一种轮胎压力监测系统实车性能测试系统的制作方法
【专利摘要】本发明属于汽车测试【技术领域】，具体涉及一种轮胎压力监测系统实车性能测试系统，目的解决现有技术无法实现车辆在道路行驶时实车性能测试的问题。其特征在于：它包括执行机构和控制器；执行机构实时测量全部轮胎内部压力，并将压力信号发送给控制器，在控制器的控制信号的控制下实现行车状态下的轮胎胎压信号；控制器接收执行机构发送的轮胎胎压信号，根据设定的控制流程进行处理，向执行机构发送控制信号，控制执行机构动作，完成对胎压的测量和调压。本发明采用执行机构和控制器，建立了基于实际气路的轮胎压力闭环控制系统，根据目标轮胎压力与当前轮胎压力的差值，对气路进行闭环调节，从而在不产生通讯干扰的情况下，实现行车调压功能。
【专利说明】一种轮胎压力监测系统实车性能测试系统
【技术领域】
[0001] 本发明属于汽车测试【技术领域】，具体涉及一种轮胎压力监测系统实车性能测试系 统。
【背景技术】
[0002] 轮胎气压监测系统（TPMS)作为汽车主动安全部件开始得到社会越来越多的关注， 根据交通事故调查显示，许多交通事故是由于轮胎压力问题（气压过高，过低，快速漏气） 弓丨起的：轮胎气压过低行驶，轮胎与地面的摩擦力大幅增加，胎温急剧升高，轮胎变软，强度 下降，使轮胎的薄弱部位胎侧不断受到挤压和拉伸，易造成疲劳失效，发生爆胎。即便是低 速行驶，也会伤害轮胎，而且这种伤害潜伏期长，隐蔽性大，更有危害性，为以后高速行车时 埋下爆胎隐患。以当前普遍使用的无内胎轮胎（即子午胎)为例：为了提高轮胎的强度，在其 帘布层外围加有一层钢丝。这种结构的轮胎强度高，散热好，适应高速行驶，但它最怕缺气 行驶。当轮胎缺气行驶时，除了轮胎与地面摩擦生热外，胎体内的钢丝与轮胎之间也会摩擦 生热，过热状态会加速钢丝与橡胶的老化、变形，甚至内部断裂以至断层，致使轮胎强度遭 到破坏，埋下爆胎的隐患；轮胎气压过高行驶，轮胎胎冠部位会加速磨损，胎冠及胎侧的薄 弱部位碰到尖锐物体也容易发生爆胎。另外车辆高速长时间行驶，以及下长坡制动、超载等 原因也会导致轮毂和轮胎温度升高进而导致轮胎气压异常增高，增加爆胎的机率；相比轮 胎气压过低和过高，轮胎快速漏气是一种更危险的状况（比如轮胎被扎小孔)，一般只要发 生快速漏气状态，轮胎气压会在短时间内降低到零，这对于高速行驶的车辆非常危险，如果 能提早发现轮胎快速漏气，哪怕是提早一分钟都是非常可贵的。这样可以提醒驾驶员减速 停车检查，以避免车辆失控的事故发生。在全球范围内，轮胎气压问题所导致的安全事故， 占有相当大的比例。据美国高速公路交通管理局（NHTSA)数据表明，在美国每年的轮胎事 故造成414人丧身，10275人受伤，20%的爆胎事故是由气压不足引起的，造成了巨大的经济 损失，因此美国政府要求汽车制造商加装轮胎气压检测系统，该系统主要用于在汽车行驶 时实时地对轮胎气压进行自动监测，对轮胎漏气和低气压进行报警，以保障行车安全，是驾 车者、乘车人的生命安全保障预警系统。
[0003] 目前国内装有TPMS的汽车正在逐渐增加，在国内销售TPMS的国内外企业也在迅 速发展，国外知名的生产企业和品牌有：喜莱得（Schrader)、李尔（Lear)、贝鲁（Beru)、大 陆（Continental原SiemensVD0)、博世（bosch)、威博科（wabco)。国内较知名的企业和品 牌有：上海泰好、上海保隆、苏州驶安特、深圳航盛、河南天海等，除此之外，还有大量中小品 牌活跃于后装市场，且在产品品种和型式方面也是百花齐放，其工作原理既有基于轮胎内 部加装压力传感器的直接式，也有基于测量车辆左右轮速估算轮胎压力的间接式，为规范 局面负责，体量膨胀的TPMS市场，国家于2011年出台了国家标准GB/T26149《基于胎压监测 模块的汽车轮胎气压检测系统》，在其中提出了欠压报警，过压报警，快速漏气报警，静态和 动态接受性能等多项要求，并将报警时间指标提高为10秒，较国外相关标准更为苛刻。这 就对TPMS性能测试系统提出了新的要求，从市场调研及已申请专利来看，传统TPMS性能测 试系统针对的是零部件级的检测，使用压力模拟，信号模拟，温度模拟等多种仿真手段在实 验室内完成对TPMS装车前的性能检测，这一方面无法模拟车辆在道路行驶时的复杂实车 环境，另一方面已无法达到我国国家标准中的动态接受性能等多项检测内容，因而对新型 轮胎压力监测系统（TPMS)实车性能测试系统提出了需求。目前，尚未有能够实现在车辆道 路行驶过程中，对轮胎气压监测系统进行实车性能测试的高精度自动闭环调压测试系统。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的解决现有技术无法实现车辆在道路行驶时实车性能测试的问题，提 供一种轮胎压力监测系统实车性能测试系统。
[0005] 本发明采用的技术方案：
[0006] -种轮胎压力监测系统实车性能测试系统，它包括执行机构和控制器；执行机构 实时测量全部轮胎内部压力，并将压力信号发送给控制器，在控制器的控制信号的控制下 实现行车状态下的轮胎胎压信号；控制器接收执行机构发送的轮胎胎压信号，根据设定的 控制流程进行处理，向执行机构发送控制信号，控制执行机构动作，完成对胎压的测量和调 压。
[0007] 如上所述的执行机构包括轮边组件及压力调节组件；
[0008] 轮边组件包括压力调节组件接口、轮胎气压接口和旋转分气块；轮边组件穿过轮 毂安装口与轮胎螺帽同轴固定在轮胎外侧；轮胎气压接口与轮胎气嘴连通，旋转气块中轴 与压力调节组件接口连接；
[0009] 压力调节组件包括气泵、气源压力表、增压阀、泄压阀、压力传感器和压力表；压力 调节组件轮胎压力输入端与轮胎气压接口连通；泄压阀的输入端与轮胎压力输入端相连， 泄压阀的输出端与排气口相连，泄压阀的控制信号输入端与控制器连接；增压阀的输入端 通过气源接口与气泵连接，增压阀的输出端与轮胎压力输入端相连，增压阀的控制信号输 入端与控制器连接；压力传感器和压力表安装在连接轮胎压力输入端与泄压阀输入端的管 路上，压力传感器和压力表的输出端与控制器连接，将采集到的压力信号传输至控制器；
[0010] 控制器接收来自压力传感器和压力表的轮胎胎压信号，根据设定的控制流程进行 处理，并向执行机构中的增压阀和泄压阀发送控制信号，控制其进行压力调节。
[0011] 如上所述的增压阀、泄压阀采用电磁阀MAC35实现，压力传感器采用TURCK PT010R型压力传感器。
[0012] 如上所述的控制器内设定的控制流程如下：
[0013] (1)三通电磁阀初始化；
[0014] 将增压阀及泄压阀关闭，使轮胎处于保压状态；
[0015] (2)判断是否完成轮胎标定；
[0016] 根据轮胎标定标记位是否为0,判断是否完成轮胎标定，如未进行此型轮胎标定， 则进入步骤（3);若已完成轮胎标定，进入步骤（4);
[0017] (3)轮胎标定；
[0018] 采集轮胎当前压力，使轮胎泄压10秒钟；测量泄压前后压力差，计算得到压力调 整系数K;而后将轮胎标定标记位改为1 ;
[0019] (4)轮胎目标压力计算；
[0020] 根据国家标准或生产厂家对系统低压或过压报警检测需要，计算轮胎目标压力 值；
[0021] (5)判断压力差值是否大于允许值；
[0022] 计算测量轮胎当前压力与目标压力差值Λρ，如已小于测量允许误差，则跳转至结 束步骤，否则进入下一步；
[0023] (6)计算延时时间；
[0024] 根据压力调整系数Κ，计算出延时时间Τ，其计算公式为： 「η ^ΔρχΖχ78
[0025] T=-- 100
[0026] (7)判断差值是否大于零；
[0027] 判断差值Λρ是否大于零，若大于零，开启增压阀，进入下一步；否则，开启泄压 阀，进入下一步；
[0028] (8)延时；
[0029] 延时T秒，跳转至步骤（5);
[0030] (9)计算测试结果；
[0031] 将压力调整结束时刻及相应轮胎压力数据输出，计算车载轮胎压力监控系统输出 结果与本系统之差值，得到测试结果。
[0032] 如上所述的控制器内设定的控制流程中的判断是否完成轮胎标定步骤，初始条件 下，设定轮胎标定标记位为〇。
[0033] 如上所述的控制器内设定的控制流程中的轮胎标定步骤，计算K值时，将轮胎气 压的变化进行线性简化，则K值得计算公式为Κ= 其中ΛΡ为10秒内轮胎压力降低 AP 值。
[0034] 如上所述的控制器内设定的控制流程中的轮胎目标压力计算步骤，在进行低压报 警检测时，设定标准冷态气压值的75%为轮胎目标压力值，在进行过压报警检测时，设定标 准冷态气压值的125%为轮胎目标压力值。
[0035] 如上所述的控制器内设定的控制流程中的判断压力差值是否大于允许值步骤，压 力测量允许误差为8. 5kPa。
[0036] 本发明的有益效果是：
[0037] 通过执行机构中的轮边组件，使用旋转分气装置，将转动中的轮胎内部气体由气 门嘴处引入车内进行控制，从而规避掉传统测试手段中采用无线传输方案对轮胎压力监测 系统的通讯干扰。在压力调节组件中压力变送器、增压阀和泄压阀的基础上，使用控制器完 成对每个车轮的闭环气压控制，与传统手控阀控制相比，重复性好，精度高，更适合轮胎压 力监测系统的测试。
【专利附图】
【附图说明】
[0038]图1为本发明的一种轮胎压力监测系统实车性能测试系统执行机构的轮边组件 结构示意图；
[0039]图2为本发明的一种轮胎压力监测系统实车性能测试系统执行机构的压力调节 组件结构示意图；
[0040] 图中，1.压力调节组件接口，2.轮毂安装口，3.轮胎气压接口，4.旋转分气块， 5.气泵，6.气源接口，7.气源压力表，8.增压阀，9.泄压阀，10.排气口，11.压力传感器， 12.压力表，13.轮胎气压输入端。
【具体实施方式】
[0041] 下面结合附图和实施例对本发明的一种轮胎压力监测系统实车性能测试系统做 进一步说明：
[0042] 一种轮胎压力监测系统实车性能测试系统，包括执行机构和控制器。其中，执行机 构实时测量全部轮胎内部压力，并将压力信号发送给控制器，在控制器的控制信号的控制 下实现行车状态下的轮胎胎压信号。控制器接收执行机构发送的轮胎胎压信号，根据设定 的控制流程进行处理，向执行机构发送控制信号，控制执行机构动作，完成对胎压的测量和 调压。
[0043] 在本实施例中，执行机构包括轮边组件及压力调节组件，轮边组件穿过轮毂安装 口 2与轮胎螺帽同轴固定在轮胎外侧，轮边组件包括压力调节组件接口 1、轮胎气压接口 3 和旋转分气块4。其中，轮胎气压接口 3与轮胎气嘴直接连通，通过旋转分气块4在车轮旋 转过程中将轮胎气压接口 3导入的轮胎内部气体传至旋转分气块4中轴。旋转气块中轴在 与压力调节组件接口 1连接后，可在轮胎旋转过程中克服微小摩擦阻力而保持静止，从而 将轮胎内部气体稳定传输至静止不动的轮胎气压接口 1。
[0044] 压力调节组件包括气泵5、气源压力表7、增压阀8、泄压阀9、压力传感器11和压 力表12。压力调节组件轮胎压力输入端13通过软管与轮胎气压接口 1连通。泄压阀9的 输入端与轮胎压力输入端13相连，泄压阀9的输出端与排气口 10相连，它的控制信号输入 端与控制器连接，接收来自控制器发送的控制信号，在接收到控制器信号时连通毫秒级时 间内对轮胎进行排气。增压阀8的输入端通过气源接口 6与气泵5连接，增压阀8的输出端 与轮胎压力输入端13相连，它的控制信号输入端与控制器连接，接收来自控制器发送的控 制信号(具体如何连接)，它可在接收到控制器信号时连通毫秒级时间内对轮胎进行充气。 压力传感器11和压力表12安装在连接轮胎压力输入端13与泄压阀8输入端的管路上，它 们的输出端与控制器连接，监控压力调节组件轮胎压力输入端13的压力，并将压力信号传 输至控制器。
[0045] 增压阀、泄压阀均采用电磁阀MAC35实现，压力传感器采用TURCKPT010R型压力 传感器。
[0046] 控制器接收来自压力传感器11和压力表12的轮胎胎压信号，根据设定的控制流 程进行处理，并向执行机构中的增压阀8和泄压阀9发送控制信号，控制其进行压力调节， 实现对胎压的精确控制。控制器内设定的控制流程如下：
[0047] ( 1)三通电磁阀初始化；
[0048] 将增压阀8及泄压阀9关闭，使轮胎处于保压状态。
[0049] (2)判断是否完成轮胎标定；
[0050] 根据轮胎标定标记位是否为0,判断是否完成轮胎标定，如未进行此型轮胎标定， 则进入步骤（3);若已完成轮胎标定，进入步骤（4)。一般而言，初始条件下，设定轮胎标定 标记位为0。
[0051] (3)轮胎标定；
[0052] 采集轮胎当前压力，使轮胎泄压10秒钟。测量泄压前后压力差，计算得到压力调 整系数K。
[0053] 计算K值时，将轮胎气压的变化进行线性简化，则K值得计算公式为K= ^，其中 Ar ΔΡ为10秒内轮胎压力降低值。而后将轮胎标定标记位改为1。
[0054] (4)轮胎目标压力计算；
[0055] 根据国家标准或生产厂家对系统低压或过压报警检测需要，计算轮胎目标压力 值。如：在进行低压报警检测时，设定标准冷态气压值的75%为轮胎目标压力值，在进行过 压报警检测时，设定标准冷态气压值的125%为轮胎目标压力值。标准冷态气压值为公知常 识。
[0056] (5)判断压力差值是否大于允许值；
[0057] 计算测量轮胎当前压力与目标压力差值Λρ，如已小于测量允许误差，则跳转至结 束步骤，否则进入下一步。测量允许误差根据实际需要选取，如在GB/T26149中，压力测量 允许误差为8. 5kPa。
[0058] (6)计算延时时间；
[0059] 根据压力调整系数K，计算出延时时间T，其计算公式为：
[0060] T二 土- 100
[0061] (7)判断差值是否大于零；
[0062] 判断差值Λρ是否大于零，若大于零，开启增压阀，进入下一步；否则，开启泄压 阀，进入下一步。
[0063] (8)延时；
[0064] 延时T秒，跳转至步骤（5)。
[0065] (9)计算测试结果；
[0066] 完成控制流程，将压力调整结束时刻及相应轮胎压力数据输出，采用现有技术计 算车载轮胎压力监控系统输出结果与本系统之差值，得到测试结果，完成对轮胎压力监测 系统实车性能测试。
[0067] 控制器采用现有技术结合上述功能实现，如利用工控机或微型计算机实现。
[0068] 本发明采用执行机构和控制器，建立了基于实际气路的轮胎压力闭环控制系统， 使用旋转分气装置，可将转动中的轮胎内部气体由气门嘴处引入车内，使用压力传感器对 全部轮胎内部压力进行实时测量，同时在每条轮胎的气路上加装增压及泄压电磁阀，在希 望进行压力调节时，根据目标轮胎压力与当前轮胎压力的差值，利用电磁阀对气路进行闭 环调节，从而在不产生通讯干扰的情况下，实现行车调压功能。
【权利要求】
1. 一种轮胎压力监测系统实车性能测试系统，其特征在于：它包括执行机构和控制 器；执行机构实时测量全部轮胎内部压力，并将压力信号发送给控制器，在控制器的控制信 号的控制下实现行车状态下的轮胎胎压信号；控制器接收执行机构发送的轮胎胎压信号， 根据设定的控制流程进行处理，向执行机构发送控制信号，控制执行机构动作，完成对胎压 的测量和调压。
2. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的执行机构包括轮边组件及压力调 节组件； 轮边组件包括压力调节组件接口（1)、轮胎气压接口（3)和旋转分气块（4);轮边组件 穿过轮毂安装口（2)与轮胎螺帽同轴固定在轮胎外侧；轮胎气压接口（3)与轮胎气嘴连通， 旋转气块中轴与压力调节组件接口（1)连接； 压力调节组件包括气泵（5)、气源压力表（7)、增压阀（8)、泄压阀（9)、压力传感器（11) 和压力表（12);压力调节组件轮胎压力输入端（13)与轮胎气压接口（1)连通；泄压阀（9) 的输入端与轮胎压力输入端（13)相连，泄压阀（9)的输出端与排气口（10)相连，泄压阀（9) 的控制信号输入端与控制器连接；增压阀（8)的输入端通过气源接口（6)与气泵（5)连接， 增压阀（8)的输出端与轮胎压力输入端（13)相连，增压阀（8)的控制信号输入端与控制器 连接；压力传感器（11)和压力表（12)安装在连接轮胎压力输入端（13)与泄压阀（8)输入 端的管路上，压力传感器（11)和压力表（12)的输出端与控制器连接，将采集到的压力信号 传输至控制器； 控制器接收来自压力传感器（11)和压力表（12)的轮胎胎压信号，根据设定的控制流 程进行处理，并向执行机构中的增压阀（8)和泄压阀（9)发送控制信号，控制其进行压力调 节。
3. 根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述的增压阀（8)、泄压阀（9)采用电磁 阀MAC35实现，压力传感器（11)采用TURCKPT010R型压力传感器。
4. 根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述的控制器内设定的控制流程如下： (1) 三通电磁阀初始化； 将增压阀（8 )及泄压阀（9 )关闭，使轮胎处于保压状态； (2) 判断是否完成轮胎标定； 根据轮胎标定标记位是否为〇,判断是否完成轮胎标定，如未进行此型轮胎标定，则进 入步骤（3);若已完成轮胎标定，进入步骤（4); (3) 轮胎标定； 采集轮胎当前压力，使轮胎泄压10秒钟；测量泄压前后压力差，计算得到压力调整系 数K;而后将轮胎标定标记位改为1 ; (4) 轮胎目标压力计算； 根据国家标准或生产厂家对系统低压或过压报警检测需要，计算轮胎目标压力值； (5) 判断压力差值是否大于允许值； 计算测量轮胎当前压力与目标压力差值Ap，如已小于测量允许误差，则跳转至结束步 骤，否则进入下一步； (6) 计算延时时间； 根据压力调整系数K，计算出延时时间T，其计算公式为：
(7) 判断差值是否大于零； 判断差值Ap是否大于零，若大于零，开启增压阀，进入下一步；否则，开启泄压阀，进 入下一步； (8) 延时； 延时T秒，跳转至步骤（5); (9) 计算测试结果； 将压力调整结束时刻及相应轮胎压力数据输出，计算车载轮胎压力监控系统输出结果 与本系统之差值，得到测试结果。
5. 根据权利要求4所述的装置，其特征在于：所述的控制器内设定的控制流程中的判 断是否完成轮胎标定步骤，初始条件下，设定轮胎标定标记位为0。
6. 根据权利要求4所述的装置，其特征在于：所述的控制器内设定的控制流程中的轮 胎标定步骤，计算K值时，将轮胎气压的变化进行线性简化，则K值得计算公式为i： = ^， A/) 其中AP为10秒内轮胎压力降低值。
7. 根据权利要求4所述的装置，其特征在于：所述的控制器内设定的控制流程中的轮 胎目标压力计算步骤，在进行低压报警检测时，设定标准冷态气压值的75%为轮胎目标压 力值，在进行过压报警检测时，设定标准冷态气压值的125%为轮胎目标压力值。
8. 根据权利要求4所述的装置，其特征在于：所述的控制器内设定的控制流程中的判 断压力差值是否大于允许值步骤，压力测量允许误差为8. 5kPa。
【文档编号】B60C23/04GK104275995SQ201310291440
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2013年7月12日 优先权日:2013年7月12日
【发明者】郭魁元, 许志光, 高明秋, 徐军辉 申请人:中国汽车技术研究中心