1、汽車胎壓壓監測與與自動加加氣裝置設設計學 院：專 業：姓 名：指導老師師：機械與車車輛學院院車輛工程程黃耀飛學 號：職 稱：080440300310036宋長森苑士華華講師 教教授中國珠珠海二一二二年四月月畢業設計計誠信承承諾書本人鄭重重承諾：本人承承諾呈交交的畢業業設計（論文）汽車車胎壓監監測與自自動加氣氣裝置是在指指導教師師的指導導下，獨獨立開展展研究取取得的成成果，文文中引用用他人的的觀點和和材料，均在文文后按順順序列出出其參考考文獻，設計（論文）使用的的數據真真實可靠靠。本人簽名名：日期：年年月日汽車胎壓壓監測與與自動加加氣裝置置設計摘 要要隨著汽車車行業的的飛速發發展，汽汽車市場場的

2、不斷斷升溫，與之相相關的電電子技術術也得到到時了迅迅速發展展及廣泛泛應用汽車技技術的成成熟使得得汽車銷銷售及使使用不斷斷壯大，現代汽汽車的行行駛速度度也隨著著路況的的提高，汽車性性能的提提高而不不斷提升升。而由由于突發發性道路路交通事事故的頻頻繁發生生，人們們對汽車車安全的的關注度度也日益益提高。在汽車的的高速行行駛過程程中，輪輪胎故障障是駕駛駛人員最最為擔心心和最難難預防的的，也是是突發性性交通事事故發生生的重要要原因。據統計計，在高高速公路路上發生生的交通通事故有有70%800%是由由于爆胎胎引起的的，怎樣樣防止爆爆胎已成成為汽車車安全的的第一大大重要課課題。權威的研研究結果果表明，保持標

3、標準的輪輪胎氣壓壓和及時時發現輪輪胎故障障是防止止爆胎的的關鍵，這就使使對輪胎胎充氣壓壓力實行行監測顯顯得非常常重要。本文設計計了一種種汽車輪輪胎壓力力監測系系統（TTiree Prresssuree Moonittoriing Sysstemm）TPPMS及及氣壓調調節系統統的結合合使用，該系統統能夠對對輪胎的的參數進進行實時時監測，當發輪輪胎壓力力參數異異常時，及時采采取報警警措施并并進行實實時的汽汽壓調節節，從而而避免交交通事故故的發生生。論文文在對當當前存在在的各種種TPMMS系統統結構形形式進行行分析和和比較后后,選用用一種現現行直接接式TPPMS結結合氣壓壓調節系系統，實實現輪胎胎

4、壓力實實時的監監測和調調節的一一種新型型系統。提出一一種基于于直接式式TPMMS系統統的，引引入調節節功能的的新型設設計。設設計本身身解決原原有直接接式TPPMS的的電池供供電影響響系統壽壽命的瓶瓶頸，保保證了監監測系統統的的穩穩定性。氣壓調調節系統統將解決決汽車輪輪胎壓力力偏差的的問題，在監測測到氣壓壓偏高或或者偏低低時，對對駕駛人人員作出出警報提提醒并實實時啟動動氣壓調調節系統統進行胎胎壓調節節，在數數他鐘內內調節氣氣壓到標標準值，保證行行駛的暢暢順。本文對系系統的電電源部分分，氣壓壓調節部部分進行行了分析析設計，解決系系統供電電，信號號采集，信號處處理及執執行調節節，RFF/LFF通信通

5、通等關鍵鍵技術問問題。對對硬件進進行測試試。結果果表明，該系統統切實可可行，成成本，通通信距離離及可靠靠性方面面均達到到沒計指指標。關鍵詞：輪胎壓壓力監測測；爆胎胎；氣壓壓調節；電源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 錄錄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課課題背景景 PAGEREF _Toc322729438 h 6 HYPERLINK l _Toc322729439 1.1.1汽車車安全被被廣泛關關注 PAGEREF _Toc322729439 h 6 HYPERLINK l _Toc322729440 1.1.2TPPMS在在國內外外的發展展狀況，及發展展方向 PAGEREF _Toc322729440 h 77 HYPERLINK l _Toc322729441 2設計本本論 PAGEREF _Toc3227

16、29441 h 9 HYPERLINK l _Toc322729442 2.1.1TPPMS系系統 PAGEREF _Toc322729442 h 100 HYPERLINK l _Toc322729443 2.1.2汽汽車爆胎胎原因 PAGEREF _Toc322729443 h 111 HYPERLINK l _Toc322729444 2.1.3TPPMS系系統的分分類和結結構 PAGEREF _Toc322729444 h 122 HYPERLINK l _Toc322729445 2.2.1直接接式TPPMS系系統 PAGEREF _Toc322729445 h 144 HYPERL

17、INK l _Toc322729446 2.3.1系統統的主要要指標 PAGEREF _Toc322729446 h 116 HYPERLINK l _Toc322729447 2.3.2系統統功能 PAGEREF _Toc322729447 h 117 HYPERLINK l _Toc322729448 2.3.3系統統的技術術參數 PAGEREF _Toc322729448 h 117 HYPERLINK l _Toc322729449 2.5.1供電電原理 PAGEREF _Toc322729449 h 118 HYPERLINK l _Toc322729450 2.6.1感應應電流產產

18、生的條條件 PAGEREF _Toc322729450 h 211 HYPERLINK l _Toc322729451 2.6.2感應應電動勢勢的確定定 PAGEREF _Toc322729451 h 21 HYPERLINK l _Toc322729452 2.6.3勵磁磁調節器器的工作作原理 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電路路圖和工工作原理理 PAGEREF _Toc322

19、729454 h 24 HYPERLINK l _Toc322729455 2.6.6參數數選擇 PAGEREF _Toc322729455 h 227 HYPERLINK l _Toc322729456 2.7.1設計計思路 PAGEREF _Toc322729456 h 228 HYPERLINK l _Toc322729457 2.7.2設計計要求 PAGEREF _Toc322729457 h 228 HYPERLINK l _Toc322729458 2.7.3總體體設計流流程 PAGEREF _Toc322729458 h 288 HYPERLINK l _Toc322729459

20、 2.8.1氣壓壓檢測 PAGEREF _Toc322729459 h 332 HYPERLINK l _Toc322729460 2.8.2方案案選擇 PAGEREF _Toc322729460 h 332 HYPERLINK l _Toc322729461 2.8.3電路路設計與與分析 PAGEREF _Toc322729461 h 333 HYPERLINK l _Toc322729462 2.9.1 AA/D模模塊軟件件設計 PAGEREF _Toc322729462 h 335 HYPERLINK l _Toc322729463 2.9.2 DD/A模模塊軟件件設計 PAGEREF

21、_Toc322729463 h 337 HYPERLINK l _Toc322729464 2.100LCDD16002顯示示模塊的的設計 PAGEREF _Toc322729464 h 388 HYPERLINK l _Toc322729465 2.100.11方案選選擇 PAGEREF _Toc322729465 h 388 HYPERLINK l _Toc322729466 2.100.2電電路設計計與分析析 PAGEREF _Toc322729466 h 38 HYPERLINK l _Toc322729467 2.111 軟件件設計 PAGEREF _Toc322729467 h 4

22、40 HYPERLINK l _Toc322729468 2.122鍵盤模模塊的設設計 PAGEREF _Toc322729468 h 411 HYPERLINK l _Toc322729469 2.133 鍵盤盤模塊的的軟件設設計 PAGEREF _Toc322729469 h 433 HYPERLINK l _Toc322729470 3.總結結 PAGEREF _Toc322729470 h 44 HYPERLINK l _Toc322729471 參考文獻獻 PAGEREF _Toc322729471 h 46 HYPERLINK l _Toc322729472 謝辭 PAGEREF

23、_Toc322729472 h 4771 前言言自從從人類文文明進入入工業時時代，汽汽車就住住逐步成成為了世世界上最最主要的的交通工工具，如如何保障障行車安安全一直直是人們們關注的的焦點，學者們們通過大大量的調調查和數數據積累累，總結結出汽車車安全與與輪胎的的工作狀狀況密切切相關。因此TTPMSS(Tiire Preessuure Monnitoorinng SSysttem)輪胎壓壓力監測測系統的的研究成成為了汽汽車工業業的汽車車發展的的重點。隨著近近幾年TTPMSS系統的的飛速發發展，胎胎壓監測測技術不不斷突破破，日趨趨成熟，各大公公司均在在成熟的的TPMMS技術術上尋求求新技術術前景，胎

24、壓監監測及氣氣壓調節節結合的的系統成成為了當當下的研研究大熱熱。1.1課課題背景景1.1.1汽車車安全被被廣泛關關注隨著人類類文明的的進步，汽車成成為了人人們日益益重要的的交通和和運輸工工具，但但是隨著著車輛的的增多，車速的的提高，汽車行行駛安全全性變成成了日漸漸突出的的且必需需關注的的問題。在高速行行駛時，輪胎故故障是所所有駕駛駛員最為為擔心和和最難預預防的，也正是是突發性性交通事事故的主主要禍首首。有調調查數據據顯示220088我國發發生的交交通事故故有26652004起，死亡人人數7338488，受傷傷人數33049919，20009年全全年交通通事故有有238800起起，死亡亡6711

25、59，受傷22751125。在巨大大的傷亡亡數據背背后也包包含有巨巨大的經經濟損失失。而分分析顯示示因汽車車輪胎漏漏氣爆胎胎引發的的嚴重交交通事故故占總事事故的445.77%,而而在高速速公路上上這一比比例則高高達600%-770%,是各種種事故中中比例最最高的一一種.據據測試,汽車在在時速1160公公里以上上行駛時時發生爆爆胎事故故,駕乘乘人員的的死亡率率為1000%.爆胎已已與疲勞勞駕駛,超速行行駛并列列為中國國道路交交通的三三大殺手手.本世世紀初,由于凡凡士通輪輪胎的質質量問題題,造成成超過1100人人死亡,4000人受傷傷,凡士士通被迫迫于20000年年8月收收回6550萬只只輪胎,該

26、事件件堪稱北北美市場場乃至全全球市場場歷時最最長,數數量最大大,影響響最深的的一次召召回行動動,美國國政府也也因此出出臺了有關加加強運輸輸設備改改回，確確定和文文件記錄錄法案受該法法案驅動動，各大大公司及及許多研研究機構構都已經經開始研研究相應應的TPPMS方方案，如如Mottoroola,GE等等都已經經研制出出適用于于TPMMS的MMEMSS傳感器器及相應應的TPPMS技技術方案案.由于于國外立立法較早早,所以以TPMMS技術術發展比比較成熟熟.而在在我國,多數廠廠家目前前已開始始進行這這方面的的研究,一批國國內生產產的汽車車開始裝裝TPMMS作為為標準配配置,而而有關政政府部門門也在加加

27、緊制定定相關的的法律法法規.目目前國內內的TPPMS開開發,生生產廠商商已經多多達近2200家家,其中中有自主主設計和和生產能能力的占占30%左右,但真正正大批量量生產的的廠家很很少.1.1.2TPPMS在在國內外外的發展展狀況，及發展展方向輪胎氣氣壓影響響著汽車車的使用用性能和和輪胎的的的使用用壽命。當前，輪胎爆爆炸，疲疲勞駕駛駛超速行行駛已經經成為高高速公路路事故的的三大殺殺手。據據統計，在中國國高速公公路上發發生的交交通事故有770%是是由于爆爆炸引起起的，而而在美國國這一比比例則高高達800%。如果在使使用過程程中，能能夠正確確地按輪輪胎的標標準氣壓壓充氣，輪胎在在行駛過過程中會會均勻

28、的的磨耗；保持了了輪胎的的最佳復復合承載載狀態和和良好的的彈性，可以大大大地延延長輪胎胎的行駛駛里程。早在20001年年美國就就通過了了TRAAD法案案，法案案要求到到20007年所所有美國國銷售的的新車都都必須將將TPMMS作為為標準配配置。美美國國家家公路安安全管理理局（NNHTHHA）220022年頒布布的法規規要求監監控器在在輪胎氣氣壓低于于生產商商推薦值值的255%330%時時向司機機報警，建議從從20004年開開始新車車應安裝裝輪胎氣氣壓監測測系統（TPMMS）。繼美國國之后，歐洲也也制定相相應的法法規，要要求其國國內的汽汽車廠商商安裝TTPMSS。國外的TTPMSS產品已已經相當

29、當成熟，能夠經經受57萬公公里的使使用測試試，現在在國外的的TPMMS的研研究重點點在于開開發無源源TPMMS，如如采用SSAW這這類無源源器件的的頻率變變化來監監測輪胎胎的壓力力變化。TMPSS的研究究在中國國剛剛起起步。目目前各廠廠家的重重點并非非是如何何開拓市市場，而而是如何何提高產產品性能能和質量量。目前前國內的的TPMMS系統統問題不不少：國國內需配配備專用用的主機機、顯示示屏；需需要在車車內固定定和接線線，安裝裝繁瑣、影響美美觀、整整車廠難難以配裝裝；不能能設定標標準胎壓壓、無法法保障輪輪胎合理理使用；不具備備抗干擾擾的清晰晰語音提提示報警警功能，會造成成駕駛員員視線轉轉移；因因輻

30、射效效率、編編碼糾錯錯性能差差、在惡惡劣環境境下漏報報嚴重。直接式式TPMMS產品品無線信信號傳輸輸的穩定定性可靠靠性不足足，電池池壽命問問題，傳傳感器壽壽命和耐耐久性問問題。此此外，TTPMSS零組件件主要靠靠進口，缺乏自自主知識識產權的的產品。現有TPPMS系系統總體體發展已已經成熟熟，TPPMS系系統關鍵鍵關口是是系統電電源系統統對系統統穩定性性及使用用壽命的的影響。近年已已有TPPMS系系統新增增功能的的設計探探索，監監測與氣氣壓調節節結合系系統成為為研究大大熱。有有部分車車型已同同時具備備氣壓監監測，與與氣壓調調節的功功能。相相信氣壓壓監測與與調節系系統將成成為汽車車安全研研究的重重

31、要課題題。1.2設設計的目目標、意意義及應應達到的的技術要要求本設計課課題是在在直接式式TPMMS系統統的基礎礎上,進進行對系系統的改改良優化化,而且且增加了了氣壓調調節裝置置,實現現汽車輪輪胎氣壓壓的調節節控制. 研研究目標標是提高高直接式式TPMMS系統統的工作作可靠性性,準確確性,對對原有基基礎的TTPPMMS系統統進行簡簡化設計計,新增增氣壓調調節裝置置,通過過該裝置置調節各各輪胎氣氣壓保持持最佳壓壓力,解解決原TTPMSS系統電電源供給給難題，解決系系統受電電源所限限壽命限限期問題題，同時時新型電電源系統統將為氣氣壓調節節系統提提供電源源，使用用監測與與氣壓調調節同用用的系統統保持輪

32、輪胎最佳佳胎壓，提高駕駕駛安全全性，并并減不油油耗降低低汽車使使用成本本。.設計的的系統將將實現輪輪胎氣壓壓監測與與調節相相結合的的閉環控控制，實實時監測測輪胎氣氣壓并在在氣壓有有所偏差差時及時時作出調調整，始始終保持持最佳的的行駛氣氣壓。為為行車安安全提供供保障，降低因因汽車輪輪胎氣壓壓引發事事故的風風險。設設計完成成的系統統，應具具備準確確的胎壓壓監測功功能，保保障能時時刻監視視汽車輪輪胎的技技術狀況況，讓駕駕駛人員員能及時時了解汽汽車輪胎胎的狀況況。設計計的新型型系統必必須是在在原型TTPMSS系統的的基礎上上作出技技術的創創新與突突破，在在發揮原原型TPPMS系系統的優優勢的同同時以創

33、創新科技技為汽車車輪胎與與行車安安全的方方面作出出新的貢貢獻。所所以設計計的新型型系統必必須具備備汽車輪輪胎監測測的及時時，靈敏敏，以及及穩定性性。保證證監測數數據的真真實性可可靠性，突顯監監測系統統的預警警功能。與此同同時新增增的氣壓壓調節功功能，將將針對監監測系統統提供的的數據及及時地對對汽車輪輪胎壓力力進行調調整，形形成監測測與調節節的循環環控制系系統，能能有效準準確地撐撐控輪胎胎氣壓。該系統統也可以以在駕駛駛人員的的控制下下進行對對輪胎氣氣壓的調調節，以以適應不不同路況況下的舒舒適性要要求。1.3本本課題研研究的主主要內容容本設計計是在直直接式TTPMSS系統的的基礎上上，對系系統的結

34、結構和相相關電路路作進一一步完善善各改進進，增加加了輪胎胎氣壓的的調節裝裝置，并并對輪胎胎內部系系統供電電系統進進行設計計，引入入新型的的供電系系統。課題研研究的內內容主要要包括輪輪胎壓力力監測，氣壓調調節系統統，及新新的供電電系統，包含傳傳感技術術，無線線數據通通信技術術，基于于TPMMS系統統與其他他汽車電電子系統統的集成成。輪胎參量量的傳感感技術對于TTPMSS來說，如何在在苛刻的的環境，尺寸，功耗，成本條條件下實實現壓力力參數的的高精度度測量是是保障系系統可靠靠性的重重要因素素。本系系統選擇擇當前業業界應用用最廣泛泛的高性性能傳感感器進行行設計，從而保保證了系系統在輪輪胎參數數測量上上

35、的各項項指標都都是可靠靠的。無線數據據通信技技術在在現有的的各種產產品的設設計中，基站模模塊與輪輪胎模塊塊或鑰匙匙模塊都都是通過過無線的方方式進行行數據通通信。本本系統的的設計中中引入了了LF喚喚醒模式式，實現現了系統統的雙向向通信，解決了了輪胎定定位和通通信碰撞撞的問題題，使系系統更加加靈活，可靠性性得到了了極大的的提高。系統的新新型供電電系統設設計功功耗是影影響整個個系統使使用壽命命的關鍵鍵因素。該系統統采用了了專用的的供電系系統，在在滿足系系統指標標的情況況下，維維持系統統正常電電壓，及及時充入入電量，保證電電池足夠夠電量。排除電電源影響響系統壽壽命的問問題。系統的抗抗干擾設設計由由于輪

36、胎胎模塊的的工作環環境比較較惡劣，噪聲和和電磁屏屏蔽會對對無線信信號產生生較大的的干擾，因此引引入了一一系列軟軟硬件抗抗干擾措措施，改改進了輪輪胎壓力力監測系系統抗干干擾能不不佳的缺缺點，使使系統工工作更加加可靠。氣壓調節節系統設設計氣氣壓監測測系統對對汽車輪輪胎氣壓壓進行監監測，及及時發現現輪胎氣氣壓不足足或過高高的情況況，并同同時給駕駕駛員提提醒。現現加入氣氣壓調節節系統，在監測測系統發發現氣壓壓問題時時，及時時對胎壓壓進行調調節，解解決隱藏藏的輪胎胎風險。TPMSS系統與與氣壓調調節及其其他汽車車電子系系統的集集成，由由于模塊（模模塊）工工作在不不同的時時間段，因此完完全可能能實現復復用

37、，本本系統成成功的將將汽車智智能無匙匙門控系系統與TTPMSS系統結結合，不不公僅可可節約了了系統硬硬件開銷銷，也提提高了系系統的集集成度。1.4本本設計應應解決的的主要問問題據分析現現在市場場上使用用的各類類TPMMS系統統，在技技術上已已經相當當成熟，監測系系統能及及時監測測汽車輪輪胎氣壓壓情況，系統數數據實時時更新，能準確確地監測測輪胎氣氣壓或溫溫度，在在氣壓有有偏差時時能及時時地給駕駕駛員提提示保障障行車的的安全。但當今今使用的的胎壓監監測系統統大多使使用內置置電泄給給感應器器供電，所以系系統使用用會受感感應器電電源受限限的影響響，電泄泄壽命成成為系統統使用壽壽命的最最大阻礙礙，所以以

38、解決感感應器電電源成為為研究重重點，也也是本設設計要解解決的主主要問題題之一。現現今使用用的輪胎胎氣壓監監測系統統僅是為為駕駛人人員提供供氣壓，溫度的的監測服服務，為為駕駛人人員提供供警示避避免駕駛駛人員在在不知輪輪胎氣壓壓異常的的情況下下行駛而而發生事事故。系系統本身身在反映映問題的的同時沒沒有作出出反應為為駕使人人員解決決問題是是設計的的不足，而在發發現問題題的同時時并解決決問題才才是駕乘乘人員所所需要的的。所以以本設計計著重究究研解決決監測系系統反映映的問題題的方法法，完善善原胎壓壓監測系系統的功功能。氣氣壓調節節裝置的的加入成成為本設設計的又又一主攻攻問題。2設計本本論2.1 基礎TT

39、PMSS系統介介紹2.1.1TTPMSS系統年，由由于輪胎胎的質量量事故，造成超超過人死死亡、人人受傷，被迫于于年月收回回萬只輪輪胎，引引起美國國政府高高度關注注。事后后分析事事故主要要是由于于亞充氣氣的輪胎胎在行駛駛過程中中從車體體分離導導致了追追尾。如如果當時時的汽車車安裝了了系統統，那么么這樣的的慘劇就就可以得得到避免免。提高高駕乘安安全性是是使用最大但但不唯一一的好處，此外還還具有方方便性、經濟性性、環保保等多方方面益處處。11、汽車車行駛安安全性要要求在汽車的的高速行行駛過程程中，輪輪胎故障障是所有有駕駛者者最為擔擔心和最最難預防防的也也是突發發性、惡惡性交通通事故發發生的重重要原因

40、因之一。據統計，在中國國高速公公路上發發生的交交通事故故有是由由于爆胎胎引起的的，而在在美國這這一比例例則高達達；輪胎胎壓力過過低和過過高引起起的交通通事故占占到總量量的。的的壓力下下降是。緩慢刺刺穿”的過程程。輪胎胎爆胎是是因為輪輪胎在壓壓力不足足的情況況下超負負荷工作作吲。車車輛在高高速公路路上行駛駛時一旦旦爆胎，駕駛員員思想準準備不充充分極易易造成車車輛側滑滑和不規規則翻滾滾，輕者者自撞護護欄，重重則與其其他行使使車輛發發生碰撞撞甚至車車毀人亡亡后果不不堪設想想。保持持標準的的車胎氣氣壓行駛駛和及時時發現車車胎漏氣氣是防止止爆胎的的關鍵。另外，汽車現現有安全全措施，如、安全全氣囊等等，均

41、是是“事后被被動”型安保保，即在在事故已已經發生生時才起起到保護護人身和和汽車的的安全作作用，輪輪胎氣壓壓監視系系統屬于于“事前主主動”型安保保，即在在輪胎出出現危險險征兆時時及時報報警，采采取措施施，將事事故消滅滅在萌芽芽狀態，確保汽汽車在行行駛過程程中始終終處于安安全狀態態。2、用戶戶使用方方便性要要求大多數用用戶不是是每天進進行必要要的輪胎胎氣壓檢檢查，而而僅憑肉肉眼觀察察或用腳腳踢輪胎胎是無法法正確判判斷輪胎胎氣壓的的。圖2.11在長途、高速駕駕駛過程程中經常常地檢查查氣壓是是必須的的。TPPMS系系統則可可以實時時顯示輪輪胎參數數。3、經濟濟性要求求TPMSS汽車胎胎壓監測測系統的的

42、關鍵技技術研究究和工程程實現延延長輪胎胎使用壽壽命：非非標準氣氣壓行駛駛，將會會使輪胎胎壽命縮縮短。科科學統計計表明，缺氣行行駛時，車輪氣氣壓比正正常值下下降100%，輪輪胎壽命命將減少少15%。見圖圖2.11輪胎充氣氣低于標標準的%單位汽油油行駛程程下降%輪胎胎使用壽壽命下降降%圖2.22胎壓過過低與輪輪胎和油油耗之間間的關系系減少油耗耗：而如如果輪胎胎氣壓過過高，抓抓地力就就會下降降，油耗耗也會隨隨之上升升。車輪輪氣壓比比正常值值下降110%，單位汽汽油行程程數會下下降。避免車車輛部件件磨損：汽車在在輪胎氣氣壓過高高的狀態態下行駛駛，日積積月累對對發動機機底盤及及懸掛系系統將造造成很大大的

43、傷害害；如果果輪胎氣氣壓不均均勻，則則會造成成剎車跑跑偏，從從而增加加懸掛系系統磨損損。基于于以上三三點，當當前美國國已經將將TPMMS系統統規定為為繼ABBS,AABSRR之后第第三個立立法的汽汽車安全電電子產品品。應220000年頒布布的車輛輛召回促促進、責責任和文文件提供供法案（TRREADD法案）的要求求。國家家公路交交通安全全管理局局（NHHTSAA）頒布布含有兩兩個部分分的最終終準則。設立了了新的聯聯邦機動動車輛安安全標準準，要求求機動車車輛安裝裝輪胎氣氣壓監視視系統，以便在在輪胎嚴嚴重缺氣氣時警告告駕車者者。據現在的的記錄，國家公公路交通通安全管管理局暫暫時相信信四個輪輪胎，低低

44、于標準準氣壓225%的的報警選選項最符符合TRREADD法案要要求，鄄鄄當單個個輪胎的的胎壓比比車輛制制造廠推推薦的標標準輪胎胎氣壓降降低255%或者者更低時時，或者者低于規規定的最最低氣壓壓標準（無論符符合哪種種情況），一輛輛機動車車輛上安安裝的TTPMSS必須警警告駕車車者”J。同同時NTTHTSSA提出出了汽車車生產商商的執行行時間表表：美國國市場出出售的汽汽車配備備TPMMS系統統的比例例：20005年年10月月5日達達到200%，220066年9月月1日達達到700%，220077年9月月1日達達到1000%.2.1.2汽汽車爆胎胎原因爆胎是一一種復雜雜的輪胎胎破壞現現象，其其原因是

45、是多方面面的。據據統計和和專家分分析，引引起汽車車爆胎的的原因主主要有負負荷、氣氣壓、速速度、胎胎面溫度度、路面面、車架架、輪轂轂等。.2.33輪胎剝剝面結構構輪胎缺氣氣行駛是是爆胎的的禍根。現以無無內胎輪輪胎（即即子午胎胎）為例例剖析如如下：為為了提高高輪胎的的強度，在其簾簾布層外外圍加有有一層鋼鋼絲（帶帶束層），這種種結構的的輪胎強強度高，散熱條條件好，只要氣氣壓狀況況好，非非常適應應高速行行駛。結結構如圖圖2.22所示。但它也也有一個個極大的的弱點，最怕缺缺氣行駛駛。如果果輪胎氣氣壓過低低，輪胎胎變形，下沉量量增大，胎溫因因摩擦增增加而急急劇升高高，導致致輪胎變變軟強度度下降；同時過過熱

46、狀態態會加速速子午胎胎鋼絲與與橡膠的的老化、變形、甚至內內部斷裂裂。這些些都可能能造成爆爆胎意外外。綜合起來來爆胎主主要有四四大禍因因：1、輪胎胎漏氣，輪胎因因被鐵釘釘或尖銳銳物刺扎扎導致滲滲漏氣、慢撒氣氣引起爆爆胎。2輪胎氣氣壓過高高使胎胎內簾線線受力過過度而變變形，輪輪胎彈性性下降使使汽車行行駛中負負荷加大大，還會會加快胎胎冠磨損損。如受受到沖擊擊很易爆爆裂。3、輪胎胎氣壓過過低，會會使胎體體增大變變形，造造成胎側側開裂，同時使使輪胎接接地面積積增大，加快胎胎肩的磨磨損，也也會導致致過度摩摩擦生熱熱，使橡橡膠老化化、簾線線折斷，最終導導致爆胎胎。特別別是當汽汽車在高高速行駛駛（速度度超過1

47、120KKM/HH）時，還容易易產生“諧振動動”現象而而引發巨巨大的諧諧振作用用力，此此作用力力最容易易導致受受傷的輪輪胎產生生突然爆爆胎現象象，由于于此現象象發生于于高速行行駛時，危害極極大。輪輪胎氣壓壓缺氣行行駛，輪輪胎的下下沉量增增大，在在急拐彎彎時容易易投生“胎壁著著地”的現象象，而胎胎壁是輪輪胎最薄薄弱的地地方，“胎壁著著地”最容易易導致發發生突然然爆胎現現象。2.1.3TTPMSS系統的的分類和和結構汽車胎胎壓監測測系統的的關鍵技技術研究究和工程程實現縱觀各大大公司開開發設計計的系系統，可可分為如如兩種種類型，一種是是間接式式（，簡簡稱：），另另一種是是直接式式（怕，簡稱稱）。每個

48、系系統都有有自己的的優缺點點：間接接系統相相對便宜宜，使用用時，已已經裝備備了輪輪（每個個輪胎裝裝備個個輪轉速速傳感器器）的汽汽車只需需要對軟軟件進行行升級，但是測測量準確確度低，在某些些情況下下此類系系統會無無法正常常工作。直接系系統可提提供更高高級的功功能和準準確度，可隨時時測定每每個輪胎胎內部的的實際氣氣壓，很很容易確確定故障障輪胎，但相對對價格較較高。、間接接式間接式系統主主要通過過汽車系系統的輪輪速傳感感器來比比較輪胎胎之間的的轉速差差別，以以達到監監視胎壓壓的目的的。在汽汽車行駛駛時，當當輪胎的的氣壓降降低時，車輛的的重量會會使輪胎胎直徑變變，輪速速變快。經過綜綜合分析析，這種種變

49、化可可用于觸觸發警報報系統來來向司機機發出警警告。此此類型系系統的主主要缺點點是無法法對兩個個以上輪輪胎同時時缺氣的的狀況和和速度超超過公里里，時的情情況進行行判斷，也無法法滿足提出出的偏離離正常報報警的要要求。從從市場的的占有率率來看，間接式式作為為的先先驅將逐逐步淡出出。、直接接式直接式系統是是利用安安裝在每每一個輪輪胎里的的壓力傳傳感器來來直接測測量輪胎胎的氣壓壓，利用用無線通通信的方方式與駕駕駛室內內監控器器進行通通信，顯顯示并監監測各輪輪胎氣壓壓，當輪輪胎氣壓壓過低、過高、有滲漏漏或者輪輪胎內溫溫度不正正常時時時，系統統都可議議自動報報警。許許多歐洲洲的汽車車廠商已已將直接接式配配裝

50、于自自己的車車型之中中，其中中包括：德國寶寶馬的、法法國雪鐵鐵龍的、英英國阿斯斯頓馬汀的的超級跑跑車、林肯肯大陸、克萊斯斯勒與道道奇（）迷迷你箱型型車以及及與客車車、旁蒂蒂克的旗旗艦等等等，梅賽賽德斯奔馳級轎車車最新的的改進也也將作作為選裝裝件。圖圖2.33是一個個集成子子遙控車車鎖裝置置的直接接式TPPMS系系統的TPMSS系統的的構架。圖2.44通過比較較可確定定選用直直接式TTPMSS系統2.2選選用的直直接式TTPMSS系統2.2.1直接接式TPPMS系系統目前直接接式主主要可分分為兩大大類。使用電池池方案。即固定于于輪胎內內部的胎胎壓遙測測模塊用用自帶電電池供電電工作。這也是是當前市

51、市場的主主導類型型。其中中的胎壓壓遙測模模塊功能能性框圖圖如圖圖2.55由以下幾幾個部分分組成：（）具有壓壓力（溫溫度、加加速度、電壓）檢測和和后信號號理芯芯片組合合的智能能傳感器器；（）位單單片機（）；（）射頻頻發射芯芯片；（）電電池；（）天天線。因因為輪胎胎內惡劣劣的工環環境，所所有組件件、材料料都要滿滿足到的使用用溫度范范圍。傳感器器是一個個集成了了半導體體壓力傳傳感器、半導體體溫度傳傳感器、數字信信號處理理單元、和電源源管理器器的片上上系統模模塊。為為了強化化胎壓檢檢測功能能，有不不少胎胎壓遙測測模塊內內還增加加了加速速度傳感感器、電電壓檢測測、內部部時鐘、看門狗狗，和帶帶、及及其它功

52、功能的數字信信號處理理單元或或。這些些功能芯芯片使得得傳感感器不僅僅能實時時檢測汽汽車開動動中的輪輪胎壓力力和胎內內溫度的的變化，而且還還能實現現汽車移移動即時時開機、自動喚喚醒、節節省電能能等功能能。電源源管理器器確保系系統實現現低功耗耗，使一節鋰鋰電池可可以使用用年。的壓力力傳感器器都是用用基于技術來來設計生生產的，主要有有硅集成成電容式式壓力傳傳感器，如的、；硅壓壓阻式壓壓力傳感感器，如如的、，的、。硅硅壓阻式式壓力傳傳感器采采用高精精密半導導體電阻阻應變片片組成惠惠斯頓電電橋作為為力電變變換測量量電路，其測量量精度能能達對于發射芯芯片的工作作頻率北北美標準準為3115，歐歐洲標準準為，

53、韓韓國為，已有人人建議新新標準為為。其發發射功率率義不能能超過，否否則要接接受無線線電管制制。工作作模式有有、，其其中抗干干擾較好好。圖2.66中央監監視器主主要由接接收和信號號處理、鍵盤、顯示器器組成。接接收和可獨獨立封裝裝，也可可集成在在汽車儀儀表箱內內，帶控控制鍵盤盤的能實實時顯示示每個輪輪胎的壓壓力、溫溫度，和和每一個個輪胎的的識識別碼，以及詳詳細的報報警信息息。由于于接收系系統是工工作在汽汽車車廂廂內，其其環境溫溫度是常常溫而且且變化不不大，電電源可以以使用汽汽車的或或電源，因此對對器件選選用只要要是工業業級即可可，省電電的要求求也不高高。接收收選選用時一一般考慮慮需要較較高的接接收

54、靈敏敏度，以以提高的工作作效率和和降低整整個系統統的生產產成本，的的、的的的標標稱靈敏敏度都達達以上上。這種種使用電電池的直直接式系統有有兩個主主要缺點點。電池的的使用時時間直接接影響整整個胎壓壓遙測模模塊的使使用時間間。一旦旦電池耗耗盡，模模塊即須須更換。因為從從安全性性考慮，輪胎內內部電路路需要做做成密封封，更換換電池和和把傳感感器從輪輪胎內取取出的成成本較高高，所以以該模塊塊就是一一種一次次性產品品。一般般情況下下只有和和輪胎一一起更換換。一般般的公路路車行駛駛需要要換一次次胎，折折合到時時間至至年必必須更換換。所以以系統中中胎壓遙遙測模塊塊的使用用壽命也也應該達達到至至年。另外，也正是

55、是由于封封閉性，所以自自產品下下生產線線之刻起起，遙測測模塊便便開始耗耗電，所所以產品品實際使使用壽命命應該為為出廠值值減去安安裝之前前的消耗耗。所以以對這種種類型的的系統統而言，低功耗耗設計至至關重要要。胎壓遙遙測模塊塊質量較較大。僅僅電池的的重量一一般就在在左右。胎壓遙遙測模塊塊的安裝裝會使輪輪胎質量量分布不不均勻，偏在車車輪的內內側或外外側。從從而引起起車輪中中高速時時產生偏偏擺振動動。若要要使重量量均勻分分布就必必須進行行輪胎動動平衡校校正。這這也是所所有直接接式系系統安裝裝后必須須做的一一步。未未裝輪胎胎時，輪輪輞的不不平衡度度應不大大于裝上上輪胎后后，車輪輪的不平平衡度，應不大大于

56、。輪輪輞邊緣緣允許的的平衡塊塊重量不不大于”。對對輪胎而而言，外外來物質質量越大大，動平平衡越難難做，一一旦超出出配重可可調節范范圍，必必將會導導致車輛輛高速行行駛時的的抖動。、無電電池方案案。即輪胎內內部傳感感器不使使用電池池供電。目前有有兩個發發展方向向，能量量來源分分別為中讀頭頭的發射射功率和和汽車行行進過程程中的機機械能。無線射射頻識別別技術（，）是一一種非接接觸式的的自動識識別技術術，其基基本原理理是利用用了射頻頻信號和和空間耦耦合（近近距離的的電感或或遠距離離的電磁磁耦合）傳輸特特性，其其中電感感耦合依依據的是是電磁感感應定律律，而電電磁耦臺臺則是以以雷達原原理為模模型，發發射出去

57、去的電磁磁波碰到到目標后后反射同同時帶回回目標信信息，依依據的是是電磁波波的空間間傳播規規律。射射頻識別別系統一一般由兩兩個部分分組成，即電子子標簽（）和閱閱讀器（）。在在系統統中即附附著于胎胎壓遙測測模塊，則由接接收模塊塊來完成成。以技術術作為研研發智能能輪胎的的基礎，美國固固特異輪輪胎橡膠膠公司就就是其中中的一員員。該公公司和西西門子汽汽車配件件公司合合作，成成功研發發出一種種鈕扣電電池般大大小的帶帶卡傳傳感器。該傳感器器除了能能夠感知知輪胎內內的氣壓壓、胎體體溫度的的變化并并發射反反映這種種變化的的信號外外，還具具有標識識輪胎的的功能，也就是是說，它它既可用用于輪胎胎氣壓監監測，還還可以

58、用用于輪胎胎歷程可可追溯性性記錄。采用無無電池方方案的廠廠家，除除了美國國固特異異輪胎橡橡膠公司司之外還還有開始始提到的的日本。其公布的的系統結結構如下下：圖2.77以上上分析比比較可得得，直接接式胎壓壓監測系系統比簡簡直式胎胎壓監測測系統監監測數據據更為準準確，監監測方式式更為貼貼切，系系統反應應速度更更為快捷捷。對駕駕乘人員員及至汽汽車本身身來講直直接式胎胎壓監測測系統更更為可靠靠。而比比較兩種種現行的的直接式式胎壓監監測系統統可知，有電池池模塊的的系統比比無電池池模塊的的系統成成本更為為可觀，技術更更為成熟熟。只要要解決電電池壽命命的問題題，相信信有電池池模塊的的直接式式胎壓監監測系統統

59、將會成成為汽車車胎壓監監測的主主流。為保障監監測的準準確性與與監測系系統的使使用穩定定性，本本設計中中所用到到的基礎礎TPMMS系統統將會采采用直接接式TPPMS系系統，輪輪胎模塊塊供電模模式采用用有電池池供電方方案，其其中輪胎胎內的電電池將會會通過電電磁發電電機為其其供應充充電電流流。222電池池的選用用經過學習習，我了了解到電電池、 MCUU 、傳傳感器是是 TPPMS 系統中中最核心心的三大大部件，這些部部件實際際的工作作環境非非常惡劣劣，不僅僅要耐高高低溫（ -440 1255 ），而且且還能抗抗擊振動動、離心心作用和和高氣壓壓，因此此要求非非常高。而 MMCU 、傳感感器已經經做到準

60、準軍品級級 ( 汽車電電子 ) ，所所以電池池也應該該采用同同級別的的品種才才能達到到可靠和和安全的的目的。目前，工業級級的電池池中主要要是鋰亞亞電池（鋰 / 亞硫硫酰氯， Lii/SOOCl 2 ， ERR 系列列），鋰鋰錳電池池（鋰 / 二二氧化錳錳， LLi/MMnO 2 ， CRR 系列列）及鋰氟氟化碳（鋰 / 氟化化碳， Li/CF ， BRR 系列列），其其特性比比較如下下： 品 種空載電壓壓負載電壓壓放電電壓壓自放電高低溫放放電特性性能量體積積比瞬間放電電脈沖電電流價格及廠廠家鋰亞3.6VV 3.4VV 平穩極低高低溫特特性都非非常好最高小價格適中中，國內內外均有有制造廠廠家鋰錳