汽车的轮胎相当于汽车的鞋，其重要性似乎是不言而喻，可以试想一下，无论您的发动机或者底盘性能有多出色，其终究要通过轮胎与地面的接触才能表现出来，而不正确的轮胎压力往往导致车辆性能不能完全发挥。有数据表明，由爆胎引起的车祸在恶性交通事故中所占的比例非常高，而所有会造成爆胎的因素中胎压不足当属首要原因。

TPMS是汽车轮胎压力实时监视系统“Tire Pressure Monitoring System”的英文缩写，主要用于在汽车行驶时实时的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。有数据表明，在众多的交通事故中，因轮胎爆胎引发的交通事故占20%。而根据统计，高速公路46%的交通事故是由于轮胎发生故障引起的，其中爆胎一项就占事故总量的70%。而时速超过160km/h的情况下发生爆胎，死亡率是100%，因此，轮胎安全是必须被重视起来。而所有会造成爆胎的因素中胎压不足当为首要原因，胎压监测能够让驾驶员随时了解轮胎气压的情况，并且在轮胎压力处于不安全状态时报警。虽然轮胎的压力控制其重要性举足轻重，但相信这个系统对于大多数人来说还是个新鲜玩意，从一开始，这个新名词总是出现在豪华车的配置中，感觉同我们普通百姓的汽车生活有些遥远，但如果从其功能来讲它可算是安全性配置当中比较重要的一环，只是在很长的一段时间内都没有被人们所重视罢了。

轮胎内气压变化对行车安全至关重要

因为轮胎压力而导致的爆胎主要分为两种。首先是胎压不足，在胎压不足的情况下，轮胎与地面接触的部分会由于车身自重而受到挤压，导致轮胎侧壁发生变形，而转到离开与地面接触的位置时，会因为胎内气压发生变化而重新被拉伸。轮胎转动的时候，整个轮胎侧壁都在随转动不停的重复挤压、拉伸的过程，很容易发生爆胎。

另外一种情况就是胎压过高，当胎压过高时，会减小轮胎与地面的接触面积，而此时轮胎所承受的压力相对提高，轮胎的抓地力会受到影响。另外，当车辆经过沟坎或颠簸路面时，轮胎内没有足够空间吸收震动，除了影响行驶的稳定性和乘坐舒适性外，还会造成对悬挂系统的冲击力度加大，由此也会带来危害。同时，在高温时爆胎的隐患也会相应的增加。

20世纪70年代末欧洲的一些发达国家就开始对轮胎气压监控系统进行研究，并试用于一些概念车型和高档车型。英国Lucas公司早在1981年就推出了驾驶室设置接收器和每个车轮均有传感器的TPMS装置原型，随后C.P.K公司和Marketing公司也相继开发出了自己的产品，其基本结构由传感器信号发生器和接受器三部分组成，传感器安装在轮胎上直接检测轮胎的内压。德国Wabco公司和Bosch公司在1989年推出了利用ABS(制动防抱死系统)传感器监测轮胎压力的新装置

Wabco系统由一个3/2通道的控制阀和一个与轮胎气门嘴相接的气缸组成，当轮胎的气压变化时，液压缸活塞使ABS传感器的信号发生变化，与ABS共用一个电子控制单元，Bosch公司的汽车轮胎压力监控系统已经开始成批量的装在汽车上，该系统安装在轮胎上的压力传感器、带有显示器的电子部件、和高频收发机三部分组成，监测系统与ABS一起工作。德国Doduc公司研制的Prima系统，可以同时监测轮胎内压力和温度，固定在车轮上的无源传感器可以根据轮胎内压力来改变磁场，磁场则由装在底盘固定件上的电子传感器测出。英国S.P公司研制的DWS系统(漏气报警系统) 它可以把轮胎压力降低的信号通知驾驶员系统，利用ABS转速传感器测量轮胎的滚动半径，通过计算程序监测轮胎气压。

而凡世通（Firestone）轮胎的质量事件才是激发TPMS技术发展的导火索。凡世通（Firestone）轮胎的质量问题造成了超过千人的伤亡，此事引起了业界和美国政府的高度关注，普利斯通/凡世通公司曾被迫一次收回650万只轮胎。另据美国汽车工程师学会最近的调查，美国每年有26万交通事故是由于轮胎气压低或渗漏造成的，每年75%的轮胎故障是由于轮胎渗漏或充气不足引起的，因此在2000年美国国会通过了TREAD法案，TREAD法案的要求之一是到2007年所有在美国销售的汽车都必须安装轮胎压力监视系统。2000年11月1日美国总统克林顿签署批准了国会关于修改联邦运输法的提案，要求2003年后所有的新车都需把这种系统作为标准配置。为了回应TREAD法案，美国公路交通安全局（NTHTSA）要求到2007年所有在美国销售的汽车都必须安装轮胎压力监视系统，并提出了汽车生产商的执行时间表。美国市场出售的汽车2004年占10% 、2005年占35% 、2006年占65% 、2007年将达100%，并发出了征求意见稿。在收集了各方意见之后，2005年5月正式制定了美国TPMS的最终法案FMVSS No.138，其中规定了TPMS在美国的装备时间表、实施方法、和基本功能要求等细节，为广大整车厂和TPMS生产商提供了一个参考依据。

目前普遍见于汽车的安全系统，如ABS，安全气囊等均属“被动”型，也就是在事故发生后才会启动保护人身和汽车的安全措施。而胎压监视系统则属于“主动”型安全警示系统。 TPMS系统主要有以下部分组成：安装在汽车轮胎上的远程轮胎压力监测模块和安装在汽车驾驶台上的中央监视器(LCD/LED显示器)。直接安装在每个轮胎里测量轮胎压力和温度模块，将测量得到的信号调制后通过高频无线电波(RF)发射出去。一辆轿车或面包车TPMS系统有4个或5个(包括备用胎)TPMS监测模块，一辆卡车有8~36个TPMS监测模块。中央监视器接收TPMS监测模块发射的信号，将各个轮胎的压力和温度数据显示在屏幕上，供驾驶者参考。如果轮胎的压力或温度出现异常，中央监视器根据异常情况，发出报警信号，提醒驾驶者采取必要的措施。

由于汽车轮胎现在大多都是没有内胎的真空子午胎，因此，将TPMS的轮胎压力监测模块安装在轮胎里是十分方便和容易的，但是汽车在高速跑动时轮胎内环境和温度是十分恶劣的，压力、温度、湿度变化特别大，所以该模块的设计要按军级产品的要求来选用元器件，按工业产品的要求来制订生产工艺，然而它是一个量大面广的汽车通用安全产品，要按消费电子产品来定价。轮胎压力监测模块由五个部分组成：1. 具有压力、温度、加速度、电压检测和后信号处理ASIC芯片组合的智能传感器MCM。2. 8-16位单片机(MCU)。3. RF射频发射芯片。4. 锂亚电池。5. 天线。外壳选用高强度ABS塑料。所有器件、材料都要满足-40℃~+125℃的使用温度范围。轮胎压力监测模块做成的TPMS发射器分成车胎内内置和车胎外外置两种。TPMS智能传感器是整合了硅显微机械加工(MEMS)技术制作的压力传感器、温度传感器、加速度计、电池电压检测、内部时钟和一个包含模数转换器(ADC)、取样/保持(S/H)、SPI口、校准(Calibration)、数据管理(Data)、ID码的数字信号处理ASIC单元或MCU的SoC，模块具有掩膜可编程性，即可以利用客户专用软件进行配置。它是由MEMS传感器和ASIC/MCU电路二块芯片，用集成电路工艺做在一个封装里的。

TPMS的MEMS传感器可谓是TPMS的心脏，TPMS使用的传感器体积轻小、功能要求高，因此只能用MEMS技术来设计、制造。目前TPMS使用的MEMS传感器主要有二大类，即硅压阻式传感器，如GE NovaSensor的NPX1、NPX2，Infineon SensoNor的SP12、SP30、SP35；和硅集成电容式传感器，如Freescale的MPXY8020、MPXY8040、MPXY8300系列。NPX和SP30、SP35、MPXY8300系列的智能传感器都包含了压力传感器和加速度计，压力传感器主要用来测量轮胎的压力变化，加速度传感器利用其质量块对运动的敏感性，实现汽车移动实时开机，进入系统自检、自动唤醒，汽车高速行驶时按运动速度自动智能确定检测时间周期，用软件设定安全期、敏感期和危险期，以逐渐缩短巡回检测周期和提高预警能力、节省电能等功能。

胎压监测系统主要包括“直接式胎压监测系统”和“间接式胎压监测系统”两种。

（1）直接式胎压监测装置(Direct Tire Pressure Monitoring System)

直接式胎压监测装置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，利用无线发射器将压力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。当轮胎气压太低或漏气时，系统会自动报警。

直接式胎压监测系统的优势在于，每一个车轮上都安装有压力传感器和传输器，如果任何一个轮胎胎压低于驾驶员手册上推荐的冷胎胎压25%时，便会警示驾驶人。其警示信号比较精确，而且如果轮胎被刺破，胎压快速降低时，直接式胎压监测系统也能提供立即的警示。另外即便是车胎缓慢的慢撒气，直接式胎压监测系统也能透过行车电脑感知到，直接让驾驶者从驾驶座上检视目前四只轮胎胎压数字，从而实时了解到四个车轮的真实气压状况。

（2）间接式胎压监测装置(Indirect Tire Pressure Monitoring System)

间接式胎压监测的工作原理是:当某个轮胎的气压降低时，车辆的重量会使该轮的滚动半径将变小，导致其转速比其他车轮快，这样就可以通过比较轮胎之间的转速差，达到监视胎压的目的。间接式轮胎报警系统实际上是依靠计算轮胎滚动半径来对气压进行监测。

间接式胎压监测装置成本要比直接式低的多，它实际上是利用汽车ABS刹车系统上的速度传感器来比较四只轮胎的转动次数，如果其中一只轮胎胎压较低，这只轮胎的转动次数会和其它轮胎不同，如此采用ABS系统同样的传感器和感测信号，只要车内计算机在软件上作调整，便可以在行车计算机建立新功能，警告驾驶人一只轮胎和其它三只相比胎压较低的信息。

间接式胎压感测系统的优点是与ABS共享同传感器和感测信号，不必添加额外的硬件装置，所以只需调整车内计算机的软件便可获得胎压异常的警示信息，因此开发时间和成本较低。但其局限性是，间接式胎压感测系统是通过收集比较各车轮转速的方式来判定轮胎的胎压是否过低。因此，如果要使用间接式胎压监测系统，前提是车辆必须有ABS系统，加上会影响轮胎转速的因素，除了胎压异常所导致外，行驶的路面也是主要原因，如行驶于雪地或湿滑路面时，空转会使某一轮胎的旋转次数大幅提高，或者是当车子高速转弯时车胎的抓地力已经无法负荷过弯时的离心力，外侧轮胎与内侧轮胎的转动次数便有明显差异，这些情况便会出现错误警告信息。

另外，当四条轮胎的胎压同时下降，系统便失去判定的准则，警告信息自然就不会出现。间接式胎压监测系统受到最多争议的就是侦测功能仅在车辆行驶中才能发挥作用，因此对备胎或当车辆停滞时，便无法判断。

（1）预防事故发生

胎压监测系统属于主动安全设备的一种，它可以在轮胎出现危险征兆时及时报警，提醒驾驶员采取相应措施，从而避免了严重事故的发生。

（2）延长轮胎使用寿命

有了胎压监测系统，我们就可以随时让轮胎都保持在规定的压力、温度范围内工作，从而减少车胎的损毁，延长轮胎使用寿命。有资料显示在轮胎气压不足时行驶，当车轮气压比正常值下降10% ，轮胎寿命就减少15%

（3）可减少悬架系统的磨损

轮胎内气压过足时，就会导致轮胎本身减震效果减低，从而增加车辆减震系统的负担，长期使用对发动机底盘及悬挂系统都将造成很大的伤害；如果轮胎气压不均匀，还容易造成刹车跑偏，从而增加悬挂系统的磨损。