汽车轮胎气压实时监控及提醒系统的设计研究

解宏琳 林松

【摘要】为减少由于轮胎气压引起的行车安全等问题，本文阐述了研发轮胎气压监测系统的思路，利用车轮转速传感器对车轮速度进行实时监测，并将数据反馈到OBD II系统，监测胎压信息的变化并及时提醒司机驾驶员，减小由于轮胎气压的突然变化对驾驶人员等带来的伤害。

【关键词】汽车 安全 轮胎气压 实时监测

1引言

2009年以前20年的时间里，美日两国一直是全球排名第一的汽车生产国，直至2009年，中国汽车的产量超越日本，成为全球第一大汽车生产国。而随着中国科技水平的不断提高，改革开放步伐的持续深入，我国已在世界不同的领域，发出中国声音，给出中国方案。国力强大的背后，受益最大的就是党领导下人民群众。随着GDP的稳步上升，人民生活水平也大幅提高，人们逐渐追求舒适、智能、方便的高质量生活。在拥有家庭轿车的群体中，因汽车轮胎等原因引起的交通事故却屡见不鲜，因此对汽车消费者的切身利益，对汽车乘用人的人身安全考虑，对汽车轮胎气压的研究就显得十分的重要。

2 项目研究目的和意义

众所周知，在交通越来越便利的今天，由于轮胎气压不足等原因引发的交通事故比比皆是，尤其是在炎热的夏季，路面温度较高，轮胎气压也会受温度的影响而偏高。而人们在行车的过程中，大多只是关注到车辆的内饰方面，很少有人对汽车的轮胎有过多的重视，对于一些很少了解汽车知识的驾驶员，特别是一些女性驾驶员，在车辆轮胎胎压已然很小或者根本没有气压的情况下依然无所察觉，行驶在道路上，这对自身及行人都造成了极大的安全隐患。因此汽车轮胎实施监控及提醒装置的设计进行研究，具有十分重要的研究价值和意义。

3 国内外研究现状、水平和发展趋势分析

3.1 国内研究现状

目前我国在车辆的安全管理规定中，没有强制性规定必须安装胎压监控系统，因此对于车辆开发商及经销商来说，对TPMS系统的研发及投入就少之又少，由于“源头”的不重视、不投入、不开发等原因，导致TPMS系统在中国的覆盖率都处于一个萌芽阶段。但是由于竞争及产品升级，技术革新等需要，部门开发商开始对TPMS系统逐渐重视，但真正的还未形成销售体系及成熟的市场占有率。

3.2 国外研究现状

20世纪70年代末，对轮胎气压监测系统的研究在欧洲的一些发达国家就已经开始进行，英国Lucas公司早在1981年就推出了每个车轮均有传感器的装置模型和驾驶室设置接收器。随后，C.RK公司和Marketing公司也相继开发出了自己的产品，基本结构是由信号发生器、传感器、接收器三部分组成。德国Wabeo公司和Bosch公司在1989年推出了利用ABS传感器检测轮胎压力的新装置。英国S.P公司研制的DWS（漏气报警系统），可以把轮胎压力降低的信号通知驾驶员，系统利用ABS系统的传感器来配合使用，通过计算程序检测轮胎气压。

3.3发展趋势分析

随着人们生活品质的提升，在追求舒适的同时也会对汽车行驶安全更加重视，在大数据、信息化时代的今天，胎压监测这一技术问题，必将得到有效的突破，使之成为经济实惠的汽车安全系统，进而普遍安装在每一辆行驶的车辆上。

4 研究方案

4.1 研究目标

该系统可通过读取ABS电脑或直接通过车辆车轮转速传感器对车轮速度进行监控，并将监测到的该数据反馈到OBD II系统，监测胎压信息的变化并及时提醒司机驾驶员，以便驾驶员能够在第一时间，掌握轮胎气压的变化，并做出合理的操作步骤或解决方法，减小或避免危害的发生。

4.2 研究主要內容

①参考国内外研究现状，提出本系统整体设计框架;②将本系统重要组成部分通过实验等途径连接电路;③对显示模块与报警程序等主程序的编写以及调试;④将软件和硬件组装并测试。

4.3 拟解决的关键问题

现在市场上主要有直接型的TPMS系统和间接型的TPMS系统，在安装方面有诸多不便，有些安装方法还会破坏原车线路，给原车带不必要的破坏。

5 拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析

5.1 研究方法

①文献法：通过检索文献，整理与分析，全面把握国内外汽车轮胎压力监测系统的相关情况;②对比分析法：通过直接式TPMS系统和间接式TPMS系统的对比研究，找出异同，参照设计;③实验研究法：将设计好的系统模型投入实验中，检测分析，进行可行性判断。

5.2 技术路线

目前国内外生产的家用小汽车都设置有OBD II的诊断接口，在诊断接口后方的线束上找到车轮转速传感器的信号线，并将车轮的转速信号转化为电压、电流信号传递给相关控制单元。该系统主要由单片机及显示元件、信号处理器和报警元件等组成。其优点在于安装方便，不需要对车辆进行拆装，不破坏原车线路，无机械磨损。其原理是实时监测每个车轮的转速快慢来对比判断的该车轮的气压状况。

5.3 实验方案

此装置主要由单片机及显示元件、信号处理器、报警装置等组成，配合使用原车的车轮转速传感器。车轮转速传感器用于实时监控车轮的转速，信号处理器把采集到车轮转速信号进行收集分析，并和正常数据进行对比（监控轮胎滚动半径以及轮胎温度状况来判断当前车轮转速是否一致），如果哪一侧的轮胎有漏气或者有异常，系统就通过报警的方式提醒驾驶员。例如左前轮，会报警“滴”一声，右前轮则会“滴”“滴”两声，以此类推。并且，还同时可以显示在显示屏上。当车辆打开点火开关时，该监测系统开始工作，关闭点火开关，该系统停止工作。

6 可行性分析

①安装方便，对车辆原有布局基本没有破坏;②当有故障时，显示屏会出现故障代码，但并不影响汽车的正常使用;③该装置可适用于大多数汽车，安全可靠，兼容性强。

参考文献：

[1]肖统民.一种新的车轮气压实时监测系统[J].自然科学版，2007（1）.

[2]赵书尚.基于图像处理的汽车轮速检测系统研究[J].测控技术2015（3）.

[3]庞茂.汽车轮速传感器在线检测系统开发[N].浙江科技学院学报，2012（1）.

作者简介：解宏琳（1990.05-），男，吉林省长春人，职称：助教，学历：本科，研究方向：车辆工程，汽车检测与维修。