汽车轮胎气压监测系统发展综述

图 # 前、后车轮转速传感器
当汽车行驶时，轮胎气压监测系统接收 ; 个车轮转速传 感器的车轮转速信号，进行综合分析。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。
监测系统将车轮转速的变化情况同预先储存的标准值比 较，就得出轮胎气压太高或不足，从而点亮 >?+ ’@AB 报警灯。 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 !## 公里 E 小时的情况进行判断。
8）"9:&;9<’&=>8，也称 =>8，它包括两个部分，第一个是 8?@ 的闪速 ;9’& 微控制单元（与 "9:&;9<’&=?8 相同），第二 部分是一个可以发射 A;> 频段数字数据的 => 发射器，其发 射距离可达数百米（与 "9BBC<B 相同，又称 D)-E, B）。
B）"9BBF<C 称 =,43,8，接 收 =>8 发 射 信 号 的 接 收 器。 =,43,8 可以接收和解调曼彻斯特编码的数据并通过普通串行 外设接口（6#G）输出。
· !#D ·
中国安全科学学报 <,H73 *3I-GJ *KH-7K- L86573.
第!&卷 "##&年
量大于 !" ### $% 的载货汽车和载货牵引车应安装轮胎压力报 警装置”“，有关部分机动车应安装轮胎压力报警装置的要求， 自本标准发布之日起第 "& 个月开始对新注册车实施。”可见 我国政府也开始重视轮胎气压监测设备的发展和应用。
图 ! ’()*+,*- $%&’ 基本组件
. 轮胎气压监测系统研究现状分析
汽车轮胎独特的工作环境条件，决定了胎压实时监测的 压力传感器的高要求：要求宽温区，宽电源电压范围内较高的 精度和可靠性；低功耗要求；恶劣环境无线信号传输稳定性要 求。因此，轮胎气压监测系统的核心是轮胎模块，即微控制器 芯片和压力温度传感器，二者一般集成在一起，国内在这一生 产领域基 本 处 于 空 白，主 要 由 国 外 几 家 大 公 司 生 产 和 供 货。 笔者只介绍市面上 = 种主流的 ’()* 开发系统。
津塘高速路上一辆别克轿车行驶中由于爆胎造成T 死T 伤的 恶性交通事故，在国内引起了广泛关注与讨论。
爆胎事故引发人员伤亡和经济损失巨大，怎样防止爆胎 已成为汽车安全驾驶的热点问题。研究表明，保持标准的车 胎气压行驶和及时发现车胎漏气是防止爆胎的关键，于是汽 车轮胎气压监测系统 %&’（( %,6* &6*7786* ’./,4.6,/9 (:74*3）开 始得到开发与使用。
J#$"比 J#$!多集成了一个加速度传感器。其芯片外型如图 :
发系统
所示。J#$ 开发系统的特点是：所有传感器都集成到一个芯
片上；能够准确测量轮胎内部的温度、气压和电池电压，同时
G-M.-3,- 英飞凌科技的 D#"6 开发系统中，63-7,0 是采用
具有温度补偿功能，使测量更准确。J#$"还可测量汽车的加 速度。此外还有 H> 唤醒，离心开关唤醒及加速唤醒（J#$"）等 功能。
中图分类号：’()* $ &
文献标识码：+
【摘 要】 轮胎气压监测系统是汽车上一种新的主动安全技术产品，近年来，在国内外发展迅速。由于它
能够实时监测汽车轮胎的气压和温度情况，并能及时给驾驶员以警告，因而可以最大限度地避免由爆胎引发的交
通事故，提高了汽车的行车安全。综述了汽车轮胎气压监测系统的发展，包括间接式轮胎气压监测系统、直接式轮
!### 年 "" 月，美国国会关于修改联邦运输法的提案获得 批准，要求从 !##$ 年 "" 月起所有新获准通行的轿车和轻型商 用车，都应安装一套轮胎压力监测系统［!］。而最新的中华人 民共和国国家标准“机动车运行安全技术条件”（征求意见稿 !##$ 年 "" 月 !T 日）中的安全防护装置条款中也增设了一条 规定“：车长大于 L 3 的长途客车和旅游客车、最大设计总质
! 轮胎气压监测系统的组成及 工作 原理
目前，’()* 主要分为两种类型：一种是基于车轮转速的 ’()*，也叫间接式 ’()（* +,--./*0--1 234-1 ’()*）；另一种是 基于压力传感器的 ’()*，也叫直接式 ’()*（(5-4465-/*-7485 234-1 ’()*）。"##! 年 9 月，美国运输部和国家高速公路安 全管理局联合对现有的两种 ’()* 系统进行了评价，评价报 告认为直接式 ’()* 从功能和性能上均优于间接式 ’()*， 从而使发展直接式 ’()* 成为当今流行趋势。
近年来，我 国 道 路 交 通 安 全 的 伤 亡 形 势 十 分 严 峻，从 "VV"—!### 年每年交通死亡人数连年增长，最近 $ 年每年交 通死亡人数均在 "# 万人左右［"］。其中，在高速公路上由爆 胎引发的交通事故占事故总数的 M#O 。!##T 年 M 月 "U 日京
万方数据
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第 "N卷第"#期 !##N年"#月
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汽车轮胎气压监测系统发展综述!
何 仁 教授 胡青训 薛 翔
（江苏大学汽车与交通工程学院，镇江 !"!#"$）
学科分类与代码：!"# $ %#&#
C）"9:&;9<’&?$&，简称 ?$&，作为接受器的微控制器，也 可使用 "9<6!8(#8F: 替代 ?$&。
摩 托 罗 拉 "#$%&’$’ 730.37轮 胎 压 力 监 测 系 统 参 考 设
计包括 F 个模块：C 个轮胎模块和 ! 个接收模块。轮胎模块包 括 ()*+,-)，=>8、电池、分 立 元 件 和 印 制 天 线。接 收 模 块 有 =,43,8，?$&，F 个 指 示 状 态 的 H1(、电 池、电 源 接 插 件 和 =6I8B8 串行接口。摩托罗拉 D#"6 方案如图 C 所示。
!"! 直接式 $%&’
直接式 ’()* 是利用安装在每一个轮胎里的以锂离子电 池为电源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。以加拿大 *F35GH5轮胎智能监测系统为例。系统主要由传感发射器、接收器和 显示器组成，如图 " 所示［;］。
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胎气压监测系统和下一代无电池轮胎气压监测系统（被动式 %&’(）。介绍了各种汽车轮胎气压监测系统的结构组
成和工作原理，分析比较了它们各自的优缺点。重点介绍了国外 $ 种主流的直接式 %&’( 开发系统，对 %&’( 的研
究、开发具有实用参考意义。展望了未来轮胎气压监测技术的发展趋势：无电池 %&’( 将取代现有类型，成为未来
)概述
汽车在高速行驶中，轮胎故障是所有驾驶者最为担心和最 难预防的，也是突发性交通事故发生的重要原因。美国汽车工 程师学会的调查统计表明，美国每年有 !L 万起交通事故是由于 轮胎故障引起的，而 MNO的轮胎故障是由轮胎气压不足或渗漏 造成的。!### 年，由于 PQ)A(%RSA 轮胎的质量问题，造成超过 "## 人死亡、T## 人受伤，PQ)A(%RSA 被 迫 于!### 年U 月 收 回 LN# 万只轮胎，美国政府对此事件给予高度关注。
图 ! 摩托罗拉 "#$% 整体方案 其中轮胎模块电路图如图 F 所示［F］。
图 & 轮胎模块电路图
234 通用 () *+,-./0.+1 的 *#5 开发系统
J#$!，"功能块如图 K 所示。J#$!，"只是轮胎模块的核 心，而接收器 "9A 可根据实际情况采用不同的微控制器。
J#$ 开 发 系 统 有 两 种，一 种 是 J#$!，另 一 种 是 J#$"。 2 L2 G-M.-3,-（英飞凌科技）63-7,0 公司的 6#64［:］开
! " # 间接式 $%&’
间接式 ’()* 是通过汽车 :2* 系统的轮速传感器来比较 车轮之间的转速差别，以达到监视胎压的目的。以上海通用 别克轿车安装的 ’()* 为例，如图 ! 所示。该系统由以下几个 部件组成：
!）; 个车轮转速传感器； "）车身控制模块（2<)）； =）复位开关； ;）轮胎压力过低（>?+’@AB）报警灯； &）数据诊断接头（C><）； D）线束和连接器［=］。
."# 摩托罗拉 &%/012/2 3-*,-3 轮胎压力监测系统 开发平台
)8G858.万3 ’方()数芯据片系列包括下面 ; 种芯片（见图 =）［&］：
图 . &4+4*45) $%& 芯片系列
第十期
何 仁 等：汽 车 轮 胎 气 压 监 测 系 统 发 展 综 述
· !’K ·
!）"#$%&’$’，称为 ()*+,-)，这是一种表面微机械加工的 电容性微机电系统（"./0, 123/+0,43/5)-./)2 6*7+34，"1"6）压力 传感器。()*+,-) 包括压力变换器、正温度系数扩散电阻温度 传感器及其他所有必需的电路。使之能输出经过校准的& 位 数字压力和温度数据。所有这些都在一个芯片上。
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%&’( 发展的主流。
【关键词】 汽车安全；轮胎；轮胎气压监测系统（%&’(）；气压监测；综述
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