汽车轮胎温度压力检测技术.docx

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汽车轮胎温度压力检测技术

汽车轮胎温度压力检测技术

汽车

摘要

轮胎温度压力检测系统TPMS是最新一代汽车安全产品,是继汽车安全气囊,ABS刹车系统后第三代安全产品。

主要用于在汽车行驶时实时的对轮胎气压进行自动监测，对轮胎漏气和低气压进行报警，当车轮不能满足汽车正常工作的条件时TPMS就会发出危险信号提醒驾驶者车轮已不能正常工作，保障行车安全。

目前，TPMS主要分为直接式和间接式两种类型。

间接式TPMS是通过汽车ABS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。

直接式TPMS是利用安装在每一只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与监视。

。

恰当的轮胎充气压力是保证汽车安全、平稳行驶的关键因素。

及时准确地对超过或低于轮胎压力标准范围的异常状态进行报警，是减少由轮胎爆胎引发的交通事故的有效途径。

随着高新技术的发展和现代汽车不断趋向高性能化,汽车用的轮胎也从长期的性能时代,开始进入功能化的新时期。

当然，现代汽车的安全配置也在不断得到完善，如安全带、安全气囊、防撞杆等被广泛运用，不过这些都是属于交通事故发生后，才能对人、车起到保护作用的被动安全装置。

然而本文研制的轮胎爆胎预警系统，则不同于上述的装置，它在轮胎一出现危险征兆时就能够及时发现并同时报警，最大限度地将事故消灭在萌芽状态，从而极大地提升了车辆高速行驶的安全性，这一优势在高速公路上表现更为明显。

本文通过对现有的TPMS进行改进，并对TPMS的未来发展做了分析和预测。

关键词：

行车安全，TPMS，无源，无线

Abstract

TPMSTirePressureMonitoringSystemTemperatureisthelatestgenerationofautomotivesafetyproducts,isthesecondairbag,ABSbrakingsystemonthethirdgenerationofsecurityproducts.Mainlyusedinthecardrivingforreal.timeautomaticmonitoringoftirepressure,lowpressureonaflattireandanalarm,whenthewheelscannotsatisfytheconditionsworkingvehicleTPMSwillsenddangersignalstoremindthedriverdoesnotworkthewheelshavebeenToensuredrivingsafety.Atpresent,TPMSconsistsoftwodirect.andindirecttypes.IndirectTPMSsystemthroughthevehicleABSwheelspeedsensorstocomparewheelspeeddifferencebetween,inordertoachievethepurposeofmonitoringtirepressure.DirectTPMSistouseonlythetiresinstalledoneachofthepressuresensortodirectlymeasurethetirepressure,andtodisplaythetirepressureandmonitoring.Inthispaper,toimprovetheexistingTPMS,andthefuturedevelopmentofTPMStodotheanalysisandprediction.Withthehigh-techdevelopmentandthecontinuedtrendofmodernhighperformancecars,automobiletiresusedintheperformanceofthelongtime,begantoenterthefunctionoftheperiod.Ofcourse,securityconfigurationofmoderncarsarealsoconstantlybeenimproved,suchasseatbelts,airbags,anti-collisionequipment,etc.arewidelyused,butthesebelongtotheaccidenthappened,canthepeople,vehiclesplayaprotectiveroleofpassivesafetydevice.However,thisearlywarningsystemdevelopedbythetirepuncture,thedeviceisdifferentfromtheabove,itisadangeroussigninthetirewhentheabilitytodetectandalarmsimultaneously,tomaximizetheaccidentnippedinthebud,therebygreatlyenhancingthespeedofvehiclesdrivingsafety,thisadvantageismoreobviousonthehighway.

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Keywords:

TrafficsafetyTPMSPassive,wireless

第一章前言

1.1汽车轮胎气压检测系统背景

随着工业经济的进步，汽车开始大量使用，公路和高速公路也日渐得到重视，并开始发展起来。

美国现有公路总里程和高速公路里程最长，已经形成了约6.9万公里的州际高速公路网，公路已成为美国人日常生活必不可少的一部分。

西欧各国和日本，公路网基础好，高速公路也逐步成网,公路运输一直为内陆运输的主力。

作为发展中国家，中国高速公路通车总里程去年跃居世界第二位，目前总里程为２万公里，但因幅员辽阔，高速公路网的平均密度很低,路况相对来说也比较差。

高速公路的速度和便利，改变了人们的时空观念，拉近了地域距离，改善了人们的生活方式。

但是随之而来的高速公路恶性交通事故却令人震惊，已经引起世界各国的强烈关注和重视，并开始讨论或采取相应防范措施。

据2002年美国汽车工程师学会调查，全美平均每年有26万起交通事故是由于轮胎气压低或渗漏造成的；而在高速公路上发生的交通事故有70%是由于爆胎引起的；此外，每年75%的轮胎故障是由于轮胎渗漏或充气不足引起的。

统计表明：

交通意外增加的主要原因是高速行驶中因轮胎故障引起的爆胎。

另据统计，在中国，46%的高速公路交通事故是由于轮胎故障引起的，这其中仅爆胎一项就占事故总量的70%。

在汽车的高速行驶过程中，轮胎故障是杀伤力最大也是最难预防的事故隐患，是突发性交通事故发生的重要原因。

如何解决轮胎故障、怎样防止爆胎，已成为全球关注的首要问题，如图1.1。

图1.1中国高速公路事故统计

1.2轮胎爆胎因素分析

轮胎压力监测系统（TirePressureMonitorSystem，TPMS）的定义：

通过采用无线射频通信的胎压传感单元和胎压监测单元，实现了对轮胎压力的实时监控。

正因为如此，TPMS汽车轮胎智能监测系统作为汽车三大安全系统之一，与汽车安全气囊、防抱死制动系统（ABS）一起被大众认可并受到应有的重视。

TPMS（轮胎压力监测系统）的作用是在汽车行驶过程中对轮胎气压进行实时自动监测，并对轮胎漏气和低气压进行报警，以确保行车安全。

车辆因轮胎爆裂而发生交通事的故案例屡见不鲜，造成爆胎的原因很多，高温导致橡胶老化、胎面磨损强烈，胎压过高或过低，路面锐物扎破车胎等，所以车主应特别留意车胎状况，尽可能预防爆胎事件的发生[1]。

此外，夏季行驶产生的高温加速了轮胎橡胶磨损老化，钢丝层强度逐渐下降，此时应及时更换轮胎，否则雨天车辆方向盘和制动系统容易失效，酿成交通事故。

一般轮胎花纹沟内有凸起标记，轮胎磨损到距离该标记1.6mm，就在提示车主该换胎了。

产生这种的内因是：

慢撒气、胎温高；外因是：

超载、超速、用旧胎；如图1.2。

图1.2汽车轮胎爆胎因素分析

爆胎是指轮胎因质量问题、外力作用、气压标准等问题而引起的轮胎爆裂。

它是一种复杂的轮胎破坏现象。

爆胎事故危险大，车毁人亡概率高，一般有以下两方面的原因：

1.2.1轮胎缺气行驶

轮胎缺气行驶轮胎缺气行驶是爆胎的主要因素，当轮胎压低于标准胎压时，就意味着车胎缺气，在这种状况下行驶时，随着胎压的下降，轮胎与地面的摩擦成倍增加，胎温急剧升高，轮胎变软，强度急剧下降。

这时，如果车辆高速行驶，就可能导致爆胎。

如果车辆低速行驶，也会伤胎，而且潜伏期长，隐蔽性大，更有危害性，为以后高速行车时埋下爆胎隐患。

特别是无内胎轮胎，如子午线轮胎的帘布层外围加有一层钢丝，这种结构的轮胎强度高，散热条件好，适应高速行驶。

但它也有一个极大的弱点，最怕缺气行驶。

当轮胎缺气行驶时，除了轮胎与地面摩擦生热外，胎体内的钢丝与轮胎之间也会摩擦生热，过热状态会加速钢丝与橡胶的老化、变形，甚至内部断裂以至断层，致使轮胎强度遭到破坏，以致产生爆胎。

1.2.2轮胎的温度变化

轮胎的温度升高轮胎变形是轮胎温度升高的原因，而高速公路上轮胎的快速变形使温度的升高率提高，导致轮胎材料的机械性能下降而造成爆胎事故。

轮胎的温度升高也可引起高速公路上爆胎，因为轮胎材料的机械性能下降。

由于轮胎在工作中快速反复变形，材料内部因摩擦生热，同时，外胎与内胎之间、轮胎与轮辐以及轮胎与路面之间也因摩擦生热，使轮胎骤热升温。

一般而言，轮胎内部的温度与轮胎的负荷和速度成正比，速度越高，负荷越大，温度升高越快。

此外，轮胎温度与外胎的厚度有关，外胎越厚，轮胎的热量难以散发，温度上升越快；还与外界温度和轮胎气压有关，环境温度越高，温度上升越快，轮胎气压过低，轮胎径向变形大，滚动阻力增大，温度随之升高。

轮胎温度的升高还容易造成轮胎气压随之升高，使帘线所受的应力加大，更容易使高速行驶的轮胎产生爆胎。

（1）严格按标准气压充气轮胎充气压力是决定轮胎使用寿命和工作好坏的主要因素。

气压过低时，胎体变形增大，造成增加，并过度生热升温，加速橡胶老化和帘线疲劳，导致帘线折断、松散和帘布脱层；应力轮胎气压过高时，帘线过度拉伸，轮胎刚性增加，动载荷增大，易产生胎冠爆破[2]。

车辆出厂时对胎压都有严格的规定，并将胎压标准印在加油盖口。

因此，车主们在使用中必须严格按使用说明书规定的前后轮标准气压进行充气，保持标准胎压。

哪怕有一次缺气行驶，也会给轮胎的构造、强度造成损坏，就容易产生爆胎。

（2）胎温过高时将车停在阴凉处降温经试验证实，80％的爆胎是有预兆的，至少在爆胎前1小时，轮胎的温度会出现异常。

夏季车轮胎内的气压会随着温度的升高而升高，很容易产生爆胎事故。

因此，出车前应适当降低车胎气压。

若行车中胎温过高，要及时将车停于阴凉处休息降温。

若行车中出现轮胎温度过高，绝不能采用泼冷水的办法降温，如果在轮胎温度很高时泼凉水降温，势必造成轮胎内部结构由于骤冷而变化，导致轮胎体内部各层帘布之间的变形不一，使轮胎早期损坏，甚至帘布剥离。

如果出现轮胎气压过高，也不要采用放气的方法降压，否则轮胎的气压还会继续上升，最后导致轮胎爆裂