汽车胎压监测与自动加

1、汽车胎压压监测与与自动加加气装置设设计学 院：专 业：姓 名：指导老师师：机械与车车辆学院院车辆工程程黄耀飞学 号：职 称：080440300310036宋长森苑士华华讲师 教教授中国珠珠海二一二二年四月月毕业设计计诚信承承诺书本人郑重重承诺：本人承承诺呈交交的毕业业设计（论文）汽车车胎压监监测与自自动加气气装置是在指指导教师师的指导导下，独独立开展展研究取取得的成成果，文文中引用用他人的的观点和和材料，均在文文后按顺顺序列出出其参考考文献，设计（论文）使用的的数据真真实可靠靠。本人签名名：日期：年年月日汽车胎压压监测与与自动加加气装置置设计摘 要要随着汽车车行业的的飞速发发展，汽汽车市场场的

2、不断断升温，与之相相关的电电子技术术也得到到时了迅迅速发展展及广泛泛应用汽车技技术的成成熟使得得汽车销销售及使使用不断断壮大，现代汽汽车的行行驶速度度也随着着路况的的提高，汽车性性能的提提高而不不断提升升。而由由于突发发性道路路交通事事故的频频繁发生生，人们们对汽车车安全的的关注度度也日益益提高。在汽车的的高速行行驶过程程中，轮轮胎故障障是驾驶驶人员最最为担心心和最难难预防的的，也是是突发性性交通事事故发生生的重要要原因。据统计计，在高高速公路路上发生生的交通通事故有有70%800%是由由于爆胎胎引起的的，怎样样防止爆爆胎已成成为汽车车安全的的第一大大重要课课题。权威的研研究结果果表明，保持标

3、标准的轮轮胎气压压和及时时发现轮轮胎故障障是防止止爆胎的的关键，这就使使对轮胎胎充气压压力实行行监测显显得非常常重要。本文设计计了一种种汽车轮轮胎压力力监测系系统（TTiree Prresssuree Moonittoriing Sysstemm）TPPMS及及气压调调节系统统的结合合使用，该系统统能够对对轮胎的的参数进进行实时时监测，当发轮轮胎压力力参数异异常时，及时采采取报警警措施并并进行实实时的汽汽压调节节，从而而避免交交通事故故的发生生。论文文在对当当前存在在的各种种TPMMS系统统结构形形式进行行分析和和比较后后,选用用一种现现行直接接式TPPMS结结合气压压调节系系统，实实现轮胎胎

4、压力实实时的监监测和调调节的一一种新型型系统。提出一一种基于于直接式式TPMMS系统统的，引引入调节节功能的的新型设设计。设设计本身身解决原原有直接接式TPPMS的的电池供供电影响响系统寿寿命的瓶瓶颈，保保证了监监测系统统的的稳稳定性。气压调调节系统统将解决决汽车轮轮胎压力力偏差的的问题，在监测测到气压压偏高或或者偏低低时，对对驾驶人人员作出出警报提提醒并实实时启动动气压调调节系统统进行胎胎压调节节，在数数他钟内内调节气气压到标标准值，保证行行驶的畅畅顺。本文对系系统的电电源部分分，气压压调节部部分进行行了分析析设计，解决系系统供电电，信号号采集，信号处处理及执执行调节节，RFF/LFF通信通

5、通等关键键技术问问题。对对硬件进进行测试试。结果果表明，该系统统切实可可行，成成本，通通信距离离及可靠靠性方面面均达到到没计指指标。关键词：轮胎压压力监测测；爆胎胎；气压压调节；电源The dessignn off Tiire Preessuure Monnitoorinngand Conndittionningg SyysteemAbsttracct As thee veehiccle inddusttry heaats up reccentt yeearss ,tthe corrrellatiive eleectrroniic ttechhnollogyy hass beeen fulll

6、y devveloopedd annd wwideely utiilizzed .Whhilee suuddeen ttraffficc accciddentts hhapppen morre ffreqquenntlyy, tthe vehhiclle-ssafeety beccomees mmoree nootabble. WWhenn veehiccless moove at a hhighh sppeedd, tthe tirre ffaullt iis aa hiiddeen ddangger andd haard to preevennt , thhus it is thee ma

7、ajorr caausee off suuddeen ttraffficc accciddentts .As staatissticcs sshoww ,770%-80%of thee trrafffic acccideentss whhichh haappeenedd inn suuperrhigghwaay aare cauusedd byy tiire bloow-oout. Hoow tto pprevventt a tirre bbloww-ouut hhas beccomee a keyy isssuee inn veehiccle saffetyy fiieldd. AAs aa

8、uthhoriitattivee reeseaarchh iindiicattes, thhe kkey to preevennt aa tiire bloow-oout is maiintaainiing staandaard tirre ppresssurre aand dettecttingg tiire fauult befforeehannd .Thuus ,tirre ppresssurre mmoniitorringg beecommes meaaninngfuul aand impporttantt.The vehhiclle TTiree Prresssuree Moonit

9、toriing andd Coondiitiooninng SSysttem is dessignned in thee paaperr. TThe sysstemm moonittorss tiire parrameeterrs rreall-tiime ,annd aalarrms wheen ddeteectiing parrameeterr exxcepptioon , thhus hellp tthe driiverr avvoidd trrafffic acccideentss att thhe ssamee tiime ,thhe ccondditiioniing sysstem

10、m woorkss annd tthenn maake surre ttiree prresssuree inn thhe rrighht ssituuatiion. Affterr annalyyzinng aand commparringg vaarioous TPMMSsttruccturres appplieed ccureentlly,tthe papper prooposses a nnew strructturee.Itt baasess onn diirecct TTPMSS andd addd tthe conndittionningg syysteem iintoo .TT

11、hatt issthee neew TTiree Prreessuree Moonittoriing andd Coondiitiooninng SSysttem .Thhe ppapeer aalsoo soolvees tthe powwer of thee syysteem wwithh thhe eelecctroomaggetiic,eensuure thee tiire preessuure monnitoorinng aand conndittionningg syysteem wworkk smmootthlyy.Thhe ttiree prresssuree coondiit

12、iooninng ssysttem cann coontrrol thee aiir ppresssurre iinsiide tirre, thee moonittoriing sysstemm wiill telll tthe divver aboout tirres preessuure andd thhen givve tthe infformmatiion to thee coondiitiooninng uunitt giive airr ouut oor iin tto kkeepp thhe rrighht ttiree prresssuree. KKeepp thhe ddi

13、viing saffe aand smooothh.Eachh paart of sysstemm haas aanallyseed aand dessignned in thee paaperr . Thee crruciial tecchniicall prrobllemss, ssuchh ass siignaal ccolllecttionn, RRF/LLF ccommmuniicattionn , andd innforrmattionn prroceessiing hass beeen sollvedd. TThe harrd aand sofftwaare hass beeen

14、 debbuggged.The expperiimenntall reesullts sugggesst tthatt thhe ssysttem reaachees ddesiign tarrgett inn poowerr coonsuumpttionn , commmunnicaatioon ddisttancce aand relliabbiliity.Key Worrds: TPPMS ; ttiree bllow-outt; ppresssurre ccondditiioniing; poowerr目 录录TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc322729

15、437 1 前言言 PAGEREF _Toc322729437 h 6 HYPERLINK l _Toc322729438 1.1课课题背景景 PAGEREF _Toc322729438 h 6 HYPERLINK l _Toc322729439 1.1.1汽车车安全被被广泛关关注 PAGEREF _Toc322729439 h 6 HYPERLINK l _Toc322729440 1.1.2TPPMS在在国内外外的发展展状况，及发展展方向 PAGEREF _Toc322729440 h 77 HYPERLINK l _Toc322729441 2设计本本论 PAGEREF _Toc3227

16、29441 h 9 HYPERLINK l _Toc322729442 2.1.1TPPMS系系统 PAGEREF _Toc322729442 h 100 HYPERLINK l _Toc322729443 2.1.2汽汽车爆胎胎原因 PAGEREF _Toc322729443 h 111 HYPERLINK l _Toc322729444 2.1.3TPPMS系系统的分分类和结结构 PAGEREF _Toc322729444 h 122 HYPERLINK l _Toc322729445 2.2.1直接接式TPPMS系系统 PAGEREF _Toc322729445 h 144 HYPERL

17、INK l _Toc322729446 2.3.1系统统的主要要指标 PAGEREF _Toc322729446 h 116 HYPERLINK l _Toc322729447 2.3.2系统统功能 PAGEREF _Toc322729447 h 117 HYPERLINK l _Toc322729448 2.3.3系统统的技术术参数 PAGEREF _Toc322729448 h 117 HYPERLINK l _Toc322729449 2.5.1供电电原理 PAGEREF _Toc322729449 h 118 HYPERLINK l _Toc322729450 2.6.1感应应电流产产

18、生的条条件 PAGEREF _Toc322729450 h 211 HYPERLINK l _Toc322729451 2.6.2感应应电动势势的确定定 PAGEREF _Toc322729451 h 21 HYPERLINK l _Toc322729452 2.6.3励磁磁调节器器的工作作原理 PAGEREF _Toc322729452 h 223 HYPERLINK l _Toc322729453 2.6.4整流流部分 PAGEREF _Toc322729453 h 224 HYPERLINK l _Toc322729454 2.6.5电路路图和工工作原理理 PAGEREF _Toc322

19、729454 h 24 HYPERLINK l _Toc322729455 2.6.6参数数选择 PAGEREF _Toc322729455 h 227 HYPERLINK l _Toc322729456 2.7.1设计计思路 PAGEREF _Toc322729456 h 228 HYPERLINK l _Toc322729457 2.7.2设计计要求 PAGEREF _Toc322729457 h 228 HYPERLINK l _Toc322729458 2.7.3总体体设计流流程 PAGEREF _Toc322729458 h 288 HYPERLINK l _Toc322729459

20、 2.8.1气压压检测 PAGEREF _Toc322729459 h 332 HYPERLINK l _Toc322729460 2.8.2方案案选择 PAGEREF _Toc322729460 h 332 HYPERLINK l _Toc322729461 2.8.3电路路设计与与分析 PAGEREF _Toc322729461 h 333 HYPERLINK l _Toc322729462 2.9.1 AA/D模模块软件件设计 PAGEREF _Toc322729462 h 335 HYPERLINK l _Toc322729463 2.9.2 DD/A模模块软件件设计 PAGEREF

21、_Toc322729463 h 337 HYPERLINK l _Toc322729464 2.100LCDD16002显示示模块的的设计 PAGEREF _Toc322729464 h 388 HYPERLINK l _Toc322729465 2.100.11方案选选择 PAGEREF _Toc322729465 h 388 HYPERLINK l _Toc322729466 2.100.2电电路设计计与分析析 PAGEREF _Toc322729466 h 38 HYPERLINK l _Toc322729467 2.111 软件件设计 PAGEREF _Toc322729467 h 4

22、40 HYPERLINK l _Toc322729468 2.122键盘模模块的设设计 PAGEREF _Toc322729468 h 411 HYPERLINK l _Toc322729469 2.133 键盘盘模块的的软件设设计 PAGEREF _Toc322729469 h 433 HYPERLINK l _Toc322729470 3.总结结 PAGEREF _Toc322729470 h 44 HYPERLINK l _Toc322729471 参考文献献 PAGEREF _Toc322729471 h 46 HYPERLINK l _Toc322729472 谢辞 PAGEREF

23、_Toc322729472 h 4771 前言言自从从人类文文明进入入工业时时代，汽汽车就住住逐步成成为了世世界上最最主要的的交通工工具，如如何保障障行车安安全一直直是人们们关注的的焦点，学者们们通过大大量的调调查和数数据积累累，总结结出汽车车安全与与轮胎的的工作状状况密切切相关。因此TTPMSS(Tiire Preessuure Monnitoorinng SSysttem)轮胎压压力监测测系统的的研究成成为了汽汽车工业业的汽车车发展的的重点。随着近近几年TTPMSS系统的的飞速发发展，胎胎压监测测技术不不断突破破，日趋趋成熟，各大公公司均在在成熟的的TPMMS技术术上寻求求新技术术前景，胎

24、压监监测及气气压调节节结合的的系统成成为了当当下的研研究大热热。1.1课课题背景景1.1.1汽车车安全被被广泛关关注随着人类类文明的的进步，汽车成成为了人人们日益益重要的的交通和和运输工工具，但但是随着着车辆的的增多，车速的的提高，汽车行行驶安全全性变成成了日渐渐突出的的且必需需关注的的问题。在高速行行驶时，轮胎故故障是所所有驾驶驶员最为为担心和和最难预预防的，也正是是突发性性交通事事故的主主要祸首首。有调调查数据据显示220088我国发发生的交交通事故故有26652004起，死亡人人数7338488，受伤伤人数33049919，20009年全全年交通通事故有有238800起起，死亡亡6711

25、59，受伤22751125。在巨大大的伤亡亡数据背背后也包包含有巨巨大的经经济损失失。而分分析显示示因汽车车轮胎漏漏气爆胎胎引发的的严重交交通事故故占总事事故的445.77%,而而在高速速公路上上这一比比例则高高达600%-770%,是各种种事故中中比例最最高的一一种.据据测试,汽车在在时速1160公公里以上上行驶时时发生爆爆胎事故故,驾乘乘人员的的死亡率率为1000%.爆胎已已与疲劳劳驾驶,超速行行驶并列列为中国国道路交交通的三三大杀手手.本世世纪初,由于凡凡士通轮轮胎的质质量问题题,造成成超过1100人人死亡,4000人受伤伤,凡士士通被迫迫于20000年年8月收收回6550万只只轮胎,该

26、事件件堪称北北美市场场乃至全全球市场场历时最最长,数数量最大大,影响响最深的的一次召召回行动动,美国国政府也也因此出出台了有关加加强运输输设备改改回，确确定和文文件记录录法案受该法法案驱动动，各大大公司及及许多研研究机构构都已经经开始研研究相应应的TPPMS方方案，如如Mottoroola,GE等等都已经经研制出出适用于于TPMMS的MMEMSS传感器器及相应应的TPPMS技技术方案案.由于于国外立立法较早早,所以以TPMMS技术术发展比比较成熟熟.而在在我国,多数厂厂家目前前已开始始进行这这方面的的研究,一批国国内生产产的汽车车开始装装TPMMS作为为标准配配置,而而有关政政府部门门也在加加

27、紧制定定相关的的法律法法规.目目前国内内的TPPMS开开发,生生产厂商商已经多多达近2200家家,其中中有自主主设计和和生产能能力的占占30%左右,但真正正大批量量生产的的厂家很很少.1.1.2TPPMS在在国内外外的发展展状况，及发展展方向轮胎气气压影响响着汽车车的使用用性能和和轮胎的的的使用用寿命。当前，轮胎爆爆炸，疲疲劳驾驶驶超速行行驶已经经成为高高速公路路事故的的三大杀杀手。据据统计，在中国国高速公公路上发发生的交交通事故有770%是是由于爆爆炸引起起的，而而在美国国这一比比例则高高达800%。如果在使使用过程程中，能能够正确确地按轮轮胎的标标准气压压充气，轮胎在在行驶过过程中会会均匀

28、的的磨耗；保持了了轮胎的的最佳复复合承载载状态和和良好的的弹性，可以大大大地延延长轮胎胎的行驶驶里程。早在20001年年美国就就通过了了TRAAD法案案，法案案要求到到20007年所所有美国国销售的的新车都都必须将将TPMMS作为为标准配配置。美美国国家家公路安安全管理理局（NNHTHHA）220022年颁布布的法规规要求监监控器在在轮胎气气压低于于生产商商推荐值值的255%330%时时向司机机报警，建议从从20004年开开始新车车应安装装轮胎气气压监测测系统（TPMMS）。继美国国之后，欧洲也也制定相相应的法法规，要要求其国国内的汽汽车厂商商安装TTPMSS。国外的TTPMSS产品已已经相当

29、当成熟，能够经经受57万公公里的使使用测试试，现在在国外的的TPMMS的研研究重点点在于开开发无源源TPMMS，如如采用SSAW这这类无源源器件的的频率变变化来监监测轮胎胎的压力力变化。TMPSS的研究究在中国国刚刚起起步。目目前各厂厂家的重重点并非非是如何何开拓市市场，而而是如何何提高产产品性能能和质量量。目前前国内的的TPMMS系统统问题不不少：国国内需配配备专用用的主机机、显示示屏；需需要在车车内固定定和接线线，安装装繁琐、影响美美观、整整车厂难难以配装装；不能能设定标标准胎压压、无法法保障轮轮胎合理理使用；不具备备抗干扰扰的清晰晰语音提提示报警警功能，会造成成驾驶员员视线转转移；因因辐

30、射效效率、编编码纠错错性能差差、在恶恶劣环境境下漏报报严重。直接式式TPMMS产品品无线信信号传输输的稳定定性可靠靠性不足足，电池池寿命问问题，传传感器寿寿命和耐耐久性问问题。此此外，TTPMSS零组件件主要靠靠进口，缺乏自自主知识识产权的的产品。现有TPPMS系系统总体体发展已已经成熟熟，TPPMS系系统关键键关口是是系统电电源系统统对系统统稳定性性及使用用寿命的的影响。近年已已有TPPMS系系统新增增功能的的设计探探索，监监测与气气压调节节结合系系统成为为研究大大热。有有部分车车型已同同时具备备气压监监测，与与气压调调节的功功能。相相信气压压监测与与调节系系统将成成为汽车车安全研研究的重重

31、要课题题。1.2设设计的目目标、意意义及应应达到的的技术要要求本设计课课题是在在直接式式TPMMS系统统的基础础上,进进行对系系统的改改良优化化,而且且增加了了气压调调节装置置,实现现汽车轮轮胎气压压的调节节控制. 研研究目标标是提高高直接式式TPMMS系统统的工作作可靠性性,准确确性,对对原有基基础的TTPPMMS系统统进行简简化设计计,新增增气压调调节装置置,通过过该装置置调节各各轮胎气气压保持持最佳压压力,解解决原TTPMSS系统电电源供给给难题，解决系系统受电电源所限限寿命限限期问题题，同时时新型电电源系统统将为气气压调节节系统提提供电源源，使用用监测与与气压调调节同用用的系统统保持轮

32、轮胎最佳佳胎压，提高驾驾驶安全全性，并并减不油油耗降低低汽车使使用成本本。.设计的的系统将将实现轮轮胎气压压监测与与调节相相结合的的闭环控控制，实实时监测测轮胎气气压并在在气压有有所偏差差时及时时作出调调整，始始终保持持最佳的的行驶气气压。为为行车安安全提供供保障，降低因因汽车轮轮胎气压压引发事事故的风风险。设设计完成成的系统统，应具具备准确确的胎压压监测功功能，保保障能时时刻监视视汽车轮轮胎的技技术状况况，让驾驾驶人员员能及时时了解汽汽车轮胎胎的状况况。设计计的新型型系统必必须是在在原型TTPMSS系统的的基础上上作出技技术的创创新与突突破，在在发挥原原型TPPMS系系统的优优势的同同时以创

33、创新科技技为汽车车轮胎与与行车安安全的方方面作出出新的贡贡献。所所以设计计的新型型系统必必须具备备汽车轮轮胎监测测的及时时，灵敏敏，以及及稳定性性。保证证监测数数据的真真实性可可靠性，突显监监测系统统的预警警功能。与此同同时新增增的气压压调节功功能，将将针对监监测系统统提供的的数据及及时地对对汽车轮轮胎压力力进行调调整，形形成监测测与调节节的循环环控制系系统，能能有效准准确地撑撑控轮胎胎气压。该系统统也可以以在驾驶驶人员的的控制下下进行对对轮胎气气压的调调节，以以适应不不同路况况下的舒舒适性要要求。1.3本本课题研研究的主主要内容容本设计计是在直直接式TTPMSS系统的的基础上上，对系系统的结

34、结构和相相关电路路作进一一步完善善各改进进，增加加了轮胎胎气压的的调节装装置，并并对轮胎胎内部系系统供电电系统进进行设计计，引入入新型的的供电系系统。课题研研究的内内容主要要包括轮轮胎压力力监测，气压调调节系统统，及新新的供电电系统，包含传传感技术术，无线线数据通通信技术术，基于于TPMMS系统统与其他他汽车电电子系统统的集成成。轮胎参量量的传感感技术对于TTPMSS来说，如何在在苛刻的的环境，尺寸，功耗，成本条条件下实实现压力力参数的的高精度度测量是是保障系系统可靠靠性的重重要因素素。本系系统选择择当前业业界应用用最广泛泛的高性性能传感感器进行行设计，从而保保证了系系统在轮轮胎参数数测量上上

35、的各项项指标都都是可靠靠的。无线数据据通信技技术在在现有的的各种产产品的设设计中，基站模模块与轮轮胎模块块或钥匙匙模块都都是通过过无线的方方式进行行数据通通信。本本系统的的设计中中引入了了LF唤唤醒模式式，实现现了系统统的双向向通信，解决了了轮胎定定位和通通信碰撞撞的问题题，使系系统更加加灵活，可靠性性得到了了极大的的提高。系统的新新型供电电系统设设计功功耗是影影响整个个系统使使用寿命命的关键键因素。该系统统采用了了专用的的供电系系统，在在满足系系统指标标的情况况下，维维持系统统正常电电压，及及时充入入电量，保证电电池足够够电量。排除电电源影响响系统寿寿命的问问题。系统的抗抗干扰设设计由由于轮

36、胎胎模块的的工作环环境比较较恶劣，噪声和和电磁屏屏蔽会对对无线信信号产生生较大的的干扰，因此引引入了一一系列软软硬件抗抗干扰措措施，改改进了轮轮胎压力力监测系系统抗干干扰能不不佳的缺缺点，使使系统工工作更加加可靠。气压调节节系统设设计气气压监测测系统对对汽车轮轮胎气压压进行监监测，及及时发现现轮胎气气压不足足或过高高的情况况，并同同时给驾驾驶员提提醒。现现加入气气压调节节系统，在监测测系统发发现气压压问题时时，及时时对胎压压进行调调节，解解决隐藏藏的轮胎胎风险。TPMSS系统与与气压调调节及其其他汽车车电子系系统的集集成，由由于模块（模模块）工工作在不不同的时时间段，因此完完全可能能实现复复用

37、，本本系统成成功的将将汽车智智能无匙匙门控系系统与TTPMSS系统结结合，不不公仅可可节约了了系统硬硬件开销销，也提提高了系系统的集集成度。1.4本本设计应应解决的的主要问问题据分析现现在市场场上使用用的各类类TPMMS系统统，在技技术上已已经相当当成熟，监测系系统能及及时监测测汽车轮轮胎气压压情况，系统数数据实时时更新，能准确确地监测测轮胎气气压或温温度，在在气压有有偏差时时能及时时地给驾驾驶员提提示保障障行车的的安全。但当今今使用的的胎压监监测系统统大多使使用内置置电泄给给感应器器供电，所以系系统使用用会受感感应器电电源受限限的影响响，电泄泄寿命成成为系统统使用寿寿命的最最大阻碍碍，所以以

38、解决感感应器电电源成为为研究重重点，也也是本设设计要解解决的主主要问题题之一。现现今使用用的轮胎胎气压监监测系统统仅是为为驾驶人人员提供供气压，温度的的监测服服务，为为驾驶人人员提供供警示避避免驾驶驶人员在在不知轮轮胎气压压异常的的情况下下行驶而而发生事事故。系系统本身身在反映映问题的的同时没没有作出出反应为为驾使人人员解决决问题是是设计的的不足，而在发发现问题题的同时时并解决决问题才才是驾乘乘人员所所需要的的。所以以本设计计着重究究研解决决监测系系统反映映的问题题的方法法，完善善原胎压压监测系系统的功功能。气气压调节节装置的的加入成成为本设设计的又又一主攻攻问题。2设计本本论2.1 基础TT

39、PMSS系统介介绍2.1.1TTPMSS系统年，由由于轮胎胎的质量量事故，造成超超过人死死亡、人人受伤，被迫于于年月收回回万只轮轮胎，引引起美国国政府高高度关注注。事后后分析事事故主要要是由于于亚充气气的轮胎胎在行驶驶过程中中从车体体分离导导致了追追尾。如如果当时时的汽车车安装了了系统统，那么么这样的的惨剧就就可以得得到避免免。提高高驾乘安安全性是是使用最大但但不唯一一的好处，此外还还具有方方便性、经济性性、环保保等多方方面益处处。11、汽车车行驶安安全性要要求在汽车的的高速行行驶过程程中，轮轮胎故障障是所有有驾驶者者最为担担心和最最难预防防的也也是突发发性、恶恶性交通通事故发发生的重重要原因

40、因之一。据统计，在中国国高速公公路上发发生的交交通事故故有是由由于爆胎胎引起的的，而在在美国这这一比例例则高达达；轮胎胎压力过过低和过过高引起起的交通通事故占占到总量量的。的的压力下下降是。缓慢刺刺穿”的过程程。轮胎胎爆胎是是因为轮轮胎在压压力不足足的情况况下超负负荷工作作吲。车车辆在高高速公路路上行驶驶时一旦旦爆胎，驾驶员员思想准准备不充充分极易易造成车车辆侧滑滑和不规规则翻滚滚，轻者者自撞护护栏，重重则与其其他行使使车辆发发生碰撞撞甚至车车毁人亡亡后果不不堪设想想。保持持标准的的车胎气气压行驶驶和及时时发现车车胎漏气气是防止止爆胎的的关键。另外，汽车现现有安全全措施，如、安全全气囊等等，均

41、是是“事后被被动”型安保保，即在在事故已已经发生生时才起起到保护护人身和和汽车的的安全作作用，轮轮胎气压压监视系系统属于于“事前主主动”型安保保，即在在轮胎出出现危险险征兆时时及时报报警，采采取措施施，将事事故消灭灭在萌芽芽状态，确保汽汽车在行行驶过程程中始终终处于安安全状态态。2、用户户使用方方便性要要求大多数用用户不是是每天进进行必要要的轮胎胎气压检检查，而而仅凭肉肉眼观察察或用脚脚踢轮胎胎是无法法正确判判断轮胎胎气压的的。图2.11在长途、高速驾驾驶过程程中经常常地检查查气压是是必须的的。TPPMS系系统则可可以实时时显示轮轮胎参数数。3、经济济性要求求TPMSS汽车胎胎压监测测系统的的

42、关键技技术研究究和工程程实现延延长轮胎胎使用寿寿命：非非标准气气压行驶驶，将会会使轮胎胎寿命缩缩短。科科学统计计表明，缺气行行驶时，车轮气气压比正正常值下下降100%，轮轮胎寿命命将减少少15%。见图图2.11轮胎充气气低于标标准的%单位汽油油行驶程程下降%轮胎胎使用寿寿命下降降%图2.22胎压过过低与轮轮胎和油油耗之间间的关系系减少油耗耗：而如如果轮胎胎气压过过高，抓抓地力就就会下降降，油耗耗也会随随之上升升。车轮轮气压比比正常值值下降110%，单位汽汽油行程程数会下下降。避免车车辆部件件磨损：汽车在在轮胎气气压过高高的状态态下行驶驶，日积积月累对对发动机机底盘及及悬挂系系统将造造成很大大的

43、伤害害；如果果轮胎气气压不均均匀，则则会造成成刹车跑跑偏，从从而增加加悬挂系系统磨损损。基于于以上三三点，当当前美国国已经将将TPMMS系统统规定为为继ABBS,AABSRR之后第第三个立立法的汽汽车安全电电子产品品。应220000年颁布布的车辆辆召回促促进、责责任和文文件提供供法案（TRREADD法案）的要求求。国家家公路交交通安全全管理局局（NHHTSAA）颁布布含有两两个部分分的最终终准则。设立了了新的联联邦机动动车辆安安全标准准，要求求机动车车辆安装装轮胎气气压监视视系统，以便在在轮胎严严重缺气气时警告告驾车者者。据现在的的记录，国家公公路交通通安全管管理局暂暂时相信信四个轮轮胎，低低

44、于标准准气压225%的的报警选选项最符符合TRREADD法案要要求，鄄鄄当单个个轮胎的的胎压比比车辆制制造厂推推荐的标标准轮胎胎气压降降低255%或者者更低时时，或者者低于规规定的最最低气压压标准（无论符符合哪种种情况），一辆辆机动车车辆上安安装的TTPMSS必须警警告驾车车者”J。同同时NTTHTSSA提出出了汽车车生产商商的执行行时间表表：美国国市场出出售的汽汽车配备备TPMMS系统统的比例例：20005年年10月月5日达达到200%，220066年9月月1日达达到700%，220077年9月月1日达达到1000%.2.1.2汽汽车爆胎胎原因爆胎是一一种复杂杂的轮胎胎破坏现现象，其其原因是

45、是多方面面的。据据统计和和专家分分析，引引起汽车车爆胎的的原因主主要有负负荷、气气压、速速度、胎胎面温度度、路面面、车架架、轮毂毂等。.2.33轮胎剥剥面结构构轮胎缺气气行驶是是爆胎的的祸根。现以无无内胎轮轮胎（即即子午胎胎）为例例剖析如如下：为为了提高高轮胎的的强度，在其帘帘布层外外围加有有一层钢钢丝（带带束层），这种种结构的的轮胎强强度高，散热条条件好，只要气气压状况况好，非非常适应应高速行行驶。结结构如图图2.22所示。但它也也有一个个极大的的弱点，最怕缺缺气行驶驶。如果果轮胎气气压过低低，轮胎胎变形，下沉量量增大，胎温因因摩擦增增加而急急剧升高高，导致致轮胎变变软强度度下降；同时过过热

46、状态态会加速速子午胎胎钢丝与与橡胶的的老化、变形、甚至内内部断裂裂。这些些都可能能造成爆爆胎意外外。综合起来来爆胎主主要有四四大祸因因：1、轮胎胎漏气，轮胎因因被铁钉钉或尖锐锐物刺扎扎导致渗渗漏气、慢撒气气引起爆爆胎。2轮胎气气压过高高使胎胎内帘线线受力过过度而变变形，轮轮胎弹性性下降使使汽车行行驶中负负荷加大大，还会会加快胎胎冠磨损损。如受受到冲击击很易爆爆裂。3、轮胎胎气压过过低，会会使胎体体增大变变形，造造成胎侧侧开裂，同时使使轮胎接接地面积积增大，加快胎胎肩的磨磨损，也也会导致致过度摩摩擦生热热，使橡橡胶老化化、帘线线折断，最终导导致爆胎胎。特别别是当汽汽车在高高速行驶驶（速度度超过1

47、120KKM/HH）时，还容易易产生“谐振动动”现象而而引发巨巨大的谐谐振作用用力，此此作用力力最容易易导致受受伤的轮轮胎产生生突然爆爆胎现象象，由于于此现象象发生于于高速行行驶时，危害极极大。轮轮胎气压压缺气行行驶，轮轮胎的下下沉量增增大，在在急拐弯弯时容易易投生“胎壁着着地”的现象象，而胎胎壁是轮轮胎最薄薄弱的地地方，“胎壁着着地”最容易易导致发发生突然然爆胎现现象。2.1.3TTPMSS系统的的分类和和结构汽车胎胎压监测测系统的的关键技技术研究究和工程程实现纵观各大大公司开开发设计计的系系统，可可分为如如两种种类型，一种是是间接式式（，简简称：），另另一种是是直接式式（怕，简称称）。每个

48、系系统都有有自己的的优缺点点：间接接系统相相对便宜宜，使用用时，已已经装备备了轮轮（每个个轮胎装装备个个轮转速速传感器器）的汽汽车只需需要对软软件进行行升级，但是测测量准确确度低，在某些些情况下下此类系系统会无无法正常常工作。直接系系统可提提供更高高级的功功能和准准确度，可随时时测定每每个轮胎胎内部的的实际气气压，很很容易确确定故障障轮胎，但相对对价格较较高。、间接接式间接式系统主主要通过过汽车系系统的轮轮速传感感器来比比较轮胎胎之间的的转速差差别，以以达到监监视胎压压的目的的。在汽汽车行驶驶时，当当轮胎的的气压降降低时，车辆的的重量会会使轮胎胎直径变变，轮速速变快。经过综综合分析析，这种种变

49、化可可用于触触发警报报系统来来向司机机发出警警告。此此类型系系统的主主要缺点点是无法法对两个个以上轮轮胎同时时缺气的的状况和和速度超超过公里里，时的情情况进行行判断，也无法法满足提出出的偏离离正常报报警的要要求。从从市场的的占有率率来看，间接式式作为为的先先驱将逐逐步淡出出。、直接接式直接式系统是是利用安安装在每每一个轮轮胎里的的压力传传感器来来直接测测量轮胎胎的气压压，利用用无线通通信的方方式与驾驾驶室内内监控器器进行通通信，显显示并监监测各轮轮胎气压压，当轮轮胎气压压过低、过高、有渗漏漏或者轮轮胎内温温度不正正常时时时，系统统都可议议自动报报警。许许多欧洲洲的汽车车厂商已已将直接接式配配装

50、于自自己的车车型之中中，其中中包括：德国宝宝马的、法法国雪铁铁龙的、英英国阿斯斯顿马汀的的超级跑跑车、林肯肯大陆、克莱斯斯勒与道道奇（）迷迷你箱型型车以及及与客车车、旁蒂蒂克的旗旗舰等等等，梅赛赛德斯奔驰级轿车车最新的的改进也也将作作为选装装件。图图2.33是一个个集成子子遥控车车锁装置置的直接接式TPPMS系系统的TPMSS系统的的构架。图2.44通过比较较可确定定选用直直接式TTPMSS系统2.2选选用的直直接式TTPMSS系统2.2.1直接接式TPPMS系系统目前直接接式主主要可分分为两大大类。使用电池池方案。即固定于于轮胎内内部的胎胎压遥测测模块用用自带电电池供电电工作。这也是是当前市

51、市场的主主导类型型。其中中的胎压压遥测模模块功能能性框图图如图图2.55由以下几几个部分分组成：（）具有压压力（温温度、加加速度、电压）检测和和后信号号理芯芯片组合合的智能能传感器器；（）位单单片机（）；（）射频频发射芯芯片；（）电电池；（）天天线。因因为轮胎胎内恶劣劣的工环环境，所所有组件件、材料料都要满满足到的使用用温度范范围。传感器器是一个个集成了了半导体体压力传传感器、半导体体温度传传感器、数字信信号处理理单元、和电源源管理器器的片上上系统模模块。为为了强化化胎压检检测功能能，有不不少胎胎压遥测测模块内内还增加加了加速速度传感感器、电电压检测测、内部部时钟、看门狗狗，和带带、及及其它功

52、功能的数字信信号处理理单元或或。这些些功能芯芯片使得得传感感器不仅仅能实时时检测汽汽车开动动中的轮轮胎压力力和胎内内温度的的变化，而且还还能实现现汽车移移动即时时开机、自动唤唤醒、节节省电能能等功能能。电源源管理器器确保系系统实现现低功耗耗，使一节锂锂电池可可以使用用年。的压力力传感器器都是用用基于技术来来设计生生产的，主要有有硅集成成电容式式压力传传感器，如的、；硅压压阻式压压力传感感器，如如的、，的、。硅硅压阻式式压力传传感器采采用高精精密半导导体电阻阻应变片片组成惠惠斯顿电电桥作为为力电变变换测量量电路，其测量量精度能能达对于发射芯芯片的工作作频率北北美标准准为3115，欧欧洲标准准为，

53、韩韩国为，已有人人建议新新标准为为。其发发射功率率义不能能超过，否否则要接接受无线线电管制制。工作作模式有有、，其其中抗干干扰较好好。图2.66中央监监视器主主要由接接收和信号号处理、键盘、显示器器组成。接接收和可独独立封装装，也可可集成在在汽车仪仪表箱内内，带控控制键盘盘的能实实时显示示每个轮轮胎的压压力、温温度，和和每一个个轮胎的的识识别码，以及详详细的报报警信息息。由于于接收系系统是工工作在汽汽车车厢厢内，其其环境温温度是常常温而且且变化不不大，电电源可以以使用汽汽车的或或电源，因此对对器件选选用只要要是工业业级即可可，省电电的要求求也不高高。接收收选选用时一一般考虑虑需要较较高的接接收

54、灵敏敏度，以以提高的工作作效率和和降低整整个系统统的生产产成本，的的、的的的标标称灵敏敏度都达达以上上。这种种使用电电池的直直接式系统有有两个主主要缺点点。电池的的使用时时间直接接影响整整个胎压压遥测模模块的使使用时间间。一旦旦电池耗耗尽，模模块即须须更换。因为从从安全性性考虑，轮胎内内部电路路需要做做成密封封，更换换电池和和把传感感器从轮轮胎内取取出的成成本较高高，所以以该模块块就是一一种一次次性产品品。一般般情况下下只有和和轮胎一一起更换换。一般般的公路路车行驶驶需要要换一次次胎，折折合到时时间至至年必必须更换换。所以以系统中中胎压遥遥测模块块的使用用寿命也也应该达达到至至年。另外，也正是

55、是由于封封闭性，所以自自产品下下生产线线之刻起起，遥测测模块便便开始耗耗电，所所以产品品实际使使用寿命命应该为为出厂值值减去安安装之前前的消耗耗。所以以对这种种类型的的系统统而言，低功耗耗设计至至关重要要。胎压遥遥测模块块质量较较大。仅仅电池的的重量一一般就在在左右。胎压遥遥测模块块的安装装会使轮轮胎质量量分布不不均匀，偏在车车轮的内内侧或外外侧。从从而引起起车轮中中高速时时产生偏偏摆振动动。若要要使重量量均匀分分布就必必须进行行轮胎动动平衡校校正。这这也是所所有直接接式系系统安装装后必须须做的一一步。未未装轮胎胎时，轮轮辋的不不平衡度度应不大大于装上上轮胎后后，车轮轮的不平平衡度，应不大大于

56、。轮轮辋边缘缘允许的的平衡块块重量不不大于”。对对轮胎而而言，外外来物质质量越大大，动平平衡越难难做，一一旦超出出配重可可调节范范围，必必将会导导致车辆辆高速行行驶时的的抖动。、无电电池方案案。即轮胎内内部传感感器不使使用电池池供电。目前有有两个发发展方向向，能量量来源分分别为中读头头的发射射功率和和汽车行行进过程程中的机机械能。无线射射频识别别技术（，）是一一种非接接触式的的自动识识别技术术，其基基本原理理是利用用了射频频信号和和空间耦耦合（近近距离的的电感或或远距离离的电磁磁耦合）传输特特性，其其中电感感耦合依依据的是是电磁感感应定律律，而电电磁耦台台则是以以雷达原原理为模模型，发发射出去

57、去的电磁磁波碰到到目标后后反射同同时带回回目标信信息，依依据的是是电磁波波的空间间传播规规律。射射频识别别系统一一般由两两个部分分组成，即电子子标签（）和阅阅读器（）。在在系统统中即附附着于胎胎压遥测测模块，则由接接收模块块来完成成。以技术术作为研研发智能能轮胎的的基础，美国固固特异轮轮胎橡胶胶公司就就是其中中的一员员。该公公司和西西门子汽汽车配件件公司合合作，成成功研发发出一种种钮扣电电池般大大小的带带卡传传感器。该传感器器除了能能够感知知轮胎内内的气压压、胎体体温度的的变化并并发射反反映这种种变化的的信号外外，还具具有标识识轮胎的的功能，也就是是说，它它既可用用于轮胎胎气压监监测，还还可以

58、用用于轮胎胎历程可可追溯性性记录。采用无无电池方方案的厂厂家，除除了美国国固特异异轮胎橡橡胶公司司之外还还有开始始提到的的日本。其公布的的系统结结构如下下：图2.77以上上分析比比较可得得，直接接式胎压压监测系系统比简简直式胎胎压监测测系统监监测数据据更为准准确，监监测方式式更为贴贴切，系系统反应应速度更更为快捷捷。对驾驾乘人员员及至汽汽车本身身来讲直直接式胎胎压监测测系统更更为可靠靠。而比比较两种种现行的的直接式式胎压监监测系统统可知，有电池池模块的的系统比比无电池池模块的的系统成成本更为为可观，技术更更为成熟熟。只要要解决电电池寿命命的问题题，相信信有电池池模块的的直接式式胎压监监测系统统

59、将会成成为汽车车胎压监监测的主主流。为保障监监测的准准确性与与监测系系统的使使用稳定定性，本本设计中中所用到到的基础础TPMMS系统统将会采采用直接接式TPPMS系系统，轮轮胎模块块供电模模式采用用有电池池供电方方案，其其中轮胎胎内的电电池将会会通过电电磁发电电机为其其供应充充电电流流。222电池池的选用用经过学习习，我了了解到电电池、 MCUU 、传传感器是是 TPPMS 系统中中最核心心的三大大部件，这些部部件实际际的工作作环境非非常恶劣劣，不仅仅要耐高高低温（ -440 1255 ），而且且还能抗抗击振动动、离心心作用和和高气压压，因此此要求非非常高。而 MMCU 、传感感器已经经做到准

60、准军品级级 ( 汽车电电子 ) ，所所以电池池也应该该采用同同级别的的品种才才能达到到可靠和和安全的的目的。目前，工业级级的电池池中主要要是锂亚亚电池（锂 / 亚硫硫酰氯， Lii/SOOCl 2 ， ERR 系列列），锂锂锰电池池（锂 / 二二氧化锰锰， LLi/MMnO 2 ， CRR 系列列）及锂氟氟化碳（锂 / 氟化化碳， Li/CF ， BRR 系列列），其其特性比比较如下下： 品 种空载电压压负载电压压放电电压压自放电高低温放放电特性性能量体积积比瞬间放电电脉冲电电流价格及厂厂家锂亚3.6VV 3.4VV 平稳极低高低温特特性都非非常好最高小价格适中中，国内内外均有有制造厂厂家锂锰