压力传感器在车轮压力方面

压力传感器在汽车轮胎压力检测的应用研究

摘要：在汽车行驶过程中轮胎过于膨胀或处于充气不足状态都会影响汽车安全性，如何对汽车运行中轮胎气压进行检测意义重大。汽车轮胎压力检测系统是用于汽车行驶过程中实时自动监测轮胎气压，对轮胎漏气和低气压进行报警。以保障行车安全的一种系统技术。通过对汽车轮胎压力检测系统工作原理及应用进行阐述使得含有此系统车辆的维修和运用具有实际价值。

关键词：压力传感器胎压检测汽车安全;

正文：环保，节能，安全是当今汽车发展的三大主题尤其是汽车安全是直接影响人民生命财产安全和国家经济命脉的重要因素。因此，国内外许多汽车公司都把汽车的安全性作为汽车设计的重要考虑因素。汽车轮胎气压保持正常值是车辆舒适性和行驶安全的保证。气压过高超过正常值时，与地面接触面积减少，摩擦系数降低，而容易导致车辆侧滑、颠簸、爆胎从而危及行驶安全。轮胎气压低于正常值时轮胎变软轮胎和路面接触面积增加摩擦系数成倍增长，导致轮胎温度急剧上升。如果车辆在高速行驶中热量就会很快聚集在一起，轮胎内部就会开

始分离，脱层，最后导致爆胎。即使车辆在低速状态下行驶也会因轮胎变形过大而伤胎。后一种情况潜伏期长、隐蔽性大更具有危险性，它为以后在高速公路行驶时产生爆胎埋下隐患。及时地了解和准确掌握轮胎的温度、压力状况，并据此采取相应的防范措施是避免爆胎，提高汽车安全行驶水平的有效途径。而轮胎压力检测系统Tire Pressure Monitoring System简称 TPMS恰好能解决这些问题。安装了TPMS驾驶者随时知道轮胎的气压状况，使汽车行驶于正常气压状态下，从而保证汽车的行驶安全。

1轮胎压力检测系统的基本概念和原理

1.1 轮胎压力检测系统的概念

TPMS主要用于汽车行驶时适时地对轮胎气压进行自动检测，对轮胎漏气造成低胎压和高温高胎压防爆胎进行预警，确保行车安全。车装胎压感测系统在汽车产业或者是电子产业中都获得相当程度的重视，主要是因为汽车在进行移动时，胎压感测系统能够在第一时间针对汽车轮胎的气压进行自动检测动作，或者是当汽车轮胎的胎压不足及出现漏气现象时，能够提供驾驶者实时讯息。

1.2 TPMS的组成

TPMS包括传感器、发射模块和接收模块三大部分传感器和发射模块连接在一起。发射模块包括处理器和发射器。接收模块包括接收器，处理器和显示器。内部电路图如图所示;

1.3的TPMS的工作原理

通过在每一个轮胎上安装高灵敏度的传感器，在行车或静止的状态下实时监视轮胎的压力温度等数据，并通过无线方式发射到接收器在显示器上显示各种数据变化或以蜂鸣等形式提醒驾车者，并在轮胎漏气和压力变化超过安全门限，该门限值可通过显示器设定时进行报警以保障行车安全。

在现有的汽车车胎压力检测装置中，每个轮胎安装一个发射机，发射机包括信号发射器、压力传感器、控制单元和电池。在汽车驾驶室内放置一个主机，主机中包括信号接收器、控制单元、显示装置、按键等。主机的电源由汽车自身的蓄电池供给，发射机每隔一段时间自动检测轮胎的压力和温度并向外发送主机接收发射机发送的数据判断压力是否正常。如果正常则显示各个轮胎当前的压力，如果压力不在正常范围内，主机则提示轮胎压力不正常并显示当前轮胎的压力。夜间停车状态时不需要检测车胎的压力，但是由于发射机单向发送信号，不能判断汽车当前的状态，所以就会全天都在消耗车胎里电池的能量。这样就会导致电池的使用时间较短，需要经常更换电池。它一方面会增加使用的复杂性，提高使用成本给用户造成不便；另一方面会增加换胎的次数，并且由于换胎时会磨损发射机，容易损坏发射机。为了延长发射机的寿命，发射机的控制单元与信号收发器相连，这样发射机就可以接收主机发出的指令，只有当主机发出检测指令时，发射机才开始检测车胎压力。在其他时间发射机处于休眠状态，在夜间和其他不需要检测车胎压力的情况下，主机不发送检测指令，发射机也就不进行压力和温度测量数据的传送，就可以大幅度减少安装在车胎内的电池的电量消耗，减少更换电池对设备所带来的影响。另外压力检测装置增加了声音提示单元，可以在车胎压力不正常时用声音警告驾驶员检查车胎。

2.TMPS的类型

2.1间接式TMPS

目前TMPS主要分为两种类型，一种是间接式TMPS，这种系统是通过汽车系统的轮速传感器来比较轮胎之间的转速差别，以达到监视胎压的目的。

间接式胎压感测系统的优点是与TMPS共享同传感器和感测信号，不必添加额外的硬件装置。所以只需调整车内计算机的软件便可获得胎压异常的警示信息，因此开发时间和成本较低。但其缺点是，间接式胎压感测系统是通过收集比较各车轮转速的方式来判定轮胎的胎压是否过低。因此如果要使用间接式胎压监测系统，前提是车辆必须有ABS系统，加上会影响轮胎转速的因素，除了胎压异常所导致外，行驶的路面也是主要原因，如行驶于雪地或湿滑路面时，空转会使某一轮胎的旋转次数大幅提高，或者是当车子高速转弯时车胎的抓地力已经无法负荷过弯时的离心力，外侧轮胎与内侧轮胎的转动次数便有明显差异，这些情况便会出现错误警告信息。另外，当四条轮胎的胎压同时下降，系统便失去判定的准则，警告信息自然就不会出现。间接式胎压监测系统受到最多争议的就是侦测功能仅在车辆行驶中才能发挥作用，因此对备胎或当车辆停滞时，便无法判断。

该类型系统的主要缺点是无法对两个以上的轮胎同时缺气的状况和速度超过100km/h的情况进行判断，所以已经逐步被淘汰。

2.2直接式TMPS

另一种是直接式TMPS。这种系统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，并对各轮胎气压进行显示及监视，当轮胎气压太低或有渗漏时系统会自动报警是较普遍采用的技术方式，直接式胎压监测系统是在每

一个车胎中加装压力传感器来直接测量轮胎的气压，这套系统包括感测传输器接收天线、接收器和监视器设备。直接式胎压监测系统是将气压感测与传输模块装在一种特殊金属制的气阀上。通过安装在每一个轮胎气孔上的感测传输器，将所测量的胎压数据透过无线方式发送到接收天线，再显示在监视器内。如果轮胎下降时直接式胎压监测系统能够提供立即的警示。甚至，有些系统可让驾驶人直接从行车计算机上检视四条轮胎的实时胎压数据。随时了解各轮胎的胎压状况，为了进一步提高系统的可靠性，这套系统在设计上也添加防护措施，这是因为随着电子技术应用的范围趋大车内将会装置更多的感测传输器。因此当传输胎压数据时，同时也会传输一组辨别码，防止系统接收错误信息，另一方面当系统出现问题，譬如无法收到信号或是电池没电时，驾驶者也可从监视器上得知。

3.结束语

压力检测技术是当前轮胎汽车工业领域汽车电子技术发展的热点，符合未来汽车的智能安全及环保节能的发展方向，将成为未来汽车必备的安全驾驶配备之一,具有极佳的市场前景和巨大的潜在效益。汽车轮胎压力传感器芯片开发，对于降低高速行驶的汽车因爆胎引发的突发性重大、恶性交通事故，确保高速公路安全畅通，避免人身伤害和家庭悲剧发生，以及整个国家社会的长治久安和整个国民经济发展均具有重要的社会现实意义。

参考文献;

刘笃仁，韩保君，刘靳传感器原理及应用技术

庄继德．汽车轮胎学 M ．北京理工大学出版社

杨永平．容栅传感器在汽车轮胎充气枪中的应用