GBXXXX-2009汽车轮胎气压监测系统
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TPMS系统(Tire Pressure Monitory System)发展综述一、TPMS产生背景介绍轮胎是汽车上非常重要的一个功能部件,其性能的优劣直接影响汽车行驶的可操纵性、安全性和舒适性。
它不仅承载了整个汽车的所有重量,而且还起到了减震的作用,因此它是影响汽车行车安全的重要因素。
然而,汽车在行驶过程中,轮胎很容易因出现压力或者温度异常而导致爆胎,有数据表明,它是引发交通事故的一个重要原因。
据统计,在国内高速公路上所发生交通事故的70%是由于爆胎引起的,而在美国,这一比例更是高达80%。
2000年11月1日,美国总统克林顿签署批准了美国国会关于修改联邦运输法的提案,即TREAD法案(The Transportation Recall Enhancement,Accountability and Documentation ACT)。
法案要求从2007年1月起,所有在美国销售的轿车都必须强制安装TPMS。
为响应美国国会对车辆安装TPMS立法的要求,美国运输部与美国国家公路交通安全管理委员会(NHTSA)联合对当时的两种TPMS(PSB TPMS:Pressure-Sensor Based TPMS与WSB TPMS:Wheel-Speed Based TPMS)进行评价,得出了PSB TPMS从性能和功能上都比WSB TPMS有一定优势的结论。
在报告中第一次将TPMS作为专用词汇。
同一时期,NHTSA出台了一项法规,法规规定从2003年11月到2006年10月31日期间美国新出厂的轻型汽车将逐步引入TPMS。
由此轮胎监测系统即TPMS,与安全气囊、防抱死制动系统一起成为了车辆必备的安全装置。
受TREAD法案驱动,各大公司及许多研究机构都已经开始研究相应的TPMS方案,如Motorola、GE等都已经研制出适用于TPMS的MEMS传感器及相应的TPMS技术方案。
此时国外的TPMS产品已经相当成熟,能够经受5-7万公里的使用测试。
轮胎性能检测标准轮胎注意要则同科橡胶塑料研究所位于青岛“橡胶谷”、专业提供:轮胎老化测试、轮胎性能分析、轮胎耐磨测试、轮胎耐滑性测试、轮胎耐低温测试、轮胎耐磨耗测试、等其它老化测。
同科橡塑研究所轮胎性能部分测试标准GB9744-2007载重汽车轮胎JIS D4230-1998汽车轮胎GBT18505-2001汽车轮胎动平衡试验方法GBT19047-2003增强型载重汽车轮胎JIS D4207-1994汽车轮胎气门JIS D4211-1994汽车轮胎气门芯JIS D4241-2000汽车轮胎防滑链GJB1260-1991军用越野汽车轮胎系列GB2977-1989载重汽车轮胎系列JIS D4230-1998中文版汽车轮胎GB9744-2007(英文版)载重汽车轮胎GBT4501-2008载重汽车轮胎性能室内试验方法GB T18861-2002汽车轮胎滚动阻力试验方法GBT2977-2008载重汽车轮胎规格、尺寸、气压与负荷GBT6327-1996载重汽车轮胎强度试验方法JTT303-1996汽车轮胎使用与维修要求JIS D4202-1994汽车轮胎标识和尺寸GB T18506-2001汽车轮胎均匀性试验方法GBT19389-2003载重汽车轮胎滚动周长试验方法GBT22038-2008汽车轮胎静态接地压力分布试验方法GBT23663-2009汽车轮胎纵向和横向刚性试验方法GBT23664-2009汽车轮胎无损检验方法X射线法GB4501-1984载重汽车轮胎耐久性试验方法转鼓法DIN ISO8767-1995汽车轮胎.滚动阻力测量法JIS D4202-1990汽车轮胎.标识和尺寸SNT1636.5-2005进出口轮胎检验规程第5部分:载重汽车轮胎GB T4501—1998载重汽车轮胎耐久性实验方法转鼓法GB7036.1-1997充气轮胎内胎第1部分:汽车轮胎内胎ISO10454-1993载重汽车和公共汽车轮胎检验轮胎负荷实验室试验法BS AU50-1.1.3-1993轮胎和车轮.轮胎.汽车轮胎.滚动阻力测量法BS AU50-1.2.1b-2001轮胎和轮子.轮胎.商用汽车轮胎.轮胎ISO9112-2008载重汽车和公共汽车轮胎.测量轮胎滚动周长的方法.承载新轮胎GBT26149-2010基于胎压监测模块的汽车轮胎气压监测系统ISO4209-2-2001货车和公共汽车轮胎和轮辋(米制系列)第2部分:轮辋BS AU50-1-1.4B-1996轮胎和轮子.轮胎.汽车轮胎.检验性能的试验方法作为汽车与地面唯一接触的部分,轮胎的重要性不言而喻,不好的轮胎不但会影响汽车行驶的速度、噪音、稳定性和油耗,甚至存在造成行车事故的隐患。
1轮胎中央充放气系统(Central Tire Inflation /Deflation Sys-tem以下简称CTI/DS)是指装于轮式车辆或其它轮式装备上的用于监测和调节轮胎气压的系统。
它的发明,使得驾驶员无论在汽车的停驶状态还是行驶中都可以在驾驶室内方便地对轮胎气压进行检测和调节,从而大大提高了越野汽车的机动性能,所以可称它为现代越野汽车机动性能的增强器。
安装CTI/DS就是一种提高军用越野汽车机动性能的有效手段。
由于它的安装,轮式车辆的综合性能,包括通过性、经济性等都得到不同程度地改善,轮胎寿命也得以延长。
尤其是轮式车辆在装备CTI/DS系统以后,其通过性能几乎能与一般的履带车辆相媲美。
因此,该系统从发明到现在,一直受到世界各国尤其是军方的高度重视。
早在80年代,美国MGC公司就已经将轮胎中央充放气系统称为“军用越野汽车现代化的标志”。
在中东的沙漠中,装有普通轮胎的运输车辆无法胜任运输工作,这种车辆即使不装载货物,一旦驶入沙漠也将陷入其中,难以自拔。
在美军的车辆中,尽管有的车辆装有新型轮胎,这种轮胎放气后也能够达到所要求的通过性,但只有装用CTI/DS的M939A2系列车能根据所遇到的地面实际情况及时调整轮胎气压,并能以较高的车速行驶。
并且,M939A2不但能在别的车辆无法行驶的地方畅行无阻,它还能够牵引装有普通轮胎的挂车(当时挂车的车轮已经深陷沙中)。
在海湾战争中,飞毛腿导弹是伊拉克的杀手铜。
在美军高技术武器的打击下,伊拉克的固定导弹发射架几乎全部被摧毁,但它的移动导弹发射架却能部分保存下来。
其原因是这些移动导弹发射架安装在装有轮胎中央充放气系统的车辆底盘上,发射飞毛腿导弹后,能迅速在沙漠中逃脱。
由此可见,CTI/DS对提高作战装备生存能力起着重要作用。
提高军用越野汽车在沙漠上的通行性能只是CTI/DS的作用之一。
在战争中,当公路大面积遭到破坏时,汽车往往被迫离开公路到荒野、农田或泥泞的陆地上行驶。
摘要随着社会经济和科学技术的发展,公路交通已经成为关系国民经济命脉和社会、经济发展的重大系统,但随之而来的交通事故给人的生命安全和经济发展造成了重大损失。
爆胎是引起交通事故的主要原因,保持标准的车胎气压行驶是防止爆胎的关键,胎压检测系统(TPMS)是由此应运而生的一项汽车安全防范系统。
胎压检测系统主要用于汽车行驶过程中对汽车胎压与温度的实时检测,当出现异常状态时进行报警,从而保障驾乘者的行车安全。
本课题研究的目的是开发一种用于机动车辆上的无线胎压检测系统。
本文提出了一种基于无线技术的胎压检测系统方案,给出了系统总体结构框图,阐述了系统硬件电路和各模块软件的设计方法。
硬件设计综合运用了检测技术、单片机技术及无线通信技术,其中发射模块能实时检测、处理轮胎的压力和温度参数,并运用无线方式将处理后的数据传输到接收模块;接收模块能校验数据并显示结果,用以告知驾驶员各个轮胎的情况。
软件设计包括发射模块和接收模块两部分,具体为发射模块和接收模块的初始化、数据测量及处理,发射及接收程序。
关键词:胎压检测系统;无线通信技术;传感器;射频收发;C语言ABSTRACTWith the socio.economic and science and technology development,road traffic has become the major system of the national economy and the social,economic development,however,traffic accidents following resulted in significant losses about the lives and safety of people and economic development.Puncture is the main cause of traffic accidents,keep driving in standards tire pressure is the key to prevent puncture,Tire pressure detection system(TPMS)which bom as a car security system.Tire pressure monitoring system is mainly used for real-time tire pressure and temperature monitoring in the process of driving to protect the occupants of the driving safety when the abnormal state of alarm.The purpose of this research is to develop a wireless RF transmission tire pressure monitoring system which used in motor vehicle.This paper proposed a wireless technology based on the fire pressure monitoring systems programs,gave the overall system design block diagram and explain the system hardware circuit design and software design of the modules.Hardware circuit mainly uses sensor detection technology,single-chip technology and wireless communication technology,transmitter module can detect,deal with the tire pressure and temperature parameters real—time,and transmitted data processed to the receiver module use the way of wireless.Receiver module cail calibration data and display the result to inform the driver of the situation of all tires.Software design contains transmitter module and receiver module,specific for transmitter module and receiver module initialization,data measurement and processing,send and receive procedures.Key words:tire pressure monitoring system,wireless communication technology sensor,anti-jamming,RF transceiver,C language目录摘要 (I)ABSTRACT .................................................................................................................................... I I 第1章绪论 . (1)1.1选题的背景 (1)1.2课题的目的及意义 (3)1.3课题主要工作 (4)第2章系统整体方案设计 (5)2.1系统设计要求 (5)2.2系统设计方案 (5)2.2.2发射模块 (6)2.2.2接收模块 (6)2.3元器件选择 (6)2.4关键技术研究 (7)2.4.1频率选择 (7)2.4.2信号编码方式 (7)2.4.3轮胎定位技术 (8)2.5本章小结 (8)第3章发射模块的设计 (9)3.1传感器单元的硬件电路设计 (9)3.1.1 DS18B20工作方式 (9)3.1.2 ADC0809工作方式 (10)3.1.3 DS18B20温度检测程序 (12)3.2发射单元的硬件电路设计 (16)3.2.1 发射单元控制电路 (16)3.2.2 发射单元发射电路 (18)3.3发射模块的软件设计 (18)3.3.1 编程工具选用 (18)3.3.2编程语言及开发软件的选用 (18)3.3.3通信协议 (19)3.3.4软件设计 (20)3.4 本章小结 (25)第4章接收模块的设计 (26)4.1接收模块的硬件电路设计 (26)4.1.1射频接收单元的硬件电路设计 (26)4.1.2射频接收单元工作方式 (28)4.1.3显示报警单元电路设计 (34)4.1.4蜂鸣器报警单元电路设计 (34)4.1.5电源单元设计 (35)4.2接收模块的软件设计 (35)4.3本章小结 (39)第5章系统测试 (40)5.1 概述 (40)5.2信号实时传输显示测试 (40)5.3温度超过预警值报警测试 (41)5.4模拟压力超过预警值报警测试 (42)5.5模拟压力和温度超过预警值报警测试 (42)5.6本章小结 (43)结论 (44)参考文献 (45)致谢 (46)附录 (47)第1章绪论1.1选题的背景本世纪初,由于凡世通(Firestone)轮胎的质量问题,造成了超过100人死亡和400人受伤,此事引起了业界和美国政府的高度关注,普利斯通、凡世通公司被迫收回650万只轮胎。
北汽绅宝胎压监测系统原理及检修黄志勇(湖南汽车工程职业学院,湖南株洲412001)中图分类号:U463.6文献标志码:B文章编号:1003-8639(2019)12-0078-02收稿日期:2019-03-14轮胎气压监测系统(TPMS)用于在汽车行驶时,对轮胎的压力进行监测,在监测到轮胎气压异常时进行报警,提醒驾驶员采取措施,避免危险情况发生。
1TPMS系统类型北汽绅宝系列车型安装有直接式或间接式轮胎气压监测系统。
直接式胎压监测系统,利用安装在轮胎里的胎压传感器来直接测量轮胎的气压,对各轮胎气压、温度进行监测及显示,当轮胎气压、温度异常时,自动进行报警;间接式胎压监测系统,通过ESP系统的轮速传感器来比较轮胎之间的转速差别,来达到监测胎压的目的。
2直接式胎压监测系统原理2.1系统结构直接式胎压监测系统具有单独的控制器和传感器,由胎压监测控制器、4个胎压监测传感器和组合仪表组成,如图1所示。
胎压监测控制器的功能有接收并处理胎压传感器信号,通过CAN总线发出相关信息,故障自诊断,工作电压范围9~16V。
胎压传感器(图2)的功能有监测轮胎内压力、温度信息,监测传感器自身电量,通过无线电方式发出相关信息,工作电压范围:2.1~3.0V。
2.2系统原理直接式胎压监测系统工作过程见图3,轮胎上的胎压监测传感器监测轮胎内部压力、温度、传感器电池电量信息,采用无线射频方式,把传感器采集到的压力和温度等数据信息发送到控制单元,胎压监测控制单元通过CAN线与仪表通信,仪表对轮胎压力、温度等信息进行显示、报警。
2.3系统监测(表1)3间接式胎压监测系统原理1)系统结构间接式胎压监测系统无单独的控制单元,控制单元集成在ESP控制单元中,系统由轮速传感器、ESP控制单元、组合仪表组成。
2)系统原理间接式胎压监测系统利用ESP系统接收的轮速信号间接监控轮胎气压。
通过监测4个车轮的转速,当某个车轮的胎压降低时,车辆的质量会使该轮的滚动半径变小,导致该轮的转速比其它的3个车轮快,ESP比较轮胎间的转速差别,达到监测车轮胎压的目的。
汽车胎压监测系统结构原理及故障诊断作者:艾尔肯·艾买提来源:《科技视界》2017年第03期【摘要】本文主要阐述了汽车胎压监测系统的组成,工作原理,安装注意事项,识别代码注册方法以及故障诊断技巧等,供大家参考实用。
【关键词】汽车;胎压;监测;故障汽车轮胎压力监测系统(Tire Pressure Monitoring System)简称为胎压监测系统。
胎压监测系统是利用安装在每一个轮胎里的气门嘴与发射器总成来直接测量轮胎的气压,并信息从轮胎内部发送到中央接收器模块上的系统,然后对各轮胎气压数据进行显示。
胎压监测系统就是监测轮胎里的气压,该系统在轮胎气压变动异常时会发出警告,在轮胎压力的实际值偏离规定值时会给出显示。
当轮胎气压太低或漏气时,系统会自动报警。
1 胎压监测系统构造与机理胎压监测系统主要由气门嘴与发射器总成,天线与接收器,胎压监测系统电脑(ECU),设定,胎压警告灯组成。
1.1 气门嘴与发射器总成胎压监测系统气门嘴与发射器是制成在车轮气门嘴中,图1。
用它来检测轮胎内的气压和温度并把测出的实际值和识别代码发送给胎压监测系统天线与接收器上。
如果电池电压降低,必须要更换胎压监测系统气门嘴与发射器总成。
因为电池压力降低时,无法发送信号,并输出故障码。
该总成常用不同的四种识别代码,并有规定的固定频率。
1.2 天线与接收器和系统ECU胎压监测系统的天线与接收器将接收到气门嘴与发射器发送的无线电波信号,并这个信号转送给胎压监测系统ECU。
实际上系统的天线与接收器接收到轮胎气压数据和传感器识别数据,同时确认接收到的数据信号是否来自汽车本身的轮胎。
1.3 胎压监测系统设定开关通过按下设定开关,可以设置胎压监测系统ECU的警报,以便与轮胎压力保持一致。
因此,设置警报阈值时,一定要设置恰当。
只有汽车轮胎压力进行调整之后,才能按下设定开关。
对系统进行初始化操作时,先打开点火开关之后,按住胎压监测系统设定开关3秒或3秒以上,才能初始化开始,并胎压警告灯以0.5Hz频率闪烁三次。
营运车辆轮胎气压监测系统技术要求和试验方法1㊀范围本标准规定了营运车辆轮胎气压监测系统的技术要求及试验方法㊂本标准适用于M2㊁M3㊁N类营运车辆轮胎气压监测系统的设计㊁制造和试验㊂2㊀规范性引用文件下列文件对本文件的应用是必不可少的㊂凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件㊂凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件㊂GB4094㊀汽车操纵件㊁指示器及信号装置的标志GB/T12534㊀汽车道路试验方法通则GB/T15089㊀机动车辆及挂车分类GB/T17619㊀机动车电子电器组件的电磁辐射抗扰性限值和测量方法GB/T18655㊀车辆㊁船和内燃机㊀无线电骚扰特性㊀用于保护车载接收机的限值和测量方法GB26149㊀乘用车轮胎气压监测系统的性能要求和试验方法GB/T30038 2013㊀道路车辆㊀电气电子设备防护等级(IP代码)JT/T1178.2㊀营运货车安全技术条件㊀第2部分:牵引车辆与挂车3㊀术语和定义GB4094㊁GB/T15089㊁GB26149和JT/T1178.2界定的以及下列术语和定义适用于本文件㊂3.1轮胎气压监测系统(胎压监测系统)㊀tire pressure monitoring system安装在车辆上,监测轮胎气压和温度并在一个或多个轮胎发生欠压㊁轮胎高温㊁故障报警时发出报警信号的系统㊂注:改写GB26149 2017,定义3.1㊂3.2欠压㊀under inflation轮胎内气压小于或等于车辆推荐轮胎气压的75%㊂3.3轮胎高温㊀tire high temperature轮胎内温度大于或等于90ħ㊂3.4故障报警㊀fault alarm轮胎气压监测系统发生故障时的报警㊂3.5胎压监测模块㊀tire pressure monitoring module测量轮胎气压㊁温度等的部件㊂13.6系统主机㊀system host具有数据接收和处理等功能的模块㊂4㊀技术要求4.1㊀一般要求4.1.1㊀在接收到的信号中,轮胎气压监测系统(TPMS)应识别并只处理本系统的胎压监测模块发射的信号㊂4.1.2㊀TPMS信号装置的报警标志应符合以下要求:a)㊀具备图1所示的报警指示灯示意;b)㊀具备图2所示的或经修改接近真实车辆外形的报警轮胎位置示意,标示出报警轮胎位置,并能显示轮胎气压值及轮胎温度值㊂图1㊀报警指示灯示意图2㊀报警轮胎位置示意4.1.3㊀TPMS信号装置应符合以下要求:a)㊀信号装置位于驾驶员前方易于观察的位置,便于驾驶员在驾驶位置观察信号装置的状态;b)㊀信号装置点亮状态时颜色为黄色(此颜色要求不适用于位于共用空间的信号装置);c)㊀信号装置点亮后应足够明亮㊁醒目,使驾驶员在适应环境道路照明条件后,无论白天或夜晚驾驶都能清晰观察㊂4.2㊀功能要求4.2.1㊀当车辆点火运行或处于自检时,TPMS的所有信号装置都应立即点亮;信号装置点亮后,应在10s内熄灭(位于共用空间的信号装置除外)㊂4.2.2㊀当车辆点火运行时,如果进行单个和多个轮胎欠压报警试验,TPMS应在10s内点亮信号装置并应指示出欠压轮胎的具体位置㊂当轮胎气压恢复到车辆推荐轮胎气压(P rec)时,信号装置应熄灭㊂4.2.3㊀当车辆点火运行时,如果进行单个和多个轮胎高温报警试验,TPMS应在3min内点亮信号装置并应指示出高温轮胎的具体位置㊂当轮胎内温度恢复到小于90ħ时,信号装置应熄灭㊂4.2.4㊀当车辆点火运行时,如果进行故障报警试验,TPMS应在10min内点亮信号装置㊂当故障排除时,信号装置应熄灭㊂24.3㊀性能要求4.3.1㊀胎压监测模块工作温度范围:-40ħ~105ħ;系统主机工作温度范围:-20ħ~70ħ㊂4.3.2㊀胎压监测模块在80ħ~100ħ内,温度误差:ʃ3ħ;压力误差:ʃ30kPa㊂4.3.3㊀TPMS电磁兼容性应符合GB/T18655和GB/T17619的规定㊂4.3.4㊀TPMS的胎压监测模块防护性能应达到GB/T30038 2013中规定的IP6K8防护等级,系统主机的防护性能应达到IP5K5防护等级㊂5㊀试验方法5.1㊀试验条件及车辆准备5.1.1㊀试验时,路面㊁环境和载荷条件应符合GB/T12534的规定㊂5.1.2㊀试验中的测量设备误差应满足以下要求:a)㊀压力测量设备的最大允许误差为ʃ5kPa;b)㊀温度测量设备的最大允许误差为ʃ0.5ħ;c)㊀高温箱的温度均匀度的最大允许误差为ʃ2ħ㊂5.1.3㊀车辆应满足以下要求:a)㊀车辆应在制造商给定的任一P rec对应的载荷状态下进行试验,其轴荷应符合车辆制造商的规定,且在整个试验过程中载荷不应随意改变;b)㊀TPMS校正和试验应分别在车辆静止㊁70km/h和100km/h(设计车速不超过100km/h的车辆,应以试验时能达到的最高车速)三个车速状态下进行,车速偏差不超过ʃ2km/h㊂5.2㊀试验步骤5.2.1㊀M2㊁M3类车辆试验步骤按5.2.2~5.2.6进行试验,N类车辆参照JT/T1178.2 2019中附录B进行试验㊂5.2.2㊀TPMS自检试验步骤如下:a)㊀在车辆静置至少1h后,将所有轮胎气压调整至试验载荷所对应的P rec;b)㊀在车辆静止㊁点火开关处于 OFF (或 LOCK )状态下,将点火开关状态转为 ON (或RUN )状态,记录点火开关转为 ON (或 RUN )状态至TPMS信号装置熄灭的时间㊂5.2.3㊀单个轮胎欠压报警试验步骤如下:a)㊀在车辆静置至少1h后,将所有轮胎气压调整至试验载荷所对应的P rec;b)㊀若需要,按车辆制造商推荐的操作方法设置或重置TPMS;c)㊀车辆每一个单轮胎车轴至少选取其中一个轮胎进行欠压试验;d)㊀静态试验:在车辆静止时,使车辆点火开关处于 OFF (或 LOCK )状态,调整车辆任意一个轮胎的气压至报警规定压力值(75%P rec-35)kPa,记录车辆点火开关转为 ON (或 RUN )状态至报警装置点亮的时间;e)㊀动态试验:将所有轮胎气压调整至试验载荷所对应的P rec,启动车辆,按规定的车速分别试验,行驶20min后,调整车辆任意一个选定轮胎的气压,记录轮胎气压达到报警规定压力值(75%P rec-35)kPa至TPMS报警信号装置点亮的时间;f)㊀在上述试验后,将点火开关转为 OFF (或 LOCK )状态㊂5min后,将点火开关转为 ON(或 RUN )状态,观察信号装置状态㊂车辆静置1h后,将所有轮胎调整至P rec,观察信号装置状态㊂5.2.4㊀多个轮胎欠压报警试验步骤如下:3a)㊀在车辆静置至少1h后,将所有轮胎气压调整至试验载荷所对应的P rec;b)㊀若需要,按车辆制造商推荐的操作方法设置或重置TPMS;c)㊀车辆在进行多个轮胎欠压报警试验时,应包含转向轴全部轮胎,其他车轴(不含转向轴)应至少选取一个轮胎进行试验;d)㊀静态试验:在车辆静止时,使车辆点火开关处于 OFF (或 LOCK )状态,调整选定的多个轮胎气压至报警规定压力值(75%P rec-35)kPa,记录车辆点火开关转为 ON (或 RUN )状态至报警装置点亮的时间;e)㊀动态试验:将所有轮胎气压调整至试验载荷所对应的P rec,启动车辆,按规定的车速分别试验,行驶20min后,调整车辆选定的多个轮胎气压,记录轮胎气压达到报警规定压力值(75%P rec-35)kPa至TPMS报警信号装置点亮时的时间;f)㊀在上述试验后,将点火开关转为 OFF (或 LOCK )状态㊂5min后,将点火开关转为 ON (或RUN )状态,观察信号装置状态㊂车辆静置1h后,将所有轮胎调整至P rec,观察信号装置状态㊂5.2.5㊀TPMS轮胎高温报警试验步骤如下:a)㊀进行单个轮胎高温报警试验时,在温度可调的温度箱内部和外部分别放置一个胎压监测模块;进行多个轮胎高温报警试验时,在温度可调的温度箱内部放置两个或两个以上胎压监测模块,外部至少放置一个胎压监测模块,胎压监测模块安装完成后静置至少1h;b)㊀将系统主机接通电源放置在温度箱外部,并模拟TPMS在整车上的工作状态;c)㊀调整温度箱温度至95ħ,温度稳定后分别触发所有胎压监测模块,记录触发后至显示模块显示轮胎高温报警的时间;d)㊀在上述试验后,调整温度箱内的温度至90ħ以下,观察信号装置状态㊂5.2.6㊀系统故障报警试验步骤如下:a)㊀在车辆静置至少1h后,将所有轮胎气压调整至试验载荷所对应的P rec;b)㊀选择任意一种模拟故障类型,但在同一次故障报警试验中应只模拟单一故障;c)㊀模拟TPMS故障包括但不限于断开TPMS任意元件的电源㊁断开TPMS任意部件间的电气连接或在车辆上安装与TPMS不兼容的轮胎(模拟TPMS故障时,故障报警信号装置的电气连接不应断开);d)㊀启动车辆,若TPMS故障报警信号装置未点亮,则使车辆按5.1.3b)的车速分别试验,直至TPMS故障报警信号装置点亮,分别记录车辆在静止和不同车速行驶时故障报警信号装置点亮时间;e)㊀在上述试验后,将点火开关转化为 OFF (或 LOCK )状态,5min后,将点火开关转为 ON(或 RUN )状态,观察信号装置状态,将TPMS恢复至正常工作状态,观察信号装置状态㊂5.3㊀性能试验5.3.1㊀TPMS在模拟正常工作温度范围内分别进行高温㊁低温检测,记录并观察检测中TPMS所有功能是否正常㊂5.3.2㊀TPMS在模拟正常工作状态下进行温度误差试验,将被测胎压监测模块在同等工况环境接入温度测量仪测量出的温度对比TPMS温度显示值的误差㊂5.3.3㊀TPMS在模拟正常工作状态下进行压力误差试验,将被测胎压监测模块在同等工况环境接入压力测量仪测量出的压力对比TPMS压力显示值的误差㊂5.3.4㊀安装在车辆上的TPMS电磁兼容性应按照GB/T18655及GB/T17619的规定进行试验㊂5.3.5㊀TPMS的防护等级应按照GB/T30038 2013的规定进行试验㊂4。
1 GB XXXX-20XX车辆轮胎气压监测系统 编制说明
一、任务来源
根据我国标准化管理的原则,任何个人和机构都可以提出制订标准的要求。 今年人大会议期间,收到了人大代表关于制订TPMS强制性国家标准的提案。提案交到了工信部、公安部、国标委处理,引起了有关政府部门的重视。 另一方面,美国已强制实施了这方面的法规,欧洲也将实施,我国何时强制必然提上了议程。 为此,汽车行业在制订了推荐性国家标准的基础上,着手强制标准的制定工作。
二、目的和必要性 轮胎气压是影响汽车行驶性能和安全性能的重要指标,轮胎气压太高,会加快轮胎的磨损,容易造成胎冠部位爆裂,同时因与地面摩擦力减小,还会影响制动性能;轮胎气压过低或漏气,与地面的摩擦力成倍增加,也会加速轮胎的磨损,同时增加油耗;由于轮胎胎侧是轮胎的薄弱部位,气压过低时,会不断受到挤压和拉伸,易造成疲劳失效,发生爆胎。所以对轮胎气压进行实时监控是保证轮胎安全的重要手段。 轮胎气压监测系统(TPMS)正是基于这样的要求而开发设计的一项提高汽车安全性的新技术,它运用汽车电子技术、传感器技术、无线通讯技术等,在汽车行驶时实时监测所有轮胎的气压,对轮胎气压过低、气压过高、漏气状态进行报警。综上所述,TPMS对于提高汽车的安全性及经济性有较大贡献。
三、国外标准法规现状 美国是世界上第一个也是目前惟一制定并强制实施TPMS法规的国家。美国公路交通安全管理局(NTHTSA)制定了FMVSS138法规,要求2007年9月以后,所有在美国销售的最大设计总质量不超过4536kg的四轮乘用车和商用车都必须安装轮胎气压监测系统。在美国联邦立法和市场商机的推动下,各大汽车电子企业投入了极大的研发热情,同时还有许多知名芯片制造企业纷纷加盟,不断推出体积更小、重量更轻、性能更可靠、寿命更长的新一代产品。目前,在美国TPMS已经非常普及。国际标准化组织(ISO)也于2006 2
年3月制定了有关轮胎气压监测系统的国际标准ISO 21750:2006。美国汽车工程师学会也在2004年12月制定了关于轻型车辆轮胎气压监测系统的SAE J 2657标准。 目前可参考的国际汽车法规及标准项目如下: ― FMVSS 138 轮胎气压监测系统; ― SAE J 2657:2004 轻型车辆轮胎气压监测系统; ― ISO 21750:2006 道路车辆 用于提高车辆安全性的轮胎压力监测系统。 以上一个技术法规和二个标准从不同侧面对TPMS系统给出了要求,值得我们在制定TPMS国家标准时参考和借鉴。此外,日本的汽车标准化组织(JASO)也制定了一项TPMS实车测试方法的技术文件,其技术内容基本是对美国FMVSS 138法规的细化。负责制定欧洲和全球汽车技术法规的“世界车辆技术法规协调论坛(UN/WP29)”下属的制动和行走机构工作组(GRRF),在2007年9月召开的第62次会议上决定成立一个TPMS非正式工作组,由德国担任主席国来推动这项工作,并于2007年11月和2008年2月召开非正式工作组会议,探讨制定有关TPMS的ECE法规可行性,从几次会议的结果来看,此项工作的难度比预想的要大得多,进展速度并不快。 各国及各标准化组织对于制定TPMS标准的目的和出发点不尽相同,所以体现在标准上也有较大的差异,并各有优缺点。
美国联邦法规FMVSS 138简介 美国FMVSS 138 法规为强制执行的安全标准,在性能要求上只规定了最基本的功能要求,即当轮胎气压低于规定气压值时TPMS应在20 min内发出欠压视觉报警信号,规定了视觉报警信号的有关要求,还规定了试验条件、试验程序及详细的实施过渡期。美国FMVSS 138 法规对TPMS 系统性能的具体要求为: a) TPMS系统必须在汽车点火的时候开始运行并在轮胎气压降低25%的时候发出警报。 b) TPMS系统出现故障的时候必须向驾驶员发出警报。 c) TPMS警报灯必须保持开启状态直到轮胎充气到正常的气压或系统故障排除为止。 d) 汽车点火时必须对仪表盘上的警报灯进行一次自检。 e) 车主手册必须写明更换轮胎有可能不匹配的警告。 f) 汽车制造商必须逐步增加装配TPMS的比例,2007年9月后在美国销售的最大设计 总质量不超过4536 kg的四轮乘用车和商用车的装配率要求达到100%。 3
g) 实车测试速度为50-100km/h。 因受当时技术水平的制约,该法规只规定了最基本的欠压报警功能,并且兼顾了间接式(即通过轮速传感器间接计算轮胎低气压的方式)TPMS系统。但由于间接式TPMS系统自身的缺陷,如车辆静止时不能监测、判断是否低气压的周期过长(约20min)、容易误报警、某些特殊状态不能监测出低气压,且不能显示气压值等,所以满足该法规的产品并不一定安全可靠。
SAE J 2657:2004标准简介 该标准规定了装置于无内胎轮胎内的轮胎气压监测系统(TPMS)的试验方法及性能要求。主要对胎压监测传感器模块的耐温性、热循环、热冲击、耐极限温度、耐潮湿、结霜、耐压、快速漏气、耐海拔高度、耐脏污、耐盐雾腐蚀、抗跌落、耐机械冲击、电磁兼容性等规定了具体试验方法,在性能上对报警信号的显示方式、系统的工作条件、最基本性能给出了具体要求。该标准规定系统在车速24 km/h到最大车速之间应对轮胎气压进行监测。 该标准对测量精度没有要求,没有限定产品使用寿命,欠压报警的响应时间过长(10 min之内),功能上基本与FMVSS 138类似。
ISO 21750:2006标准简介 该标准适用于无内胎轮胎使用的胎压监测系统,要求监测所有使用的轮胎,并为驾驶员提供信息。标准对系统及部件规定了全面的性能要求。该标准规定了车速超过25 km/h后系统应对轮胎气压进行监测。对系统划分了以下几个层次,且对每种系统的性能给出了定性要求。 ― 胎压报警系统(TPAS) 指测量轮胎充气压力和内部温度或与压力相对应的参数,并发出信息提醒驾驶员轮胎的充气压力限值已达到需要采取措施的系统。 ― 胎压警告系统(TPWS) 能够给驾驶员提供有用信息,至少包括每个轮胎实际的压力状态。用途是当轮胎需要采取纠正措施时发出警告。 ― 轮胎漏气报警系统(TLAS) 检测出使用中的某个轮胎气压与其它轮胎气压和相对自身初始气压有明显变化要求采取措施的系统。 标准对轮胎模块规定了部分性能限值: 4
a) 使用寿命:在配套车型上至少使用6年或者行驶10万 km。 b) 测量精度:绝对压力测量值最小精度应满足: ——在0℃-70℃温度范围内为满量程的±2%,最大不超过±10 kPa; ——在其他条件下为满量程的±5%,最大不超过±25 kPa; 对安装在车轮内部的胎压监测模块还规定了耐环境性能及具体试验方法。对显示模块规定了详细的人机界面要求。 该标准比FMVSS 138和SAE J 2657适用的范围广,但不要求车辆静止时TPMS工作,只要求车辆速度大于25 km/h时,在3min内欠压报警,10 min内故障报警。 以上一个技术法规和两个标准从不同侧面对TPMS提出了要求,值得在制定我国国家标准时参考和借鉴。但要制定全方位考核系统安全性和可靠性的标准,在性能要求上还有一些欠缺,比如,如何体现和保证系统信号传输的可靠性、稳定性,如何体现和保证系统能达到6年以上的使用寿命等,这些是TPMS系统设计中的难点和关键技术,也是制定标准的难点所在。
四、推荐性国家标准制订过程 我国TPMS产品的研究和发展晚于美国和欧洲等国家。从2002年开始,国内出现了早期的TPMS产品,普遍以国外产品代理或者仿制开发形式出现,规模小、技术含量较低。2003年,上海大众开始了TPMS的研发计划,国内TPMS研发开始进入同整车厂合作的阶段。经过一段时间的自主研发和创新,一批我国自行研发的TPMS产品在性能上达到了国际先进水平,实现了“可靠接收、即时反应、低功耗、长寿命”的要求。我国TPMS产业发展进入了拥有自主知识产权的自主研发阶段。制定一部技术指标先进、性能要求合理、试验方法严密的TPMS国家标准,将对规范和引导TPMS产业的健康发展起到促进作用,一方面消费者会享受到高性能和高品质的产品,杜绝过时的技术和低水平的产品充斥市场,另一方面先进的标准也将引导制造商提升研发能力,而不是在低水平的产品上进行价格竞争。 为了在制定TPMS国家标准时充分考虑国内外技术发展水平和产业现状,标准起草单位中国汽车技术研究中心于2007年4月21日在上海举办了“轮胎气压监测系统(TPMS)技术标准研讨会”,有关部委领导、整车厂、国内外TPMS系统集成商、芯片供应商等相关单位的160余名代表参加了会议,进行了全面的技术交流并对如何制定我国TPMS标准提出了建议。 2007年7月31日召开了“TPMS标准研究工作组成立及第一次工作会议”,由中国汽 5
车技术研究中心牵头,组成了包括整车企业、检测科研机构、TPMS系统制造企业、传感器和芯片制造企业等共18家单位参加的标准起草工作组,并开始了标准制定工作。标准起草工作组成员有:中国汽车技术研究中心、公安部交通安全产品质量监督检测中心、长沙汽车电器研究所、天津汽车检测中心、上海大众汽车有限公司、上海泰好电子科技有限公司、上海保隆汽车科技股份有限公司、苏州驶安特汽车电子有限公司、上海航盛实业有限公司、河南雪城科技股份有限公司、慈溪市福尔达实业有限公司、重庆汉邦网络技术有限公司、车王电子(宁波)有限公司、丰田汽车技术中心(中国)有限公司、英飞凌科技(中国)有限公司、通用电气传感仪器仪表(上海)有限公司、西门子威迪欧汽车电子(长春)有限公司上海分公司、飞思卡尔半导体(中国)有限公司。标准工作组于2007年9月27日、2008年1月21日、2008年3月25日先后召开了3次标准讨论会,经过工作组专家对标准文本的多次讨论与修改,2008年5月形成了标准征求意见稿。 本标准的编写规则执行了GB/T1.1-2000。
五、本标准的起草 “汽车轮胎气压监测系统”推荐性国家标准草案公布后,引起了国内外的强烈反响。对标准提出了一些看法。 美国已于2007年9月强制实施了TPMS法规。据悉欧洲也将于2012年强制实施TPMS法规。中国已成为世界汽车生产和消费大国,何时强制实施TPMS法规就提上了日程。中国汽车工业协会对我国的推荐性国家标准与各方多次讨论后,认为考虑到立项的周期、标准制订的周期、向WTO通报的周期,特别是使制造商有充分的产品开发周期,我国强制实施TPMS标准的最早时间也要到2012年。因此尽管推荐性国家标准还未批准,现在起草强制性国家标准既不存在与推荐性国家标准相抵触,也不存在过早的问题。实际上,美国和世界各国并没有因为有了强制性法规就不能制订推荐性国家标准,也不存在必须先有推荐性国家标准,才能制订强制性法规。两者不是矛盾和相互替代的关系,而是补充的关系。