汽車輪胎氣壓實(shí)時(shí)監(jiān)控及提醒系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究

解宏琳 林松

【摘要】為減少由于輪胎氣壓引起的行車安全等問題，本文闡述了研發(fā)輪胎氣壓監(jiān)測系統(tǒng)的思路，利用車輪轉(zhuǎn)速傳感器對車輪速度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，并將數(shù)據(jù)反饋到OBD II系統(tǒng)，監(jiān)測胎壓信息的變化并及時(shí)提醒司機(jī)駕駛員，減小由于輪胎氣壓的突然變化對駕駛?cè)藛T等帶來的傷害。

【關(guān)鍵詞】汽車 安全 輪胎氣壓 實(shí)時(shí)監(jiān)測

1引言

2009年以前20年的時(shí)間里，美日兩國一直是全球排名第一的汽車生產(chǎn)國，直至2009年，中國汽車的產(chǎn)量超越日本，成為全球第一大汽車生產(chǎn)國。而隨著中國科技水平的不斷提高，改革開放步伐的持續(xù)深入，我國已在世界不同的領(lǐng)域，發(fā)出中國聲音，給出中國方案。國力強(qiáng)大的背后，受益最大的就是黨領(lǐng)導(dǎo)下人民群眾。隨著GDP的穩(wěn)步上升，人民生活水平也大幅提高，人們逐漸追求舒適、智能、方便的高質(zhì)量生活。在擁有家庭轎車的群體中，因汽車輪胎等原因引起的交通事故卻屢見不鮮，因此對汽車消費(fèi)者的切身利益，對汽車乘用人的人身安全考慮，對汽車輪胎氣壓的研究就顯得十分的重要。

2 項(xiàng)目研究目的和意義

眾所周知，在交通越來越便利的今天，由于輪胎氣壓不足等原因引發(fā)的交通事故比比皆是，尤其是在炎熱的夏季，路面溫度較高，輪胎氣壓也會受溫度的影響而偏高。而人們在行車的過程中，大多只是關(guān)注到車輛的內(nèi)飾方面，很少有人對汽車的輪胎有過多的重視，對于一些很少了解汽車知識的駕駛員，特別是一些女性駕駛員，在車輛輪胎胎壓已然很小或者根本沒有氣壓的情況下依然無所察覺，行駛在道路上，這對自身及行人都造成了極大的安全隱患。因此汽車輪胎實(shí)施監(jiān)控及提醒裝置的設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，具有十分重要的研究價(jià)值和意義。

3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、水平和發(fā)展趨勢分析

3.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀

目前我國在車輛的安全管理規(guī)定中，沒有強(qiáng)制性規(guī)定必須安裝胎壓監(jiān)控系統(tǒng)，因此對于車輛開發(fā)商及經(jīng)銷商來說，對TPMS系統(tǒng)的研發(fā)及投入就少之又少，由于“源頭”的不重視、不投入、不開發(fā)等原因，導(dǎo)致TPMS系統(tǒng)在中國的覆蓋率都處于一個萌芽階段。但是由于競爭及產(chǎn)品升級，技術(shù)革新等需要，部門開發(fā)商開始對TPMS系統(tǒng)逐漸重視，但真正的還未形成銷售體系及成熟的市場占有率。

3.2 國外研究現(xiàn)狀

20世紀(jì)70年代末，對輪胎氣壓監(jiān)測系統(tǒng)的研究在歐洲的一些發(fā)達(dá)國家就已經(jīng)開始進(jìn)行，英國Lucas公司早在1981年就推出了每個車輪均有傳感器的裝置模型和駕駛室設(shè)置接收器。隨后，C.RK公司和Marketing公司也相繼開發(fā)出了自己的產(chǎn)品，基本結(jié)構(gòu)是由信號發(fā)生器、傳感器、接收器三部分組成。德國Wabeo公司和Bosch公司在1989年推出了利用ABS傳感器檢測輪胎壓力的新裝置。英國S.P公司研制的DWS（漏氣報(bào)警系統(tǒng)），可以把輪胎壓力降低的信號通知駕駛員，系統(tǒng)利用ABS系統(tǒng)的傳感器來配合使用，通過計(jì)算程序檢測輪胎氣壓。

3.3發(fā)展趨勢分析

隨著人們生活品質(zhì)的提升，在追求舒適的同時(shí)也會對汽車行駛安全更加重視，在大數(shù)據(jù)、信息化時(shí)代的今天，胎壓監(jiān)測這一技術(shù)問題，必將得到有效的突破，使之成為經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的汽車安全系統(tǒng)，進(jìn)而普遍安裝在每一輛行駛的車輛上。

4 研究方案

4.1 研究目標(biāo)

該系統(tǒng)可通過讀取ABS電腦或直接通過車輛車輪轉(zhuǎn)速傳感器對車輪速度進(jìn)行監(jiān)控，并將監(jiān)測到的該數(shù)據(jù)反饋到OBD II系統(tǒng)，監(jiān)測胎壓信息的變化并及時(shí)提醒司機(jī)駕駛員，以便駕駛員能夠在第一時(shí)間，掌握輪胎氣壓的變化，并做出合理的操作步驟或解決方法，減小或避免危害的發(fā)生。

4.2 研究主要內(nèi)容

①參考國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，提出本系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)框架;②將本系統(tǒng)重要組成部分通過實(shí)驗(yàn)等途徑連接電路;③對顯示模塊與報(bào)警程序等主程序的編寫以及調(diào)試;④將軟件和硬件組裝并測試。

4.3 擬解決的關(guān)鍵問題

現(xiàn)在市場上主要有直接型的TPMS系統(tǒng)和間接型的TPMS系統(tǒng)，在安裝方面有諸多不便，有些安裝方法還會破壞原車線路，給原車帶不必要的破壞。

5 擬采取的研究方法、技術(shù)路線、實(shí)驗(yàn)方案及可行性分析

5.1 研究方法

①文獻(xiàn)法：通過檢索文獻(xiàn)，整理與分析，全面把握國內(nèi)外汽車輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)的相關(guān)情況;②對比分析法：通過直接式TPMS系統(tǒng)和間接式TPMS系統(tǒng)的對比研究，找出異同，參照設(shè)計(jì);③實(shí)驗(yàn)研究法：將設(shè)計(jì)好的系統(tǒng)模型投入實(shí)驗(yàn)中，檢測分析，進(jìn)行可行性判斷。

5.2 技術(shù)路線

目前國內(nèi)外生產(chǎn)的家用小汽車都設(shè)置有OBD II的診斷接口，在診斷接口后方的線束上找到車輪轉(zhuǎn)速傳感器的信號線，并將車輪的轉(zhuǎn)速信號轉(zhuǎn)化為電壓、電流信號傳遞給相關(guān)控制單元。該系統(tǒng)主要由單片機(jī)及顯示元件、信號處理器和報(bào)警元件等組成。其優(yōu)點(diǎn)在于安裝方便，不需要對車輛進(jìn)行拆裝，不破壞原車線路，無機(jī)械磨損。其原理是實(shí)時(shí)監(jiān)測每個車輪的轉(zhuǎn)速快慢來對比判斷的該車輪的氣壓狀況。

5.3 實(shí)驗(yàn)方案

此裝置主要由單片機(jī)及顯示元件、信號處理器、報(bào)警裝置等組成，配合使用原車的車輪轉(zhuǎn)速傳感器。車輪轉(zhuǎn)速傳感器用于實(shí)時(shí)監(jiān)控車輪的轉(zhuǎn)速，信號處理器把采集到車輪轉(zhuǎn)速信號進(jìn)行收集分析，并和正常數(shù)據(jù)進(jìn)行對比（監(jiān)控輪胎滾動半徑以及輪胎溫度狀況來判斷當(dāng)前車輪轉(zhuǎn)速是否一致），如果哪一側(cè)的輪胎有漏氣或者有異常，系統(tǒng)就通過報(bào)警的方式提醒駕駛員。例如左前輪，會報(bào)警“滴”一聲，右前輪則會“滴”“滴”兩聲，以此類推。并且，還同時(shí)可以顯示在顯示屏上。當(dāng)車輛打開點(diǎn)火開關(guān)時(shí)，該監(jiān)測系統(tǒng)開始工作，關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)，該系統(tǒng)停止工作。

6 可行性分析

①安裝方便，對車輛原有布局基本沒有破壞;②當(dāng)有故障時(shí)，顯示屏?xí)霈F(xiàn)故障代碼，但并不影響汽車的正常使用;③該裝置可適用于大多數(shù)汽車，安全可靠，兼容性強(qiáng)。

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作者簡介：解宏琳（1990.05-），男，吉林省長春人，職稱：助教，學(xué)歷：本科，研究方向：車輛工程，汽車檢測與維修。