輪胎壓力監(jiān)測(cè)及控制系統(tǒng)*

梁　濤，楊偉達(dá)，楊玉坤，徐冠楠

（河北工業(yè)大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院，天津300130）

輪胎壓力監(jiān)測(cè)及控制系統(tǒng)*

梁濤*，楊偉達(dá)，楊玉坤，徐冠楠

（河北工業(yè)大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院，天津300130）

輪胎內(nèi)的氣壓實(shí)時(shí)狀況對(duì)于汽車(chē)的行駛安全以及性能來(lái)說(shuō)都是非常重要的，如何對(duì)輪胎內(nèi)的氣壓進(jìn)行監(jiān)測(cè)、控制、以及保持汽車(chē)所有輪胎內(nèi)的氣壓相對(duì)平衡，一直以來(lái)就是一項(xiàng)十分重要的研究課題。然而目前市場(chǎng)上應(yīng)用的輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)TPMS（Tire Pressure Monitoring System），僅僅能對(duì)輪胎的氣壓進(jìn)行監(jiān)測(cè)，而不能自動(dòng)的對(duì)輪胎內(nèi)的氣壓做出反饋，來(lái)及時(shí)控制輪胎內(nèi)的氣壓并保持所有輪胎內(nèi)的氣壓平衡。為了解決這個(gè)問(wèn)題，介紹設(shè)計(jì)的一種閉環(huán)汽車(chē)輪胎壓力監(jiān)測(cè)及控制系統(tǒng)，主要包括總體方案、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、加密算法、性能分析。經(jīng)試驗(yàn)和實(shí)際測(cè)試表明:該系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)可靠，更新及時(shí)，系統(tǒng)能有效的保持汽車(chē)所有輪胎內(nèi)的氣壓相對(duì)平衡來(lái)增加了汽車(chē)的燃油效率，有很強(qiáng)的實(shí)用性。

閉環(huán)控制系統(tǒng)；LIN總線；控制終端；胎壓傳感器；

EEACC:7230doi:10.3969/j.issn.1004-1699.2016.04.026

隨著當(dāng)今汽車(chē)工業(yè)的快速發(fā)展，汽車(chē)的保有量日益增多；與日增加的汽車(chē)數(shù)量在使人們生活更加便利的同時(shí)，隨之引發(fā)的交通事故也越來(lái)越不容忽視。輪胎爆胎由于其不可預(yù)測(cè)性和無(wú)法控制，已經(jīng)成為了引發(fā)交通事故的首要因素。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在中國(guó)高速公路上發(fā)生的交通事故有70%是由于輪胎氣壓?jiǎn)栴}引起的，而在美國(guó)這一比例則高達(dá)80%。因此，怎樣有效監(jiān)測(cè)及控制輪胎氣壓已成為一個(gè)重要課題，而保持標(biāo)準(zhǔn)的輪胎氣壓和及時(shí)發(fā)現(xiàn)輪胎氣壓出現(xiàn)的狀況是有效解決問(wèn)題的關(guān)鍵［1-5］。

輪胎壓力監(jiān)測(cè)及控制系統(tǒng)，是利用胎壓傳感器來(lái)實(shí)時(shí)采集汽車(chē)輪胎的壓力、溫度、加速度等數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)利用無(wú)線傳輸技術(shù)傳送到駕駛室內(nèi)控制終端上，在輪胎氣壓出現(xiàn)異常時(shí)對(duì)駕駛者進(jìn)行預(yù)警并對(duì)輪胎氣壓做出快速反應(yīng)的主動(dòng)安全系統(tǒng)。

輪胎壓力監(jiān)測(cè)及控制系統(tǒng)不僅可以通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)視和控制輪胎的氣壓情況來(lái)防止爆胎以保障行車(chē)安全，還可以通過(guò)保持所有輪胎內(nèi)的氣壓相對(duì)平衡使輪胎達(dá)到最佳負(fù)荷狀態(tài)和良好的彈性，來(lái)節(jié)省燃油以及延長(zhǎng)輪胎壽命［6-8］。

1　總體方案

圖1為此輪胎壓力監(jiān)測(cè)及控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，主要包括安裝在4個(gè)輪胎輪轂上的內(nèi)置式胎壓傳感器、控制終端和儀表盤(pán)上的胎溫胎壓數(shù)據(jù)顯示區(qū)域。胎壓傳感器主要用來(lái)監(jiān)測(cè)輪胎內(nèi)部的氣壓、溫度以及汽車(chē)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并控制各個(gè)輪胎內(nèi)的氣壓防止氣壓過(guò)高，保持所有輪胎的氣壓動(dòng)態(tài)平衡。胎壓傳感器以無(wú)線傳輸?shù)姆绞綄⑿盘?hào)發(fā)送給安裝在汽車(chē)內(nèi)部的控制終端，控制終端接收并處理無(wú)線信號(hào)，并將處理過(guò)的信號(hào)通過(guò)LIN總線發(fā)送到汽車(chē)儀表盤(pán)的胎溫胎壓數(shù)據(jù)顯示區(qū)域，完成數(shù)據(jù)顯示。控制終端還可以將控制命令以無(wú)線傳輸方式發(fā)送給胎壓傳感器，通過(guò)胎壓傳感器來(lái)控制輪胎氣壓，使所有輪胎內(nèi)的氣壓保持相對(duì)平衡。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

圖2為此輪胎壓力監(jiān)測(cè)及控制系統(tǒng)的控制策略圖，其中以控制終端為此控制系統(tǒng)的控制器，以胎壓監(jiān)測(cè)傳感器的執(zhí)行器部分為此控制系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以胎壓監(jiān)測(cè)傳感器的傳感器部分為此控制系統(tǒng)的檢測(cè)變送環(huán)節(jié)，以汽車(chē)輪胎的胎壓為此控制系統(tǒng)的受控對(duì)象，構(gòu)成了一套完整的閉環(huán)輪胎壓力監(jiān)測(cè)及控制系統(tǒng)。

圖2　系統(tǒng)控制策略

2　系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1胎壓傳感器硬件設(shè)計(jì)

由于胎壓傳感器處于強(qiáng)壓力、強(qiáng)濕度、強(qiáng)電磁干擾、強(qiáng)震動(dòng)的工作環(huán)境下，故設(shè)計(jì)的胎壓傳感器采用固化整體設(shè)計(jì)，通過(guò)塑料外殼對(duì)電路板進(jìn)行密封，并在塑料外殼與電路板之間填充硅膠，成型的胎壓傳感器安裝在輪胎內(nèi)部的輪轂上，僅通過(guò)露出塑料外殼和輪胎的氣門(mén)嘴來(lái)發(fā)射無(wú)線數(shù)據(jù)信號(hào)。胎壓傳感器的硬件結(jié)構(gòu)如圖3所示，主要包括執(zhí)行器部分和傳感器部分［9-10］。

圖3　胎壓傳感器結(jié)構(gòu)框圖

傳感器部分采用內(nèi)部集成有加速度傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器、電池電壓檢測(cè)模塊、MCU和數(shù)模轉(zhuǎn)換器等于一體的NPX2傳感器，主要用來(lái)感應(yīng)輪胎內(nèi)的壓力和溫度，并將壓力和溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后進(jìn)行數(shù)字化處理，處理后NPX2產(chǎn)生相應(yīng)的數(shù)據(jù)幀信號(hào)；NPX2傳感器將數(shù)據(jù)幀信號(hào)經(jīng)FSK方式調(diào)制后產(chǎn)生的無(wú)線信號(hào)，通過(guò)可控制的氣門(mén)嘴發(fā)射出去，其信號(hào)中心頻率為433.92 MHz。

執(zhí)行器采用飛思卡爾公司的MC9S08RG32單片機(jī)和電流放大電路?？煽刂频臍忾T(mén)嘴為安裝有導(dǎo)線線圈的輪胎氣門(mén)嘴，高頻信號(hào)接收模塊采用ATA5428射頻收發(fā)模塊?？煽刂频臍忾T(mén)嘴接收控制終端發(fā)來(lái)的無(wú)線控制信號(hào)，經(jīng)濾波后將信號(hào)傳輸給ATA5428模塊處理；ATA5428模塊將信號(hào)解析成8個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)幀信號(hào)，以SPI通訊方式傳輸給MC9S08RG32單片機(jī)處理；MC9S08RG32單片機(jī)依據(jù)信號(hào)中的控制命令來(lái)決定是否產(chǎn)生控制可控制的氣門(mén)嘴打開(kāi)的電流；MC9S08RG32單片機(jī)產(chǎn)生的電流通過(guò)電流放大電路的放大后，進(jìn)入可控制的氣門(mén)嘴中的線圈中，并產(chǎn)生電磁力來(lái)控制氣門(mén)芯打開(kāi)，使輪胎內(nèi)氣體放出。為胎壓傳感器供電的電池為3 V紐扣電池，由于胎壓傳感器采用了固化整體設(shè)計(jì)，故胎壓傳感器不可拆卸，當(dāng)電池電量耗盡后就必須更換胎壓傳感器。

2.2控制終端硬件設(shè)計(jì)

控制終端安裝在汽車(chē)內(nèi)部，依靠汽車(chē)蓄電池為其供電，并通過(guò)LIN總線與儀表盤(pán)連接?？刂平K端主要包括高頻信號(hào)收發(fā)模塊、高頻信號(hào)接收模塊、MCU、電源模塊、穩(wěn)壓模塊、LIN總線轉(zhuǎn)換模塊，如圖4所示。

高頻信號(hào)接收模塊（MC33596模塊）接收胎壓傳感器發(fā)來(lái)的無(wú)線信號(hào)，并將信號(hào)解析為8個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)幀信號(hào)，通過(guò)SPI通訊方式傳輸給MCU （S9S08AW32單片機(jī)）處理，MCU將處理后的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)經(jīng)LIN總線傳輸給儀表盤(pán)顯示。

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)胎壓傳感器的控制，MCU將控制命令信號(hào)以SPI通訊方式傳輸給高頻信號(hào)收發(fā)模塊（ATA5428模塊），并通過(guò)高頻信號(hào)收發(fā)模塊將控制命令信號(hào)以無(wú)線方式發(fā)射出去。

穩(wěn)壓模塊對(duì)汽車(chē)的12 V蓄電池提供的電流進(jìn)行濾波，并通過(guò)MD3-50芯片將蓄電池電壓降為穩(wěn)定的5 V電壓為控制終端供電。汽車(chē)的12 V蓄電池直接為L(zhǎng)IN總線轉(zhuǎn)換模塊（MCZ33290模塊）供電，使其正常工作。

圖4　控制終端結(jié)構(gòu)框圖

3　系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

為了保障系統(tǒng)運(yùn)行的可靠，建立了主從結(jié)構(gòu)的通信模式。以控制終端為控制系統(tǒng)的主節(jié)點(diǎn)，以胎壓傳感器和汽車(chē)儀表盤(pán)為控制系統(tǒng)的從節(jié)點(diǎn)。系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要包括胎壓傳感器的軟件設(shè)計(jì)和控制終端的軟件設(shè)計(jì)。

為了防止胎壓傳感器發(fā)出的監(jiān)測(cè)輪胎實(shí)時(shí)狀況的無(wú)線信號(hào)與控制終端發(fā)出的控制胎壓傳感器的無(wú)線控制命令信號(hào)相互干擾，兩種無(wú)線信號(hào)采用了不同的通信協(xié)議，但均采用如圖5所示的曼徹斯特編碼。

圖5　采用的曼徹斯特編碼方式

3.1胎壓傳感器軟件設(shè)計(jì)

胎壓傳感器的軟件設(shè)計(jì)主要包括傳感器部分的軟件設(shè)計(jì)和執(zhí)行器部分的軟件設(shè)計(jì)。

3.1.1傳感器部分軟件設(shè)計(jì)

傳感器部分的軟件流程圖如圖6所示。由于胎壓傳感器的NPX2內(nèi)部集成有加速度傳感器，故可以通過(guò)加速度傳感器來(lái)判斷汽車(chē)的啟動(dòng)、運(yùn)行、停止?fàn)顟B(tài)來(lái)控制胎壓監(jiān)測(cè)傳感器所處的狀態(tài)，以降低功耗。

圖6　傳感器部分的軟件流程圖

為了保障系統(tǒng)通信的可靠性，在傳感器部分采用了如表1所示的信號(hào)編碼方式，采用了如表2所示的數(shù)據(jù)幀格式。通過(guò)前導(dǎo)碼、校驗(yàn)ID和字頭的校驗(yàn)后得到1個(gè)字節(jié)的胎壓傳感器發(fā)出的數(shù)據(jù)幀中的數(shù)據(jù)。8個(gè)表1中的數(shù)據(jù)能組成一個(gè)完整的數(shù)據(jù)幀。數(shù)據(jù)幀中4個(gè)字節(jié)的ID為胎壓傳感器的唯一身份標(biāo)識(shí)，1個(gè)位置字節(jié)代表安裝胎壓傳感器輪胎的位置（0X01表示左前輪、0X02表示右前輪、0X04表示左后輪、0X08表示右后輪），1個(gè)壓力字節(jié)代表輪胎內(nèi)實(shí)時(shí)氣壓，1個(gè)溫度字節(jié)代表輪胎內(nèi)實(shí)時(shí)溫度，1個(gè)校驗(yàn)字節(jié)為前7個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)的異或和校驗(yàn)。

表1　傳感器部分信號(hào)編碼格式

表2　傳感器部分?jǐn)?shù)據(jù)幀格式

3.1.2執(zhí)行器部分軟件設(shè)計(jì)

執(zhí)行器部分的軟件流程圖如圖7所示。執(zhí)行器等待接收處理控制終端發(fā)來(lái)的控制命令，并完成對(duì)應(yīng)的控制動(dòng)作。

圖7　執(zhí)行器部分的軟件流程圖

3.2控制終端軟件設(shè)計(jì)

控制終端作為整個(gè)通信系統(tǒng)的主節(jié)點(diǎn)，是整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。控制終端主要用來(lái)接收胎壓傳感器發(fā)來(lái)的無(wú)線數(shù)據(jù)信號(hào)，并判別輪胎的實(shí)時(shí)氣壓和溫度是否過(guò)低或者過(guò)高，如果輪胎的實(shí)時(shí)氣壓和溫度低于或者高于標(biāo)準(zhǔn)輪胎氣壓的范圍，則控制終端產(chǎn)生相應(yīng)的報(bào)警來(lái)提示駕駛?cè)藛T?？刂平K端還以無(wú)線傳輸方式完成通過(guò)胎壓傳感器對(duì)輪胎氣壓的控制，防止輪胎氣壓過(guò)高，并保持所有輪胎氣壓平衡?？刂平K端接入的汽車(chē)LIN總線網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)LIN總線將胎壓傳感器監(jiān)測(cè)的胎溫胎壓實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，傳送給汽車(chē)儀表盤(pán)完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的顯示?？刂平K端的軟件流程圖如圖8所示。

圖8　控制終端的軟件流程圖

控制終端發(fā)出的無(wú)線控制信號(hào)數(shù)據(jù)幀格式如表3所示。其中4個(gè)字節(jié)的ID和1個(gè)位置字節(jié)代表控制指定位置的胎壓傳感器，1個(gè)字節(jié)的高壓字節(jié)代表輪胎目前是否處于氣壓過(guò)高狀態(tài)（0X01表示輪胎氣壓超過(guò)安全氣壓范圍，需要胎壓傳感器快速將輪胎內(nèi)氣體放出，0X10表示輪胎氣壓在安全氣壓范圍內(nèi)）。1個(gè)字節(jié)的命令字節(jié)代表是否因需要控制所有輪胎氣壓平衡而調(diào)整輪胎氣壓（0X01表示需要慢速將輪胎內(nèi)氣體放出，0X10表示無(wú)動(dòng)作，0X11表示關(guān)閉氣門(mén)芯）。校驗(yàn)和字節(jié)為從ID字節(jié)到命令字節(jié)的異或和校驗(yàn)?？刂平K端控制汽車(chē)所有輪胎的氣壓平衡的策略:以在安全氣壓范圍內(nèi)的最低汽車(chē)輪胎氣壓為基準(zhǔn)點(diǎn)，通過(guò)發(fā)射無(wú)線控制命令信號(hào)，控制胎壓傳感器的慢速放氣或關(guān)閉狀態(tài)來(lái)控制其它各個(gè)位置的輪胎氣壓，使其它各個(gè)位置的輪胎氣壓與基準(zhǔn)點(diǎn)輪胎氣壓保持在（-3 kPa～8 kPa）內(nèi)。而且，胎壓傳感器監(jiān)測(cè)到某個(gè)位置的輪胎氣壓過(guò)高時(shí)，控制終端就會(huì)發(fā)出控制對(duì)應(yīng)位置胎壓傳感器快速放氣命令，使氣壓過(guò)高位置的輪胎氣壓快速恢復(fù)到安全范圍。

表3　控制信號(hào)數(shù)據(jù)幀格式

控制終端將胎壓傳感器發(fā)來(lái)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)狡?chē)儀表盤(pán)的數(shù)據(jù)幀格式如表4所示。其中4個(gè)字節(jié)的ID和1個(gè)位置字節(jié)代表更新數(shù)據(jù)的位置，1個(gè)壓力字節(jié)和1個(gè)溫度字節(jié)，代表要更新的壓力和溫度數(shù)值，其中，溫度字節(jié)由0～175，線性表示-50℃～125℃，分辨率為1攝氏度；壓力字節(jié)由0～255，線性表示0～350 kPa，分辨率為1.37 kPa；狀態(tài)字節(jié)標(biāo)識(shí)輪胎狀態(tài)（字節(jié)最后4位分別表示輪胎是否漏氣、是否溫度過(guò)高、是否處于高壓狀態(tài)、是否處于低壓狀態(tài)，0則表示是，1則表示否）；通過(guò)軟件設(shè)置數(shù)據(jù)的刷新頻率為100 ms。

4　加密算法設(shè)計(jì)

在進(jìn)行通信過(guò)程中，信道中的各種干擾有可能使通信的內(nèi)容發(fā)生差錯(cuò)。為了提高信息在通信過(guò)程中的安全性，一般要在通信前再進(jìn)行一次編碼［11］。

由于此系統(tǒng)運(yùn)行的環(huán)境難以避免電磁干擾，為保證系統(tǒng)的安全性和可靠性，以及應(yīng)對(duì)外部信號(hào)的干擾，此系統(tǒng)采用了一種有效的加密算法。在胎壓傳感器發(fā)射監(jiān)測(cè)到的無(wú)線數(shù)據(jù)信號(hào)前以及在控制終端發(fā)射無(wú)線控制命令信號(hào)前，都要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理，因此與之對(duì)應(yīng)的接收信號(hào)設(shè)備在接收到對(duì)應(yīng)的無(wú)線信號(hào)后也要對(duì)相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行解密，如果解密后的數(shù)據(jù)不能通過(guò)異或和校驗(yàn)，則表明數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，將數(shù)據(jù)幀丟棄［12］。加密算法設(shè)計(jì):胎壓傳感器和控制終端發(fā)出的無(wú)線信號(hào)數(shù)據(jù)幀的前四個(gè)字節(jié)均為ID字節(jié)，為提高數(shù)據(jù)信號(hào)的可靠度，對(duì)數(shù)據(jù)幀的前四個(gè)字節(jié)和后四個(gè)字節(jié)采用不同的數(shù)據(jù)處理方式。對(duì)前四個(gè)字節(jié)的處理方式為:設(shè)前四個(gè)字節(jié)為A=［A0 A1 A2 A3］，首先對(duì)A按位取反得到B，再對(duì)B進(jìn)行循環(huán)右移2位操作得到C，再對(duì)C按位取反得到D，最后將D進(jìn)行循環(huán)右移2位得到E。對(duì)后四個(gè)字節(jié)的處理方式為:設(shè)后四個(gè)字節(jié)為F=［A4 A5 A6 A7］，首先對(duì)F按位取反得到G，再對(duì)G進(jìn)行循環(huán)左移2位操作得到H，再對(duì)H按位取反得到I，最后將I進(jìn)行循環(huán)左移2位得到J。

與之對(duì)應(yīng)的接收信號(hào)設(shè)備在接收到對(duì)應(yīng)的無(wú)線信號(hào)后，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行反操作解密。

既由E循環(huán)左移2位得到D，再由D按位取反得到C，再對(duì)C循環(huán)左移2位得到B，再對(duì)B按位取反得到A=［A0 A1 A2 A3］；同樣的由J循環(huán)右移2位得到I，再由I按位取反得到H，再由H循環(huán)右移2位得到G，再由G按位取反得到F=［A4 A5 A6 A7］；最后計(jì)算是否A0^A1^A2^A3^A4^A5^A6=A7，來(lái)驗(yàn)證數(shù)據(jù)的可靠性。

5　測(cè)試結(jié)果

為了確保測(cè)試精度和提高系統(tǒng)的性能，經(jīng)過(guò)與國(guó)內(nèi)某大型汽車(chē)生產(chǎn)商的合作，依靠汽車(chē)生廠商提供的實(shí)驗(yàn)汽車(chē)和測(cè)試平臺(tái)，做了大量相關(guān)的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。

5.1胎溫胎壓監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)

測(cè)試系統(tǒng)的無(wú)線數(shù)據(jù)信號(hào)的收發(fā)和總線的通訊狀況，選定在不同環(huán)境狀況下完成相關(guān)測(cè)試。選取平直的高速公路，在不同的溫度環(huán)境下的無(wú)線數(shù)據(jù)信號(hào)收發(fā)結(jié)果如表5前兩列所示，測(cè)試表明無(wú)線信號(hào)的收發(fā)和LIN總線通訊的可靠率均在95%以上。由于系統(tǒng)的信源編碼采用占空比為1:1，具有良好的抗干擾性能和自同步能力的曼徹斯特編碼，并且設(shè)計(jì)的加密算法能有效的應(yīng)對(duì)無(wú)線信號(hào)傳輸過(guò)程中受到的干擾，故設(shè)計(jì)的系統(tǒng)的滿(mǎn)足抗干擾性的要求。

在不同的溫度環(huán)境下，人為的使輪胎產(chǎn)生各種異常（溫度過(guò)高、氣壓過(guò)高、氣壓過(guò)低、漏氣），測(cè)試相關(guān)的異常報(bào)警實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表5后兩列所示，測(cè)試表明此系統(tǒng)能有效的對(duì)輪胎出現(xiàn)的各種異常狀況，通過(guò)儀表盤(pán)對(duì)駕駛?cè)藛T產(chǎn)生相關(guān)的報(bào)警提示。

在氣壓過(guò)高的測(cè)試中也觀察了系統(tǒng)應(yīng)對(duì)輪胎氣壓過(guò)高時(shí)做出的反饋動(dòng)作，結(jié)果表明:反饋效果明顯，能對(duì)過(guò)高的輪胎氣壓做出快速反應(yīng)，使輪胎氣壓快速恢復(fù)到安全范圍內(nèi)，使儀表盤(pán)及時(shí)解除因氣壓過(guò)高而做出的報(bào)警動(dòng)作。

表5　相關(guān)測(cè)試結(jié)果

5.2不同狀況下的汽車(chē)耗油量實(shí)驗(yàn)

系統(tǒng)通過(guò)控制汽車(chē)所有的輪胎氣壓相對(duì)平衡來(lái)使汽車(chē)各個(gè)位置的輪胎達(dá)到受力平衡來(lái)降低汽車(chē)耗油量。選取三輛型號(hào)相同的測(cè)試汽車(chē)，該型號(hào)汽車(chē)的平均耗油量為7 L/（100 km）。在平直高速公路上測(cè)試汽車(chē)的耗油量，實(shí)際測(cè)試結(jié)果如表6所示，其中A表示普通測(cè)試汽車(chē)，B為安裝市場(chǎng)上普通胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的測(cè)試汽車(chē)，C為安裝設(shè)計(jì)的輪胎壓力監(jiān)測(cè)及控制系統(tǒng)的測(cè)試汽車(chē)；測(cè)試表明此輪胎壓力監(jiān)測(cè)及控制系統(tǒng)，能有效的降低汽車(chē)耗油量，達(dá)到預(yù)期效果。

6　結(jié)論

目前市場(chǎng)上應(yīng)用的胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)僅能對(duì)汽車(chē)輪胎的氣壓進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，而不能對(duì)其進(jìn)行相關(guān)的控制。設(shè)計(jì)的此輪胎壓力監(jiān)測(cè)及控制系統(tǒng)通過(guò)對(duì)輪胎氣壓實(shí)時(shí)的反饋控制，實(shí)現(xiàn)了一套高效穩(wěn)定的閉環(huán)控制系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)和測(cè)試表明:此系統(tǒng)的輪胎狀態(tài)監(jiān)測(cè)可靠率在95%以上，能很好的對(duì)汽車(chē)進(jìn)行胎溫胎壓實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，并且能及時(shí)預(yù)防因輪胎氣壓過(guò)高而引發(fā)的爆胎，為汽車(chē)的行駛安全提供了有力的保障；此系統(tǒng)也能有效的降低汽車(chē)的耗油量，增加汽車(chē)的燃油效率，有很強(qiáng)的實(shí)用性。

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梁濤（1975-），教授，博士，從事自動(dòng)控制、汽車(chē)電子、計(jì)算機(jī)智能控制和現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的研究；

楊偉達(dá)（1990-），碩士研究生，從事嵌入式應(yīng)用開(kāi)發(fā)、汽車(chē)電子、無(wú)線通訊等方面的研究。

Tire Pressure Monitoring and Control System*

LIANG Tao*，YANG Weida，YANG Yukun，XU Guannan
（School of Control Science and Engineering，Hebei University of Technology，Tianjin 300130，China）

The Real-time tire pressure status inside the tire is very important to car driving safety and vehicle performance.How to monitor，control the tire pressure inside the tire，and maintain the air pressure inside all tires relative balance，has always been a very important research topic.However，applications currently on the market tire pressure monitoring system（Tire Pressure Monitoring System，TPMS），only can monitor the tire pressure，but not automatically make the air pressure inside the tire feedback to control the air pressure within the tire in time and keep pressure within all tires balance.To solve this problem，describes the design of a closed-loop tire pressure monitoring and control system，including overall program，hardware design，software design，encryption algorithms，performance analysis..The experiment and the test showed that:the system monitoring data is reliable and timely updates，which can effectively maintain the relative balance of all automobile tire pressure in order to increase the fuel efficiency of the car，which has a strong practical.

closed-loop control system；lin bus；control terminal；tire pressure sensors

TP393

A

1004-1699（2016）04-0627-06

項(xiàng)目來(lái)源:河北省科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（14214902D）

2015-09-26修改日期:2015-11-06