現代汽車胎壓監(jiān)測技術的應用研究-本科畢業(yè)論文

1、<p>　　本 科 畢 業(yè) 論 文</p><p><b>　　現代汽車</b></p><p>　　胎壓監(jiān)測技術的應用研究</p><p>　　學生姓名： 施小龍 </p><p>　　學 號： 3120140456 </p><p>　　專業(yè)

2、名稱： 機械工程及自動化 </p><p>　　指導教師：　 王冬良 　　</p><p>　　河海大學遠程與繼續(xù)教育學院</p><p>　　2016年4月 中國·南京 </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　文章介紹了現代汽車胎壓監(jiān)視

3、技術的組成、原理、重要性及未來的發(fā)展。在汽車的高速行駛過程中，輪胎故障是殺傷力最大也是最難預防的事故隱患，是突發(fā)性交通事故發(fā)生的重要原因。如何排除輪胎故障、防止爆胎，已成為全球關注的首要問題。</p><p>　　汽車輪胎爆胎告警系統(tǒng)是一種新型的主動直接式輪胎壓力監(jiān)測裝置，國際上通常又被叫做輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)，英文通稱Tire Pressure Monitoring System，簡稱TPMS。汽車輪胎爆胎告警系統(tǒng)

4、是目前汽車適用的一種先進主動式安全裝置，用于在汽車行駛時對輪胎氣壓進行實時自動監(jiān)測，對輪胎壓力異常和漏氣進行報警，以保障行車安全。輪胎壓力監(jiān)測技術是當前汽車工業(yè)領域汽車電子技術發(fā)展的熱點，符合未來汽車的智能安全及環(huán)保節(jié)能的發(fā)展方向，將成為未來汽車必備的安全駕駛配備之一，具有極佳的市場前景和巨大的潛在效益。</p><p>　　關鍵詞：現代汽車 胎壓 監(jiān)測技術 </p><p>&

5、lt;b>　　目 錄</b></p><p>　　第一章 緒論-------------------------------------------------------1</p><p>　　1.1汽車的基本介紹--------------------------------------------1</p><p>　　1.1.1汽

6、車的發(fā)展史簡介----------------------------------------1</p><p>　　1.1.2汽車的構造簡介-----------------------------------------1</p><p>　　1.2汽車輪胎的基本知識-------------------------------------1</p><p>　

7、　1.3爆胎帶來的危害及預防方法-------------------------------2</p><p>　　第二章 胎壓監(jiān)測技術的基本介紹---------------------------------3</p><p>　　2.1胎壓的基本概念-----------------------------------------3</p><p>　　2.

8、2胎壓監(jiān)測技術的背景--------------------------------------3</p><p>　　2.3什么是胎壓監(jiān)測技術--------------------------------------3</p><p>　　2.4國內外胎壓監(jiān)測技術的發(fā)展狀況-----------------------------4</p><p>　　第三章

9、現代汽車胎壓監(jiān)測技術的應用研究--------------------5</p><p>　　3.1現代汽車胎壓監(jiān)測技術功能及性能要求----------------------------5</p><p>　　3.1.1功能要求----------------------------------------------------5</p><p>　　3.1.

10、2性能要求---------------------------------------------------5</p><p>　　3.2胎壓監(jiān)測技術的種類探究--------------------------------------6</p><p>　　3.2.1直接胎壓監(jiān)測技術------------------------------------------6</p&g

11、t;<p>　　3.2.2間接胎壓監(jiān)測技術--------------------------------------7</p><p>　　3.3胎壓監(jiān)測技術的作用--------------------------------------7</p><p>　　3.4 現代汽車胎壓監(jiān)測關鍵技術的研究--------------------------8</p>

12、<p>　　3.4.1結構設計要求-----------------------------------------8</p><p>　　3.4.2胎壓監(jiān)測模塊研究-------------------------------------9</p><p>　　3.4.3中央監(jiān)視模塊研究-------------------------------------9</p

13、><p>　　3.4.4天線技術研究------------------------------------------9</p><p>　　3.4.5軟件技術研究-----------------------------------------10</p><p>　　3.4.6低功耗技術研究-------------------------------------

14、-10</p><p>　　第四章 淺談未來胎壓監(jiān)測技術的發(fā)展----------------------------11</p><p>　　第五章 總結------------------------------------------------------12</p><p>　　參考文獻-----------------------------------

15、-------------------13</p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　1.1汽車的基本介紹</p><p>　　下面簡單的從汽車發(fā)展的歷史和汽車的基本結構介紹一下汽車。</p><p>　　1.1.1汽車的發(fā)展史簡介</p><p>　　1769年，法國

16、人N·J·居紐 (Cugnot)制造了世界上第一輛蒸汽驅動三輪汽車。1879年，德國工程師卡爾·本茨(Karl Benz)，首次試驗成功一臺二沖程試驗性發(fā)動機。1883年10月，他創(chuàng)立了“本茨公司和萊茵煤氣發(fā)動機廠”，1885年，他在曼海姆制成了第一輛本茨專利機動車，該車為三輪汽車，采用一臺兩沖程單缸0.9馬力的汽油機，此車具備了現代汽車的一些基本特點，如火花點火、水冷循環(huán)、鋼管車架、鋼板彈簧懸架

17、、后輪驅動前輪轉向和制動手把等。1886年的1月29日，德國工程師卡爾·本茨為其機動車申請了專利。同年10月，卡爾·本茨的三輪機動車獲得了德意志專利權（專利號：37435a）。這就是公認的世界上第一輛現代汽車。由于上述原因，人們一般都把1886年作為汽車元年，也有些學者把卡爾·本茨制成第一輛三輪汽車之年(1885年)，視為汽車誕生年。</p><p>　　1.1.2汽車的構造簡介&l

18、t;/p><p>　　(1)汽車通常由發(fā)動機、底盤、車身、電氣設備四個部分組成。 </p><p>　　(2)發(fā)動機的作用是使供入其中的燃料燃燒而發(fā)出動力。</p><p>　　(3)底盤接受發(fā)動機的動力，使汽車產生運動，并保證汽車按照駕駛員的操縱正常行駛。</p><p>　　(4)車身是駕駛員工作的場所，也是裝載乘客和貨物的場所。車

19、身應為駕駛員提供方便的操作條件，以及為乘客提供舒適安全的環(huán)境或保證貨物完好無損。</p><p>　　(5)電氣設備由電源組、發(fā)動機起動系和點火系、汽車照明和信號裝置等組成。</p><p>　　1.2汽車輪胎的基本知識</p><p>　　這里講解的是目前最常用的無內胎輪胎，即通常所謂的真空胎為對象。</p><p>　　輪胎的結構分為三部

20、分：胎體、簾布、外胎面；胎體較柔軟，外胎面剛性較大，中間的簾線起到加強胎體強度和定型的作用，多加以金屬絲提高輪胎的彈力性能。</p><p>　　轎車輪胎大致分為子午線輪胎和斜線輪胎。斜線輪胎的簾線按斜線交叉排列，故而得名。胎體構成了輪胎的基本骨架，從外胎面到胎側的柔軟度是一致的。</p><p>　　子午線輪胎的簾布層相當于輪胎的基本骨架，其排列方向與輪胎子午斷面一致，由于行駛時輪胎要承

21、受較大的切向作用力，為保證簾線的穩(wěn)固，在其外部又有若干層由高強度、不易拉伸的材料制成的帶束層(又稱箍緊層)，其簾線方向與子午斷面呈較大的交角(70-75度)，材料多選用玻璃纖維、聚酰胺纖維或鋼絲等高強度材料，既起到固定簾線的作用，同時利用束帶來提高胎面的剛性。輪胎側面的剛性小于胎面的剛性，所以在轉彎時輪胎側面因受地面橫向力作用發(fā)生變形，從而保證了外胎面的觸地面積基本保持不變。</p><p>　　子午線輪胎與普通

22、斜線胎相比，彈性大，耐磨性好，滾動阻力小，附著性能好，緩沖性能好，承載能力大，不易刺穿；缺點是胎側易裂口，由于側向變形大，導致汽車側向穩(wěn)定性稍差，制造技術要求高，成本高。下圖1-1說明了子午線輪胎與斜線輪胎在輪胎承受橫向力時的變形區(qū)別；下圖1-2說明了子午線輪胎與斜線輪胎在輪胎結構上的區(qū)別。</p><p>　　圖1-1兩種輪胎承受橫向力時的變形 圖1-2兩種輪胎的結構</p>

23、<p>　　1.3爆胎帶來的危害及預防方法</p><p>　　汽車爆胎,危害極大,尤其在重載和高速行駛條件下,會產生惡性交通事故。</p><p>　　前輪爆胎：車輛會立即跑偏或嚴重飄擺。</p><p>　　后輪爆胎：車輪失去轉向力，車子會出現“轉向過度”，也就是俗稱的“擺尾”或“甩尾”，嚴重時汽車會在彎中打轉。如果試圖反向打轉向盤來挽救轉向過度，很可

24、能徒勞無功。因為爆胎后，輪胎已失去抓地力，汽車也已失去控制，反打轉向盤頂多是減緩汽車“甩尾”程度、增加平衡而已。</p><p>　　據統(tǒng)計,在各種爆胎原因中,輪胎氣壓過高占20%,輪胎氣壓不足占57%,其他占23%。因此,防止輪胎氣壓異常行駛是減少爆胎產生的重要手段之一。</p><p>　　第二章 胎壓監(jiān)測技術的基本介紹</p><p>　　2.1胎壓的基本概念

25、</p><p>　　如果說發(fā)動機是汽車的“心臟”，那么輪胎胎壓則是汽車的“血壓”。其實人們都知道，血壓偏高或偏低，會影響人體健康。胎壓也一樣，不正常的胎壓，對汽車也有諸多影響。胎壓太高，會導致輪胎抓地力下降以及非正常磨損，而胎壓太低，就可能會出現爆胎等不安全情況。</p><p>　　汽車的廠家對于車輛輪胎的壓力值都有一個胎壓參考值, 因為車重分布不同、輪胎使用規(guī)格不同，前胎、

26、后胎、空載、滿載的胎壓推薦值都會有所不同。此外，有一點不可忽視的是車廠胎壓推薦值指的是“冷卻胎壓”，即停車后至少三小時后或輪胎行駛不超過2公里。在熱胎時測量胎壓，將測得的胎壓數值減去大約0.3bar(=4psi)就是輪胎冷卻充氣壓力。</p><p>　　2.2胎壓監(jiān)測技術的背景</p><p>　　輪胎壓力監(jiān)測技術實現了在汽車行駛過程中對輪胎胎壓的實時監(jiān)測，對輪胎漏氣等胎壓不足癥狀進行報

27、警，防止交通事故的發(fā)生，提高了汽車行車安全性，胎壓監(jiān)測技術是目前飛速發(fā)展的汽車主動安全技術之一。    </p><p>　　美國是全球最早立法將TPMS列為標準配置的國家，2003年11月，美國公路交通安全管理局（NTHTSA）制定了新版汽車安全技術法規(guī)，要求2007年9月以后，所有在美國銷售的最大設計總質量不超過4536kg的四輪乘用車和商用車都必須安裝輪胎氣壓監(jiān)測系統(tǒng)。2012年11月歐

28、盟也將通過新法案，硬性規(guī)定新汽車平臺加裝TPMS。目前中國TPMS整體市場容量較小，普及率較低，尚處于起步階段。</p><p>　　2.3什么是胎壓監(jiān)測技術</p><p>　　胎壓監(jiān)測技術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(tǒng)。這種技術可分為間接式和直接式兩種。間接式是通過汽車ABS系統(tǒng)的輪速傳感器來比較車輪之間的轉速差別，以達到監(jiān)視胎壓的目的。直

29、接式利用安裝在每一輪胎里的壓力傳感器來直接測量輪胎的氣壓，并通過無線調制發(fā)射到安裝在駕駛臺的接收器上。</p><p>　　2.4國內外胎壓監(jiān)測技術的發(fā)展狀況</p><p>　　胎壓監(jiān)測技術的研究在發(fā)達國家開展的較早，加上強制法規(guī)的推廣，已經得到了普遍的認可和較大范圍的應用。日本、美國、德國、法國、英國在近幾年都取得了相應的進展，出現了一批新產品。早在1996年豐田就有一種系統(tǒng)應用于當時

30、生產的MarklI型車上。但該系統(tǒng)不能直接測量輪胎壓力，容易產生誤差，數據的時效性與準確性也存在不足。約翰遜公司的胎壓實時監(jiān)測系統(tǒng)被國際汽車工程(AEl)評為2002年度20個最有價值的汽車產品之首。這個系統(tǒng)包括一個特殊設計的車內后視鏡、四個胎壓傳感器和發(fā)射、接收設備。系統(tǒng)工作時胎壓數據是通過集成在輪胎氣門閥內的發(fā)射機傳送給風擋內的集成接收機，然后在后視鏡上利用射頻技術顯示出來。這個系統(tǒng)在工作時可以將每個輪胎的壓力數據實時顯示，有較高的

31、實用性和可行性。此外，還有一些同類相關產品問世．如西門子VDO汽車配件公司自主開發(fā)的輪胎哨兵(Tire Guard)監(jiān)測裝置，英國A．I．R．汽車配件公司生產和銷售的輪胎守護神(Tire shield)監(jiān)測裝置；法國米其林集團公司與威柏可(Wabco)公司合作開發(fā)的一種輪胎充氣內壓監(jiān)測裝置，是專供商用車使用的監(jiān)測裝置。從最近發(fā)布的世界新車資料中得</p><p>　　而在國內，輪胎壓力監(jiān)測技術的發(fā)展還很滯后。在市

32、場方面。由予目前國家沒有強制性規(guī)定必須安裝胎壓監(jiān)測系統(tǒng)，而載貨汽車的所有權大多屬于貨運公司，載貨汽車輪胎數量多，安裝胎壓監(jiān)測系統(tǒng)費用高昂，一般貨運公司不愿意承擔如此高的費用。而家用轎車輪胎使用環(huán)境遠比載貨汽車好，且城市路面質量高，輪胎可能造成的威脅比較小，私家車主通常不夠重視。因此無論前裝市場還是后裝市場，胎壓監(jiān)測系統(tǒng)都處于尷尬的地位。在技術方面，國內輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)的相關產品推出較多，但都是屬于零售安裝的簡易系統(tǒng)，這方面的技術成熟產品

33、還很少、性能可靠、功能完善、技術成熟的都是代理國外大公司的品牌產品。胎壓監(jiān)測系統(tǒng)零部件主要靠進口，缺乏自主知識產權的產品。然而，由于胎壓監(jiān)測系統(tǒng)的相關產品正成為新的汽車電子技術熱點，巨大的市場容量，良好的發(fā)展前景，使國內在產品的研發(fā)和市場的推廣上仍然保持著極大的熱情和投入。</p><p>　　第三章 現代汽車胎壓監(jiān)測技術的應用研究</p><p>　　3.1現代汽車胎壓監(jiān)測技術功能及性能

34、要求</p><p>　　經過上述對汽車、輪胎以及胎壓監(jiān)測技術的基本介紹，我們對汽車胎壓監(jiān)測技術有了初步的認識。下面我們著重講解一下現代汽車胎壓監(jiān)測技術的功能及性能要求。</p><p><b>　　3.1.1功能要求</b></p><p>　　欠壓報警、故障報警和開機自檢三個功能是胎壓監(jiān)測技術的核心功能，氣壓異常輪胎定位、胎壓數值顯示是胎壓

35、監(jiān)測技術的附加功能。</p><p>　　(1)欠壓報警要求：當輪胎被異物扎刺、輪輞被撞擊變形、胎壓日常維護時充氣不足以及長時間自然發(fā)生的慢漏氣等都可能造成輪胎欠壓，此時胎壓監(jiān)測系統(tǒng)需要提供報警信號。</p><p>　　(2)故障報警要求：胎壓監(jiān)測作為一個汽車電子產品，應跟其它電子產品一樣具有“故障報警”功能，在系統(tǒng)發(fā)生故障時提醒駕駛員。</p><p>　　(3

36、)開機檢查要求：與 ABS、ESC 等類似，胎壓監(jiān)測系統(tǒng)開機檢查應包括信號裝置檢查與相關傳感器檢查。</p><p>　　(4)氣壓異常輪胎定位要求：雙向直接式、單向直接式和間接式胎壓監(jiān)測系統(tǒng)都能實現對發(fā)生欠壓輪胎的定位。</p><p>　　(5)胎壓數值顯示要求：與“氣壓異常輪胎定位”功能類似，“胎壓數值顯示”只是為駕駛者提供具體胎壓數值的輔助功能，在車輛具有欠壓報警功能的情況下，增加

37、該功能對改善安全、節(jié)能并無實質性作用。</p><p>　　(6)信號裝置要求：光學報警信號是必須的，同時，可根據需要采用文字或聲學輔助報警方式。</p><p><b>　　3.1.2性能要求</b></p><p>　　(1)對胎壓異常時其報警性能要求：胎壓監(jiān)測系統(tǒng)需要在車輛單個胎壓異?；蚨鄠€胎壓同時異常時在規(guī)定的時間內做出報警反應，根據市

38、場調研的情況分析國內行業(yè)標準規(guī)定其反應時間應在10分鐘以內。報警燈點亮后到胎壓恢復正常前，胎壓異常報警信號裝置不應熄滅；胎壓恢復正常后，胎壓異常報警信號裝置應熄滅。</p><p>　　胎壓異常時報警性能測試方法如下圖3-1所示：</p><p>　　圖3-1 胎壓異常報警測試流程圖</p><p>　　(2)對故障報警的主要性能要求有：胎壓監(jiān)測裝置本身發(fā)生故障時，

39、應在 10 分鐘內點亮故障報警信號裝置；故障燈點亮后到故障排除恢復前，胎壓監(jiān)測裝置故障報警信號裝置不應熄滅；故障排除并恢復后，胎壓監(jiān)測裝置故障報警信號裝置應熄滅。 </p><p>　　3.2胎壓監(jiān)測技術種類探究</p><p>　　綜合上述對胎壓監(jiān)測技術的講解，我們已對胎壓監(jiān)測技術有了一定的認知，胎壓監(jiān)測技術，目前市場上最常見的是直接式胎壓監(jiān)測技術和間接式胎壓監(jiān)測技術，下面我們著重對兩種

40、胎壓監(jiān)測技術進行分析。</p><p>　　3.2.1直接胎壓監(jiān)測技術</p><p>　　直接式胎壓監(jiān)測技術，便是在汽車輪胎上直接加入壓力傳感器和傳輸器，車上則有一支接收器接收信號，如果任何一個輪胎胎壓低于駕駛員手冊上推薦的冷胎胎壓25%時，便會警示駕駛人。</p><p>　　直接式胎壓監(jiān)測系統(tǒng)在每一只輪胎中裝了壓力傳感器，所以其警示信號會比較精確，而且如果輪胎

41、被扎破，胎壓快速降低時，直接式胎壓監(jiān)測系統(tǒng)也能提供立即的警示。除了失效時的警示之外，車胎緩慢的氣壓流失還不到警示限時，許多直接式胎壓監(jiān)測系統(tǒng)也能透過行車計算機，直接讓駕駛人從駕駛座上檢視目前四只輪胎胎壓數字。</p><p>　　3.2.2間接胎壓監(jiān)測技術</p><p>　　非直接式胎壓監(jiān)測技術是用汽車ABS剎車系統(tǒng)上的速度傳感器來比較四只輪胎的轉動次數，如果其中一只輪胎胎壓較低，這只輪

42、胎的轉動次數會和其它輪胎不同。如此采用ABS系統(tǒng)同樣的傳感器和感測信號，只要車內計算機在軟件上作調整，便可以在行車計算機建立新功能，警告駕駛人一只輪胎和其它三只相比胎壓較低的信息。</p><p>　　然而非直接式胎壓監(jiān)測系統(tǒng)有幾項嚴重的缺點：首先，非直接式胎壓監(jiān)測系統(tǒng)不會告訴駕駛人哪一只輪胎胎壓不足，秋天冬天氣溫下降時，也不會警告駕駛人如果四只輪胎的胎壓同時在下降。此外，非直接式胎壓監(jiān)測系統(tǒng)在比較四只輪胎轉動次

43、數的不同，然而輪胎轉動次數不同除了胎壓不足外，還有其它許多可能的原因，像是當車子行駛過彎路時，外側輪轉動次數會大于內側輪轉動次數，或者輪胎在沙地或冰雪路面打滑，特定輪胎旋轉數會特別高。根據使用者的經驗顯示，非直接式胎壓監(jiān)測系統(tǒng)經常發(fā)出錯誤的警告信息，這種錯誤警告信息發(fā)生次數一多，就像放羊的孩子一樣讓駕駛人自動忽略了非直接式胎壓監(jiān)測系統(tǒng)傳來的警告信息，系統(tǒng)反而完全沒有用了。</p><p>　　3.3胎壓監(jiān)測技術的

44、作用</p><p>　　有數據表明，由爆胎引起的車禍在惡性交通事故中所占的比例非常高，而所有會造成爆胎的因素中胎壓不足當為首要原因。</p><p>　　當胎壓過高時，會減小輪胎與地面的接觸面積，而此時輪胎所承受的壓力相對提高，輪胎的抓地力會受到影響。另外，當車輛經過溝坎或顛簸路面時，輪胎內沒有足夠空間吸收震動，除了影響行駛的穩(wěn)定性和乘坐舒適性外，還會造成對懸掛系統(tǒng)的沖擊力度加大，由此也

45、會帶來危害。同時，在高溫時爆胎的隱患也會相應的增加。</p><p>　　有資料顯示在輪胎氣壓不足時行駛，當車輪氣壓比正常值下降10% ，輪胎壽命就減少15% 當輪胎內的氣壓過低時，就會增大輪胎與地面的接觸面積，從而增大摩擦阻力，當輪胎氣壓低于標準氣壓值30% ，油耗將上升10% 。 </p><p>　　輪胎內氣壓過足時，就會導致輪胎本身

46、減震效果減低，從而增加車輛減震系統(tǒng)的負擔，長期使用對發(fā)動機底盤及懸掛系統(tǒng)都將造成很大的傷害；如果輪胎氣壓不均勻，還容易造成剎車跑偏，從而增加懸掛系統(tǒng)的磨損。</p><p>　　有了胎壓監(jiān)測技術，我們就可以隨時讓輪胎都保持在規(guī)定的壓力、溫度范圍內工作，從而減少車胎的損毀，延長輪胎使用壽命，確保行車安全。</p><p>　　3.4現代汽車胎壓監(jiān)測關鍵技術的研究</p><

47、;p>　　胎壓監(jiān)測系統(tǒng)主要由兩個部分組成:安裝在汽車輪胎里的輪胎壓力檢測模塊和安裝在汽車駕駛臺上的中央監(jiān)視模塊。</p><p>　　輪胎壓力檢測模塊直接安裝在每個輪胎里測量輪胎壓力、溫度和電壓,將測量得到的信號調制后通過RF發(fā)射出去,一個胎壓監(jiān)測系統(tǒng)有4個或5個輪胎壓力檢測模塊。</p><p>　　中央監(jiān)視模塊接收到胎壓檢測模塊發(fā)送的信號,將接收的輪胎壓力、溫度和電壓數據顯示在屏

48、幕上,供駕駛者參考。</p><p>　　如果輪胎的壓力、溫度或者電壓出現異常,中央監(jiān)視模塊根據異常情況,發(fā)出不同的報警信號,提醒駕駛者采取必要的措施;同時駕駛者可以根據實際情況設定溫度、壓力、電壓的報警上下限。</p><p>　　3.4.1結構設計要求</p><p>　　輪胎壓力傳感器安裝在輪胎內部，由氣門嘴、殼體和防塵帽組成。汽車的行駛速度最高可達250KM

49、/H，而且輪胎內部環(huán)境復雜且異常惡劣，長期處于高壓、高溫、溫度交變、油污、顛簸震動等環(huán)境中，溫度高低變化容易使殼體脆化并使機械強度降低，高濕情況下也會使殼體膨脹，強度降低并產生腐蝕等化學反應，輪胎行駛在各種路面上，顛簸震動頻率幅度各不相同，這些情況都可能導致零部件松脫。這就要求系統(tǒng)結構設計考慮以下幾點：系統(tǒng)總重量要輕（小于40g）、耐速旋轉加速度性能高、結構斷裂強度高、密封性能搞（IP6防護等級）、結構和氣門嘴材料選擇耐高溫耐腐蝕材料、

50、氣門嘴和輪轂接合處有防松動設計。</p><p>　　3.4.2胎壓監(jiān)測模塊研究</p><p>　　胎壓檢測模塊被嵌入安裝在輪轂上，胎壓監(jiān)測模塊是胎壓監(jiān)測系統(tǒng)最核心的組成部分,也是胎壓監(jiān)測系統(tǒng)穩(wěn)定運行的關鍵。胎壓監(jiān)測模塊由傳感器模塊、微控制單元、射頻模塊、天線和鋰亞電池五部分組成。傳感器模塊內部集成了氣壓傳感器、溫度傳感器和接口電路, 能承受的最大氣壓為1400Mpa。傳感器由兩部分電路

51、組成,第一部是壓力和溫度傳感器；第二部分是具有數字輸入和模擬輸出的混合電路。</p><p>　　3.4.3中央監(jiān)視模塊研究</p><p>　　中央監(jiān)視模塊主要負責接收壓力檢測模塊發(fā)送過來的數據,對其進行分析、處理,并根據具體情況啟動相應報警。從功能上中央監(jiān)視模塊包括射頻接收、數據處理、顯示報警和人機接口幾部分。顯示報警主要由液晶顯示屏和聲光器件構成。微處理器將接收到的數據進行處理,在液

52、晶顯示器上顯示壓力、溫度的數值以及一些狀態(tài)信息,必要時使報警器動作發(fā)出報警聲音。此外,通過設定按鈕,可以切換顯示狀態(tài),設定報警參數。</p><p>　　3.4.4天線技術研究</p><p>　　胎壓監(jiān)測系統(tǒng)中天線是一個十分復雜的系統(tǒng),因為胎壓監(jiān)測模塊安裝于輪胎內部,輪胎的輪轂、胎面、子午胎的鋼絲層都會影響天線的工作狀況。輪轂、鋼絲層對天線的方向圖、極化形式、增益都有影響。天線是決定直接

53、式胎壓監(jiān)測系統(tǒng)性能的關鍵之一。在設計中,采用了法向螺旋天線,螺旋線能大大減少電磁波沿螺旋線軸向傳播的相速,作為一級近似,電磁波沿螺旋線軸向傳播的相速和電磁波在自由空間的相速之比等于螺旋線的螺距和每匝周長之比。另一方面,螺旋線增加了感抗,在軸線方向上天線的長度遠小于普通諧振單極天線或偶極子天線。同時它具有小尺寸、有助于提高天線效率和改善天線極化等特性,減少了因收發(fā)天線極化失配而產生的接收盲點。</p><p>　　

54、3.4.5軟件技術研究</p><p>　　胎壓監(jiān)測技術的軟件設計主要是設置胎壓監(jiān)測模塊對輪胎氣壓、溫度及檢測模塊電壓進行測量,然后將數據處理后生成完整的數據幀通過微處理器發(fā)送給胎壓監(jiān)測中央監(jiān)視模塊,接收到數據幀后,經過校驗正確再送液晶顯示,并與報警閾值比較判斷是否需要報警。程序模塊包括胎壓檢測模塊和中央監(jiān)視模塊兩大部分,胎壓檢測模塊程序平時處于空閑模式,傳感器每隔3秒發(fā)出一個喚醒脈沖,喚醒脈沖連接到微處理器的鍵

55、盤中斷輸入管腳,把微處理器從停止模式中喚醒。被喚醒后它測量壓力值,如果這個值與上次測量的數值不同,則存儲到隨機儲存中,否則計數器加1然后回到停止模式。經過10 次喚醒后(約30秒) , 胎壓監(jiān)測模塊把數據發(fā)射到接收模塊。中央監(jiān)視模塊是基于單片機開發(fā)的監(jiān)測系統(tǒng),輸入為三個按鍵,分別是輪胎切換按鈕、模式按鈕和設置按鈕,通過這三個按鈕可以完成一切功能操作。輸出為液晶顯示器,顯示參數信息和設定功能提示符號。上電復位后,程序分別對單片機進行初始化

56、,初始化成功后進入功能處理模塊,否則顯示出錯代碼。</p><p>　　3.4.6低功耗技術研究</p><p>　　胎壓監(jiān)測模塊是嵌入到輪胎中,更換電池是不現實的,低功耗設計是延長胎壓監(jiān)測模塊使用壽命的關鍵,低功耗設計從硬件和軟件兩方面著手。硬件設計部分,要選擇低功耗組件,使用具有集成功能的組件來減少組件數量。當汽車處于停車狀態(tài)時, TPM模塊停止運行,取消發(fā)送以節(jié)省電量;當汽車運行時,

57、由中央監(jiān)視模塊喚醒。</p><p>　　第四章 淺談未來胎壓監(jiān)測技術的發(fā)展</p><p>　　胎壓監(jiān)測產品是一種安全產品，所以有必要制定胎壓監(jiān)測國家標準來規(guī)范和引導胎壓監(jiān)測產業(yè)的良性發(fā)展?？紤]該產品是一種較新的技術，先從鼓勵先進技術的應用為目的，制定推薦性國家標準，待技術和產品進一步成熟后，可考慮制定為強制性國家標準。在這方面，我們可以參考美國公路交通安全管理局、國際標準化組織、美國汽

58、車工程師學會、歐洲的、日本的汽車標準化組織等汽車發(fā)達國家或地區(qū)制定的各種胎壓監(jiān)測標準。參考的目的在于制定胎壓監(jiān)測國家標準時要適用于我國的國情，既要規(guī)范市場的管理，又要引導產品的技術發(fā)展。</p><p>　　胎壓監(jiān)測產品有四大核心技術：1)無線信號傳輸的穩(wěn)定性和可靠性(特別是高速行使時的信號傳輸)；2)傳感器的使用壽命(免維護使用)；3)報警提示的準確性(無誤報警、錯報警)；4)傳感器的耐壓性。這四點都集中于在高

59、溫100℃ 、低溫一40℃、水汽低溫冷凝水結冰、旋轉加速度(可達2000g)、振動沖擊等工作條件下胎壓監(jiān)測產品的傳感器的穩(wěn)定性問題，再加上在高速行駛的車輛上無線電接收效率下降的特性，從“壽命設計原理”看，傳感器的設計生產是瓶頸中的瓶頸。顯然，傳感器的微型化(減少離心力)和無電池化(使用微型超大容量電容)是一個方向，不過，從我國目前車用的壓力和溫度傳感器的設計水平來看，從這個方向突破，還有很大的努力空間。 </p

60、><p>　　目前胎壓監(jiān)測產品功能的最高水平也只是“報警”，能否突破這點，把報警升級為“處理”?其中一個思路是：能否像R級奔馳的預防性安全系統(tǒng)PRE—SAFE一樣，能夠在事故發(fā)生前片刻內(幾毫秒)被激活并自動做出響應，最大程度地降低對車內乘客的傷害?以目前軟件設計的水平，名副其實的汽車“主動安全”并不是那么遙不可及，至少可以在主動安全和被動安全之間建立一座橋梁。一個設想是把胎壓監(jiān)測系統(tǒng)的中央監(jiān)視器與汽車制動輔助系統(tǒng)以

61、及電控車輛穩(wěn)定行駛系統(tǒng)進行網絡連接，其報警數據通過自設的“正?！?、“危險”、“非常危險”等級差模式定位，經過自帶行車電腦的運算，識別出可能導致事故危險的發(fā)生(如輪胎爆胎或突然泄氣)，在這種危急情況下，中央監(jiān)視器將在幾毫秒內做出反應，發(fā)出汽車減速或停車的指令；同時，在網絡連接標準的條件下，電子安全氣囊系統(tǒng)打開，保護駕駛人員和乘客的安全。</p><p><b>　　第五章 總結</b><

62、/p><p>　　隨著現代化社會的發(fā)展，汽車已成為我們日常生活中不可或缺的一部分，汽車給人們出行帶來便捷、快速以及舒適的生活體驗，但是與此同時由于交通事故也隨著汽車生活的發(fā)展給人們的生命財產安全帶來了嚴重的危害，據不完全統(tǒng)計在中國每年發(fā)生交通事故幾十萬起，造成近10萬人喪生；而由于輪胎安全造成的交通事故比率高達40%，可見輪胎安全已經成為汽車生活中不得不重視的一個問題。</p><p>　　本

63、文從汽車、輪胎、胎壓、爆胎的危害以及如何防范爆胎等幾個維度引出了文章的重點胎壓監(jiān)測技術的應用研究，目前市場上的胎壓監(jiān)測技術大致可分為兩種：一種是間接式胎壓監(jiān)測技術，這種胎壓監(jiān)測技術比較簡單，主要原理就是通過汽車本分已經配備的ABS系統(tǒng)比較車輪之間的轉速差來判定胎壓是否正常，其優(yōu)點是實現容易、成本低廉，缺點是可靠性不高、無法直接輸出胎壓值及報警對應輪胎，不推薦使用這種胎壓監(jiān)測技術；另一種是直接式胎壓監(jiān)測技術，這種胎壓監(jiān)測技術比較復雜，主要

64、原理是通過安裝在汽車輪胎內的胎壓監(jiān)測模塊實時對胎壓進行監(jiān)測，通過微處理器進行數據處理，再由無線發(fā)射設備將數據發(fā)送給接收模塊，通過中央監(jiān)視模塊向駕駛者提供胎壓狀況，其優(yōu)點是可靠性高、可以分別反映每個輪胎的胎壓狀況，缺點是成本高、技術要求高，推薦使用這種胎壓監(jiān)測技術。</p><p>　　未來胎壓監(jiān)測技術的發(fā)展方向我認為可以考慮由目前單純的胎壓監(jiān)測及預警模式轉變?yōu)樘罕O(jiān)測、預警及自動處理胎壓異常的一體化化模式；這種處

65、理方式可以是自動修補破損輪胎、自動充放氣、自動停車發(fā)出車輛救援信號等等。當然這只是一些假設，許多的技術難題需要攻克，相信未來這些真正的汽車“主動安全”配置一定可以讓我們的汽車生活更加完善。</p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　1）袁偉光、孫潤驊、汪子洋、黃東、蒲亮 胎壓監(jiān)測技術發(fā)展研究[J] 科技與企業(yè) 2013年12期&

66、lt;/p><p>　　2）劉福海、孫春玲 TPMS發(fā)展現狀及發(fā)展趨勢分析[J] 科技信息(學術研究) 2008年24期</p><p>　　3）談宏華、黎愛瓊、涂坦 輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)（TPMS）設計[A] 中國力學學會學術大會2005論文摘要集（上）[C] 2005年</p><p>　　4）許秀香 中國汽車輪胎監(jiān)測系統(tǒng)（TPMS）標準研究[J