汽車胎壓監測系統工作原理

06-18

隨著汽車科技的進步,越來越多的汽車都安裝上了汽車胎壓監測系統,它給我們快捷實時的知道了汽車胎壓的情況,開車前再也不用為擔心汽車胎壓不足和過高而煩惱了,汽車胎壓監測系統給我們的用車帶來了極大的便利。下面我們來了解一下汽車胎壓監測裝置工作原理,他是如何實時給我們工作檢測匯報胎壓的。

汽車胎壓監測系統工作原理


認識汽車胎壓監測系統

汽車胎壓監測系統(Tyre Pressure Monitoring System,TPMS)是一種能對汽車輪胎氣壓、溫度進行自動檢測,并對輪胎異常情況進行報警的預警系統。

目前直接式TPMS發射模塊較多采用以下兩種方案:

1)電池+單片機+傳感器+射頻芯片

2)是電池+內部集成MCU的傳感器+射頻芯片。

前一種方案由于集成度低、體積和功耗大而被市場逐漸淘汰,后一種方案是當前市場上較為先進的產品設計形式。

隨著半導體及硅顯微機械加工技術的快速發展,一種新的設計方案即電池+內部集成MCU和RF的專用傳感器正成為TPMS發射模塊設計的主流。這種方案集成度更高,體積和功耗更小,使用壽命更長,產品競爭力也更強。

汽車胎壓監測系統工作原理


胎壓監測系統組成
胎壓監測系統由兩部分組成,一是報警器(包括顯示屏、無線接收器和報警蜂鳴器),二是胎壓傳感器。
報警器大多都比較簡潔美觀,可以接收并顯示四個輪胎的氣壓數據,一般都需要連接汽車上的電源來完成供電。
傳感器每個車輪一個,有外置與內置兩種,外觀雖然小巧但卻內嵌了氣壓檢測裝置、無線發送裝置和長壽命電池單元。
當汽車開動時,安裝到各個輪胎的傳感器就會將胎壓數據通過無線信號傳輸到報警器,報警器接收到數據后對胎壓數據做出分析判斷,并根據情況進行顯示和警告。
輪胎壓力傳感器分別安裝在4個車輪輪轂上,負責測量輪胎內部的壓力、溫度和電池電壓等物理狀況,并將測量數據通過無線形式按照一定的規律發給胎壓控制器。駕駛員通過胎壓控制器上的顯示屏和按鍵可查看4個輪胎的壓力值、溫度值。當某一個輪胎的溫度、壓力或電池電壓超過了報警閥值,胎壓控制器能夠準確識別輪胎的位置,并且發出圖形、聲音、文字報警。www.646403.live
胎壓監測儀內置式和外置式的都可以,價格從400多到1000多都有。
功能都差不多的。安裝鐵將軍外置式的話比較方便,城區使用足夠了。

安裝不用再拆輪胎了,不用做動平衡,不用另外接線,這樣儀表盤看起來比較干凈。自己動動手都能搞定,不用去店里請別人幫忙。內置式的適合野外使用。

汽車胎壓監測系統工作原理



汽車胎壓監測裝置分類
胎壓監測主要分為兩種,一種是間接式胎壓監測(Wheel-Speed Based TPMS,簡稱WSB),另一種是直接式胎壓監測(Pressure-Sensor Based TPMS,簡稱PSB)。另外還有一種復合式TPMS。


汽車胎壓監測裝置工作原理
胎壓監測大體分兩種:
一種是間接式胎壓監測系統又稱WSB,是通過輪胎的轉速差來判斷輪胎是否異常;
一種是直接式胎壓監測系統,通過在輪胎里面加裝四個胎壓監測傳感器,在汽車行駛過程中對輪胎氣壓和溫度進行實時自動監測,并對輪胎高壓、低壓、高溫進行及時報警,避免輪胎故障引發的交通事故,以確保行車安全。
現市面上大多都是直接式胎壓監測系統產品,而直接式胎壓監測系統產品又分內嵌式和外掛式。

直接式胎壓監測:

直接式胎壓監測裝置是利用安裝在每一個輪胎里的壓力傳感器來直接測量輪胎的氣壓,利用無線發射器將壓力信息從輪胎內部發送到中央接收器模塊上,然后對各輪胎氣壓數據進行顯示。當輪胎氣壓太低或漏氣時,系統會自動報警。

汽車胎壓監測系統工作原理


間接式胎壓監測:

間接式胎壓監測的工作原理是:當某輪胎的氣壓降低時,車輛的重量會使該輪的滾動半徑將變小,導致其轉速比其他車輪快。通過比較輪胎之間的轉速差別,以達到監視胎壓的目的。間接式輪胎報警系統實際上是依靠計算輪胎滾動半徑來對氣壓進行監測。

汽車胎壓監測系統工作原理


直接式胎壓監測與間接式胎壓監測對比:
這兩種胎壓監測裝置各有優劣。直接式胎壓監測裝置可以提供更高級的功能,隨時測定每個輪胎內部的實際瞬壓,很容易確定故障輪胎。間接系統造價相對比低,已經裝備了4輪ABS(每個輪胎裝備1個輪速傳感器)的汽車只需對軟件進行升級。但是,間接式胎壓監測裝置沒有直接系統準確率高,它根本不能確定故障輪胎,而且系統校準極其復雜,在某些情況下該系統會無法正常工作,例如同一車軸的2個輪胎氣壓都低時。

汽車胎壓監測裝置系統類型

汽車胎壓監測系統工作原理


間接式WSB:
(Wheel-Speed Based TPMS,簡稱WSB),這種系統是通過汽車ABS 系統的輪速傳感器來比較輪胎之間的轉速差別,以達到監測胎壓的目的。ABS通過輪速傳感器來確定車輪是否抱死,從而決定是否啟動防抱死系統。當輪胎壓力降低時,車輛的重量會使輪胎直徑變小,這就會導致車速發生變化,這種變化即可用于觸發警報系統來向司機發出警告。

直接式PSB:
(Pressure-Sensor Based TPMS,簡稱PSB)。

復合式TPMS

它兼有上述兩個系統的優點,它在兩個互相成對角的輪胎內裝備直接傳感器,并裝備一個4輪間接系統。與全部使用直接系統相比,這種復合式系統可以降低成本,克服間接系統不能檢測出多個輪胎同時出現氣壓過低的缺點。但是,它仍然不能像直接系統那樣提供所有4個輪胎內實際壓力的實時數據。


輪胎壓力監測系統還是存在著不少需要完善改進的地方。對于間接系統來說,同軸或2個以上 輪胎缺氣的情況無法顯示;車速100 km/h以上時監測失效。而對于直接系統,無線信號傳輸的穩定性和可靠性、傳感器的使用壽命、報警提示的準確性(有無誤報、錯報)以及傳感器的耐壓性等都是亟待提高的。

已安裝輪胎壓力監測系統的有奧迪、寶馬、奔馳、法拉利、保時捷和大眾等的部分車型,可以說 TPMS屬于比較高端的產品,離大眾化和普及化還有很長的距離。據統計,在2004年的美國,登記在冊的35%的新車都安裝了TPMS,預計 2005年將達到60%。在高度重視汽車安全性的未來,輪胎壓力監測系統早晚會成為所有汽車上的標準配置,就像ABS從出現到普及一樣,需要一個過程。www.646403.live


第一種:內置直接測量式
內置式胎壓監測系統的壓力傳感器需要裝到輪胎內部,必須要到可以拆裝輪胎的修理店進行操作,可能還需要換掉原有的氣嘴,操作完畢后最好再做個四輪定位。內置式的安裝過程雖然復雜很多,但一旦安裝完成后就會一勞永逸。

這種胎壓監測最明顯的一點就是可以單獨測量每一個輪子的胎壓,并以數字的形式顯示在儀表盤或者顯示裝置上,駕駛員可以很直觀的了解當前每一個車輪的胎壓狀況,當某一個車輪胎壓異常,過高或者過低,行車電腦就會發出報警。

汽車胎壓監測系統工作原理


內置直接測量式胎壓監測原理:
每一個傳感器都內置在輪胎里位于氣門口附近,原廠的會與氣門做在一起,每一個單獨的傳感器靠電池供電,將測量的胎壓數值通過無線傳輸至接收器,然后顯示出來。

這種傳感器的優點:

顯示數字相對準確,無需手動校準。缺點:后天安裝或更換過程較為復雜,電池壽命長短不一。

汽車胎壓監測系統工作原理

汽車胎壓監測系統工作原理



第二種:外置直接測量式
外置式胎壓監測系統與內置式胎壓監測的報警器部分區別不大,二者之間主要的區別在于壓力傳感器的安裝方式。

外置式胎壓監測系統的傳感器通常會像一枚氣嘴帽一樣被“擰”到輪胎氣嘴上面,這樣的安裝方式最大的優點是安裝簡便,缺點是裸露在外的傳感器容易受到灰塵、雨雪等外部因素的干擾。

汽車胎壓監測系統工作原理

這種胎壓監測同樣也可以單獨顯示每一個輪子的胎壓,并以數字的形式顯示在顯示裝置上。

汽車胎壓監測系統工作原理



外置直接測量式胎壓監測原理:

這種胎壓監測的原理與第一種類似,無非就是傳感器不是藏在輪胎里面的,而是像氣門蓋一樣擰上去,就像充氣時候用的胎壓表一樣,只不過它也靠電池給傳感器供電通過無線發射信號,接收器接收之后顯示出來。

汽車胎壓監測系統工作原理

這種傳感器的優點:

安裝簡單省事,可以直觀顯示單獨輪胎胎壓數值。缺點:電池壽命有限,可靠性不高,裸露在外容易損壞,而且被偷盜的可能性極其高,所以原廠大多不會配備這種胎壓監測,通常都是車主后天加裝所用。www.646403.live



第三種:通過ABS所用輪速傳感器間接測量

這種胎壓監測無法獨立地顯示每一個輪胎的壓力,只能是在有一個輪胎缺氣時發出報警,給駕駛員給予提醒,但是駕駛員并不知道到底是哪一個輪胎出現了問題。

汽車胎壓監測系統工作原理

輪速傳感器間接測量胎壓原理
我們都知道當一個輪胎缺氣的時候它的周長就會發生改變,所以說輪速傳感器可以分析出4個輪胎轉速的差別,行駛相同的距離缺氣的輪胎由于周長變長轉動的圈數就會變少,當差別很大時行車電腦就會發出胎壓異常報警。
汽車胎壓監測系統工作原理
這種傳感器的優點:
成本相對比低,不受電池壽命的影響,工作相對穩定。缺點:無法單獨顯示各個輪胎的壓力,且某一車輪空轉后容易出現誤報的情況。

汽車胎壓監測系統具體性能指標:
1)可監測胎壓范圍為0~4.5 bar,分辨率25 mbar,通常汽車的輪胎氣壓在2.2~2.8 bar之間;
2)可監測溫度范圍:-40~125℃,分辨率2℃,汽車的輪胎溫度一般約75℃; www.646403.live
3)輪胎壓力傳感器發射功率用頻譜分析儀測得在-40 dBm左右,胎壓控制器接收靈敏度在-100 dBm;
4)采用500 mAh的電池,若每天正常行車12 h,發射模塊可正常工作6年以上。

汽車胎壓監測系統的一些問題解答
胎壓監測系統會與其他無線信號系統相互干擾嗎
1.如果安裝了不合格的電器設備(例如沒有磁環裝置的導航儀)就可能會發生干擾情況,當發生干擾時往往會造成胎壓監測數據傳輸延時。不過還好,在實際使用過程中這樣的問題并不多見。
我們看到的爆胎事故,大多數是由于輪胎外傷造成。普通的輪胎外傷通常不會造成即刻爆胎,但卻會因為緩慢漏氣造成胎壓過低,在行駛過程中造成輪胎物理性疲勞,最終引發爆胎事故。而胎壓監測裝置正好可以用于監測和預警類似的事故發生。




有時候汽車胎壓監測裝置為什么會誤報

前面講過,被動式胎壓監測系統,是在ABS的基礎上,對軟件進行一定的升級后,即可獲得胎壓報警的功能。與主動式胎壓監測系統不同,被動式胎壓監測系統沒有測量輪胎氣壓的壓力傳感器,其原理是借助輪速傳感器監測每個車輪的轉速,當某個輪胎的胎壓下降,車輪的半徑就會減小,周長也同步減小,在相同的行駛距離內,胎壓低的車輪轉速就會增加。系統經過計算和對比后,發現某個車輪轉速發生了變化,就會自動點亮胎壓報警燈。

汽車胎壓監測系統工作原理


主動式胎壓監測系統能實時顯示每個輪胎的胎壓
因此,被動式胎壓監測系統存在幾個明顯的缺陷:
當車輛行駛在砂石、泥濘、雪地等容易打滑的路面時,由于輪胎出現了不同程度的打滑,系統很容易出現誤判現象;
當同一軸上的兩個車輪同時出現程度相近或相同的胎壓變化時,系統又會出現漏判現象;
當汽車處于靜止狀態時,系統無法實時監測判斷胎壓情況;

當某個輪胎胎壓異常時,系統無法明確指出是哪個輪胎存在故障。


總而言之,被動式胎壓監測系統只能用做定性判斷,而無法做到定量,同時還會經常出現誤判,偶爾還會漏判。為此,建議駕駛裝有被動式胎壓監測系統的車主,最好能隨車攜帶一支胎壓計,遇到胎壓報警時,隨時檢測胎壓具體值,以彌補被動式胎壓監測系統的不足。
在裝有被動式胎壓監測系統的車上隨車攜帶一支胎壓計很有必要雖然被動式胎壓監測系統存在諸多不足,但由于無需額外增加硬件,成本很低,因此還是被許多車廠采用。

(汽車維修技術輞)

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