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研究分析胎压监测系统T PM S 的类型和标准实施现

作者2019-03-29 13:46未知
 有资料显示,每年发生在中国的交通事故中,约有30%是因轮胎胎压过低导致摩擦过热爆炸、或因轮胎胎压过高直接引起爆炸,而高速公路交通事故中由胎压问题引起的比率高达50%。另据美国汽车工程师学会(SAE)的调查研究显示,美国每年有26万起交通事故是由于轮胎气压低或渗漏造成的,由爆胎引发的事故占事故总数的80%。据国家统计局数据显示,2016年1~12月我国汽油消费量11 983.1万吨,同比上涨3.4%,据有关专家统计,如果仅保持乘用车胎压正常,每年就可节约汽油消耗约220万吨,节约燃油费用100亿元,按乘用车保有量年均增长8%计算,节约的能源也会随之相应增长。由此可见,如果能保证轮胎的胎压和温度维持在一个标准范围内,既能使汽车爆胎、毁胎的概率减小,又能降低油耗和车辆零部件的损坏,所以从汽车安全和节能减排层面来讲,轮胎压力监测系统(TPMS)应与安全气囊、ABS一样作为汽车的三大标配系统。
  1 胎压监测系统概念
  胎压监测系统(Tire Pressure Monitoring System,TPMS),是一种采用无线传输技术,利用固定于汽车轮胎内的高灵敏度微型无线传感装置在行车或静止的状态下采集汽车轮胎压力、温度等数据,并将数据发送到车内主机上,并通过数字化的形式实时显示胎压和温度等数据,并在胎压出现异常时以蜂鸣或语音等形式提醒驾驶者进行预警的汽车主动安全系统。
  2 轮胎压力监测系统类型
  轮胎压力监测系统(TPMS)可分为两种类型:一种是间接式TPMS,这种类型是通过汽车ABS防抱死系统的轮速传感器来获取轮胎的轮速信号,当某一车轮胎压降低时,则该车轮的滚动半径变小,导致该车轮的转速比其他车轮快,通过比较轮胎之间的转速差别,以达到监视胎压的目的。简单来说就左右两个轮胎同时行驶在路上,如果其中的一个发生了漏气,那就破坏了之前的平衡,监测系统会根据这种不平衡来鉴别轮胎发生了异常,从而提醒驾驶员需要注意了,由于现在国家法规强制要求除N1类货车(总质量小于3.5 t)之外的所有车辆都必须安装ABS系统,市场上大部分的汽车都配备了该类型的胎压监测系统,或者都可以很容易的添加此功能,成本比较低,此类胎压监测系统目前在一些中低端轿车上使用比较多;此系统的主要缺点是无法对两个以上轮胎同时缺气的状况和速度超过100 km/h的情况进行判断;由于此系统只能通过声或光信号来对轮胎气压异常进行报警,故其不能准确的确定哪一个轮胎出现了异常。
  另一种是直接式TPMS,这一类型的胎压监测系统是通过安装在每一个轮胎内的压力传感器来直接测量轮胎的气压,然后通过无线发射器将各轮胎的气压数据直接发送到中央处理器上,并将监测到的各轮胎气压进行显示和监视,有些还能同时将轮胎的温度一起显示出来,当胎压太高、太低或有渗漏时,系统会自动报警,这种直接式TPMS可适用于各厂牌的轮胎,是当前的主流技术。
  直接式TPMS又包括外置式胎压监测装置和内置式胎压监测装置。外置式胎压监测装置由4个直接安装在轮胎气门嘴上的压力传感器、安装在点烟器上的无线接收器、电源和压力传感器防盗装置组成,只要车辆一启动,轮胎压力就会显示在无线接收器上,安装方便,是汽车后市场的主要后装设备,但是此类胎压监测装置只有在车辆启动时显示一次轮胎的胎压值,而在车辆行驶中是无法实时显示轮胎胎压值的,因此其不能对行驶中的轮胎状况进行监测预警。
  而内置式胎压监测系统一般由仪表盘、车载接收器和传感器三大部分组成。传感器与气门嘴集成在一体安装在轮辋上,直接测量轮胎气压,并通过无线视频信号发射到安装在驾驶室里的车载接收器上,车载接收器将接收到的视频信号处理后发送到安装在驾驶室台前的仪表盘上,用来显示轮胎气压,这种直接式TPMS能够实时监测并显示轮胎气压,当胎压出现异常时,系统会自动报警。极大地提高了汽车高速行驶的主动安全性。这一类直接式TPMS的主要缺点是在轮辋上安装压力传感器破坏了车轮的动平衡,同时传感器感应模块电池供电困难,对无线通信可靠性要求较高,这类直接式TPMS成本较高,一般只有在中档以下汽车上安装。
  3 轮胎压力监测系统(TPMS)在国内外的标准实施情况纵观国外,美国是全球范围内最早立法将TPMS列为汽车标准配置的国家,2003年11月,美国公路交通安全管理局(NTHTSA)制定了新版汽车安全技术法规,要求2007年9月1日以后,所有在美国销售的最大设计总质量不超过4 536 kg的四轮乘用车和商用车都必须安装轮胎气压监测系统;欧盟ECE R64法规要求,所有欧盟认证的最大总质量小于3 500 kg的M1类和N1类车辆从2012年11月1日必须安装TPMS系统,2014年11月1日强制实行;韩国法规要求3.5 t以下的乘用车从2013年1月1日起新车型强制安装TPMS,到2014年6月30日起所有车型强制安装;我国台湾地区也明确要求从2013年11月1日起,M1和N1类新车型强制安装TPMS;而伊朗也在2015年出台了强制性国家标准并实行。
  反观国内,国家有关部门(工业和信息化部装备工业司、国家标准化管理委员会工业一部、全国汽车标准化技术委员会、汽车电子与电磁兼容分技术委员会)早在2011年就出台了《基于胎压监测模块的汽车胎气压监测系统》(GB/T26149-2010)的推荐性标准。自2006年以来,中国汽车市场经历了“黄金十年”,汽车不再是奢侈品,越来越多的整车厂将中高端车型前装TPMS,而在汽车后市场领域TPMS的后装率也呈上升趋势,但是由于缺少强制性国家标准的要求,中国市场的TPMS应用情况并不乐观。由于TPMS在汽车静态和动态均能监测所有轮胎的气压,对轮胎气压过低、气压过高、漏气状态及时报警,而且世界各国近年来十分重视在车辆上强制安装使用TPMS,所以,我国TPMS强制性国家标准的制定和出台就显得很紧迫了。
  2016年9月27日,全国汽车标准化技术委员会汽车电子与电磁兼容分标委在北京召开审查会,重点审查了胎压监测系统、电磁兼容、功能安全等重要标准,讨论三年之久的强制性国家标准《乘用车轮胎气压监测系统的性能要求和试验方法》(GB26149)最终通过审核,这就意味着TPMS强制性国家标准将会很快出台并执行,根据会议内容显示,我国M1类车型TPMS强制安装的统一时间表为:2019年1月1日起,中国市场所有新认证车必须安装TPMS, 2020年1月1日起,所有在产车开始实施强制安装要求。根据专家统计,2013年全球TPMS需求量已达2939万套,装配率高达33.67%,预计随着欧盟等地区TPMS产品的不断普及,2017年全球TPMS需求量将达到5 477万套,年均增长15%左右,装配率有望超过50%;中国市场,2011年前装需求量约为100多万套,2013年增加到247万套,增速远高于全球市场,未来3~5年,从美国的经验来看,随着强制性标准的出台,必将促进TPMS技术进步和产业的有序发展,中国TPMS产业会迎来一个快速发展时期,这也必将推动中国汽车电子安全系统的升级发展。
  4 结语
  由于没有强制性国家标准,目前市场上前装TPMS系统和汽车后装TPMS系统技术指标不统一,报警时间、报警临间值参差不齐,甚至绝大部分都不符合2011年就出台的推荐性标准GB/T26149-2010《基于胎压监测模块的汽车胎气压监测系统》要求,可见沿用推荐性标准制定的《乘用车轮胎气压监测系统的性能要求和试验方法》(GB26149)强制性国家标准的发布实施,对完善我国汽车电气电子标准体系、引导TPMS产品技术发展、规范我国TPMS产品使用具有积极意义,也将大力推动汽车技术提升和推广应用,进一步提高我国道路交通安全和节能环保水平。
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