TPMS技术对汽车行车安全的影响

TPMS技术对汽车行车安全的影响
论文导读：在中国高速公路上发生的交通事故有70%是由于爆胎引起的。

主要区别是主动式TPMS中的轮胎模块需要电池提供能量。

被动式TPMS。

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1．引言
2022年-2022年5月，韩泰轮胎因鼓包、侧裂造成11人死亡、44人受伤、车辆严重损坏的特大交通事故，遭遇消费者大量投诉，国家质检总局曝光锦湖轮胎和韩泰轮胎两家企业轮胎存在质量问题。

根据锦湖轮胎和韩泰轮胎企业的公开推算，目前使用这两家公司生产的轮胎的汽车可能超过一千万辆。

因此，现使用韩泰和锦华轮胎的这些汽车处于非常不安全状态中。

与此同时，TPMS生产厂家见机行事，大做文章，被炒得沸沸扬扬，受到汽车用户的广泛关注。

什么是TPMS 呢？，它是TirePressureMonitoringSystem的英文缩写，中文含义为汽车轮胎压力监视系统。

主要用于对汽车的轮胎气压进行实时自动监测，对轮胎漏气和低气压进行报警，以保障行车安全。

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在汽车高速行驶过程中，轮胎破裂是最难预防的，也是突发性交通事故发生的重要原因。

据统计，在中国高速公路上发生的交通事故有70%是由于爆胎引起的，而在XX这一比例则高达80%。

怎样防止爆胎已成为提高汽车行车安全性能一个重要课题。

而保持标准的车胎气压行驶和及时发现车胎漏气是防止爆胎的关键。

TPMS汽车胎压监视系统毫无疑问将是理想的工具。

TPMS在轮胎出现危险征兆时及时报警，让驾驶者立即采取措施，将事故消灭在萌芽状态。

另外，TPMS具备护胎省油作用。

XX高速道路交通安全局已通过立法，要求2022年9月1日以后生产的全部车辆均将配备轮胎气压监测系统（TPMS）。

这是继安全带、安全气囊之后汽车安全的第三个立法产品。

目前，TPMS技术已经引入国内，车主可以自行加装。

2TPMS系统的构成
2.1TPMS系统组成
TPMS系统主要由两部分组成：远程轮胎压力监测模块和主机显示模块。

轮胎压力监测模块主要包含传感器、微控制器、UHF发射器以及供电电池。

轮胎监测模块嵌入到轮胎内部，主要用来监测轮胎内部的气压和温度状况，并通过无线调制方式发送到主机显示模块，一个TPMS系统有4个或5个(包括备用胎)轮胎压力监测模块。

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主机
显示模块接收到轮胎压力监测模块传来的信号，将各个轮胎的压力和温度数据显示在屏幕上，供驾驶者参考。

如果轮胎的压力或温度出现异常，主机模块根据异常情况，发出不同的报警信号，提醒驾驶者采取必要的措施。

2.2TPMS的性能要求
TPMS采用了无线双向通信方式对汽车轮胎的压力和温度进行实时监测。

TPMS模块通常在一节锂电池下工作，工作时间为5～10年，系统要求所选用的传感器等芯片必须功耗低、在公路上运行的可靠性高、压力传感器误差小以及工作寿命长等。

3.TPMS的类型
3.1间接TPMS（简称：WSBTPMS）
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。

该系统由以下几个部件组成：①4个车轮转速传感器；②车身控制模块；③复位开关；④轮胎压力过低报警灯；⑤数据诊断接头；⑥线束和连接器。

现在的间接式TPMS 是与ABS一起使用的。

ABS的车轮转速传感器测量每个车轮的转速。

当一个轮胎的气压减小时，滚动半径就减小，而车轮的旋转速度就相应地加快。

当汽车行驶时，轮胎气压监视系统接收4个车轮转速传感器的车轮转速信号，进行综合分析^p 。

当某一个轮胎的气
压太高或不足时，轮胎的直径就会变大或变小，车轮的转速也相应产生变化。

监视系统将车轮转速的变化情况同预先储存的标准值比较，就可得出轮胎气压太高或不足，从而点亮LOWTIRE报警灯。

间接式TPMS在功能上还不完善，具体表现为：
①间接式系统主要依靠测量轮胎转速来确认胎压正常与否，在车辆停止时，间接式系统无法发挥作用；②如果有一个轮胎处于低压状态，指示灯会点亮。

但是，指示灯无法识别是哪个轮胎处于低压状态；同一车轴或同一侧的两个轮胎都处于低压状态时，它无法检测出究竟是哪个轮胎充气不足；③间接式TPMS主要依靠比较汽车四个轮胎的情况来探知异常。

如果四个轮胎的胎压同时处于低位，则间接式TPMS无法发挥作用；④当轮胎的工作环境发生变化，如更换新轮胎时，间接式系统必须重新设定；⑤由于路面情况千差万别，轮胎转速可能的差别也很大，间接式TPMS所设定的软件很难涵盖所有的路面状况。

因此采用间接方法进行检测在很大程度上依赖于轮胎和负载因素。

3.2直接TPMS（简称：PSBTPMS）
直接TPMS是利用安装在每一个轮胎里的以锂亚电池为电的压力传感器来直接测量轮胎的气压，并通过无线电频率调制发射到中央接收器，经过进行分析^p ，将结果传送至安装
在车内的显示器上。

监视器随时显示各轮胎气压、温度，驾驶者可以直观地了解各个轮胎的气压状况，当轮胎气压太低、渗漏、太高、或温度太高时，系统就会自动报警。

由于直接式TPMS可直接测量每个轮胎的气压，因此当任何一个或几个轮胎处于低压状态时，它们就会检测出这种状态。

当车辆的所有四个轮胎都处于低压状态时也可以检测到，直接式TPMS也可检测到较小的压降。

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直接式TPMS从功能和性能上均优于间接式TPMS。

许多欧洲的汽车厂商已将直接式TPMS配装于自己的车型之中。

国内多数汽车厂家目前已开始进行这方面的研究。

直接式TPMS技术又分为主动式和被动式两种。

主要区别是主动式TPMS中的轮胎模块需要电池提供能量，而被动式无须电池。

3.2.1主动式TPMS
主动式TPMS是利用安装在每一个轮胎里的以锂离子电池为电的压力传感器来直接测量轮胎的气压，并通过无线调制发射到安装在驾驶台的监视器上。

监视器随时显示各轮胎气压，驾驶者可以直观地了解各个轮胎的气压状况，当轮胎气压太低或有渗漏时，系统就会自动报警。

主动式技术的优点是，它的模块可适用于各种轮胎，但主动式TPMS传感器/发射器需要电池提供动力，电池的寿命有限，当气温严重降低时，电池的容量就会受到影响而减少，这使得它的可靠性不够稳定。

此外，由于电池的存在很难降低发射器的重量。

3.2.2被动式TPMS
被动式TPMS，也叫无电池TPMS，用一个中央收发器代替了一般直接式TPMS中的中央接收器。

这个收发器不但要接收信号而且要发射信号，安装在轮胎中的转发器（代替了发射器）接收来自中央收发器的信号，同时使用这个信号的能量来发射一个反馈信号到中央收发器上。

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这就使得安装在轮胎内部的气压监测器发送数据不需要电池，从而解决了上述因电池所带来的问题。

虽然此技术不用电池供电，但是它需要将转发器整合至轮胎中，这牵涉到各轮胎制造商需建立共同的标准才有可能。

因此，无电池TPMS短期内还难以流行。

4.TPMS的局限性
目前，许多厂家把TPMS称之为汽车的主动安全系统。

必须要指出的是TPMS的工作方式决定了无论是间接式TPMS还是直接式TPMS，到目前为止它都不是真正解决避免汽车在高速
行驶中由于爆胎发生车祸的有效手段，它仅仅是一个车轮爆胎前的预报装置。

事实上，在行车中如果某个车轮气压不正常发生漏气而TPMS突然报警，往往会导致驾驶员在慌乱中急忙踩下刹车踏板，进行紧急制动。

由于车轮在快速行驶中紧急刹车要克服车辆行驶惯性，导致车辆重心前移，使两个前轮上的正向压力成倍增加，同时由于轮胎与路面之间的压力增加而导致摩擦力成倍增加，轮胎与地面的磨损急剧增加而加剧了爆胎的可能性，反而导致了不安全性增加。

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由于TPMS是一个独立控制系统，它的信号不参与车辆行驶控制系统，且一般情况下车轮在行驶中从漏气到爆胎的整个过程所需要的时间非常短暂，一旦某个车轮发生爆胎，如果在短时间内不能有效控制汽车的转向系统和制动系统，使其联动进行智能控制，仍然会导致汽车行驶方向改变，掉头甩尾或侧滑等情况而发生交通事故。

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欲使其真正实现车辆的主动安全，应将TPMS控制信号加入汽车行车控制中心，一旦发生车轮漏气，通过行车电脑对车辆进行综合控制和智能制动，才能真正避免爆胎、行车转向、翻车等恶性事故的发生。

因此，TPMS欲使汽车的行车安全性真正得到保障和提高，还有很长的一段路要走。