tpms无源化发展方向研究

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1、TPMS无源化发展方向研究发布时间：2006-6-2016:14:46被阅览数：1次来源：本网资讯   汽车轮胎压力监视系统(TPMS，TirePressureMonitoringSystem)，主要用于在汽车行驶时，适时对轮胎气压进行自动监测，对轮胎漏气造成低胎压和高温高胎压防爆胎进行预警，确保行车安全。汽车轮胎压力监视系统由发射检测模块(每只轮胎一个)和接收显示模块(一个)组成。不同类型的轮胎压力监测系统具体组成不同。   目前，TPMS主要分为直接式和间接式两种类型。间接式TPMS是通过汽车ABS

2、系统的轮速传感器来比较车轮之间的转速差别，以达到监视胎压的目的。当某一只轮胎的气压太高或不足时，轮胎的直径就会变大或变小，车轮的转速也相应产生变化。监视系统将车轮转速的变化情况同预先储存的标准值比较，得出轮胎气压太高或不足结论，从而报警。   直接式TPMS是利用安装在每一只轮胎里的压力传感器来直接测量轮胎的气压，并对各轮胎气压进行显示与监视，直接式TPMS又可分为带电池TPMS和无电池TPMS。1TPMS技术的现状和演变   间接式TPMS没有直接式TPMS准确率高且系统校准复杂，在有些情况下此系统无

3、法正常工作，如无法对两个以上的轮胎同时缺气的状况和速度超过100km/h的情况进行判断，所以不能成为技术发展的主流。带电池TPMS技术的日趋成熟，开发出来的模块可适用于各厂牌的轮胎，是当前的主流技术，现在各种车辆上均安装这种TPMS。带电池TPMS传感器/发射器需要电池提供动力，因此不可避免地带来一些弊端：如电池的寿命有限，当气温严重降低时，电池的容量会受到影响而减少，不够稳定。此外，电池的化学物质也会导致环境问题，同时由于电池的存在很难降低发射器的重量。   无电池TPMS，用一个中央收发器代替一般直

4、接式TPMS中的中央接收器。这个收发器不但要接收信号而且要发射信号，安装在轮胎中的转发器(代替了发射器)接收来自中央收发器的信号，同时使用这个信号的能量来发射一个反馈信号到中央收发器上。这就使得安装在轮胎内部的气压监测器发送数据不需要电池，解决了上述因电池所带来的问题。德国IQ—MOBIL率先在此技术上取得突破，目前已制造出样品，此外澳大利亚的VISITYRE也已经开发出了类似产品。   如果说TPMS的使用是汽车电子技术发展的一次革新的话，那TPMS的无源化就是TPMS自身完善的一个重要变化。   T

5、PMS发射检测模块一般安装在轮胎里面，轮胎里面是一个复杂的环境，轮胎高速旋转，胎内空气温度高达120℃，胎内气压一般在507～810kPa。影响TPMS的环境与因素主要有如下几点：(1)离心加速度。轮胎在高速运动上产生高离心加速度，假设一普通轮胎，胎的半径是0.5m，轮辋半径是0.3m，由于TPMS是装在轮辋上，所以半径以0.3m计。假设汽车以时速200km/h行驶时，离心加速度可达368g，对内部电子元件焊接、封装都有极高要求。而轮胎在高速行驶时要求动平衡，这对胎内模块的重量又提出了要求。TPMS胎内

6、模块是越轻越好，而电子部分一般而言5g左右，带电池TPMS的电池一般是8～10g。(2)重量与轮胎的动平衡。TPMS胎内模块安装在轮辋上，本身是轮胎的一部分，也同时影响轮胎的质量分布，如果TPMS过重，在轮胎相对位置放置的平衡块也会很重，甚至可能找不到合适的平衡块，所以TPMS是越轻越好。目前市场上的TPMS产品一般都在30-50g之间。(3)高温。汽车在持续刹车时，比如下山，刹车片温度可达400℃左右。在不断的加温过程中，轮辋面可达17℃左右，而胎内空气温度也在120℃左右。一般电池在高温下由于内部液

7、体气化，会使电池变形或爆裂。所以目前TPMS选用高能锂—亚硫酰氯电池，可耐125℃高温。(4)电池寿命与容量。带电池TPMS模块在目前成本条件下，除要求电池使用5～7年外，还要求体积小，重量轻，即在保证容量的条件下尽量选择体积小、重量轻的电池。目前趋势是选用2450锂电池，重约8g但是必须限制检测和发射的次数，以保证模块可以使用5～7年。但这样就无法做到实时监控。2TPMS发展方向   TPMS系统的主要技术难点集中在胎内的发射监测模块上。目前带电池TPMS模块已经可以使轮胎基本适应恶劣条件了，但是由于

8、要使用电池，主动TPMS仍然无法彻底解决以下几个问题：体积过大、重量过大、监测密度无法做到实时监控、无法保证稳定性与可靠性。   如果胎内模块可以实现无源(即无电池)，则上述问题都可以迎刃而解。为达到以上目的，下面主要阐述TPMS无线无源化发展的几个实现方案：(1)轮胎内模块有发电装置，将轮胎运动的机械能转化为电能，此为压电发电方案。(2)从轮胎外通过电磁场传人能量，驱动轮胎内模块工作，发射压力信息，此为磁场电磁耦合。(3)轮胎外发射电磁波