汽车轮胎预警系统研究.ppt

汽车轮胎预警系统研究,,汽车轮胎预警系统研究,轮胎是控制汽车运动的主要部件，而轮胎故障也是造成和诱发交通事故的主要原因之一特别是当汽车在高速公路上行驶时，奔驰的汽车因轮胎爆裂而突然失控，会酿成严重的交通事故。轮胎充气不当还会引起大量的燃料浪费和环境污染。据研究，胎压下降10，轮胎寿命减少15;胎压每下降0.21bar,燃料消耗增加1.5。,汽车轮胎预警系统研究,在汽车的高速行驶过程中，轮胎故障是所有驾驶者最为担心和最难预防的问题，也是突发性交通事故发生的重要原因。据统计，美国每年有26万例交通事故是由于轮胎气压过低或渗漏造成的，占交通事故的75;而中国高速公路上交通事故的70也是由于爆胎引起的。怎样防止爆胎己成为安全行驶的一个重要课题。,汽车轮胎预警系统研究,汽车轮胎压力实时监测与预警系统也称为轮胎压力监测系统TirePressureMonitoringSystem缩写TPMS，主要作用是在汽车行驶过程中实时的对轮胎气压进行自动监测，对轮胎异常状况进行报警，以保障行车安全。TPMS属于“事前主动”型安保，即在轮胎出现危险征兆时及时报警，采取措施，将事故消灭在萌芽状态，确保汽车行驶过程中始终处于安全状态。,汽车轮胎预警系统研究,轮胎压力监测系统是从上世纪80年代针对赛车进行系统的开发开始的，美国政府要求汽车制造商加速发展TPMS系统，以求减少轮胎事故的发生。2000年11月I日美国总统克林顿签署批准了国会关于修改联邦运输法的提案，要求2003年后所有的新车都需把这种系统作为标准配置。2001年7月，为响应美国国会对车辆安装轮胎压力监测系统TPMS立法的要求，美国运输部和国家高速公路安全管理局联合对现有的两种TPMS系统进行了评价，该报告第一次将TPMS作为专用词汇。目前，由于系统安装的时间比较紧，政府批准认可的、满足联邦运输法提案要求的TPMS主要分为两种类型间接式、直接式TPMS。,汽车轮胎预警系统研究,轮胎气压过低的影响,气压过低，导致轮胎接地面积增大，胎侧屈挠点改变，外层伸张，内层压缩，产生压缩应力，随着轮胎温度升高，易使胶料的物理性能受到破坏，从而导致胎面磨耗不均，轮胎生热快，造成脱层。当轮胎碰到障碍物时，由于冲击力大，胎体帘线易断裂，致使轮胎爆破;轮胎生热高，加速内胎损坏。外胎在轮毅上有时发生转动，易引起气门嘴脱落，而且驱动轮上的轮胎易损坏;轮胎滚动阻力增大，燃料消耗增加，转向性能差;在坏路面上高速行驶，造成胎冠损伤有小洞眼、花纹掉块。在气压过低的情况下继续行驶，造成胎侧内壁帘布损坏、胎肩和胎体脱离、胎里和胎体碾伤。,气压过高的危害性,轮胎的负荷能力和气压都是在设计时就己给定了，内压增加只能使轮胎刚性增大，载荷下的变形显得较小而已。胎面胶的橡胶分子链长期处于高度伸张和应力状态下，其耐磨性显著下降，必然导致胎面中部加速磨损。从轮胎结构看，胎冠部位帘布层顶部处于行驶面中心部位，胎内气压向外扩张的作用力在胎冠顶部达到最大值，使胎体产生较大的径向伸长变形。虽然胎面胶有一定的弧高，但由于胎面中部最先与地面接触，所受的冲击力、剪切力和磨耗也最大。如果气压过高，迫使胎面中部产生更大的凸变，胎面弧高进一步增大，胎体帘线和胎面胶都处于过度伸张状态，内应力增大，胎面与地面的接触面积减小，单位压强增加，导致行驶面中部的磨损进一步加剧。,气压影响曲线,温度与轮胎,轮胎在行驶过程中会因生热而出现温度大幅度升高现象。轮胎温度的升高除会使橡胶强度降低外，还会导致帘线强力降低。当轮胎温度从0℃升高100℃时，对尼龙轮胎来说，帘线强力会降低20左右，橡胶强度则下降50左右；轮胎温度高于临界温度100C以内时正常温度，100-121℃时临界温度，121℃以上是危险温度时，橡胶强度和帘线强力降低更多，因此轮胎的温升对其使用寿命的影响很大。汽车在行驶过程中，特别时在高速公路上高速行驶时，驾驶员即使没有操作失误，轮胎也会突然爆破。,温度与轮胎,TPMS基本原理,TPMS系统的工作原理在轮胎的内部安装内置压力和温度传感器，它将温度和压力信号转换为电信号，通过无线发射装置将信息发射出来。传感器发射出来的信息由接收机接收处理后，再在安装在驾驶台上的显示器中显示出来，在行驶过程中实时地进行监视.接收机和显示器的安装有分离式安装和整体式安装两种形式。驾驶者从监视器上就可以清楚地知道每个轮胎的压力和温度值，当轮胎的气压或者温度出现异常时，监视器将自动报警。驾驶者可以根据显示数据及时地对轮胎进行处理。,TPMS基本原理,TPMS基本原理,TPMS基本原理,TPMS的分类-计算式间接TPMS,计算式间接TPMS是通过汽车系统的速度传感器比较轮胎之间的转速差别，来监测两轮胎压力的相对变化以达到监控胎压的目的。它的优点是耐用性强、可靠性高，不需要电池，也不存在受到无线电波的干扰的问题，不需要对汽车轮胎改装，成本比较低;它的缺点是无法对两个以上轮胎同步变化的状态和速度超过100公里/小时的情况进行判断。在汽车行驶过程中，轮胎的弹性常数随轮胎气压的变化而发生变化。利用4个车轮上安装的ABS车轮传感器产生的波形信号并经过VSCVehicleStabilityControlSystem处理，求出轮胎的共振频率，由此可得轮胎的弹簧常数，在根据轮胎气压和弹簧常数成严格正比关系，最后求出轮胎气压。,TPMS的分类-计算式间接TPMS,TPMS的分类-磁敏式间接TPMS,其中轮胎气压传感器安装在车轮轮毂上，而霍尔装置安装在与悬架支柱固接的托架或车轮制动底板上。汽车行驶时，轮胎气压变化引起压力传感器中磁性元件磁场方向变化由此可见，虽然这里采用了气压传感器，气压值并非有传感器直接给出，故将其归为间接式，从而使通过霍尔装置磁敏元件的磁感应强度变化，霍尔装置的输出信号随之变化，由此实现充气压力信号由轮胎至车体的非接触传递。电子控制单元由单片机和外围接口组成，单片机对经过调理的霍尔装置的输出信号进行采样，并将数据送人存储器中，经运算分析和比较判断，得到轮胎气压值及其状态，通过接口芯片和驱动器，驱动显示报警装置在面板显示轮胎气压或在压力异常时进行声光报警。,TPMS的分类-磁敏式间接TPMS,TPMS的分类-直接式TPMS,直接式TPMS工作原理的本质在于是利用安装在每一个轮胎里的压力传感器和温度传感器来直接测量轮胎的压力和温度，并对各轮胎气压进行显示及监控。它的优点是在轮胎压力过高、过低、轮胎缓慢漏气或温度异常变化时可以及时向车载无线接收器报警，有效防止爆胎;可以同时监测所有轮胎的状况，并且系统对汽车的行驶速度没有要求;缺点在于无线电波容易受到干扰，感应模块需要的电池存在使用寿命的问题。目前直接式TPMS主要有直接主动式TPMS和机械式TPMS，它们的区别在于传感器的类型。直接主动式TPMS的温度压力传感器一般是植入轮胎内部，而机械式TPMS的温度压力传感器一般是安装在轮胎的气门芯上。,TPMS的分类-直接式TPMS,TPMS的分类-机械直接式TPMS,机械式直接TPMS将系统分为轮胎模块和中央接收模块两部分。其中轮胎模块由压力传感器，控制器和发射机组成；中央接收模块由接收机，控制器和显示报警部分组成。机械式的TPMS与其他的TPMS的主要区别在于其压力传感器部分使用的是机械式压力传感器。工作原理如下把传感器的B部位旋入到轮胎的气门嘴上，空心螺柱顶开气嘴的心轴气体外溢，通过空心螺柱中心孔传到密封垫上部的气室中，再通过密封垫导柱作用到弹簧上，弹簧受压收缩，铜垫片随着导柱的向下移动和铜外壳在其接触处产生一定的距离，导线E,F断开，当轮胎的气压低于标准气压的某个值时，此时弹簧依靠自身的弹力推动导柱向上移动，直至铜垫片和铜外壳接触，导线E,F接通，无线发射模块得电，发射信号，接收模块得到信号，发出声光报警。,TPMS的分类-机械直接式TPMS,