汽车新技术之TPMS与ACC系统组成原理应用及未来发展.培训讲学

1、汽车新技术之TPMS与ACC系统组成原理应用及未来发展.TPMS组成组成 轮胎是保障汽车性能的最重要因素之一，许多驾驶朋友往往还是忽略了轮胎中的问题，适当充气的轮胎不仅可增强安全性和性能，还能节省燃料并延长轮胎寿命。根据固特异(Goodyear)公司的数据，未充饱状态下每下降3个PSI将使燃料增加1%。但统计显示，有超过20%的轮胎仍处于未充饱状态。这不仅仅地降低了轮胎寿命，还增加了燃料消耗。 更重要的是，这代表着许多的驾驶朋友正处于不安全的驾驶环境底下，安全堪忧。2002年由于凡世通（Firestone）出现品质问题，导致超过100人死亡和400人受伤的惨剧。此事引起各界注意，凡世通（Fir

2、estone）并于同年八月回收近650万只轮胎。保持胎压于安全标准内及实时发现胎压不足是防止爆胎的关键，所以TPMS毫无疑问是最理想的行车安全方案与工具。 TPMS的英文全称是TirePressureMonitoringSystem，中文意思是“轮胎压力监测系统”。TPMS（轮胎压力监测系统）的作用是在汽车行驶过程中对轮胎气压进行实时自动监测，并对轮胎漏气和低气压进行报警，以确保行车安全。 TPMS组成组成nTPMS 主要分为两种类型： 一种是 Wheel-Speed Based TPMS（简称：WSB TPMS，或称为间接式 TPMS ），这种系统是通过汽车 ABS 系统的轮速传感器来比较轮

3、胎之间的转速差别，以达到监视胎压的目的，该类型系统的主要缺点是无法对两个以上轮胎同时缺气的状况和速度超过100公里/小时的情况进行判断，其系统校准复杂，故障轮胎定位不够准确，无法直观、准确地反应气压数值。n 另一种是 Pressure-Sensor Based TPMS（简称：PSB TPMS，或称为直接式 TPMS），这种系统是利用安装在每一个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及监视，当轮胎气压太低或有渗漏时，系统会自动报警。报告认为 PSB TPMS 从功能和性能上均优于 WSB TPMS 。n TPMS组成组成 TPMS主要由发射器和接收器两个主要模块组成。T

4、PMS组成组成TPMS工作原理工作原理nTPMS原理框图：接收器通过RF无线方式接收发射器发出的数据，并显示出来，同时判断收到的数据是否超出设置的标准值，当有故障时做出声光报警。TPMS工作原理工作原理n发射器采集轮胎气压和温度，通过无线通讯方式发射给接收器。TPMS的优缺点的优缺点n安装汽车胎压监测系统（TPMS）的优点：n（1）有效防止爆胎； n（2）有效避免缺气行驶造成的轮胎损毁； n（3）有效避免油耗增加； n（4）确保车辆最佳操控性能； n（5）避免车辆部件非正常磨损。 n安装汽车胎压监测系统（TPMS）的缺点：n1）监测的精准度不够，只是一个估测的结果，只有当轮胎气压严重不足时才能

5、侦测出来。n2）当系统报警轮胎气压不足时，无法显示具体哪个轮胎出现问题，得将四个轮胎逐一检测才能确定。n3）平时无法显示轮胎的气压值，只有在报警时，才有警示符号的出现。且无法对高压及高温做到监测。n4）车辆在静止的状态下，和在低速行驶时，或在坑凹不平的路面行驶时系统不起作用。n5）当四个轮胎同时气压不足时，例如当发生季节温度变化时，系统无法告知。6）换上备胎时容易引起误报，因为备胎没有磨损，直径比其他轮胎大。TPMS未来发展未来发展n发展TPMS主要考量有：低功耗、低成本、低配重、多功能化 集成化无源化。 功耗跟电池使用寿命有绝对关系；而配重则牵涉到TPMS发射模块的安装。故TPMS设计方案的

6、发展也依此考量为蓝图（请参考右图）。为降低功耗，设计趋势第一步走向内建惯性传感器，侦测到车辆移动才唤醒发射模块藉以节省电能，最终目标走向无电源模块，即内建MEMS电源以提供电能。至于配重及成本，整合型芯片为设计趋势。整合胎压传感器与MCU，再将RF发射也包含进来，至最后将MEMS也设计在一起，不但可减小模块体积，促进多功能化，集成化、无源化发展，而且也节省成本，也提高市场竞争性。ACC组成和原理组成和原理ACC组成和原理组成和原理工作原理： 当自车通过雷达探测到前方没有汽车等其它障碍物时，汽车执行传统巡航控制，按驾驶员设定的速度行驶；当雷达探测到前方有汽车切入或减速行驶时，启动ACC 控制系统

7、，按照驾驶员设定的车间时距，通过调节节气门作动器和制动作动器来控制自车的速度和加速度，以保证计算的车头净距。ACC组成和原理组成和原理n主要组成：测距传感器（雷达）、ECU 、作动器。n1、测距传感器（雷达）在ACC 系统中，测距雷达用于测量自车与前方车辆的车头距、相对速度、相对加速度，是自适应巡航控制系统中关键设备之一，也是决定该系统造价的主要元件。它造价的高低直接影响该项技术的推广应用，因而在该项技术中占有重要地位。它包括发射天线、接受天线和DSP（数字信号处理）处理单元、数据线总成几部分。当前，测距雷达的研究主要集中在毫米波雷达和激光雷达上。ACC组成和原理组成和原理ACC组成和原理组成

8、和原理n2、控制器ECU 是ACC 系统的中央处理器，是系统的核心部分。它负责将传感器送来的数据（包括相对距离、相对速度）进行处理，然后按照控制算法进行计算，最后形成指令控制作动器工作。它主要包含目标车头距计算，决定自车与前车的距离；车头距控制器，它计算获得目标车头距的车速、加速度命令；车速控制器，它决定制动作动器和节气门作动器的工作。它的结构框图如图所示。 ACC组成和原理组成和原理n3、作动器是ACC 系统的执行机构。作动器包括节气门作动器和制动作动器。控制器ECU计算出汽车的加速度，再将控制命令传递到作动器，控制节气门作动器和制动作动器的动作，实现汽车的加速或减速。对节气门的控制根据发动

9、机的图谱反算节气门的开度，再通过机械的方式来控制节气门的开度，从而控制发动机的输出转矩。对制动的控制可通过增加由PWM 电磁控制的电子真空助力器来实现。电子真空助力器与制动的真空助力器相连，其结构4示意图如图3 所示。控制器通过电磁铁控制电子真空助力器的气压输入，从而控制真空助力器的压力，实现制动装置的制动。ACC的优缺点的优缺点nACC系统的优点：n1、减轻驾驶员疲劳强度n2、增加汽车安全性n3、减小环境污染ACC的优缺点的优缺点nACC系统的缺点：n1、车辆无法安全的以稳定速度行驶时不可使用n2、雨雪天气、行车路面很滑烦人条件下，由于附着力的变化可能使轮胎空转，甚至使车辆失去控制n3、AC

10、C系统缺乏职能性，不能根据根据真实路况调整驾驶状况n4、现有的ACC系统不适合在车流拥挤的城市道路行驶ACC的未来发展的未来发展n ACC 未来的发展趋势：n 1) 集成化 . 它有助于降低成本 , 增强各系统间的内在联系 , 充分利用各种车辆信息 ,从而提高系统的稳定性和可靠性 . ACC 在发展之初就与 CCS 系统结合在一起 , 按照 ACC 的 发展方向 , 它还会同 ABS 、ASR 以及发动机控制器等各种电控系统集成起来 .n2) 走停控制 . 现在对 ACC 系统的研制和开发主要针对的是在高速公路上高速行驶的车 辆 , 而不适用于城市中低速 、高车流密度情况下使用 . 走停控制正

11、是 ACC 系统针对车速低 、 车距近的行驶情况所做的功能扩展 , 这要求 ACC 系统具有更好的近距离探测能力 , 更快的 信号处理功能 , 更迅速的系统反映 , 同时还向 ACC 系统提出了增加车辆的自动起步功能 . 这样既使在堵车情况下也无须驾驶员参与 , 只需操纵车辆的转向即可 , 驾驶员可以完全 从烦琐的驾驶操作中解放出来 . 日本丰田公司在这方面的研究领先一步 , 已取得部分成果 .n 3) 随着近几年智能公路概念的提出以及卫星导航系统的开发与应用 , 未来的 ACC 系统 将同其它的汽车电控系统相互融合 , 形成智能汽车电子控制系统 . 驾驶这种汽车只需在显示 器中指明所要到达的目的地 , 汽