Что такое система контроля давления в шинах (TPMS)

Система TPMS (контроль давления в шинах)

Система TPMS — это система мониторинга давления в шинах, она относится к так называемым системам активной безопасности (ремни — это пассивная безопасность, подушки — активная и т.п.)

Задача системы следить за состоянием давления в шинах автомобиля и при понижении его ниже порогового значения давать сигнал предупреждения водителю.

Система TPMS на примере автомобиля Эмгранд

В люксовой комплектации на эмгранде есть такая система, в ее состав входит блок управления и колесные датчики. На панели приборов предусмотрены две сигнальные лампочки: лампа неисправности TPMS и лампа снижения давления.

Помимо давления датчики измеряют еще и температуру воздуха в шине, а так же ускорение. Передача данных в блок управления системой происходит на радиочастоте 433 Мгц.

Для передачи информации используются импульсные сигналы, то есть датчики передают данные не постоянно, а через некоторые промежутки времени и короткими импульсами. Благодаря такой схеме передачи элемент питания в датчике может прослужить несколько лет.

Системы контроля давления TPMS могут быть двух типов : прямого и косвенного контроля. TPMS прямого контроля определяет реальное давление в шинах, а система косвенного контроля на основе некоторых технических параметров вычисляет возможное давление.

Система прямого контроля может точно определить давление и температуру. схема прямого контроля в свою очередь имеет две разновидности: Системы высокого класса и системы низкого класса . Система низкого класса предупреждает водителя когда давление в шине падает ниже опасного уровня, а система высокого класса может не только предупреждать, но и сообщать в каком именно колесе упало давление.

На Джили Эмгранд установлена TPMS прямого контроля низкого класса производства компании Lier Company. Система высокого класса стоит в кроссовере Хайма 7 комплектации с автоматом.

Cистема контроля давления в шинах

Блок управления контролем активируется при включении зажигания. Блок постоянно проверяет беспроводные сигналы датчиков TPMS.

Приемник TPMS может хранить ID-коды датчиков (идентификационный код, индивидуальный для каждого датчика). При получении сигнала, приемник TPMS проверяет, совпадает ли полученный ID-код с кодом, сохраненным в блоке управления. Если коды совпада-ют, приемник передает информацию на обработку по тревожному алгоритму TPMS.

Этот алгоритм оценивает изменение давления в шинах и изменение температуры в течение заданного промежутка времени и принимает решение о наличии потенциальной опасности, вызванной снижением давления в шине, после чего сообщает водителю об этом путем включения сигнальной лампы давления в шинах.

Кроме обработки сигналов датчиков, блок управления может также провести самодиагностику своих цепей и рабочего состояния. При обнаружении неисправности блок управления включает сигнальную лампу для предупреждения водителя.

Датчик TPMS

Каждая шина оборудована датчиком, установленным в ниппеле на ободе колеса. Датчик TPMS — это узел со встроенным источником питания, который регулярно измеряет давление в шине, температуру и ускорение.

Информация о давлении в шине, температуре и ускорении преобразовывается в цифровую форму микропроцессором датчика. Информация об ускорении используется для определения состояния автомобиля (движется или неподвижен).

Датчик оборудован цепью радиопередатчика для периодической отправки информации блоку управления TPMS.

Принцип работы

Описание функций TMPS

1 . Режим сброса

Во время первоначального запуска или когда напряжение ниже порогового значения, блок управления будет находиться в нерабочем состоянии (режим сброса). Как только напряжение достигнет допустимой величины, блок управления перейдет из режима сброса в нормальное рабочее состояние.

2. Режим инициализации (самодиагностика системы)

Инициализация запускается при повороте выключателя зажигания в положение «ON». Система инициализирует порты ввода-вывода, регистры, внутренние переменные, адреса хранения данных.

3. Режим запуска

В режиме запуска TPMS поддерживает работу систем:

а . Получение блоков данных от датчиков

Блок управления TPMS постоянно получает и обрабатывает блоки данных от датчиков.

б. Проверка получаемых от датчиков блоков данных

При получении радиосигнала с данными, отправленного датчиком, блок управления проверяет правильность полученного сообщения. Информация от датчиков поступает на обработку посредством алгоритмов раннего предупреждения.

в. Обработка каждого правильного сообщения датчика

При обнаружении снижения давления в шине загорается сигнальная лампа низкого давления.

г . Постоянный мониторинг запросов по К-шине

Блок управления должен быть активирован перед использованием К-шины.

д. Перемещение автомобиля (датчик скорости колеса)

Мониторинг наличия на автомобиле колеса без датчика скорости или использования запасного колеса.

4. Режим диагностики

При подсоединении скан-тестера для передачи данных через К-шину блок управления TPMS переключается в режим диагностики.

При переключении системы в режим ожидания включается режим пониженного энергопотребления. При переключении в режим ожидания система не получает и не обрабатывает информацию от датчиков и команды диагностики до тех пор, пока не будет определено включение зажигания и система не выйдет из данного режима.

– Условия выхода из режима ожидания

При изменении входного сигнала зажигания с «Зажигание выключено» (OFF) на «Зажигание включено» (ON), блок управления TPMS выходит из режима ожидания.

– Условия перехода в режим ожидания

Когда блок управления TPMS получает входной сигнала «Зажигание выключено» (OFF) и отсутствуют требующие обработки сигналы датчиков, блок управления переключается в режим ожидания.

Система контроля давления в шинах

Система контроля давления в шинах (TPMS, Tires Pressure Monitoring System) предназначена для предупреждения об опасном изменении давления в шинах. Данная система предлагается в качестве опции при покупке автомобиля. Систему также можно приобрести и установить отдельно. Система TPMS устанавливается на автомобили с 2000 года. В настоящее время наличие системы контроля давления в шинах является обязательным в ряде европейских и азиатских стран, а также в США.

Различают два вида систем контроля давления в шинах: косвенного и прямого измерения давления. Наиболее простой с точки зрения конструкции является система косвенного измерения давления, представляющая собой программное расширение блока управления системы ABS. Принцип работы данной системы основан на том, что спущенное колесо имеет меньший радиус и соответственно проходит за один оборот меньшее расстояние, чем исправное колесо.

Датчики частоты вращения колес системы ABS определяют отрезок пути, проходимый каждой шиной за один оборот. Сигналы датчиков сравниваются в блоке ABS с контрольными параметрами. При расхождении значений, загорается индикатор (контрольная лампа) на панели приборов и подается звуковой сигнал.

В системе предусмотрена адаптация к изменению параметров давления воздуха в шинах в случае их замены или проведения сервисных работ на ходовой части – т.н. калибровка системы. При движении в новом качестве система оценивает и запоминает параметры шин. Процесс калибровки постепенно переходит в контроль новых параметров давления в шинах.

Преимуществами системы косвенного измерения давления в шинах является отсутствие дополнительных конструктивных элементов и связанная с этим низкая цена. Вместе с тем система имеет существенные ограничения в эксплуатации, в том числе не определяет давление перед началом движения, имеет низкую точность и высокий порог (30%) определяемого отклонения давления.

Система прямого измерения давления предполагает измерение давления в каждом колесе с помощью соответствующего датчика. Система включает датчики давления в шинах, приемную антенну (антенны), блок управления и дисплей.

Датчик давления в шинах представляет собой сложное устройство, объединяющее датчик давления, датчик температуры, электронный компоненты измерения и управления, аккумулятор и передающую антенну.

Датчик устанавливается на каждое колесо вместо штатного вентиля. Информация от датчика передается импульсами с периодичностью, как правило, одна минута. Аккумулятор поддерживает работоспособность датчика в течение 7-10 лет. После разрядки аккумулятора старый датчик заменяется на новый.

Приемная антенна осуществляет прием сигналов от датчиков давления и передачу их в блок управления. В качестве приемной антенны может использоваться антенна центрального замка автомобиля. На некоторых автомобилях устанавливается расширенная версия системы контроля давления, в которой для каждого датчика применяется индивидуальная антенна. Это позволяет контролировать давление в конкретном колесе и выводить его значение на информационный дисплей. Антенна устанавливается в колесной арке кузова автомобиля.

Блок управления принимает информацию от датчиков и сравнивает полученные данные с контрольными параметрами давления. В случае падения давления загорается индикатор (контрольная лампа) на панели приборов, подается звуковой сигнал. Данные сигналы указывают, что в какой-то шине давление снизилось ниже допустимого уровня. При этом водитель должен остановить транспортное средство, проверить давление в каждой шине и определить спущенную шину.

В расширенной версии системы контроля давления в шинах помимо сигналов выводится текстовая и графическая информация на дисплей. При наличии бортового компьютера для отображения информации о давлении в шинах используется дисплей компьютера. Представляемая информация позволяет выявить шину, в которой снизилось давление, а также оценить фактическое давление в ней.

Система контроля давления в шинах прямого измерения позволяет оценивать незначительное, сильное, а также внезапное изменение давления. В системе предусмотрена адаптация к изменению параметров в случае их замены шины или датчика давления. В большинстве современных систем адаптация производится автоматически при движении автомобиля с определенной скоростью в течение определенного времени. Ряд конструкций систем TPMS после замены шин (датчиков) предполагают перепрограммирование с помощью специального сканера.

О TPMS

По информации Continental Tires, при езде:

• с пониженным на 20% давлением, срок службы шины уменьшается на 30%
• с пониженным на 30% давлением, срок службы шины уменьшается на 45%
• с повышенным на 20% давлением, срок службы шины уменьшается на 10%

По статистике американской организации по безопасности дорожного движения, 75% дорожных инцидентов происходит по причине проблем с давлением в колесе (езда на спущенном колесе или внезапное падение давления в колесе). В связи с этим с 2007 года каждый автомобиль, продаваемый в США, оснащается системой TPMS с завода в качестве стандартного оборудования, а автомобиль с неисправной системой контроля давления в шинах не проходит периодический технический осмотр. Нормальная работа данной системы также важна, как и исправная работа лампочек в фарах.

С 2014 года Европа присоединилась к США в вопросе обязательного внедрения систем TPMS в новые автомобили. С 2015 года каждая вновь сертифицируемая модель автомобиля должна иметь данную систему в базовой комплектации, с 2016 каждый произведенный автомобиль (сертифицированный до 2016), который продается в Европе, должен иметь в базовой комплектации систему контроля давления в шинах.

Существует два вида систем контроля давления в шинах:

Система косвенного контроля давления в шинах: контроль осуществляется по показаниям датчиков ABS. При снижении давления в одной из покрышек, возникает разница угловых скоростей вращения колес автомобиля, и система фиксирует возможное падение давления в одном из колес автомобиля. Показания отображаются только в виде предупреждающего индикатора на приборной панели автомобиля

Система непосредственного измерения давления в шинах: измерение осуществляется по показаниям датчиков, которые установлены непосредственно в каждом колесе. Показания могут отображаться, как в виде давления в каждом колесе, так и в виде предупреждающего индикатора о снижении давления в одном из колес на приборной панели

Данный вид системы контроля давления в шинах функционирует за счет показаний 4х (или 5, если датчик установлен в запаске) датчиков непосредственного измерения давления.

Датчик давления в шине – это небольшое радиопередающее устройство, работающее от элемента питания 3v, содержит в себе полупроводниковый датчик давления, температуры и ускорения (одно или двух осевой акселерометр), а также антенну 433 МГц (315 МГц). Срок службы датчика составляет 5-7 лет, но не более 160000 тысяч километров.

Автомобиль получает показания, переданные на частоте 433 МГц или 315 МГц каждым из датчиков, и определяет их местоположение по специальным уникальным идентификаторам, занесенным в память автомобиля. По этим же идентификаторам, бортовая электроника автомобиля отличает показания собственных датчиков от показаний, например, такого же припаркованного рядом автомобиля. Идентификатор датчика – это его уникальный номер, который присваивается датчику при производстве и указывается на его корпусе в виде шелкографии или наклейки.

Все датчики можно разделить на две группы:

Оригинальные номерные запчасти и их заменители. Данные датчики соответствуют по номеру оригинальным запчастям. Такие датчики поставляются активированными и с момента производства начинают расходовать заряд установленной батареи.

Программируемые датчики. Универсальные датчики – это «датчик-болванка», в который по средствам специализированного оборудования записывается микропрограмма, совпадающая с номерным датчиком для конкретного автомобиля. Такие датчики производят компании с мировым именем и по качеству, характеристикам и надежности работы они соответствуют оригиналу. При этом расход батареи начинается только после программирования датчика. Еще одним преимуществом программируемых датчиков является возможность изготовления «датчиков-клонов».

Система с одним приемником. В такой системе привязка датчиков осуществляется с помощью диагностического оборудования путем внесения идентификаторов с корпуса датчиков в бортовой комплекс автомобиля или посредством специализированной процедуры прописки. В процессе процедуры прописки автомобиль вводится в специальный режим посредством манипуляций с органами управления автомобилем и указывается положение колес посредством изменения давления в колесах автомобиля, начиная с переднего левого и по часовой стрелке.

Система с антенной над каждым колесом. В такой системе антенна-приемник установлена над каждым колесом. Привязка датчиков осуществляется автоматически в процессе езды на автомобиле. Бортовой комплекс автомобиля определяет положения датчиков по уровням радиосигналов.

Система с одним приемником и активаторами над каждым колесом. В такой системе приемник один, но активаторы датчиков установлены над каждым колесом. Привязка датчиков осуществляется автоматически в процессе езды на автомобиле. В такой системе автомобиль управляет привязкой колес самостоятельно путем включения активаторов в требуемой последовательности.

Система с одним приемником и датчиками с двухосевыми акселерометрами. В такой системе один приемник устанавливается в багажнике автомобиля, при этом датчик давления в шине оснащается 2-х осевым акселерометром. Привязка датчиков осуществляется автоматически. За счет того, что блок приемника установлен в багажнике, возникает разница в уровне сигнала передних и задних колес, так автомобиль определяет передние и задние датчики. По знаку ускорения второй оси акселерометра датчик определяет сторону установки.

Система контроля давления в шинах отличает датчики, установленные на рассматриваемый автомобиль, от датчиков аналогичного соседнего автомобиля по идентификаторам. Каждый датчик имеет свой уникальный идентификатор, который написан на корпусе датчика. Если Вы хотите эксплуатировать автомобиль с двумя комплектами сезонных колес (резина и диски), то Вам необходимо, чтобы оба комплекта были с датчиками давления в шинах.

Если автомобиль имеет функцию автоматической прописки датчиков, то эксплуатация двух комплектов колес не доставит никаких проблем, но если автомобиль не поддерживает автоматическую привязку, то возникнут проблемы. Если на автомобиле без автоматической привязки датчиков эксплуатировать два комплекта колес с оригинальными датчиками, то каждую сезонную смену колес потребуется перепривязка каждого из комплектов к автомобилю. У дилера данная операция стоит от 800 до 4000 рублей за процедуру и ее необходимо выполнять каждую смену колес. Решением данной проблемы может стать использование «датчиков-клонов».

Для изготовления датчиков клонов необходимо получить идентификаторы датчиков, прописанных в автомобиль. Это можно сделать, приоткрыв резину на каждом колесе. Идентификатор написан на корпусе датчика. Второй вариант получить идентификаторы: подключить диагностический прибор к автомобилю и взять ID из бортового комплекса автомобиля. Также при посещении специализированного техцентра возможно считывание идентификаторов непосредственно с колес автомобиля беспроводным образом, не разбирая их. Далее полученные идентификаторы прописываются в программируемые датчики давления шин. В процессе прописки в датчики прописывается микропрограмма и идентификаторы для конкретного автомобиля.

Использование «датчиков клонов» оправдано на большинстве японских, корейских и американских автомобилях, где в бортовой комплекс автомобиля можно прописать только 4 датчика (1 комплект колес). С «клонированными» датчиками Вы будете менять комплекты колес, и машина не заметит разницы, ничего перепрописывать в дальнейшем не потребуется.