汽车胎压外置检测及控制系统设计

张鹏飞 李兵 李振中

摘  要：乘用车胎压监测系统装置已强制加入车载控制单元中，在行驶过程中实时监测胎压，对轮胎欠压及过压报警提示，强有力保证驾驶的安全性、舒适性，降低因胎压导致的交通安全事故率。文章以微处理器为基础设计硬件装置，引入软件设计，设计实现轮胎胎压外置检测及控制系统，实现胎压实时监控、充放气，并可依据法规实现相应的认证检测。

关键词：胎压检测;法规认证;欠压;过压

中图分类号：TP273 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2019）28-0090-03

Abstract： The passenger car tire pressure monitoring system device has been forced into the vehicle control unit to monitor the tire pressure in real time during the driving process， and to indicate the under-pressure and over-pressure alarm of the tire， to ensure the safety and comfort of driving and reduce the traffic accident rate resulting from the tire pressure. This paper designs hardware devices based on microprocessors， introduces software design， designs and implements tire tire external detection and control system， realizes real-time monitoring of tire pressure， charge and discharge gas， and can realize corresponding certification detection according to regulations.

Keywords： tirepressuredetection; regulatorycertification; low tire pressure; high tire pressure

引言

輪胎胎压保持在合理范围内，是汽车行车安全及舒适性重要指标之一。胎压监测系统已经成为新车标配，为驾驶安全保驾护航。我国在2017年10月发布了GB 26149-2017《乘用车轮胎气压监测系统的性能要求和试验方法》[1]强制要求新车型在2019年1月1日起配备TPMS。车辆配备TPMS是否符合标准要求，实时反馈准确的胎压信息有待商榷，本文针对现有法规拓展设计一个胎压外置检测及控制系统。

1 胎压监测系统介绍

胎压监测系统根据轮胎参数获得方式不同，主要有间接式和直接式两种;根据供电方式的不同，分为有源式和无源式。

直接式主要分为机械式胎压监测报警系统、压力传感器式监测报警系统、声表面波原理监测报警系统。[1]

间接式主要分为轮胎刚度与气压变化设计而成的监测报警系统、磁敏式监测报警系统、车轮转速监测报警系统。[2]

目前TPMS利用轮速传感器信号，这与ABS、TCS、ESP等电子控制程序都是利用相同原始信号，集成后电子控制模块降低系统成本，减少车载电子控制单元的硬件。

2 系统硬件设计

2.1 气源供给系统

气源供给系统包含低压电源、双电机气泵、截止阀、气罐、压力传感器、限压阀等组成。

2.2 气压控制系统

气压控制系统主要包含电控截止阀、单向阀、电控放气阀、气压传感器、总线控制装置等装置。

2.3 气路转换系统

气路转换系统包括锁紧螺杆、安装盘、旋转接头。旋转接头由定子与转子组成，通过轴承密封可实现相对的高速旋转。

2.4 气压数据采集系统

气压数据采集系统与气压控制系统的总线控制连接，并且加入视频音频信号采集系统，可同时采集视觉报警信号和声音报警信号。

3 胎压监测系统运行

本系统设计框架参照图5所示，系统上电自检后，可通过微机设置胎压阈值，系统通过自检判断当前胎压是否正常，如若胎压低，则微机控制器发出指令使气压控制系统中的电控截止阀工作，气罐中存储的气体会打入欠压轮胎;如若胎压过高，气压数据采集系统控制电控放气阀工作，将轮胎气压调整至正常值。

系统中为检测车辆报警信息的准确性，加入视觉采集及音频采集，将采集到的报警信号及实时胎压建立标准时间轴，可判别胎压报警信号时间的准确性。

气源供给系统供电之后监测气罐压力，设定标准气压值，通过限压阀及截止阀使气罐压力始终维持在正常值，保证试验检测中气源充足。

气压控制系统包含相互独立四通道气路，分别于车辆四轮连接，电控截止阀控制每路气体是否通过，单向阀保证气路不会回流，电控截止阀控制轮胎气体的释放，气压传感器通过连接数据采集系统实时监测四轮胎压。

气路转接系统通过安装盘与车轮轮毂螺栓紧固，定子与转子通过螺纹孔密封连接，进气口与轮胎气门嘴连接可实现气体释放与输送。

4 系统测试

依据国标GB 26149-2017《乘用车轮胎气压监测系统的性能要求和试验方法》中的试验方法，检测本试验装置的是否合理性及不足性。国标方法规定见表1。

试验验证通过某纯电动轿车，装配Ⅰ类胎压报警装置，测试动态多轮胎欠压流程图见图7，数据如表2。

试验过程中轮胎胎压的变化通过数据采集器显示不能达到同步，在放气及充气过程中，存在显示延迟，还需进一步优化，未达到实时显示的预期要求。

5 结束语

汽车高度集成化的发展是目前的主流，车载主动预警系统的重要性愈加凸显，加上政策的驱动，契合相应检测设备的重要性随之攀升。目前法规已经延伸至轮胎高温报警，为满足多工况、多环境等因素下胎压监测系统及检测设备的稳定性、耐久性还需投入更多的努力。

参考文献：

[1]GB 26149-2017乘用车轮胎气压监测系统的性能要求和试验方法[S].

[2]刘全有，赵福全，等.TPMS的研究现状及发展趋势[J].农业装备与车辆工程，2010（12）：3-5.