《汽车车轮轮胎状态监测系统15488.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《汽车车轮轮胎状态监测系统15488.doc（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、汽车车轮轮胎状态监测系统“汽车车轮轮胎状态监测系统”就是人们常说的“汽车轮胎压力监测系统(TPMS)”的一种，它显著的创新点之一就是利用汽车的刹车系统实现车体与旋转的车轮之间传递传输电流或电信号，简单具体地说来即通过刹车系统的刹车钳上的刹车片和刹车盘的接触来传递传输电流或电信号。如下图所示:检测电路车轮电路搭铁刹车钳上的刹车片车轴未刹车状态图连接导线与车轮一起旋转的刹车盘检测电路车轮电路搭铁刹车钳上的刹车片车轴刹车状态图连接导线与车轮一起旋转的刹车盘与现有的TPMS技术相比，由于实现了车轮内部“压力传感器”由车体电源(蓄电池、发电机)供电以及电信号的“有线”传输，降低了车轮内部“压力传感器”的
2、复杂程度和提高了电信号的传输质量。关于车体与旋转的车轮之间电流或电信号的传输的方式和途径在“汽车车轮轮胎状态监测系统”的发明专利申请文件中有着详细的说明。该技术的另一创新点就是新型式的轮胎“压力”监测技术，这部分在“汽车车轮轮胎状态监测系统”的发明专利申请文件中没有介绍，在这里做一下介绍：新型式的轮胎“压力”监测技术是这样的：在真空轮胎车轮内部中，在轮辋上固定一个质量很小的钢环链，钢环链的长度略小于轮胎胎冠内表面至轮辋的距离；轮胎胎冠内表面覆盖一层导电橡胶，导电橡胶和气门嘴相导通。 工作原理是这样的：当轮胎气压或负荷正常时，轮胎的变形是很小的，钢环链受长度的限制是触及不到轮胎内表面上的导电橡胶
3、，轮胎内表面上的导电橡胶和气门嘴处在非搭铁状态。如下图所示:导电橡胶轮辋气门嘴钢环链气压 负荷正常时状态轮胎触地部位轮胎当轮胎气压过低或负荷过大时，车轮轮胎受压力发生变形很大，轮胎触地部位的内表面至轮辋的距离则会小于钢环链的长度，这样，车轮每旋转一周必会出现钢环链触及轮胎内表面导电橡胶的情况。当钢环链触及轮胎内表面上的导电橡胶的情况发生时，则轮胎内表面上的导电橡胶和气门嘴就处在搭铁状态。如下图所示:导电橡胶轮辋气门嘴钢环链气压 负荷过大时状态轮胎触地部位轮胎也就是说，气门嘴搭铁状态或非搭铁状态反映了轮胎气压不足或气压正常两种状态，监测轮胎“气压”的方式就是监测轮胎直径变化的方式。现有间接式TP
4、MS的工作原理也是因为气压改变引起轮胎半径变化进而监测轮速变化，它需要车轮转许多圈才可监测出轮胎“气压值”变化，而机电式车轮轮胎压力监测技术可能在车轮转一圈不到就可监测出来压力是否发生很大变化；同样，事实上机电式车轮轮胎压力监测技术方式也更优于直接式TPMS那样监测轮胎“气压值”的方式。举例说来，汽车轮胎气压值不足时，这时直接式TPMS有可能报警，但是如果轮胎负荷不大，轮胎的变形不大，在这种情况下轮胎的安全性也不会降低的，相反汽车的舒适性可能还会提高。再一例，汽车轮胎的气压不足时，如果轮胎的负荷过大，轮胎被压扁程度过大，这时直接式TPMS有可能不报警，如果不报警，轮胎安全运行就没有隐患吗？这也
5、许就是为什么美国立法规范车身毛重在4500公斤以上的车辆不安装TPMS的根本原因吧！一种具体的机电式压力监测系统电路形式介绍R1R2R3R4AYkR5WkLed1RxSkLed2BIc1Ic2V2V4V1Vc 12vV3一种具体电路原理图如图所示：用压力开关作为测量轮胎气压值方式SK表示刹车继电 器触点开关。YK表示压力开 关 常开。WK表示温控开关 常开。Rx表示限流电阻。R1、R2、R3、R4、R5 分别表示为分压电阻。选取合理的电阻值，在正常状态下，即WK断开、YK闭合时可使V1、V2、V3、V4四点的电压值分别为0.5伏、0.4伏、0.2伏、0.3伏左右。IC1、IC2分别表示电压比较
6、器；IC1比较V4与V2两点的电压，IC2比较V4与V3点的电压。LED1、LED2分别表示发光二极管。A表示刹车系统的刹车钳及刹车片。B表示刹车系统的刹车盘及固定在一起的车轮轮辋。C表示车轴承上的搭铁触点。上面刹车钳及刹车片、刹车盘均不直接搭铁。SK、RX、R1、R2、R3、R4、IC1、IC2、LED1、LED2构成检测显示电路。A、B构成车体与车轮间电流(电信号)传输回路中的相对旋转体间电流(电信号)传输电路。WK、YK、R5构成安装在车轮轮辋上的反馈网络电路。C构为车体与车轮间电流(电信号)传输回路中的车轮搭铁点与车体搭铁点间电流(电信号)传输电路。电路工作过程如下：当司机踩下刹车踏板
7、时，刹车片和刹车盘接触的同时，刹车继电器开关SK闭合，系统得电并构通，系统开始工作。V1、V2、V3三点电压为0.5伏、0.4伏、0.2伏左右。如果车轮轮胎的压力、温度保持正常的状态时，则反应车轮轮胎压力的压力开关保持常开状态；反应车轮轮胎温度的温控开关保持常开状态，V4点的电压为0. 5伏左右。即V4V2V3，IC1输出高电平，IC2不输出高电平，LED1亮，LED2不亮。LED1亮；LED2不亮这种情况表明车轮轮胎压力、温度保持正常的状态。当车轮轮胎温度过高时，达到温控开关WK设定值时，温控开关WK闭合，则V4点电压为0伏左右，V2V3V4。IC1不输出高电平，IC2输出高电平，LED1不
8、亮；LED2亮。LED1不亮；LED2亮这种情况表明车轮胎温度过高。当车轮轮胎温度正常时，车轮轮胎压力过低时，如果压力值低于压力开关设定值时，则压力开关闭合。则V4点的电压为0.3伏左右，即V2V4V3，则IC1、IC2不输出高电平；LED1、LED2不亮。发光二极管都不亮表明车轮轮胎压力过低。技术方案的说明（1）为什么只用一个压力开关反应轮胎压力过低情况，如果轮胎压力过高怎么办？解答：一个车轮轮胎在正常充气过程中，会充气到一个正常范围值内。在正常使用过程中，轮胎内部的气体只会有损失的，它不会自行补充，因此车轮轮胎压力值升高的因素只有两种：气体温度升高或轮胎受外力作用变形容积体积变小。物理学中
9、气体方程可以说明这两种情况：一定量的气体，其气体的体积、压力、温度三者之间的关系是一确定值即用公式表示为PV/T=定值。所以在一定温度下，当轮胎在颠簸状态下，是有可能在外力的作用下轮胎变形轮胎内容积变小而造成内部气体压力过大。但这是瞬间过程，是不可控的。在可控因素温度这一指标中，轮胎内部气压过大是因为轮胎内部气体温度升高所致。在一定情况下，温度的高低将严重地影响压力的高低。因此利用温控开关限制温度，可间接地指示轮胎压力过高。所以说，一个温控开关和压力开关可以反应轮胎的部分隐患。（2）现在有人要求压力监测系统能够为司机提供显示轮胎压力值、温度值这一功能，机电式压力监测系统不能为司机提供轮胎压力值
10、、温度值。这机电式压力监测系统是否很落后？解答：机电式压力监测系统是不能显示温度值、压力值，但不代表就是落后。原因有两种：一、机电式压力监测系统本身是一种警报系统，它不是一种计量系统。在一种临界值范围发出警示信号即可。因此司机可以不需了解自己目前驾驶的车辆每一个轮胎的压力值、温度值，但必需要了解那几个轮胎的胎压值、温度值在合理的范围内，那几个轮胎不在合理范围内。就象汽车的油表的功能，指针到“0”后也可再跑一定距离。不是精确地指示出油箱的油有多少千克、多少克而是指示出一个大概范围，由司机根据行程决定是否加油。因此轮胎压力监测系统可以有一套时间标定系统，在一定时间范围可提醒司机驾车到轮胎保养店检测
11、补充气。二、有的专家要求为司机提供数值这一功能的理由是随时提供数据可以让司机根据数据为轮胎补充气，愿望是好的，不现实，如果司机都能常到轮胎店去检测补气，那车辆就不用安装压力监测系统，而只需安装温度监测系统。因此指示具体值不代表系统就先进而不指示出具体就代表不先进，恰恰相反，过多的功能或零部件意味着系统的理论可靠性及稳定性的降低。汽车的车轮在旋转过程中，由于路面的不平整性，轮胎内部的压力值是无规律的波动，为司机提供这些数值是无意义的。由于TPMS技术仅仅是报告气压等参数，并不能告诉驾驶人员更为具体的信息，要让他们经常去关注那些数据是否正常，无疑是给他们增添了负担。更何况，爆胎事件本身就不是一个经
12、常发生的事件。而机电式压力监测系统一旦报警就意味轮胎被压扁，油耗将增大。技术方案分析1.从原理分析可知机电式轮胎压力监测系统不向外界发射无线电信号，降低了对外界的干扰，以及外界对系统的干扰。2.机电式轮胎压力监测系统要求在轮胎内部设置相同的反馈网络，所以更换相应的轮胎，相应的反馈网络是不变的，因此机电式轮胎压力监测系统在更换轮胎后不需要向有的系统那样要进行调试。3.前边己叙述过直接式系统要在轮胎内部电子模块中设置电池，这潜在的后果是如果大规模推广起来，一旦进入报废阶段，电池这一有害废弃物的数量将是惊人得多。机电式轮胎压力监测系统不存在这个问题。4.直接式要求的加工生产技术是相当高的，无形中会增加产品的成本，客观实际上直接式系统的安装成本高就有这一因素。机电式轮胎压力监测系统利用现有的成熟的生产技术产品，安装成本是低廉的。
