未來的輪胎信息系統 ITS輪胎智能檢測系統分析

　　2007 年9月，美國規定所有載重量小于4.5噸的新汽車必須安裝胎壓監控系統。歐洲目前正在討論這項措施，按照歐盟委員會的意見，從2012年起，所有新車型都必須配備輪胎壓力監測系統。作為TPMS(胎壓監控系統)全球領先廠商之一，大陸集團正在開發無電池解決方案。ITS(輪胎智能監測系統)采用壓電技術，將動能轉換為電能，從而取代電池供電。此外，由于輪胎中集成電子器件，ITS還可以支持大量安全和舒適性新功能。

　　簡介

　　早在20世紀90年代，歐洲便首度開發出用于檢測和監控胎壓的系統。其最初的目的是提高舒適度，因為輪胎減震特性配合底盤調節最終將對汽車抓地能力和整體舒適性產生決定性作用。為此，必須解決輪胎和汽車兩大行業之間的利益沖突。輪胎廠商主張盡可能提高胎壓以保證安全并減少磨損。而汽車廠商則堅持適度胎壓，從而獲取更高的駕乘舒適性。

　　2000年，美國因胎壓不當造成的一系列事故引起公眾高度關注。針對這一情況，2005年9月，美國立法機構規定所有新的轎車和輕卡必須安裝胎壓監控系統。除安全外，保持正常胎壓還有助于減少二氧化碳排放，因為胎壓不足會加大滾動阻力，增加油耗。據估算。胎壓低于 0.5巴時，油耗將增加2％～3％。法國公路安全機構S e curit e RouTI e re2005年的一項調查結果顯示，如果每輛汽車胎壓正常，僅法國便可以每年減少二氧化碳排放量160萬噸。此外，汽車在胎壓不足的情況下行駛會造成輪胎提前更換。

　　目前，采取有效方法減少二氧化碳排放以利于環保的討論，使胎壓監控系統再次成為熱點。所有采用低壓安全胎的汽車已被強制安裝這類系統，其他大量車型可以選裝。胎壓監控系統分為間接式和直接式兩種類型，下面對這兩種系統分別加以說明。

　　間接檢測系統

　　這是最為經濟高效的一種胎壓監控系統，可利用ABS車輪傳感器發射的信號間接檢測胎壓。系統測量各個車輪的轉速，計算每個輪胎的滾動周長。胎壓低會造成滾動半徑減小。輪速加快的情況下，通過對四個車輪的比較可以檢測可能存在的胎壓下降情況。

　　直接檢測系統

　　目前，已有21家汽車制造商采用大陸集團的直接胎壓監控系統(上圖)。胎壓監控系統(TPMS)測量胎內實際壓力。此外，系統還可同時檢測多個輪胎是否胎壓下降。這些系統可放置在輪轂內部的深槽中，或作為輪胎氣門的獨立單元。

　　上述兩種系統由電池和電子器件組成，測量輪胎內部壓力，并將輪胎的檢測值傳送至車載電子系統進行檢查和分析。必要時，通知駕駛員胎壓存在的問題。

　　為避免輪轂與胎內空氣之間的熱率差造成誤報警，大陸集團結合這種相移因素的考慮，在運算中引入了專用修正系數。

　　電池為這種胎壓監控系統的改進提供了最大空間。電池大而且相當重，因為要保證五到十年的使用壽命，體積不可能做得很小。目前似乎不可能指望電池技術有所發展，在這方面已沒有改進余地。如果電池電量用光，不得不更換整個胎壓監測電子單元。出于穩定性考慮，胎壓電子單元采用永久塑封。為避免使用壽命受限，大陸集團正在積極開發滿足未來需求的壓電技術。

　　ITS：采用壓電技術的輪胎信息系統

　　至少在部分車型中，典型機械和液壓系統已實現電子化，如制動系統和轉向系統。在這方面，輪胎是唯一尚未觸及的大型汽車組件。而未來的ITS將在一定程度上使輪胎具備“智能”，而且系統可與整個車載電子架構集成。大陸集團計劃于2010年實現ITS量產，目前正在與著名汽車制造商探討合作意向。

　　ITS初步功能設計主要以大陸集團成熟的TPMS架構為基礎，用壓電轉換器取代電池。理論上，壓電轉換器的功能與眾所周知的壓電噴油器相似。輪胎中，壓電器件將機械運動力轉換為電能。

　　壓電轉換器由涂有壓電陶瓷的彈簧鋼組成。輪胎滾動時，壓電陶瓷暴露于張力或壓力之下。這兩種情況造成的變形會產生一定電壓。這種電壓經整流后輸入電容。電容用來配置電子器件，而不是專門用于特性電源。硅片器件的工作需要一定量的電壓，電容可以滿足這種需求。隨后。壓力和輪胎數據通過TPMS系統常用方法傳送給汽車車身的接收器，供車載電子系統進行分析。