汽車主動(dòng)安全系統(tǒng)領(lǐng)域的重要角色——TPMS

汽車主動(dòng)安全系統(tǒng)領(lǐng)域的重要角色——TPMS

TPMS是汽車輪胎壓力實(shí)時(shí)監(jiān)視系統(tǒng)“Tire Pressure Monitoring System”的英文縮寫，主要用于在汽車行駛時(shí)實(shí)時(shí)地對(duì)輪胎氣壓進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)，對(duì)輪胎漏氣和低氣壓進(jìn)行報(bào)警，以保障行車安全，是駕車者、乘車人的生命安全保障預(yù)警系統(tǒng)。

　　在汽車的高速行駛過程中，輪胎故障是所有駕駛者最為擔(dān)心和最難預(yù)防的，也是突發(fā)性交通事故發(fā)生的重要原因。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在高速公路上發(fā)生的交通事故有70%~80%是由于爆胎引起的。防止爆胎已成為安全駕駛的一個(gè)重要課題。而TPMS系統(tǒng)是最理想的解決方案之一。

　　TPMS工作原理

　　TPMS系統(tǒng)主要有兩個(gè)部分組成：安裝在汽車輪胎上的遠(yuǎn)程輪胎壓力監(jiān)測(cè)模塊和安裝在汽車駕駛臺(tái)上的中央監(jiān)視器(LCD/LED顯示器)。直接安裝在每個(gè)輪胎里測(cè)量輪胎壓力和溫度模塊，將測(cè)量得到的信號(hào)調(diào)制后通過高頻無線電波(RF)發(fā)射出去。中央監(jiān)視器接收TPMS監(jiān)測(cè)模塊發(fā)射的信號(hào)，將各個(gè)輪胎的壓力和溫度數(shù)據(jù)顯示在屏幕上，供駕駛者參考。如果輪胎的壓力或溫度出現(xiàn)異常，中央監(jiān)視器根據(jù)異常情況，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提醒駕駛者采取必要的措施。

　　TPMS按照工作原理可分為間接式(基于輪速差判斷胎壓差別)和直接式(傳感器直接測(cè)量胎壓/胎溫)。由于間接式輪胎氣壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)存在容易發(fā)生誤報(bào)警、故障定點(diǎn)困難、報(bào)警反應(yīng)慢等難以克服的發(fā)展瓶頸。目前，世界范圍內(nèi)的研發(fā)已經(jīng)不把間接式輪胎氣壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)作為主攻方向。

　　全球的直接式輪胎氣壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研發(fā)的公司眾多，大體上分化為了兩個(gè)方向：一個(gè)方向是將此系統(tǒng)作為舒適系統(tǒng)開發(fā)，另外一個(gè)方向就是作為真正的主動(dòng)安全裝備進(jìn)行開發(fā)。沿舒適系統(tǒng)方向開發(fā)的胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的典型方案是單向系統(tǒng)，即只存在從輪胎電子模塊到無線接收機(jī)的單向通訊路徑。目前絕大多數(shù)商業(yè)化和正在研發(fā)的都屬于這個(gè)方向。這些企業(yè)有德國Beru、Siemens VDO(Continental)、愛爾蘭的Schrader、美國的Lear、TRW，日本的Pacific Industrial等公司。其產(chǎn)品都已經(jīng)投入批產(chǎn)。

　　而沿主動(dòng)安全方向研發(fā)的技術(shù)路線主要是雙向系統(tǒng)，即存在從輪胎電子模塊到無線接收機(jī)和從無線接收機(jī)到輪胎電子模塊的雙向通訊路徑。雙向系統(tǒng)按照工作方式又可細(xì)分為：完全雙向和準(zhǔn)雙向系統(tǒng)。準(zhǔn)雙向系統(tǒng)是指只在車輛起停階段存在雙向通訊的系統(tǒng)，而完全雙向系統(tǒng)是車輛起停以及運(yùn)行過程中都存在雙向通訊的系統(tǒng)。準(zhǔn)雙向系統(tǒng)與完全雙向系統(tǒng)比較，一個(gè)缺陷就是車輛行駛過程中其通訊可靠性不可控、輪胎電子模塊的監(jiān)控也無法實(shí)現(xiàn)。目前進(jìn)行準(zhǔn)雙向系統(tǒng)研發(fā)的公司有德國Beru和美國Lear公司，其產(chǎn)品已經(jīng)實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，并在幾款高端車型上得以應(yīng)用。

　　節(jié)能減排先鋒

　　輪胎氣壓是影響汽車行駛性能和安全性能的重要指標(biāo)，輪胎氣壓過低或漏氣，與地面的摩擦力成倍增加，也會(huì)加速輪胎的磨損，同時(shí)增加油耗。由于輪胎胎側(cè)是輪胎的薄弱部位，氣壓過低時(shí)，會(huì)不斷受到擠壓和拉伸，易造成疲勞失效，發(fā)生爆胎。所以對(duì)輪胎氣壓進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控是保證輪胎安全的重要手段。TPMS正是基于這樣的要求而開發(fā)設(shè)計(jì)的一項(xiàng)提高汽車安全性的新技術(shù)，它運(yùn)用汽車電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、無線通訊技術(shù)等，在汽車行駛時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)所有輪胎的氣壓，對(duì)輪胎漏氣和低氣壓狀態(tài)進(jìn)行報(bào)警。因此，TPMS對(duì)于提高汽車的安全性及經(jīng)濟(jì)性有較大貢獻(xiàn)。

　　采用胎壓檢測(cè)系統(tǒng)不僅使駕駛更加安全，而且可以節(jié)省燃料。德國大陸汽車公司曾測(cè)算，輪胎充氣壓力只要低于汽車制造商建議值0.3巴，便要多耗用1.5%的燃料。如果所有轎車和卡車都安裝胎壓檢測(cè)系統(tǒng)，僅歐洲每年就可減排CO2達(dá)1000萬t。

　　在歐洲，約有90%的輪胎問題是因?yàn)榫徛舛斐伞Ｓ捎谳喬ヅc輪轂之間接觸而出現(xiàn)不斷緩慢滲漏現(xiàn)象，每個(gè)輪胎三個(gè)月內(nèi)氣壓將下降0.2巴以上。因此，只有正常充氣的輪胎才能保證最佳工作狀態(tài)，減小滾動(dòng)阻力，才能實(shí)現(xiàn)最大燃油效率。不合適的輪胎壓力致使輪胎的滾動(dòng)阻力大幅增加，進(jìn)而導(dǎo)致燃料消耗的不必要增加和CO2排量增大。與此同時(shí)，汽車的制動(dòng)距離也會(huì)加長。如果所有汽車的輪胎都保持正確的壓力，歐洲的汽車行駛成本一年就可減少34億歐元。

　　全球市場(chǎng)及應(yīng)用情況

　　全球各機(jī)構(gòu)正在就是否有必要強(qiáng)制所有新轎車和卡車安裝電子胎壓檢測(cè)系統(tǒng)問題，探討其可行性與合理性以及具體實(shí)施方法。

　　美國法規(guī)規(guī)定，自2007年9月，所有載重量小于4.5t的新車都必須安裝胎壓監(jiān)控系統(tǒng)。

　　歐洲目前正在討論這項(xiàng)措施，按照歐盟委員會(huì)的意見，從2012年起，所有新車都必須配備TPMS。歐盟委員會(huì)希望通過這一規(guī)定同時(shí)促進(jìn)環(huán)境保護(hù)和減少因輪胎故障而導(dǎo)致的車輛事故數(shù)量。

　　在中國，有很多公司投入TPMS的研發(fā)，但目前還都沒有真正批量進(jìn)入OEM批量，大多集中在售后，例如上海泰好、保隆、航盛、蘇州駛安特等。

　　TPMS系統(tǒng)僅在幾款中高檔車型上有原廠裝配，如一汽大眾生產(chǎn)的奧迪、邁騰等車型上裝備的是單向直接式TPMS系統(tǒng)，以及在德國大眾輝騰、途銳等車型上裝備了準(zhǔn)雙向直接式TPMS系統(tǒng)。包括上海大眾、上海汽車、上海通用、奇瑞等在內(nèi)我國多家整車廠商都已經(jīng)開始或者計(jì)劃配備TPMS系統(tǒng)。