三、輪胎壓力監控係統簡介
1.保持標準的輪胎壓力和及時發現輪胎漏氣是防止爆胎的關鍵。而汽車輪胎壓力監控係統(TPMS)是預防爆胎的理想工具。
2.GB 7258-2004《機動車運行安全技術條件》中指出:“車長大於6米的長途客車和旅遊客車、最大設計總質量大於1.2噸的載貨汽車和載貨牽引車應安裝輪胎壓力報警裝置”,並對有關部分機動車應安裝輪胎壓力報警裝置提出了要求,即自本標準發布之日起第25個月開始對新注冊車實施。
3.目前,輪胎壓力監測係統主要有兩種類型,即直接係統和間接係統。
4.直接式輪胎壓力監測係統是利用安裝在每一個輪胎裏的壓力傳感器來直接測量輪胎的氣壓,並對各輪胎氣壓進行顯示及監控。當輪胎氣壓太低或有滲漏時,係統會自動報警。
5.直接式輪胎壓力監控係統又分為主動式(Active)和被動式(Passive)兩種。
6.主動式輪胎壓力監控係統是采用在矽基上利用MEMS工藝製作電容式或壓阻式壓力傳感器,將壓力傳感器安裝在每個輪輞上,通過無線射頻的方式將信號傳送出去,安裝在駕駛室裏的無線接收裝置接收到該壓力敏感信號,經過一定的信號處理,顯示出當前的輪胎壓力。主動式輪胎壓力監控係統的優點是,技術比較成熟,開發出來的模塊可適用於各廠牌的輪胎。但缺點同樣比較突出,其感應模塊需要電池供電,因此存在係統使用壽命的問題。
7.被動式輪胎壓力監控係統的傳感器是采用聲表麵波(SAW)來設計的。這種傳感器通過射頻電場產生一個聲表麵波,當這個聲表麵波通過壓電襯底材料的表麵時,就會產生變化,通過檢測聲表麵波的這種變化,就可以知道輪胎壓力的情況。雖然這種係統不用電池供電,但是它需要將轉發器(Transponder)整合至輪胎中。
8.間接式輪胎壓力監測係統是通過汽車ABS係統的輪速傳感器來比較輪胎之間的轉速差別,以達到監控胎壓的目的。該係統主要有如下缺點:不能顯示出各條輪胎準確的瞬時氣壓值,同一車軸或同一側車輪或所有輪胎氣壓同時下降時不能報警,不能同時兼顧車速、檢測精度等因素。
9.輪胎氣壓實時監測與報警係統目前還沒有統一的標準,各公司都在努力開發具有競爭力的產品,以期在未來的競爭中搶占市場份額。具有分辨率高、無源、體積小等特征的輪胎壓力監控係統將是未來的發展趨勢。輪胎壓力監控係統要檢測出輪胎氣壓異常的狀況,隻有具有高分辨率才能有高的精度。電池壽命有限,且容量受溫度影響。為提高係統的可靠性,傳感器最好能進行無源檢測。輪胎能否正常工作不僅與氣壓有關,還與溫度、車輪轉速及載質量等有關。因此,壓力傳感器應能在測量輪胎氣壓的同時,還能測量輪胎內溫度和載質量。許多研究表明,利用輪胎壓力傳感器收集到的信息,可對車輛懸架係統進行故障監測並校正導航係統。因此,未來的傳感器應該是集各種功能於一身的無源智能型傳感器。
10.壓力傳感器和溫度傳感器是輪胎壓力監控係統的關鍵部件,采用一種新型的壓力溫度集成傳感器作為輪胎壓力監控傳感器,它包含壓阻式壓力傳感器和溫度傳感器兩部分。該傳感器集成了壓力和溫度兩種傳感器,具有體積小、成本低、測量精度高等特點。
11.壓阻式壓力傳感器的主要原理就是利用半導體的壓阻效應,把一個惠斯通電橋做在一個U型矽杯上。當矽杯受到壓力後發生形變,惠斯通電橋的四個橋臂電阻就會發生變化,從而打破了電橋的電平衡,從而會有一個電信號的輸出。根據壓阻效應,在應力作用下,矽材料的電阻率將發生變化。當不受壓力作用時,電橋處於平衡狀態,電壓輸出為零;當受到壓力作用時,由於壓敏電阻的壓阻效應,電橋失去平衡,輸出與所受壓力成正比的電壓。通過測量電橋電壓輸出值即可檢測壓力。