CN103832223A - 一种tpms技术缺陷改进方案 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种TPMS技术缺陷改进方案，它以动态胎压基准作为TPMS胎压判断依据，即当车轮载荷变动时，TPMS数据处理中心以实时载荷所对应的轮胎充气压力数据为实时动态胎压基准，替代现有技术TPMS以静态载荷所对应的轮胎充气压力(空载冷态充气压力)数据的静态胎压基准，再将TPMS胎压监测模块传送的实时胎压数据与实时载荷动态胎压基准进行分析比对，由此作出胎压异常与否判定和实时胎压预警信息提示。

Description

一种TPMS技术缺陷改进方案
技术领域
本发明涉及汽车行车安全技术领域，具体为轮胎气压监测系统(TPMS)技术缺陷改进方案。
背景技术
轮胎充气压力与载荷特性表明，轮胎充气压力随载荷变化而变化，根据汽车使用实际工况，轮胎冷态充气压力分为空载工况充气压力和满载工况充气压力，以奥迪A62.8乘用车为例，前轮空载工作气压2.3巴，满载工作气压2.8巴，空载满载充气压力比值为100∶121.7；后轮空载工作气压为2.3巴，满载工作气压为3.1巴，空载满载充气压力比值为100∶134.8。
汽车实际使用工况中载荷频繁变化，以乘用车为例，汽车乘员增减(在1-5人之间变动)和后箱载物都使轮胎实际载荷呈现变动，在轮胎载荷变动而轮胎充气压力未随之变动情况下，轮胎载荷变动使轮胎产生有害荷载形变，有害荷载形变是造成轮胎早期报废和瞬间损毁(爆胎)的重要影响因素。
轮胎缺气运行是引发爆胎事故主要原因之一，保持轮胎正常充气压力避免轮胎缺气运行是TPMS技术方案的核心，其技术途径为实时监测胎压，技术功效是向驾驶者提供胎压异常报警信息，提醒驾驶者保持轮胎正常充气压力。
TPMS分为直接式TPMS和间接式TPMS两种类型，主流技术方案是直接式胎压监测技术。直接式TPMS胎压监测模块(压力传感器、微处理器、射频器件等)置于车轮气室内，直接监测胎压并向TPMS数据处理中心发送胎压采样数据。
胎压实时监测、预警是现有技术TPMS所宣示的技术核心，现有技术直接式TPMS以预先固定赋值方式，将轮胎标称工作气压(冷态充气压力)确定为胎压监测判断依据，预先存储于TPMS数据处理中心存储器，当实时胎压与预先赋值存在差异并超出TPMS标准规定数值时，即判定胎压异常并发出报警信息。
《基于胎压监测模块的汽车轮胎气压监测系统》(GB/T 26149-2010)国家标准规定：当轮胎气压低于制造厂规定的轮胎冷态压力75％时，TPMS应发出轮胎欠压报警信息，提醒驾驶者对轮胎充气，试图降低轮胎缺气运行导致的爆胎概率。
现有技术TPMS技术方案疏于对轮胎载荷和轮胎充气压力固有特性的关注，忽视了轮胎实际使用过程中的载荷变动频繁的客观事实，仅以空载工况轮胎冷态充气压力为胎压异常与否的判断依据，无法对轮胎载荷变动导致的轮胎缺气或严重缺气(隐性缺气)发出报警信息，这是现有技术TPMS重大技术缺陷。
在GB/T 26149-2010标准规定的“胎压低于轮胎冷态充气压力75％视为欠压”条件下，以奥迪A62.8乘用车为例，该车型前轮标称空载充气压力2.3巴，满载标称充气压力2.8巴，标准允许的正常胎压最小值为标称充气压力的75％，即1.7巴，当前轮载荷由空载转为满载时，轮胎实际充气压力与轮胎工作气压2.8巴的差值为1.1巴，实际胎压仅为满载轮胎充气压力的60.7％，后轮情况更为严重，实际胎压为满载轮胎充气压力的54.8％，远远小于标准规定的“不得低于制造厂规定的轮胎充气压力75％”要求，处于严重缺气的危险境况！
更严重的问题是TPMS不但对轮胎载荷变动导致的严重缺气(隐性缺气)状态无法感知判断，在胎压严重缺气的情况下，反而提供胎压正常的错误信息，误导汽车驾驶者而成为行车安全的重大事故隐患，与TPMS技术的研发初衷和技术功效诉求完全背离，因此，TPMS技术缺陷属于重大技术缺陷。
发明内容
本发明为一种TPMS技术缺陷改进方案，包括TPMS动态胎压基准和轮胎载荷实时数据，TPMS动态胎压基准根据给定轮胎的载荷与充气压力特性曲线和/或实测标定方式求取，动态胎压基准具体形式为轮胎在给定工况范围内的轮胎载荷与充气压力的若干组对应数据，动态胎压基准数据预存于TPMS数据处理中心(ECU)的存储器；
轮胎载荷实时数据由安置于轮胎载荷力作用点和/或面的载荷传感器采集，和/或安置于其它部位的其它类型传感器采集，包括静态载荷和动态载荷数据；
汽车启动和运行过程中轮胎(车轮)载荷变动时，TPMS数据处理中心首先以车轮实时载荷数据确定当前动态胎压基准，并根据车轮载荷变动置换当前动态胎压基准；
TPMS数据处理中心根据胎压监测模块传送的实时胎压数据与当前动态胎压基准的分析运算结果作出胎压预警信息提示。
车轮实时载荷数据通过安置在各车轮承载部位的载荷传感器采集，或通过安置在其它部位能够直接或间接采集实时车轮载荷数据的其它类型传感器采集，数据采集方式包括连续数据采集和/或频率适当的脉冲数据采集，采集的实时载荷数据信息通过有线传输和/或无线传输方式传送至TPMS数据处理中心(ECU)。
车轮载荷传感器包括但不限于压力传感器。
本发明具有以下有益效果：
第一，本发明技术方案通过对轮胎实时载荷数据的监测，能够按照轮胎使用手册和车型及轮胎规格的实测标定，分别确定前轴车轮和后轴车轮的实时动态胎压基准，或者分别确定每个车轮轮位的实时动态胎压基准，并根据胎压监测模块的实时胎压数据，对不同轴位车轮和不同轮位车轮的实时胎压异常与否作精确分析判断，提供准确的胎压预警信息提示，消除了现有技术TPMS的重大技术缺陷，为现有技术TPMS升级改进提供了切实可行的技术途径。
第二、本发明技术方案是在现有技术TPMS基础上的改进创新，能够利用现有技术TPMS的较为成熟的工业配套基础，具备大规模工业应用的良好条件。
具体实施方式
本发明实施例1是乘用车制造厂前装工况实施例。在具体车型设计阶段，可以通过轮胎使用手册和实测标定方式，取得不同轴位和不同轮位的动态胎压基准数据，仍以奥迪A6 2.8乘用车为例，前轮空载标称充气压力2.3巴和满载2.8巴分别是该车型轮胎动态胎压基准的两个特征点，若该车型空载质量为1500Kg，满载质量1800Kg，1500Kg与之对应的2.3巴和1800Kg与之对应的2.8巴即为该车型前轴轮位的动态胎压基准下端点数组和上端点数组，再根据轮胎使用手册和实测标定，即可求得下端点数组和上端点数组之间的若干数组，例如1600Kg：2.4巴；1700Kg：2.6巴等等，下端点数组与上端点数组及之间的所有数组即为前轴轮位动态胎压基准数据。后轴轮位和每个轮位的动态胎压基准数据均可以通过上述方式取得，动态胎压基准数据预存于TPMS数据处理中心(ECU)。
轮胎(车轮)实时载荷数据由安置在四个车轮承载柱适当部位的载荷传感器(压力传感器或其它类型传感器)取得，载荷传感器连续采集各车轮的实时载荷数据，数据通过有线传输(汽车数据总线或其它)送至TPMS数据处理中心(ECU)，ECU将实时载荷数据与预先存储于ECU中的动态胎压基准数据分析运算，确定某一时刻的实时动态胎压基准，例如载荷传感器测得实时载荷数据为1700Kg，ECU即确定当前前轴动态胎压基准为2.6巴。
实时动态胎压基准确定后，ECU将TPMS胎压监测模块传送的实时胎压数据与动态胎压基准2.6巴进行分析运算，作出实时胎压预警信息提示。
本发明实施例2是在各车轮承载部位安置载荷传感器，载荷传感器控制电路由电池供电，以脉冲采样方式采集各车轮载荷实时数据，并以双工无线通讯方式(双向通讯)将各车轮实时载荷数据信息传送至TPMS数据处理中心(ECU)，除车轮载荷传感器数据采样和数据传输方式与实施例1不同外，本发明实施例2其它内容与实施例1相同。
本发明实施例3与实施例1和实施例2的区别是车轮实时载荷数据的采集方式差异，实施例3以汽车乘员的一般体重数据与乘员数的乘积作为实时载荷增减计算依据，例如汽车乘员的平均体重按75Kg计，当汽车由空载(乘员1人)转为满载(乘员5人)时，质量增加值为300Kg，因此，只需计算乘员增加数，即可大致计算出车轮的实时载荷，进而确定实时动态胎压基准，再与TPMS胎压监测模块传送的实时胎压数据分析运算，发出实时胎压预警信息提示。
汽车乘员数可以通过座位传感器(座位下安置压力传感器或人体感应传感器)监测，间接获得车轮实时载荷数据和动态胎压基准。
本发明实施例2和实施例3是针对TPMS技术产品后加装市场的应用实例，TPMS技术产品后加装工况因不具备改变汽车电气总线的条件，本发明实施例1方式难以适应TPMS技术产品后加装工况，本发明实施例2和实施例3无需改动或破坏汽车电气总线结构，解决了TPMS技术产品后加装工况难题。
本发明实施例1、实施例2和实施例3均具有消除现有技术TPMS技术缺陷的技术功效。

Claims (3)

1.一种TPMS技术缺陷改进方案，包括TPMS动态胎压基准和轮胎载荷实时数据，其特征为：
所述的TPMS动态胎压基准根据给定轮胎的载荷与充气压力特性曲线和/或实测标定方式求取，动态胎压基准具体形式为轮胎在给定工况范围内的轮胎载荷与充气压力的若干组对应数据，动态胎压基准数据预存于TPMS数据处理中心(ECU)的存储器；
轮胎载荷实时数据由安置于轮胎载荷力作用点和/或面的载荷传感器采集，和/或安置于其它部位的其它类型传感器采集，包括静态载荷和动态载荷数据；
汽车启动和运行过程中轮胎载荷变动时，TPMS数据处理中心首先以实时载荷数据确定当前动态胎压基准，并根据轮胎载荷变动置换当前动态胎压基准；
TPMS数据处理中心根据胎压监测模块传送的实时胎压数据与当前动态胎压基准的分析运算结果作出胎压预警信息提示。
2.根据权利要求1所述的TPMS技术缺陷改进方案，其特征为：车轮实时载荷数据通过安置在各车轮承载部位的载荷传感器采集，或通过安置在其它部位能够直接或间接采集实时车轮载荷数据的其它类型传感器采集，数据采集方式包括连续数据采集和/或频率适当的脉冲数据采集，采集的实时载荷数据信息通过有线传输和/或无线传输方式传送至TPMS数据处理中心(ECU)。
3.根据权利要求1所述的TPMS技术缺陷改进方案，其特征为：本发明所述的车轮载荷传感器包括但不限于压力传感器。
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