汽车胎压监测系统工作原理

随着汽车科技的进步，越来越多的汽车都安装上了汽车胎压监测系统，它给我们快捷实时的知道了汽车胎压的情况，开车前再也不用为担心汽车胎压不足和过高而烦恼了，汽车胎压监测系统给我们的用车带来了极大的便利。下面我们来了解一下汽车胎压监测装置工作原理，他是如何实时给我们工作检测汇报胎压的。

认识汽车胎压监测系统

汽车胎压监测系统(Tyre Pressure Monitoring System，TPMS)是一种能对汽车轮胎气压、温度进行自动检测，并对轮胎异常情况进行报警的预警系统。

目前直接式TPMS发射模块较多采用以下两种方案：

1)电池+单片机+传感器+射频芯片

2)是电池+内部集成MCU的传感器+射频芯片。

前一种方案由于集成度低、体积和功耗大而被市场逐渐淘汰，后一种方案是当前市场上较为先进的产品设计形式。

随着半导体及硅显微机械加工技术的快速发展，一种新的设计方案即电池+内部集成MCU和RF的专用传感器正成为TPMS发射模块设计的主流。这种方案集成度更高，体积和功耗更小，使用寿命更长，产品竞争力也更强。

胎压监测系统组成
胎压监测系统由两部分组成，一是报警器（包括显示屏、无线接收器和报警蜂鸣器），二是胎压传感器。
报警器大多都比较简洁美观，可以接收并显示四个轮胎的气压数据，一般都需要连接汽车上的电源来完成供电。
传感器每个车轮一个，有外置与内置两种，外观虽然小巧但却内嵌了气压检测装置、无线发送装置和长寿命电池单元。
当汽车开动时，安装到各个轮胎的传感器就会将胎压数据通过无线信号传输到报警器，报警器接收到数据后对胎压数据做出分析判断，并根据情况进行显示和警告。
轮胎压力传感器分别安装在4个车轮轮毂上，负责测量轮胎内部的压力、温度和电池电压等物理状况，并将测量数据通过无线形式按照一定的规律发给胎压控制器。驾驶员通过胎压控制器上的显示屏和按键可查看4个轮胎的压力值、温度值。当某一个轮胎的温度、压力或电池电压超过了报警阀值，胎压控制器能够准确识别轮胎的位置，并且发出图形、声音、文字报警。www.qcwxjs.com
胎压监测仪内置式和外置式的都可以，价格从400多到1000多都有。
功能都差不多的。安装铁将军外置式的话比较方便，城区使用足够了。

安装不用再拆轮胎了，不用做动平衡，不用另外接线，这样仪表盘看起来比较干净。自己动动手都能搞定，不用去店里请别人帮忙。内置式的适合野外使用。

汽车胎压监测装置分类
胎压监测主要分为两种，一种是间接式胎压监测（Wheel-Speed Based TPMS，简称WSB），另一种是直接式胎压监测（Pressure-Sensor Based TPMS，简称PSB）。另外还有一种复合式TPMS。


汽车胎压监测装置工作原理
胎压监测大体分两种：
一种是间接式胎压监测系统又称WSB，是通过轮胎的转速差来判断轮胎是否异常；
一种是直接式胎压监测系统，通过在轮胎里面加装四个胎压监测传感器，在汽车行驶过程中对轮胎气压和温度进行实时自动监测，并对轮胎高压、低压、高温进行及时报警，避免轮胎故障引发的交通事故，以确保行车安全。
现市面上大多都是直接式胎压监测系统产品，而直接式胎压监测系统产品又分内嵌式和外挂式。

直接式胎压监测：

直接式胎压监测装置是利用安装在每一个轮胎里的压力传感器来直接测量轮胎的气压，利用无线发射器将压力信息从轮胎内部发送到中央接收器模块上，然后对各轮胎气压数据进行显示。当轮胎气压太低或漏气时，系统会自动报警。

间接式胎压监测：

间接式胎压监测的工作原理是:当某轮胎的气压降低时，车辆的重量会使该轮的滚动半径将变小，导致其转速比其他车轮快。通过比较轮胎之间的转速差别，以达到监视胎压的目的。间接式轮胎报警系统实际上是依靠计算轮胎滚动半径来对气压进行监测。

直接式胎压监测与间接式胎压监测对比：
这两种胎压监测装置各有优劣。直接式胎压监测装置可以提供更高级的功能，随时测定每个轮胎内部的实际瞬压，很容易确定故障轮胎。间接系统造价相对比低，已经装备了4轮ABS（每个轮胎装备1个轮速传感器）的汽车只需对软件进行升级。但是，间接式胎压监测装置没有直接系统准确率高，它根本不能确定故障轮胎，而且系统校准极其复杂，在某些情况下该系统会无法正常工作，例如同一车轴的2个轮胎气压都低时。

汽车胎压监测装置系统类型

间接式WSB：
（Wheel-Speed Based TPMS，简称WSB），这种系统是通过汽车ABS 系统的轮速传感器来比较轮胎之间的转速差别，以达到监测胎压的目的。ABS通过轮速传感器来确定车轮是否抱死，从而决定是否启动防抱死系统。当轮胎压力降低时，车辆的重量会使轮胎直径变小，这就会导致车速发生变化，这种变化即可用于触发警报系统来向司机发出警告。

直接式PSB：
（Pressure-Sensor Based TPMS，简称PSB）。

复合式TPMS

它兼有上述两个系统的优点，它在两个互相成对角的轮胎内装备直接传感器，并装备一个4轮间接系统。与全部使用直接系统相比，这种复合式系统可以降低成本，克服间接系统不能检测出多个轮胎同时出现气压过低的缺点。但是，它仍然不能像直接系统那样提供所有4个轮胎内实际压力的实时数据。

轮胎压力监测系统还是存在着不少需要完善改进的地方。对于间接系统来说，同轴或2个以上 轮胎缺气的情况无法显示；车速100 km/h以上时监测失效。而对于直接系统，无线信号传输的稳定性和可靠性、传感器的使用寿命、报警提示的准确性（有无误报、错报）以及传感器的耐压性等都是亟待提高的。

已安装轮胎压力监测系统的有奥迪、宝马、奔驰、法拉利、保时捷和大众等的部分车型，可以说 TPMS属于比较高端的产品，离大众化和普及化还有很长的距离。据统计，在2004年的美国，登记在册的35%的新车都安装了TPMS，预计 2005年将达到60%。在高度重视汽车安全性的未来，轮胎压力监测系统早晚会成为所有汽车上的标准配置，就像ABS从出现到普及一样，需要一个过程。www.qcwxjs.com


第一种：内置直接测量式
内置式胎压监测系统的压力传感器需要装到轮胎内部，必须要到可以拆装轮胎的修理店进行操作，可能还需要换掉原有的气嘴，操作完毕后最好再做个四轮定位。内置式的安装过程虽然复杂很多，但一旦安装完成后就会一劳永逸。

这种胎压监测最明显的一点就是可以单独测量每一个轮子的胎压，并以数字的形式显示在仪表盘或者显示装置上，驾驶员可以很直观的了解当前每一个车轮的胎压状况，当某一个车轮胎压异常，过高或者过低，行车电脑就会发出报警。

内置直接测量式胎压监测原理：
每一个传感器都内置在轮胎里位于气门口附近，原厂的会与气门做在一起，每一个单独的传感器靠电池供电，将测量的胎压数值通过无线传输至接收器，然后显示出来。

这种传感器的优点：

显示数字相对准确，无需手动校准。缺点：后天安装或更换过程较为复杂，电池寿命长短不一。

第二种：外置直接测量式
外置式胎压监测系统与内置式胎压监测的报警器部分区别不大，二者之间主要的区别在于压力传感器的安装方式。

外置式胎压监测系统的传感器通常会像一枚气嘴帽一样被“拧”到轮胎气嘴上面，这样的安装方式最大的优点是安装简便，缺点是裸露在外的传感器容易受到灰尘、雨雪等外部因素的干扰。

这种胎压监测同样也可以单独显示每一个轮子的胎压，并以数字的形式显示在显示装置上。

外置直接测量式胎压监测原理：

这种胎压监测的原理与第一种类似，无非就是传感器不是藏在轮胎里面的，而是像气门盖一样拧上去，就像充气时候用的胎压表一样，只不过它也靠电池给传感器供电通过无线发射信号，接收器接收之后显示出来。

这种传感器的优点：

安装简单省事，可以直观显示单独轮胎胎压数值。缺点：电池寿命有限，可靠性不高，裸露在外容易损坏，而且被偷盗的可能性极其高，所以原厂大多不会配备这种胎压监测，通常都是车主后天加装所用。www.qcwxjs.com

第三种：通过ABS所用轮速传感器间接测量

这种胎压监测无法独立地显示每一个轮胎的压力，只能是在有一个轮胎缺气时发出报警，给驾驶员给予提醒，但是驾驶员并不知道到底是哪一个轮胎出现了问题。

轮速传感器间接测量胎压原理：
我们都知道当一个轮胎缺气的时候它的周长就会发生改变，所以说轮速传感器可以分析出4个轮胎转速的差别，行驶相同的距离缺气的轮胎由于周长变长转动的圈数就会变少，当差别很大时行车电脑就会发出胎压异常报警。
这种传感器的优点：
成本相对比低，不受电池寿命的影响，工作相对稳定。缺点：无法单独显示各个轮胎的压力，且某一车轮空转后容易出现误报的情况。

汽车胎压监测系统具体性能指标：
1)可监测胎压范围为0～4．5 bar，分辨率25 mbar，通常汽车的轮胎气压在2．2～2．8 bar之间；
2)可监测温度范围：-40～125℃，分辨率2℃，汽车的轮胎温度一般约75℃； www.qcwxjs.com
3)轮胎压力传感器发射功率用频谱分析仪测得在-40 dBm左右，胎压控制器接收灵敏度在-100 dBm；
4)采用500 mAh的电池，若每天正常行车12 h，发射模块可正常工作6年以上。

汽车胎压监测系统的一些问题解答
胎压监测系统会与其他无线信号系统相互干扰吗
1.如果安装了不合格的电器设备（例如没有磁环装置的导航仪）就可能会发生干扰情况，当发生干扰时往往会造成胎压监测数据传输延时。不过还好，在实际使用过程中这样的问题并不多见。
我们看到的爆胎事故，大多数是由于轮胎外伤造成。普通的轮胎外伤通常不会造成即刻爆胎，但却会因为缓慢漏气造成胎压过低，在行驶过程中造成轮胎物理性疲劳，最终引发爆胎事故。而胎压监测装置正好可以用于监测和预警类似的事故发生。




有时候汽车胎压监测装置为什么会误报

前面讲过，被动式胎压监测系统，是在ABS的基础上，对软件进行一定的升级后，即可获得胎压报警的功能。与主动式胎压监测系统不同，被动式胎压监测系统没有测量轮胎气压的压力传感器，其原理是借助轮速传感器监测每个车轮的转速，当某个轮胎的胎压下降，车轮的半径就会减小，周长也同步减小，在相同的行驶距离内，胎压低的车轮转速就会增加。系统经过计算和对比后，发现某个车轮转速发生了变化，就会自动点亮胎压报警灯。

主动式胎压监测系统能实时显示每个轮胎的胎压
因此，被动式胎压监测系统存在几个明显的缺陷：
当车辆行驶在砂石、泥泞、雪地等容易打滑的路面时，由于轮胎出现了不同程度的打滑，系统很容易出现误判现象；
当同一轴上的两个车轮同时出现程度相近或相同的胎压变化时，系统又会出现漏判现象；
当汽车处于静止状态时，系统无法实时监测判断胎压情况；

当某个轮胎胎压异常时，系统无法明确指出是哪个轮胎存在故障。

总而言之，被动式胎压监测系统只能用做定性判断，而无法做到定量，同时还会经常出现误判，偶尔还会漏判。为此，建议驾驶装有被动式胎压监测系统的车主，最好能随车携带一支胎压计，遇到胎压报警时，随时检测胎压具体值，以弥补被动式胎压监测系统的不足。
在装有被动式胎压监测系统的车上随车携带一支胎压计很有必要虽然被动式胎压监测系统存在诸多不足，但由于无需额外增加硬件，成本很低，因此还是被许多车厂采用。