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TPMS与ACC,轮胎压力监测系统（TPMS）,TPMS的简介TPMS的分类TPMS的组成TPMS工作原理TPMS的优缺点TPMS的未来发展,TPMS的简介,轮胎压力监测系统（TPMS），英文TirePressureMonitorSystem。它的的作用是在汽车行驶过程中，通过采用无线射频通信的胎压传感单元和胎压监测单元，实现了对轮胎气压进行实时自动监测，并对轮胎漏气和低气压进行报警，以确保行车安全。,TPMS的重要性,据2002年美国汽车工程师学会调查，全美平均每年有26万起交通事故是由于轮胎气压低或渗漏造成的；而在高速公路上发生的交通事故有70%是由于爆胎引起的；此外，每年75%的轮胎故障是由于轮胎渗漏或充气不足引起的。统计表明：交通意外增加的主要原因是高速行驶中因轮胎故障引起的爆胎。另据统计，在中国，46%的高速公路交通事故是由于轮胎故障引起的，这其中仅爆胎一项就占事故总量的70%，这是多么惊人的数字！在汽车的高速行驶过程中，轮胎故障是杀伤力最大也是最难预防的事故隐患，是突发性交通事故发生的重要原因。如何解决轮胎故障、怎样防止爆胎，已成为全球关注的首要问题。,2000年11月1日美国总统克林顿签署批准了美国国会关于修改联邦运输法的提案，联邦法案要求2003年以后出产的所有新车都需将轮胎压力监测系统（TPMS）作为标准配置；2006年11月1日起所有需要行驶在高速公路上的汽车都需配置轮胎压力监测系统（TPMS）。2001年7月，为响应美国国会对车辆安装TPMS立法的要求，美国运输部和国家高速公路安全管理局（NHTSA）联合对现有的两种轮胎压力监测系统（TPMS）进行了评价，报告第一次将TPMS作为专用词汇，并确认直接式TPMS优越的性能和准确的监测能力。由此TPMS汽车轮胎智能监测系统作为汽车三大安全系统之一，与汽车安全气囊、防抱死制动系统（ABS）一起被大众认可并受到应有的重视。,轮胎的使用状况直接影响汽车的安全性，因此，轮胎压力监控预警系统显得非常重要。,TPMS的分类,目前，轮胎压力监测系统主要分为两种类型：一种为间接式（Wheel-SpeedBasedTPMS，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。,另一种是直接式（Pressure-SensorBasedTPMS，简称PSB），这种系统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的系统，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。属于事前主动防御性，如卫驶泰TPMS。,直接型TPMS,文本文本,两种系统的比较,这两种系统各有优劣。直接系统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。间接系统造价相对较低，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，间接系统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。,复合式TPMS,还有一种复合式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。现在的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100km/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。,TPMS的组成,TPMS主要由发射器和接收器两个主要模块组成。,发射器,轮胎的胎骰上安装一个内置传感器，传感器中包括感应气压的电桥式电子气压感应装置，它将气压信号转换为电信号，通过无线发射装置将信号发射出来。TPMS通过在每一个轮胎上安装高灵敏度的传感器，在行车或静止的状态下，实时监视轮胎的压力、温度等数据，并通过无线方式发射到接收器，在显示器上显示各种数据变化或以蜂鸣等形式，提醒驾车者。并在轮胎漏气和压力变化超过安全门限（该门限值可通过显示器设定）时进行报警，以保障行车安全。,发射器的组成,文本文本,接收器,接收器也根据供电方式分为两类。一种是通过点烟器或者接汽车电源线的方式供电，大部分的接收器都是这种；另一种是通过OBD插口供电，即插即用，而且接收器是HUD抬头显示器，如台湾s-cat的TPMS就是这种。驾驶者可以根据显示数据及时地对轮胎进行加气或放气，发现渗漏可以及时处理，让大意外能在小处化解。,接收器的组成,文本文本,TPMS工作原理,TPMS原理框图：接收器通过RF无线方式接收发射器发出的数据，并显示出来，同时判断收到的数据是否超出设置的标准值，当有故障时做出声光报警。,发射器采集轮胎气压和温度，通过无线通讯方式发射给接收器。,轮胎压力传感器工作时会向LIN总线发送信息。其中包括轮胎压力、轮胎温度、专用识别号、集成电池的状态。,轮胎压力监控系统,当打开司机车门时，系统就开始初始化过程，然后控制单元给轮胎压力监控发射器G431G434和天线R96各分配一个LIN地址。结束后，发射器发射无线电信号，被相应的轮胎压力传感器接收，然后就开始传送当前测量到的压力和温度值。,轮胎压力传感器结构,1、压力/温度传感器。具有压力、温度、加速度、电压检测和信号处理ASIC芯片组合的智能传感SOC2.测量和控制电子装置。48位单片机（MCU）、RF射频发射芯片。3、锂亚电池。4、发射天线。,TPMS的主要功能,全时监测轮胎压力；轮流显示当前轮胎压力及温度；高压低压报警,高温报警；快速漏气报警；主机电池低电量提示；停车时显示屏自动关闭；电池供电时主机可自动进入停车省电模式可根据车型及轮胎位置设定相应的标准压力值,1、事前主动型安全保护预防事故发生汽车现有安全措施如ABS、EDS、EPS、安全气囊等，均是“事后被动”型安保，即在事故发生后才起到保护人身安全的作用。而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，驾驶员可采取措施，将事故消灭在萌芽状态。2、延长轮胎使用寿命该系统的使用可以确保轮胎在一个安全的压力、温度范围内工作，从而减少车胎的损毁，延长轮胎使用寿命。统计表明：轮胎气压不足行驶，车轮气压比正常值下降10%，轮胎寿命减少15%3、减少燃油消耗，利于环保，使行车更为经济实验显示，轮胎气压低于标准气压值30%，油耗将上升10%。4、可避免车辆部件不正常的磨损若汽车在轮胎气压过高的状态下行驶，日积月累对发动机底盘及悬挂系统将造成很大的伤害；如果轮胎气压不均匀，刚会造成刹车跑偏，从而增加悬挂系统的磨损。装了TPMS即有效避免上述现象的发生。,TPMS的优点,安装汽车胎压监测系统（TPMS）的优点：（1）有效防止爆胎；（2）有效避免缺气行驶造成的轮胎损毁；（3）有效避免油耗增加；（4）确保车辆最佳操控性能；（5）避免车辆部件非正常磨损。,TPMS的缺点,安装汽车胎压监测系统（TPMS）的缺点：1）监测的精准度不够，只是一个估测的结果，只有当轮胎气压严重不足时才能侦测出来。2）当系统报警轮胎气压不足时，无法显示具体哪个轮胎出现问题，得将四个轮胎逐一检测才能确定。3）平时无法显示轮胎的气压值，只有在报警时，才有警示符号的出现。且无法对高压及高温做到监测。4）车辆在静止的状态下，和在低速行驶时，或在坑凹不平的路面行驶时系统不起作用。,5）当四个轮胎同时气压不足时，例如当发生季节温度变化时，系统无法告知。6）换上备胎时容易引起误报，因为备胎没有磨损，直径比其他轮胎大。7）换雪地轮胎时，容易引起误报，因为雪地轮胎比普通轮胎的直径大。8）在以较快的速度转弯时，容易引起误报，因为外侧轮胎的转速大于内侧轮胎。9）在某些天气或路面状况下，轮胎可能打滑，引起几个轮胎的转速不同，也容易引起误报。,TPMS的未来发展,（1）TPMS向着功耗低、配重低、成本低的方向发展。（2）TPMS的多功能化。TPMS将还能反馈轮胎载荷、滑动摩擦因素、胎面磨耗、道路表面质量等参数。（3）TPMS与其他汽车电子系统相融合。比如与ESP结合，可将轮胎的重力，气压和温度、路况、轮胎类型等附加信息提供给ESP系统。（4）TPMS无源化。就是使系统不依赖电池工作。,自适应巡航控制（ACC）,ACC的简介ACC的组成ACC的工作原理ACC的操作练习ACC的优缺点ACC的未来发展,ACC简介,ACC的英文全称是“AdaptiveCruiseControl”，中文意思是“自适应巡航控制”。自适应巡航控制系统是一种智能化的自动控制系统，它是在早已存在的巡航控制技术的基础上发展而来的。在车辆行驶过程中，安装在车辆前部的车距传感器（雷达）持续扫描车辆前方道路，同时轮速传感器采集车速信号。当与前车之间的距离过小时，ACC控制单元可以通过与制动防抱死系统、发动机控制系统协调动作，使车轮适当制动，并使发动机的输出功率下降，以使车辆与前方车辆始终保持安全距离。自适应巡航控制系统在控制车辆制动时，通常会将制动减速度限制在不影响舒适的程度，当需要更大的减速度时，ACC控制单元会发出声光信号通知驾驶者主动采取制动操作。当与前车之间的距离增加到安全距离时，ACC控制单元控制车辆按照设定的车速行驶。,自适应巡航控制系统是一种智能化的自动控制系统，它是在早已存在的巡航控制技术的基础上发展而来的。在车辆行驶过程中，安装在车辆前部的车距传感器（雷达）持续扫描车辆前方道路，同时轮速传感器采集车速信号。当与前车之间的距离过小时，ACC控制单元可以通过与制动防抱死系统、发动机控制系统协调动作，使车轮适当制动，并使发动机的输出功率下降，以使车辆与前方车辆始终保持安全距离。,轻松舒适的长时间驾乘体验：即使在交通繁忙的道路和高密度的交通线路上也可以启用自适应巡航控制系统功能。该系统借助特殊的雷达传感器测量与前方汽车之间的距离以便控制车速，并确保行驶速度不超过设定值。此外，自适应巡航控制系统还能自动与前方行驶的汽车保持恒定的距离。如果需要驾驶员干预以实现充分的制动，该系统还可以自动发出信号。驾驶员可以在四种距离程序之间作出选择，调节该系统的动力特性以适合个性化选择：该程序包括距离1（运动模式），距离2和3（标准模式）和距离4（舒适模式）。,但是，即使自适应巡航控制系统已启用，驾驶员仍然需要监控车速和与前车之间的距离。自适应巡航控制系统不会对固定目标或靠近的汽车做出反应。,ACC系统的组成,基本的ACC系统包含：传感器单元.ACC控制器.执行机构.人机界面。传感器单元用于感知本车状态及行车环境等信息；ACC控制器，系统的核心单元，用于对行车信息进行处理，确定车辆的控制命令；执行机构，主要由制动踏板、加速踏板及车辆传动系控制执行器等组成，用于实现车辆加、减速；人机界面，用于驾驶员设定系统参数及系统状态的显示等。,1、测距传感器（雷达）,在ACC系统中，测距雷达用于测量自车与前方车辆的车头距、相对速度、相对加速度，是自适应巡航控制系统中关键设备之一，也是决定该系统造价的主要元件。它造价的高低直接影响该项技术的推广应用，因而在该项技术中占有重要地位。它包括发射天线、接受天线和DSP（数字信号处理）处理单元、数据线总成几部分。当前，测距雷达的研究主要集中在毫米波雷达和激光雷达上。,在车辆行驶过程中，安装在车辆前部的车距传感器（雷达）持续扫描车辆前方道路,同时轮速传感器采集车速信号。当与前车之间的距离过小时，ACC控制单元可以通过与制动防抱死系统、发动机控制系统协调动作，使车轮适当制动，并使发动机的输出功率下降，以使车辆与前方车辆始终保持安全距离。,2、控制器ECU,是ACC系统的中央处理器，是系统的核心部分。它负责将传感器送来的数据（包括相对距离、相对速度）进行处理，然后按照控制算法进行计算，最后形成指令控制作动器工作。它主要包含目标车头距计算，决定自车与前车的距离；车头距控制器，它计算获得目标车头距的车速、加速度命令；车速控制器，它决定制动作动器和节气门作动器的工作。它的结构框图如图所示。,3、作动器,作动器是ACC系统的执行机构。作动器包括节气门作动器和制动作动器。控制器ECU计算出汽车的加速度，再将控制命令传递到作动器，控制节气门作动器和制动作动器的动作，实现汽车的加速或减速。对节气门的控制根据发动机的图谱反算节气门的开度，再通过机械的方式来控制节气门的开度，从而控制发动机的输出转矩。对制动的控制可通过增加由PWM电磁控制的电子真空助力器来实现。电子真空助力器与制动的真空助力器相连，其结构4示意图如图3所示。控制器通过电磁铁控制电子真空助力器的气压输入，从而控制真空助力器的压力，实现制动装置的制动。,ACC控制器（ECU）,雷达用以探测主车前方的目标车辆，并向ACCECU提供主车与目标车辆间的相对速度、相对距离、相对方位角度等信息。ACCECU根据驾驶员所设定的安全车距及巡航行驶速度，结合雷达传送来的信息确定主车的行驶状态。当两车间的距离小于设定的安全距离时，ACCECU计算实际车距和安全车距之比及相对速度的大小，选择减速方式;同时通过报警器向驾驶员发出警报,提醒驾驶员采取相应的措施。,标题,文本文本,ACC的工作原理,当自车通过雷达探测到前方没有汽车等其它障碍物时，汽车执行传统巡航控制，按驾驶员设定的速度行驶；当雷达探测到前方有汽车切入或减速行驶时，启动ACC控制系统，按照驾驶员设定的车间时距，通过调节节气门作动器和制动作动器来控制自车的速度和加速度，以保证计算的车头净距。,标题,文本文本,ACC的操作练习,驾驶员可通过设置在仪表盘上的人机交互界面，启动或清除自适应巡航控制系统ACC。启动ACC系统时，要设定主车在巡航状态下的车速和与目标车辆间的安全距离，否则ACC系统将自动设置为默认值。但所设定的安全距离不可小于设定车速下交通法规所规定的安全距离,当主车前方无行驶车辆时，主车将处于普通的巡航行驶状态，ACC系统按照设定的行驶车速对车辆进行匀速控制。当主车前方有目标车辆且目标车辆的行驶速度小于主车的行驶速度时，ACC系统将控制主车进行减速，确保两车间的距离为所设定的安全距离。当ACC系统将主车减速至理想的目标值之后采用跟随控制，与目标车辆以相同的速度行驶，当前方的目标车辆发生移线或主车移线行驶使得主车前方又无行驶车辆时，ACC系统将对主车进行加速控制，使主车恢复至设定的行驶速度。在恢复行驶速度后，ACC系统又转入对主车的匀速控制，当驾驶员参与车辆驾驶后，ACC系统将自动退出对车辆的控制。,ACC的优势,通过车距传感器的反馈信号，ACC控制单元可以根据靠近车辆物体的移动速度判断道路情况，并控制车辆的行驶状态；通过反馈式加速踏板感知的驾驶者施加在踏板上的力，ACC控制单元可以决定是否执行巡航控制，以减轻驾驶者的疲劳。,自适应巡航控制系统一般在车速大于25km/h时才会起作用，而当车速降低到25km/h以下时，就需要驾驶者进行人工控制。通过系统软件的升级，自适应巡航控制系统可以实现“停车/起步”功能，以应对在城市中行驶时频繁的停车和起步情况。自适应巡航控制系统使车辆的编队行驶更加轻松。ACC控制单元可以设定自动跟踪的车辆，当本车跟随前车行驶时，ACC控制单元可以将车速调整为与前车相同，同时保持稳定的车距，而且这个距离可以通过转向盘附近的控制杆上的设置按钮进行选择。,ACC系统的优点,1、减轻驾驶员疲劳强度2、增加汽车安全性3、减小环境污染,ACC的缺点,1、车辆无法安全的以稳定速度行驶时不可使用2、雨雪天气、行车路面很滑烦人条件下，由于附着力的变化可能使轮胎空转，甚至使车辆失去控制3、ACC系统缺乏职能性，不能根据根据真实路况调整驾驶状况4、现有的ACC系统不适合在车流拥挤的城市道路行驶所以道路宽广，路面平坦，路况清晰。这是使用巡航系统的先决条件，比如车辆较少时的高速公路。但国内的路狂一般不好，没有用ACC的路面条件。,5.由于车辆在道路中行驶状况十分复杂，使ACC系统对主目标的识别十分困难，误报率很高。现在对目标车辆的跟踪研究还只局限于一维的水平上。ACC通过雷达只能进行水平方向上的弯道跟踪或竖直方向上的上、下坡道跟踪。6.ACC系统对车辆速度的调节主要是通过控制发动机节气门开度和自动降低档位来实现的，但是由于节气门和换档调节在时间上有一定的滞后,当主车前方有车辆并入或其它紧急情况发生时,这样的速度调节不足以为驾驶员提供充足的第一反应时间,因此ACC系统应该与车辆的制动系统直接相连,具有主动制动功能。,ACC关键技术,1.雷达的性能：雷达的功用是测知相对车距、相对车速