汽車胎壓外置檢測及控制系統(tǒng)設計

張鵬飛 李兵 李振中

摘 ?要：乘用車胎壓監(jiān)測系統(tǒng)裝置已強制加入車載控制單元中，在行駛過程中實時監(jiān)測胎壓，對輪胎欠壓及過壓報警提示，強有力保證駕駛的安全性、舒適性，降低因胎壓導致的交通安全事故率。文章以微處理器為基礎(chǔ)設計硬件裝置，引入軟件設計，設計實現(xiàn)輪胎胎壓外置檢測及控制系統(tǒng)，實現(xiàn)胎壓實時監(jiān)控、充放氣，并可依據(jù)法規(guī)實現(xiàn)相應的認證檢測。

關(guān)鍵詞：胎壓檢測;法規(guī)認證;欠壓;過壓

中圖分類號：TP273 文獻標志碼：A 文章編號：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

輪胎胎壓保持在合理范圍內(nèi)，是汽車行車安全及舒適性重要指標之一。胎壓監(jiān)測系統(tǒng)已經(jīng)成為新車標配，為駕駛安全保駕護航。我國在2017年10月發(fā)布了GB 26149-2017《乘用車輪胎氣壓監(jiān)測系統(tǒng)的性能要求和試驗方法》[1]強制要求新車型在2019年1月1日起配備TPMS。車輛配備TPMS是否符合標準要求，實時反饋準確的胎壓信息有待商榷，本文針對現(xiàn)有法規(guī)拓展設計一個胎壓外置檢測及控制系統(tǒng)。

1 胎壓監(jiān)測系統(tǒng)介紹

胎壓監(jiān)測系統(tǒng)根據(jù)輪胎參數(shù)獲得方式不同，主要有間接式和直接式兩種;根據(jù)供電方式的不同，分為有源式和無源式。

直接式主要分為機械式胎壓監(jiān)測報警系統(tǒng)、壓力傳感器式監(jiān)測報警系統(tǒng)、聲表面波原理監(jiān)測報警系統(tǒng)。[1]

間接式主要分為輪胎剛度與氣壓變化設計而成的監(jiān)測報警系統(tǒng)、磁敏式監(jiān)測報警系統(tǒng)、車輪轉(zhuǎn)速監(jiān)測報警系統(tǒng)。[2]

目前TPMS利用輪速傳感器信號，這與ABS、TCS、ESP等電子控制程序都是利用相同原始信號，集成后電子控制模塊降低系統(tǒng)成本，減少車載電子控制單元的硬件。

2 系統(tǒng)硬件設計

2.1 氣源供給系統(tǒng)

氣源供給系統(tǒng)包含低壓電源、雙電機氣泵、截止閥、氣罐、壓力傳感器、限壓閥等組成。

2.2 氣壓控制系統(tǒng)

氣壓控制系統(tǒng)主要包含電控截止閥、單向閥、電控放氣閥、氣壓傳感器、總線控制裝置等裝置。

2.3 氣路轉(zhuǎn)換系統(tǒng)

氣路轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括鎖緊螺桿、安裝盤、旋轉(zhuǎn)接頭。旋轉(zhuǎn)接頭由定子與轉(zhuǎn)子組成，通過軸承密封可實現(xiàn)相對的高速旋轉(zhuǎn)。

2.4 氣壓數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

氣壓數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與氣壓控制系統(tǒng)的總線控制連接，并且加入視頻音頻信號采集系統(tǒng)，可同時采集視覺報警信號和聲音報警信號。

3 胎壓監(jiān)測系統(tǒng)運行

本系統(tǒng)設計框架參照圖5所示，系統(tǒng)上電自檢后，可通過微機設置胎壓閾值，系統(tǒng)通過自檢判斷當前胎壓是否正常，如若胎壓低，則微機控制器發(fā)出指令使氣壓控制系統(tǒng)中的電控截止閥工作，氣罐中存儲的氣體會打入欠壓輪胎;如若胎壓過高，氣壓數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)控制電控放氣閥工作，將輪胎氣壓調(diào)整至正常值。

系統(tǒng)中為檢測車輛報警信息的準確性，加入視覺采集及音頻采集，將采集到的報警信號及實時胎壓建立標準時間軸，可判別胎壓報警信號時間的準確性。

氣源供給系統(tǒng)供電之后監(jiān)測氣罐壓力，設定標準氣壓值，通過限壓閥及截止閥使氣罐壓力始終維持在正常值，保證試驗檢測中氣源充足。

氣壓控制系統(tǒng)包含相互獨立四通道氣路，分別于車輛四輪連接，電控截止閥控制每路氣體是否通過，單向閥保證氣路不會回流，電控截止閥控制輪胎氣體的釋放，氣壓傳感器通過連接數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實時監(jiān)測四輪胎壓。

氣路轉(zhuǎn)接系統(tǒng)通過安裝盤與車輪輪轂螺栓緊固，定子與轉(zhuǎn)子通過螺紋孔密封連接，進氣口與輪胎氣門嘴連接可實現(xiàn)氣體釋放與輸送。

4 系統(tǒng)測試

依據(jù)國標GB 26149-2017《乘用車輪胎氣壓監(jiān)測系統(tǒng)的性能要求和試驗方法》中的試驗方法，檢測本試驗裝置的是否合理性及不足性。國標方法規(guī)定見表1。

試驗驗證通過某純電動轎車，裝配Ⅰ類胎壓報警裝置，測試動態(tài)多輪胎欠壓流程圖見圖7，數(shù)據(jù)如表2。

試驗過程中輪胎胎壓的變化通過數(shù)據(jù)采集器顯示不能達到同步，在放氣及充氣過程中，存在顯示延遲，還需進一步優(yōu)化，未達到實時顯示的預期要求。

5 結(jié)束語

汽車高度集成化的發(fā)展是目前的主流，車載主動預警系統(tǒng)的重要性愈加凸顯，加上政策的驅(qū)動，契合相應檢測設備的重要性隨之攀升。目前法規(guī)已經(jīng)延伸至輪胎高溫報警，為滿足多工況、多環(huán)境等因素下胎壓監(jiān)測系統(tǒng)及檢測設備的穩(wěn)定性、耐久性還需投入更多的努力。

參考文獻：

[1]GB 26149-2017乘用車輪胎氣壓監(jiān)測系統(tǒng)的性能要求和試驗方法[S].

[2]劉全有，趙福全，等.TPMS的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程，2010（12）：3-5.