汽車主動安全系統領域的重要角色——TPMS

TPMS是汽車輪胎壓力實時監視系統“Tire Pressure Monitoring System”的英文縮寫，主要用于在汽車行駛時實時地對輪胎氣壓進行自動監測，對輪胎漏氣和低氣壓進行報警，以保障行車安全，是駕車者、乘車人的生命安全保障預警系統。

　　在汽車的高速行駛過程中，輪胎故障是所有駕駛者最為擔心和最難預防的，也是突發性交通事故發生的重要原因。據統計，在高速公路上發生的交通事故有70%~80%是由于爆胎引起的。防止爆胎已成為安全駕駛的一個重要課題。而TPMS系統是最理想的解決方案之一。

　　TPMS工作原理

　　TPMS系統主要有兩個部分組成：安裝在汽車輪胎上的遠程輪胎壓力監測模塊和安裝在汽車駕駛臺上的中央監視器(LCD/LED顯示器)。直接安裝在每個輪胎里測量輪胎壓力和溫度模塊，將測量得到的信號調制后通過高頻無線電波(RF)發射出去。中央監視器接收TPMS監測模塊發射的信號，將各個輪胎的壓力和溫度數據顯示在屏幕上，供駕駛者參考。如果輪胎的壓力或溫度出現異常，中央監視器根據異常情況，發出報警信號，提醒駕駛者采取必要的措施。

　　TPMS按照工作原理可分為間接式(基于輪速差判斷胎壓差別)和直接式(傳感器直接測量胎壓/胎溫)。由于間接式輪胎氣壓監測系統存在容易發生誤報警、故障定點困難、報警反應慢等難以克服的發展瓶頸。目前，世界范圍內的研發已經不把間接式輪胎氣壓監測系統作為主攻方向。

　　全球的直接式輪胎氣壓監測系統研發的公司眾多，大體上分化為了兩個方向：一個方向是將此系統作為舒適系統開發，另外一個方向就是作為真正的主動安全裝備進行開發。沿舒適系統方向開發的胎壓監測系統的典型方案是單向系統，即只存在從輪胎電子模塊到無線接收機的單向通訊路徑。目前絕大多數商業化和正在研發的都屬于這個方向。這些企業有德國Beru、Siemens VDO(Continental)、愛爾蘭的Schrader、美國的Lear、TRW，日本的Pacific Industrial等公司。其產品都已經投入批產。

　　而沿主動安全方向研發的技術路線主要是雙向系統，即存在從輪胎電子模塊到無線接收機和從無線接收機到輪胎電子模塊的雙向通訊路徑。雙向系統按照工作方式又可細分為：完全雙向和準雙向系統。準雙向系統是指只在車輛起停階段存在雙向通訊的系統，而完全雙向系統是車輛起停以及運行過程中都存在雙向通訊的系統。準雙向系統與完全雙向系統比較，一個缺陷就是車輛行駛過程中其通訊可靠性不可控、輪胎電子模塊的監控也無法實現。目前進行準雙向系統研發的公司有德國Beru和美國Lear公司，其產品已經實現批量生產，并在幾款高端車型上得以應用。

　　節能減排先鋒

　　輪胎氣壓是影響汽車行駛性能和安全性能的重要指標，輪胎氣壓過低或漏氣，與地面的摩擦力成倍增加，也會加速輪胎的磨損，同時增加油耗。由于輪胎胎側是輪胎的薄弱部位，氣壓過低時，會不斷受到擠壓和拉伸，易造成疲勞失效，發生爆胎。所以對輪胎氣壓進行實時監控是保證輪胎安全的重要手段。TPMS正是基于這樣的要求而開發設計的一項提高汽車安全性的新技術，它運用汽車電子技術、傳感器技術、無線通訊技術等，在汽車行駛時實時監測所有輪胎的氣壓，對輪胎漏氣和低氣壓狀態進行報警。因此，TPMS對于提高汽車的安全性及經濟性有較大貢獻。

　　采用胎壓檢測系統不僅使駕駛更加安全，而且可以節省燃料。德國大陸汽車公司曾測算，輪胎充氣壓力只要低于汽車制造商建議值0.3巴，便要多耗用1.5%的燃料。如果所有轎車和卡車都安裝胎壓檢測系統，僅歐洲每年就可減排CO2達1000萬t。

　　在歐洲，約有90%的輪胎問題是因為緩慢漏氣而造成。由于輪胎與輪轂之間接觸而出現不斷緩慢滲漏現象，每個輪胎三個月內氣壓將下降0.2巴以上。因此，只有正常充氣的輪胎才能保證最佳工作狀態，減小滾動阻力，才能實現最大燃油效率。不合適的輪胎壓力致使輪胎的滾動阻力大幅增加，進而導致燃料消耗的不必要增加和CO2排量增大。與此同時，汽車的制動距離也會加長。如果所有汽車的輪胎都保持正確的壓力，歐洲的汽車行駛成本一年就可減少34億歐元。

　　全球市場及應用情況

　　全球各機構正在就是否有必要強制所有新轎車和卡車安裝電子胎壓檢測系統問題，探討其可行性與合理性以及具體實施方法。

　　美國法規規定，自2007年9月，所有載重量小于4.5t的新車都必須安裝胎壓監控系統。

　　歐洲目前正在討論這項措施，按照歐盟委員會的意見，從2012年起，所有新車都必須配備TPMS。歐盟委員會希望通過這一規定同時促進環境保護和減少因輪胎故障而導致的車輛事故數量。

　　在中國，有很多公司投入TPMS的研發，但目前還都沒有真正批量進入OEM批量，大多集中在售后，例如上海泰好、保隆、航盛、蘇州駛安特等。

　　TPMS系統僅在幾款中高檔車型上有原廠裝配，如一汽大眾生產的奧迪、邁騰等車型上裝備的是單向直接式TPMS系統，以及在德國大眾輝騰、途銳等車型上裝備了準雙向直接式TPMS系統。包括上海大眾、上海汽車、上海通用、奇瑞等在內我國多家整車廠商都已經開始或者計劃配備TPMS系統。