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国内外汽车TPMS标准法规现状

1已有 785 次阅读  2009-08-31 16:49
   

国外标准法规现状

美国是世界上第一个也是目前唯一一个制定并强制实施TPMS法规的国家。美国公路交通安全管理局(NTHTSA)制定了FMVSS 138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装备已经非常普及。

国际标准化组织(ISO)于2006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有: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。

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该法规的制定工作,并于2007年11月、2008年2月和9月召开非正式工作组会议,探讨制定有关TPMS的ECE法规的可行性,从几次会议的内容来看,此项工作的难度比预想的要大得多,进展速度并不快。

各标准优缺点

美国联邦法规FMVSS 138。该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20min内发出欠压视觉报警信号。FMVSS 138法规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4536kg的四轮乘用车和商用车的装配率要求达到100%。

g)规定了TPMS在车速50~100km/h时进行气压监测。

美国法规在制定时因受当时技术水平的制约,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是安全可靠的产品,而且在具体应用过程中,用户对于一些产品频繁的误报警产生抱怨。

SAE J 2657:2004标准。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24km/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也较长(10min之内),功能上基本与FMVSS 138类似。

ISO 21750:2006标准。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25km/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为:

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±10kPa;在其它条件下为满量程的±5%,最大不超过±25kPa;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25km/h时,在3min内欠压报警,10min内故障报警。

以上三个标准从不同侧面对TPMS提出了要求,但对于一个在安全性和可靠性两方面要求极高的电子产品,这些标准和法规在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,如何避免误报警和漏报警等等,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。

我国即将出台的TPMS标准

我国TPMS产品的研究和发展晚于美国、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年初,上海大众开始了TPMS的研发计划,国内TPMS研发才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产品在性能和成本上达到了能与国际同行媲美的水平。可以说,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。

目前国内TPMS产品生产企业逐步增多,但产品品种、型式、技术水平和质量参差不齐。行业迫切需要制定TPMS国家标准,来规范和引导TPMS产业的良性发展。考虑该产品是一种较新的技术,先从鼓励先进技术的应用为目的,制定为推荐性国家标准,待技术和产品进一步成熟后,可考虑研究制定一项TPMS强制性国家标准的可行性,以提高车辆的安全性。

2007年7月31日由中国汽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十余家单位参加的标准起草工作组召开了“TPMS标准研究工作组成立及第一次工作会议”,并开始了标准制定工作。到2008年5月形成了标准征求意见稿,当年12月形成了标准送审稿。

我国《汽车轮胎气压监测系统(TPMS)》标准重点内容包括:

适用范围:适用于各类汽车及轮胎形式,包括乘用车和商用车(M类和N类),以及有内胎和无内胎轮胎,且其它类型车辆使用的TPMS也可参照执行(如两轮摩托车和工程机械)。

要求具备更短的欠压报警时间:规定TPMS应在6s内发出欠压报警信号。比FMVSS138规定的20min,SAE J2657:2004规定的10min,ISO21750:2006规定的3min大大缩短,体现出了更好的安全性。

要求具备静止时的欠压报警:在实际使用中,车辆在一夜(或一段长时间)的停放过程中轮胎可能已经处于严重缺气或无气状态,这时就应该在车辆未移动前就报警,这时哪怕是只滚动数圈,轮胎也会受到极大的损伤,如果等到汽车开到24km/h以上或10min以上再报警,则缺气轮胎早已受到严重的损坏,并存在极大的安全隐患。

要求具备欠压或漏气轮胎指示功能。要求指明欠压或漏气轮胎的位置。在其它国外标准中均未规定该功能。只报警而不能指出是哪个轮胎出现问题的TPMS是有缺憾的,也不容易为用户所接受。

要求具备快速漏气报警。监测到轮胎气压以大于30kPa/min的速率降低时(并非爆胎),应在1min内报警,并指明漏气轮胎位置。

系统应能显示当前各轮胎气压值。轮胎气压的正常值和欠压报警值之间有25%的差值(普通轿车为50~70kPa),这时虽然没有报警,但是油耗和轮胎的磨损已增加。本标准规定TPMS应能实时查询每个轮胎的气压信息。这样如果驾驶者能随时查询到各轮胎的气压信息,则能及时补气和采取维护手段,起到降低油耗、延长轮胎寿命、消除安全隐患的作用。

规定了信号接受性能及试验方法。要求被测车轮静止处于不同位置时(在被测车轮360℃圆周上每隔10℃测试一次),应能稳定接收胎压监测模块发出的信号。

从保护电磁环境以及减少相互之间干扰的角度,本标准规定了系统无线通讯发射特性,其中对于低频和高频信号的发射强度和频次都作了明确的要求。

电磁兼容性要求。规定了电磁干扰性能、电磁抗扰性能、电瞬态传导抗扰性、抗静电放电性能等要求。

胎压监测模块的使用寿命。至少使用6年或者行驶10万km的要求。

该标准虽然是推荐性国家标准,但与国外的TPMS标准对比,在安全性和可靠性等多方面均有具体而详细的规定,而且技术指标也更高。目前,《汽车轮胎气压监测系统(TPMS)》标准已经由全国汽车标准化委员会通过复审,上报到国家质检总局,今年年内将出台并实施。


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