浅谈胎压监测系统的整车设计方案

梁晨，刘云太，高兴，王沐晗，杨硕

（华晨汽车工程研究院，辽宁 沈阳 110044）

浅谈胎压监测系统的整车设计方案

梁晨，刘云太，高兴，王沐晗，杨硕

（华晨汽车工程研究院，辽宁 沈阳 110044）

随着世界上汽车销量的不断增长，汽车交通事故发生率也逐年增加。因此，消费者越来越注重汽车的安全性能。安全气囊和安全带作为两种汽车配置中的被动安全电子配置。他们实时保护驾驶者和乘客的安全。然而目前，在所有交通事故的统计中，爆胎导致的交通事故占据了所有交通事故的70%左右。这堪称汽车安全中的第一杀手。因此为了使驾驶者驾驶更加安全。胎压监测系统是必不可少的。它作为一种汽车主动安全电子装置实时保证汽车驾驶者的安全。此外，它还可以具有延长轮胎的使用寿命，降低车辆的平均油耗等优点。文章通过调查并结合实际出发介绍几种胎压检测系统的整车设计方案。最终结合实际选择出适合整车开发的胎压监测系统类型。

胎压监测系统；类型；安全

引言

胎压监测系统与安全带和安全气囊不同。前者是主动式汽车安全电子零部件，而后者是被动式汽车安全电子零部件。从驾驶者开始驾驶启动的那一刻起，胎压监测系统实时关注汽车轮胎的状况。轮胎如有故障信息，该系统会第一时间通过组合仪表或抬头显示通知驾驶员，进而达到保证驾驶员稳定运行的目的。

目前大体上，胎压监测系统[1-4]分为两种设计方案。一种是直接式胎压监测系统；另外一种是间接式胎压监测系统。直接式胎压监测系统是由一个胎压控制器和四个胎压传感器所组成。胎压控制器安装在车身或者内饰上。胎压传感器安装在轮毂的气门嘴上。然而间接式胎压监测系统集成在ABS模块中，通过其内部集成的胎压监测算法软件来进行判断轮胎是否处于故障状态。除此之外，直接式胎压监测系统还可以继续划分成单向式直接式胎压监测系统，双向式直接式胎压监测系统以及集成的单向或双向直接式胎压监测系统。胎压监测系统不中的整车设计方案优缺点各不相同，优势各异。所以，我们要根据不同整车项目的要求来选择合适的胎压监测系统的设计方案。最终达到胎压监测系统的稳定工作和降低整车研发和单个零部件的成本目的。

1 间接式胎压监测系统的设计方案

间接式胎压监测系统是通过集成在 ABS内部的胎压软件算法进行运行工作的。它具体的内部胎压软件算法是通过对比轮胎的滚动半径的大小。进而该系统判断出到底哪个轮胎欠压报警。这种胎压监测系统报警方式有一个缺点就是车辆必须至多跑上 10min。该系统的内部胎压计算报警软件才能进行计算和判断到底是哪个轮胎出现故障报警。另外，如果车速超过110km/h以上，这种软件算法就失灵了。因此间接式胎压监测系统具有很大的局限性。该系统很难全方位的保证驾驶者的行车安全。而且还有可能出现误报的现象发生。一般国内主机厂很少采用这种胎压监测系统的设计方案。但是由于这种的整车间接式胎压监测系统的设计方案的整车研发和单个零部件成本相对较低，因此深受国内合资车厂的喜爱。所以合资车厂生产的车型配置的胎压监测系统大都是间接式。另外，这种间接式的胎压监测系统的报警功能很有限。只有单个轮胎压力低报警和整车胎压监测系统故障报警。报警功能的缺少对于行车过程中驾驶者的保护也是不够全面的。所以，间接式胎压监测系统存在一种很大的局限性。在目前胎压监测系统中，只有很小的使用市场。最终，随着中国胎压检测系统法规的出台以及胎压监测系统的欧规和美规的进一步更新。间接式胎压监测系统会逐渐被直接式胎压监测系统所取代。

2 直接单向式胎压监测系统的设计方案

直接单向式胎压监测系统是由一个胎压控制器和四个胎压传感器所组成。其中，胎压控制器安装在车身钣金上或者内饰上。胎压传感器安装卡接固定在轮毂气门嘴上。直接单向式胎压检测系统的工作方式是汽车启动后，轮胎的转动的重力加速度超过了胎压传感器的设定的重力加速度后，胎压传感器将采集到的轮胎信息以433MHZ左右的高频通过无线的方式传递给胎压控制器的天线进行接收。胎压控制器将接收到的胎压传感器发送的轮胎信息通过其内部的之前设定的好的胎压报警逻辑算法进行分析判断到底哪一个轮胎出了哪些故障。最后胎压控制器将判断出来的报警信息以 CAN信号或者模拟信号的形式发送给组合仪表进行显示。进而达到快速提醒驾驶员胎压报警信息的目的。驾驶员通过该系统报出的胎压监测系统的具体轮胎故障信息进而得知轮胎到底出了哪些故障。最终方便提示驾驶者去 4S店对自己车辆的轮胎的故障部分进行维修。

由于直接单向式胎压监测系统是由于1个胎压控制器和4个胎压传感器。这样会增加整车零部件的研发成本。进而会影响整车单价的成本。另外，如果传感器不带有自动学习功能的话，既胎压传感器不能够和胎压控制器绑定在一起。那么主机厂的生产线需要购买胎压监测系统的自动学习设备或者手持学习设备。这样也会影响到整车的研发成本。一般来讲，胎压监测系统的自动学习设备要比手持学习设备贵很多。但是胎压监测系统的手持设备的胎压监测系统的学习效率要比胎压监测系统的自动学习设备慢很多。进而会影响整车的生产节拍。最终降低整车的生产效率。此外，带自动学习的胎压传感器也要比传统的胎压传感器成本更高一些。

虽然直接式单向式胎压监测系统相对于间接式胎压监测系统的成本更高，但是直接式的胎压监测系统报警信息功能更多。其中包括轮胎高压报警，轮胎低压报警，轮胎高温报警，轮胎快速漏气报警，胎压传感器电量低报警以及胎压传感器失联报警等信息。这么多的胎压报警功能信息通过组合仪表可以告知驾驶者哪个轮胎到底是出现了什么故障。这样会方便驾驶者去 4S进行维修车辆。直接单向式的胎压监测系统还有一个缺陷，轮胎的重力加速度必须超过胎压传感器的重力加速度的设定值。胎压传感器才能激活。这也就意味着直接单向式胎压监测系统要工作，车辆必须要行驶一段时间。所以，驾驶者上车后上电很难第一时间发现轮胎故障。这样会多会少对驾驶者的安全有影响。

3 直接双向式胎压监测系统的设计方案

直接双向式胎压监测系统除了包括一个胎压控制器和四个胎压传感器之外，还包括了4个低频天线传感器触发器。这四个胎压传感器的低频天线触发器是为了以 125kHz低频频率进行胎压传感器的低频触发激活。驾驶员刚上车钥匙打到ON档，低频天线传感器触发器激活胎压传感器后，胎压监测系统开始工作运行。既驾驶员一启动汽车，就可以通过汽车组合仪表看到四个轮胎的压力和温度数值。不用像直接单向式胎压监测系统那样，必须得轮子发生转动后。轮子的重力加速度超过胎压传感器的重力加速度的设定值后，胎压监测系统的传感器才开始运行工作。这样直接单向胎压监测系统要比直接双向胎压监测系统运行的时间相对滞后一些。所以，直接单向胎压监测系统没有直接双向的稳定性以及安全性要好。

所以直接双向胎压监测系统除了包含直接单向式胎压监测系统的所有报警功能。而且还包括了上电低频触发激活胎压传感器的功能。所以，功能的增加也会带来单个零部件和整车研发过程中的成本的增加。但是，这种胎压监测系统对于一般的消费者不会产生误解和客户抱怨。一启动汽车，胎压监测系统就开始工作，并且显示每个对应轮胎的压力和温度状态。这会让客户第一时间了解自己爱车的轮胎压力状态。往往直接式单向胎压监测系统就会给客户带来一些烦恼和抱怨。进而可能影响到该车型品质和市场口碑。

因此这种直接双向式胎压监测系统由于较高的零部件成本，这种胎压监测系统的设计方案很少在国内汽车主机厂中配置使用。经过调查发现，一般这种胎压监测系统的设计方案在国外进口高端车型中使用比较多。所以，由于法规和成本的原因，这种胎压监测系统的设计方案很难像直接单向式的胎压监测系统那样得到推广使用。

4 复合式胎压监测系统的设计方案

复合式胎压监测系统是由四个胎压传感器和一个集成在汽车其他ECU中的所谓的胎压控制器所组成。所谓的胎压控制器是将胎压控制器中的软件包下载到汽车其他控制器ECU中。这样会在一定程度上降低了胎压控制器硬件以及线束接插件的成本压力。但是会在一定程度上增加集成汽车电子控制器ECU的硬件成本。就目前来看，胎压控制器的软件包一般集成在车身控制器（BCM）中，车身控制器的硬件上只需要一个天线电路即可。这种胎压监测系统的设计方案也可以节省车身空间和车身安装点。这种复合式胎压监测系统比较适合车型改款配置升级的方案。这样车身和线束数据不需要大改动。进而不会影响到整个项目模具费用的增加。最终达到降低整车项目的研发经费。总体来说，这是一种相对成本比较低的胎压监测系统设计方案。

目前来看这种复合式胎压监测系统的设计方案越来越受到国内主机厂的欢迎。由于我国胎压法规的即将出台。这种复合式胎压监测系统的设计方案越来越适用在老款车型改革增加胎压监测系统的项目中。这样会节省项目的开发周期和开发成本。进而提高效率，达到抢先占领市场的目的。

5 结论

胎压监测系统是一种非常好的汽车主动安全配置。它不但可以降低整车的平均油耗，而且可以延长汽车轮的使用寿命。并最终保障驾驶员的行车安全。据不完全统计，欧洲一个大型的物流货车队。配置胎压监测系统的比没有配置胎压监测系统的车队一年可以节省上百万欧元燃油费以及几万欧元的轮胎磨损费。所以，胎压监测系统除了可以保障驾驶员的安全，也可以在一定程度上降低用车成本。

另外，以上介绍的几种在整车项目中开发使用的胎压监测系统设计方案需要根据自己的实际整车项目情况进行选择。这其中各有利弊。胎压监测系统作为一种新型的主动安全系统。它可以实时保护驾驶者的行驶安全。它是一种十分有必要的汽车电子安全装置。随着我国汽车保有量的逐渐增多。因此，呼吁我国胎压监测系统的强制法规早日出台。这样可以保证我国每一个驾驶者的行驶安全。进而达到减少因为爆胎原因发生交通事故的概率。为了自己的自身驾驶安全需要，给自己的爱车装一套胎压监测系统是必不可少的。

[1] 梁晨.研究直接式胎压控制器的车身摆放位置[J].汽车实用技术,2017,(12):30-31.

[2] 梁晨.深究 ASK 和 FSK 无线信号胎压传感器[J].汽车实用技术,2017,(07):34-36.

[3] 梁晨.汽车胎压监测系统在中国未来发展趋势分析[J].汽车零部件,2017,(02):83-85.

Discussion on vehicle design scheme of tire pressure monitoring system

Liang Chen, Liu Yuntai, Gao Xing, Wang Muhan, Yang Shuo
( Brilliance Automotive Engineering Research Institute, Liaoning Shenyang 110044 )

With the growth of automobile sales in the world, the rate of automobile traffic accidents is increasing year by year.Therefore, the consumers are paying more and more attention to the safe performance of automobiles. The airbags and seat belts are used as two kinds of passive safety electronic configurations in automotive configurations. They protect the safety of drivers and passengers in real time. However, at present, in the statistics of all traffic accidents, the accidents are caused by flat tire, accounting for about 70% of all traffic accidents. This is the first killer in car safety. Therefore, in order to enable drivers to drive safely. The tire pressure monitoring system is essential. As a kind of active safety electronic device for automobile, it ensures the safety of the driver in real time. In addition, it can also extend the life of tires and reduce the average fuel consumption of vehicles. In practice, this paper introduces the design scheme of several kinds of tire pressure monitoring system. Finally, the type of tire pressure monitoring system suitable for vehicle development is selected according to the actual situation.

TPMS; Kinds; Safety

U462.1

A

1671-7988 (2017)21-32-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.21.012

CLC NO.: U462.1

A

1671-7988 (2017)21-32-03

梁晨，男，助理工程师，就职于华晨汽车工程研究院。研究领域：汽车组合仪表，胎压监测系统，网关等。