部分局限性也能得到改善。
常见的间接式TPMS有三类：
（1）轮径分析型（轮速监测法）
这种系统的原理是监测汽车ABS 系统轮速传感器的信号，通过一定的算法来比各轮之间轮速的差别，以达到监测胎压的目的。原理相对比较简单，根据以下公式可以进行判断。
其中分别为为左前、右前、右后、左后轮转速。系统设置一个判别门限值T0，当T>T0时，通过智能算法，系统判定为欠压，进行报警[3]。
这种系统安装十分简单，在原有的ABS系统上增加报警程序和报警提示装置即可，但是很多工况会发生误报或不报，例如同轴或者同侧两个轮胎同时压力过小，或者四个轮胎同时压力过小。
（2）振动分析型（频率监测法）
利用4个车轮上安装的ABS车轮传感器产生的波形信号并经过VSC（Vehicle Stability Contr
电磁屏蔽导电胶ol System）处理，求出轮胎的共振频率，由此可得轮胎的弹簧常数，再根据轮胎气压和弹簧常数成严格正比关系，最后求出轮胎气压，判断是否进行胎压报警。其控制流程如图1所示。
（3）磁敏式间接TPMS
系统由硬件结构、安装在悬架支柱或车轮制动底板上的霍尔装置、安装在车轮轮辋上的压力传感器、电子控制单元、A/D装置、驱动器、报警器组成[4-6]，如图2所示。硝化纤维素膜
汽车行驶时，轮胎胎压变化引起螺旋弹簧变形，带动磁性元件旋转使得磁场方向发生变化，从而使通过霍尔装置中磁敏元件的磁感应强度变化，霍尔装置的输出信号随之变化，由此实现轮胎压力信号由轮胎至车体的非接触传递。电子控制单元由单片机和外围接口组成，单片机对经过调理的霍尔装置的输出信号进行采样，并将数据送入存储器中，经运算分析得到轮胎胎压值并通过比较判断其状态正常与否，激发报警系统。
2.2直接式TPMS
直接式TPMS（Pressure-Sensor Based TPMS，简称PSB TPMS）是利用安装在四个车轮
轮胎里的压力传感器来直接对轮胎的气压进行测量，再通过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。
当轮胎气压过低、过高、有渗漏或者轮胎内温度不正常时，系统都会自动报警。所以，直接式TPMS监测精度更高，不论车辆处于行驶状态还是停止状态都可以进行监测报警，系统出现误报的可能性也极低。但是，这种类型的监测系统也存在一些缺陷，比如成本较高，每个轮胎都必须安装一个监测模块，而且在轮胎内安装胎压监测模块势必会打破轮胎原有的动平衡。
直接式TPMS按有无电池可分为主动式TPMS和被动式TPMS。
（1）主动式TPMS
主动式TPMS利用固定于轮胎内部的以锂电池为电源的胎压遥测模块，直接检测每个车轮的胎压、温度等参数，通过RF射频发射电路将这些信号发射出去[7、8]。主动式TPMS发射器如图3所示。
接收器接收发射器模块发射的信号，将各个轮胎的压力和温度等数据显示在屏幕上，如图4
所示。如果轮胎的压力或温度出现异常情况，接收器根据异常自动报警，发出不同的报警信号。
（2）被动式TPMS
主动式TPMS受其电池寿命的影响，整个传感器寿命一般在3-5年，这个缺陷也大大影响了主动式TPMS的发展。而被动式TPMS，也称为无源TPMS，其不需要电池提供能源，它在胎压传感器内部增加了发电装置，能够为传感器、MCU、RF发射模块供电，有效地解决了电池的寿命问题。
热流道系统2.3混合式TPMS
混合式TPMS的出现主要是兼顾了胎压监测系统的成本以及检测精度要求，它是在常规的间接式TPMS中安装了两个额外的轮胎压力传感器和一个射频接收器。两个胎压传感器要安装在车轮上，呈对角线分布。由于系统安装了压力传感器，混合TPMS能够克服常规间接式TPMS的局限性，它们能够检测到在同一个车轴或车辆同一侧的两个处于低压状态的轮胎，当所有4个轮胎都处于低压状态时，系统也可以检测到故障。但是，和间接式TPMS
相似，当在一个对角线上的两个不带压力传感器的轮胎都处于低压状态时，系统只能检测到一个轮胎充气不足。
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