汽车主动安全系统领域的重要角色——TPMS

TPMS是汽车轮胎压力实时监视系统“Tire Pressure Monitoring System”的英文缩写，主要用于在汽车行驶时实时地对轮胎气压进行自动监测，对轮胎漏气和低气压进行报警，以保障行车安全，是驾车者、乘车人的生命安全保障预警系统。

　　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，也是突发性交通事故发生的重要原因。据统计，在高速公路上发生的交通事故有70%~80%是由于爆胎引起的。防止爆胎已成为安全驾驶的一个重要课题。而TPMS系统是最理想的解决方案之一。

　　TPMS工作原理

　　TPMS系统主要有两个部分组成：安装在汽车轮胎上的远程轮胎压力监测模块和安装在汽车驾驶台上的中央监视器(LCD/LED显示器)。直接安装在每个轮胎里测量轮胎压力和温度模块，将测量得到的信号调制后通过高频无线电波(RF)发射出去。中央监视器接收TPMS监测模块发射的信号，将各个轮胎的压力和温度数据显示在屏幕上，供驾驶者参考。如果轮胎的压力或温度出现异常，中央监视器根据异常情况，发出报警信号，提醒驾驶者采取必要的措施。

　　TPMS按照工作原理可分为间接式(基于轮速差判断胎压差别)和直接式(传感器直接测量胎压/胎温)。由于间接式轮胎气压监测系统存在容易发生误报警、故障定点困难、报警反应慢等难以克服的发展瓶颈。目前，世界范围内的研发已经不把间接式轮胎气压监测系统作为主攻方向。

　　全球的直接式轮胎气压监测系统研发的公司众多，大体上分化为了两个方向：一个方向是将此系统作为舒适系统开发，另外一个方向就是作为真正的主动安全装备进行开发。沿舒适系统方向开发的胎压监测系统的典型方案是单向系统，即只存在从轮胎电子模块到无线接收机的单向通讯路径。目前绝大多数商业化和正在研发的都属于这个方向。这些企业有德国Beru、Siemens VDO(Continental)、爱尔兰的Schrader、美国的Lear、TRW，日本的Pacific Industrial等公司。其产品都已经投入批产。

　　而沿主动安全方向研发的技术路线主要是双向系统，即存在从轮胎电子模块到无线接收机和从无线接收机到轮胎电子模块的双向通讯路径。双向系统按照工作方式又可细分为：完全双向和准双向系统。准双向系统是指只在车辆起停阶段存在双向通讯的系统，而完全双向系统是车辆起停以及运行过程中都存在双向通讯的系统。准双向系统与完全双向系统比较，一个缺陷就是车辆行驶过程中其通讯可靠性不可控、轮胎电子模块的监控也无法实现。目前进行准双向系统研发的公司有德国Beru和美国Lear公司，其产品已经实现批量生产，并在几款高端车型上得以应用。

　　节能减排先锋

　　轮胎气压是影响汽车行驶性能和安全性能的重要指标，轮胎气压过低或漏气，与地面的摩擦力成倍增加，也会加速轮胎的磨损，同时增加油耗。由于轮胎胎侧是轮胎的薄弱部位，气压过低时，会不断受到挤压和拉伸，易造成疲劳失效，发生爆胎。所以对轮胎气压进行实时监控是保证轮胎安全的重要手段。TPMS正是基于这样的要求而开发设计的一项提高汽车安全性的新技术，它运用汽车电子技术、传感器技术、无线通讯技术等，在汽车行驶时实时监测所有轮胎的气压，对轮胎漏气和低气压状态进行报警。因此，TPMS对于提高汽车的安全性及经济性有较大贡献。

　　采用胎压检测系统不仅使驾驶更加安全，而且可以节省燃料。德国大陆汽车公司曾测算，轮胎充气压力只要低于汽车制造商建议值0.3巴，便要多耗用1.5%的燃料。如果所有轿车和卡车都安装胎压检测系统，仅欧洲每年就可减排CO2达1000万t。

　　在欧洲，约有90%的轮胎问题是因为缓慢漏气而造成。由于轮胎与轮毂之间接触而出现不断缓慢渗漏现象，每个轮胎三个月内气压将下降0.2巴以上。因此，只有正常充气的轮胎才能保证最佳工作状态，减小滚动阻力，才能实现最大燃油效率。不合适的轮胎压力致使轮胎的滚动阻力大幅增加，进而导致燃料消耗的不必要增加和CO2排量增大。与此同时，汽车的制动距离也会加长。如果所有汽车的轮胎都保持正确的压力，欧洲的汽车行驶成本一年就可减少34亿欧元。

　　全球市场及应用情况

　　全球各机构正在就是否有必要强制所有新轿车和卡车安装电子胎压检测系统问题，探讨其可行性与合理性以及具体实施方法。

　　美国法规规定，自2007年9月，所有载重量小于4.5t的新车都必须安装胎压监控系统。

　　欧洲目前正在讨论这项措施，按照欧盟委员会的意见，从2012年起，所有新车都必须配备TPMS。欧盟委员会希望通过这一规定同时促进环境保护和减少因轮胎故障而导致的车辆事故数量。

　　在中国，有很多公司投入TPMS的研发，但目前还都没有真正批量进入OEM批量，大多集中在售后，例如上海泰好、保隆、航盛、苏州驶安特等。

　　TPMS系统仅在几款中高档车型上有原厂装配，如一汽大众生产的奥迪、迈腾等车型上装备的是单向直接式TPMS系统，以及在德国大众辉腾、途锐等车型上装备了准双向直接式TPMS系统。包括上海大众、上海汽车、上海通用、奇瑞等在内我国多家整车厂商都已经开始或者计划配备TPMS系统。