编者按:本期前面的文章介绍了车主换胎的相关内容,提到了轮胎的磨损、寿命,什么时候该更换轮胎等。然而,我们要知道,轮胎的磨损是可以通过相关的汽车电子产品得到控制的,寿命也可以得到相应的提高。这类电子产品就是被誉为轮胎“保护神”的TPMS(汽车轮胎压力监视系统)产品。
当然,TPMS(汽车轮胎压力监视系统)除了可以控制轮胎的磨损,提高轮胎使用寿命外,还可以用于在汽车行驶时,实时对轮胎气压进行自动监测,对轮胎漏气和低气压进行报警,以保障行车安全,防止爆胎。同时,如应用得好,还可以保证汽车轮胎在长期使用中,处于合理使用状态,从而降低油耗,减少轮胎及相关部件的损耗。所以,对车主而言,可以把TPMS看作是关乎汽车安全、人身安全的汽车电子产品。
TPMS的含义及其作用
TPMS 是汽车轮胎压力监视系统“Tire Pressure Monitoring System”的英文缩写。主要功能是监控、显示及确认轮胎的工作状态,并对轮胎出现的异常状况(如超压、欠压、超温、气压突变等)及时报警,并通过声光、数字显示当前的状况,以保障行车安全,防止爆胎,同时保证汽车轮胎长期处于合理使用状态。
胎压无非是三种情况,一是胎压正常,二是胎压不足、三是胎压过高。胎压正常,这是我们想要的结果,而对于其他两种情况,在我们的车辆日常使用过程中也经常会出现。如下图,A是胎压正常、B是胎压不足、C是胎压过高。
胎压不足时:在所有会造成爆胎的因素中,胎压不足当为首要原因,因此对轮胎进行正确的充气并对其压力进行监控有重要的意义。通常为了提醒消费者,轮胎生产厂家会在使用轮胎手册或胎壁上,标上正常的胎压值,单位是kPa。然而,很多时候,轮胎漏气不是车主能立即发现的。当胎压不足时,轮胎与路面的接触面积会增加,这样在增大摩擦力的同时,也会致使轮胎弯曲变形,加快轮胎的磨损,从而导致油耗显著增加。特别是当汽车高速行驶时,更会削弱轮胎的承载能力,进而缩短轮胎的使用寿命,增加爆胎的可能。
胎压过高时:虽说发生胎压不足的机会远比胎压过高来得多,但我们也不能忽略胎压过高所引发的危害。当胎压过高时,会减小轮胎与地面的接触面积,而此时轮胎所承受的压力相对提高,当行驶经过突起物时,轮胎内没有足够空间吸收振动,会影响乘坐舒适性及损害悬吊系统,使轮胎暴露于危险之中。
加装了TPMS产品,就可以检测监控胎压情况,使我们的轮胎时时在正常胎压下行驶,获得的好处,可谓是很多。
下面看一组由龙易国际TPMS方案提供商给出的统计数据,就可以知道胎压与油耗和轮胎寿命的关系。
统计表明,正常的轮胎压力可以省油,延长轮胎寿命,减少向周围环境排放污染物,既经济又环保。
TPMS工作原理:
TPMS通过在每一个轮胎上安装高灵敏度的传感器,在行车或静止的状态下,实时监视轮胎的压力、温度等数据,并通过无线方式发射到接收器,在显示器上显示各种数据变化或以蜂鸣等形式,提醒驾车者。并在轮胎漏气和压力变化超过安全门限(该门限值可通过显示器设定)时进行报警,以保障行车安全。
TPMS的功能:
◆ 全时监测轮胎压力;
◆ 轮流显示当前轮胎压力及温度 ;
◆ 高压报警;
◆ 高温报警;
◆ 快速漏气报警;
◆ 主机电池低电量提示;
◆ 停车时显示屏自动关闭;
◆ 电池供电时主机可自动进入停车省电模式 ;
◆ 可根据车型及轮胎位置设定相应的标准压力值。
加装TPMS是汽车安全的必然趋势
杜邦汽车最新调查表明,大部分用户认为,最需要考虑的问题,是汽车的安全性,它比汽车性能、车载娱乐和燃油效率都更重要,安全性是车主最关心的问题。
据美国汽车工程师学会统计,由爆胎引发的交通事故,已占高速公路交通事故总数的70%。由于每年造成经济损失巨大,美国政府要求汽车制造商加速发展轮胎气压监测设备,以求减少轮胎事故的发生。美国的道路安全协会NHTSA,为了利用TPMS系统提升道路安全,立法规范车身毛重在4500公斤以下的卡车、巴士、轿车、SUV,必须装配TPMS胎压监测系统,欧盟和中国的TPMS立法工作也正在进行中。因此我们可以把TPMS称之为继ABS(防抱死刹车系统)、安全气囊之后的第三大汽车安全系统。
汽车行使过程中,爆胎的原因是由于在轮胎压力或温度不正常情况下长时间行驶,导致轮胎严重磨损,造成爆胎。TPMS产品的目的,就是提醒车主正常使用轮胎,避免对轮胎的损坏。
就车主而言,提高个人和家人的乘车安全性,是有车族的心愿,用少量的资金投入,换来行车的安全,必将成为大众化的选择。再者,TPMS产业研究报告显示,国内专业和非专业的TPMS生产厂家已达200多家,预计2010年将达到2000家以上,中国TPMS市场的全面爆发指日可待。由于市场量的扩大,厂家生产成本也会较大幅度降低,市场竞争促使TPMS产品价格降低、性能提高,从而加速TPMS的普及和推广。因此,TPMS产业前景是明朗的,加装TPMS产品也是市场发展的必然趋势。
TPMS的类型和产品特点
目前装置于车辆上的胎压监测系统分为两种,一种是使用ABS传感器的间接量测系统,另一种为使用设置在轮胎内的无线接口传感器的直接量测系统。
间接式胎压监测系统间接式胎压监测系统(Indirect Tire Pressure Monitoring System),主要是透过防死锁刹车系统(ABS)上的速度传感器,来判定各条轮胎的胎压。车辆行驶,当其中一条轮胎的胎压较低时,车辆的重量会使该轮胎直径缩小,车轮之间的转动次数自然会有差别,经过计算后,将触动警报系统,向驾驶者提出警告。
间接式胎压感测系统的优点是:与ABS共享传感器和检测信号,不必添加额外的硬件装置,所以只需调整车内计算机的软件,便可获得胎压异常的警示信息,因此开发时间和成本较低。
但其缺点是通过收集比较各车轮转速的方式,来判定轮胎的胎压是否过低,因此,如果要使用间接式胎压监测系统,前提是车辆必须有ABS系统。加上会影响轮胎转速的因素,除了胎压异常所导致外,行驶的路面也是主要原因,如行驶于雪地或湿滑路面时,空转会使某一轮胎的旋转次数大幅提高。或者是当车子高速转弯时,车胎的抓地力已经无法克服过弯时的离心力,外侧轮胎与内侧轮胎的转动次数便有明显差异,这些情况便会出现错误警告信息。另外,当四条轮胎的胎压同时下降,系统便失去判定的准则,警告信息自然就不会出现。
间接式胎压监测系统,受到最多争议的,就是侦测功能仅在车辆行驶中才能发挥作用,对备胎或当车辆停滞时,便无法判断,还会出现误报现象。
直接式胎压监测系统直接式胎压监测系统(Direct Tire Pressure Monitoring System),主要是在每一个车胎中,加装压力传感器来直接测量轮胎的气压,这套系统包括无限传感器、接收天线、接收器和监视器设备。直接式胎压监测系统,是将气压感测与传输模块,装在一种特殊金属制的气阀上,通过安装在每一个轮胎气孔上的无限传感器,将所测量的胎压数据通过无线方式,发送到接收天线,再显示在监视器内。如果轮胎下降时,直接式胎压监测系统能够提供立即的警示。甚至,有些系统可让驾驶者,直接从行车计算机上检视四条轮胎的实时胎压数据,随时了解各轮胎的胎压状况。
为了进一步提高系统的可靠性,这套系统在设计上也添加了防护措施。这是因为随着电子技术应用的范围扩大,车内将会装置更多的无限传感器。因此,当传输胎压数据时,同时也会传输一组辨别码,防止系统接收错误信息。另一方面,当系统出现问题,例如无法收到信号或是电池没电时,驾驶者也可从监视器上得知。值得一提的是,对于胎压检测系统,与使用传统的锂电池供给能量相比,目前国外正在研究利用轮胎震动能量,或使用外部磁场发电为轮胎内的系统供电。而目前欧盟组织已决定支持此技术及研发计划,并计划在未来把它作为必备装置装配到每一辆欧洲生产的汽车中去。
目前普遍见于汽车的安全系统,如ABS,安全气囊等均属“被动”型,也就是在事故发生后才会启动保护人身和汽车的安全措施。而胎压监视系统则属于“主动”型安全警示系统,特别是直接式胎压监测系统,能起到更好的预防作用(直接式TPMS也被更多的车主所选择)。产品还可以分为通用型和专车专用型。然而不管是间接式或是直接式胎压监视系统,都只是起一个提醒角色的作用,并不是解决爆胎的最终方案,能够在低胎压甚至零胎压的状态下,仍然安全行驶的轮胎,才可彻底解决爆胎所带来的危害。平时,若驾驶者能将检视轮胎视为习惯,不过度依赖仪器,爆胎的机率将会降低,才能真正达到行车安全的目的。
TPMS前景看好,但也存在亟需解决的问题
在国内TPMS制造商方面,上海爱泰、TOPSYSTM、SmarTire、南海卓艺、深圳轮行天下、佛山TOPCHEK等厂商,均为TPMS技术在中国的普及作出了巨大贡献。方案提供商英飞凌、通用电气、飞思卡尔、龙易国际、凯源、诺丽等,亦为TPMS在国内的发展起到了助推器的作用。在汽车后市场方面,华阳、好帮手、航盛等车载主机生产商,同样也生产和销售TPMS系统产品。有实力与具有前瞻性的企业,都看好TPMS在汽车安全上的作用及其发展趋势。
在2008年4月份的北京车展上,华阳推出了4款胎压监测系统(TPMS)。据了解,华阳的TPMS产品,具有长寿命、高可靠、易安装等特点。该产品使用软件智能管理技术,使产品耗电低、使用寿命长,产品不但适合各种小车,也适合货车和商务车。采用相对气压检测方法,可适合在像西藏、青海等高、低气压差别较大的地区行车使用。
有业内人士认为,随着汽车电子化越发达,自动化程度越高,对汽车科技和电子产品的依赖性越大。目前车用胎压监测系统TPMS的发展趋势,将朝着多功能、模块化、智能化、微型化方向发展。在恶劣环境下,要求TPMS产品确保低功耗和高度运行的可靠性,缩小传感器误差容限和延长产品工作寿命。
目前,国内TPMS产品应用发展方面,有两个问题亟需解决。首先是产品电池的无源化。TPMS系统的主要技术难点,集中在胎内的发射监测模块上。目前带电池TPMS模块,已经可以基本适应恶劣条件了,但是由于要使用电池,TPMS目前仍然无法彻底解决以下几个问题:体积过大,重量过大,使用寿命有限,更换电池,监测密度无法做到实时监控,无法保证稳定性与可靠性。如果胎内模块可以实现无源(即无电池),则上述问题都可以迎刃而解。就像上面提到的,国外正在研究利用轮胎震动能量,或使用外部磁场发电为TPMS系统供电,可以实现无源工作,真的要期望这一天早点到来。
第二是爆胎后能与车身稳定系统连接。TPMS系统主要是预防爆胎的一个预警系统,不能起到修复作用。所以,要求TPMS在发出危险警报后,能通过CAN和LIN总线将信号传入车身的稳定系统,使车身的稳定系统在接收到TPMS的危险信号后,能对车身作出一系列的安全指令,从而使危险系数降到最低。
就目前而言,TPMS产品确实能为车主带来很好的预警作用,但考虑到产品存在的问题,所以车主良好的使用和检查轮胎的习惯,也显得尤为重要。
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