TPMS如何测量轮胎气压?

安全技术
创建: 21 十月 2026

直接式TPMS通过轮胎内的传感器以0.1 PSI的精度测量实际胎压,而间接式系统则通过ABS轮速数据计算胎压.

分享此页面

TPMS,即胎压监测系统,是一种电子安全装置,当某个轮胎的气压严重不足时,它会点亮方向盘上的黄色警示灯来提醒驾驶员.它要么通过每个轮胎内的实际压力传感器,要么通过ABS轮速数据进行计算来判断;具体采用哪种方式完全取决于车辆的架构.

亮点

直接式TPMS通过轮胎内的传感器 0.1 PSI 的精度测量真实压力.
间接式TPMS不测量压力;它通过ABS轮速数据计算滚动半径的变化.
温度每 下降10°F(约5.5°C) 时,压力大约会 降低1 PSI .
在美国,根据FMVSS No. 138, 自2008年 起;在欧盟, 自2014年11月1日 起,新乘用车强制安装.
传感器电池平均可使用 5-10年 ,且无法单独更换.

TPMS如何工作?两种不同的工程路径

Aynı sarı ışığı yakan iki sistemden biri lastiğin içindeki basıncı gerçekten ölçer, öteki ise tekerlek hızından tahmin eder.

当汽车向你报告胎压时,实际上有两种完全不同的技术之一在起作用:一种直接测量,另一种间接估算.两者都会点亮同一个黄色警示灯,但背后的故事截然不同.下面我们来逐一解析.

直接式系统:轮胎内的真实传感器

在直接式TPMS中,每个车轮内都有一个真实的压力敏感传感器.在大多数乘用车上,该传感器安装在气门嘴本体的内底座上;而在高性能车辆上,则用胶带固定在轮辋的桶部.传感器里有什么呢?一个实时监测压力的压力腔、一个微控制器、一个射频发射器、一个温度传感器和一块微型电池.简而言之,轮胎里住着一台小型计算机.

每个传感器都有唯一的序列号;系统凭借这个号码既能识别哪个轮胎出了问题,也能确认数据不是来自其他车辆.所有数据无线传输至中央控制单元.测量精度达到0.1 PSI级别——这是连手动胎压计都难以捕捉的细微差异.

压力检测背后的物理原理也很有趣:传感器可以基于压电、压阻、应变片和MEMS原理工作.为了省电,系统设计得很巧妙:车辆停放时传感器处于休眠状态,车轮开始转动时便被唤醒.行驶过程中通常每 30-60秒 传输一次数据;一旦压力快速变化,它就会开始更频繁地发送信号.

间接式系统:从ABS数据中进行推断

间接式TPMS(iTPMS)则在轮胎内不携带任何传感器.它依靠软件算法分析ABS和ESC已有的轮速传感器传来的循环速度数据.其逻辑是:随着气压下降,轮胎的滚动半径会缩小,也就是说轮胎被压扁,必须转得更快才能行驶相同的距离.如果车轮转得比预期快,电脑就会计算出该轮胎气压不足并发出警报.

这一方法最著名的例子之一,是一项通过评估滚动周长变化的无传感器亏气检测系统,并已获得专利.它比直接式系统提供更简单、更便宜的架构,因为不需要单独的传感器硬件.与之相对,它是基于推测的,无法显示实际胎压值——灯会亮起,但绝不会告诉你是哪个胎压.

温度捣乱:为什么灯在寒冷时亮起?

如果你在冬天的早晨启动汽车时看到TPMS灯亮起,不要惊慌——这大多数时候并不是真正的漏气,而是纯粹物理现象.温度每下降10°F(约5.5°C),胎压大约降低1 PSI.空气并没有从轮胎中泄漏,只是里面的气体收缩了.就像气球里的空气在寒冷中看似瘪掉一样.轮胎变暖后,压力会重新上升——这就是为什么胎压测量要在热胎上进行.

但事情还有更深奥之处.气门内传感器实际上测量的不是轮胎内气体的温度,而通常是轮毂的温度.从刹车盘传导到轮毂的热量,或者从温暖车库到寒冷街道的突然温度变化,会在轮毂与气体之间产生温差,传感器可能出现错误读数.此外,随着轮胎温度升高,压力自然上升;系统可能会将这种上升误认为故障.

工程师们正试图通过补偿方法解决这个问题.在相关专利中,描述了从至少两个信息来源——物理传感器和/或由车轮扭矩、纵向和横向加速度、横摆角速度等行驶动力学变量推导出的虚拟温度模型——来计算气体温度.测量值被换算成20°C参考温度后显示在仪表上.目的单一而明确:减少误报.

误报从何而来?

不要以为TPMS灯亮起就意味着轮胎每次都快爆了.误报的主要来源是已知的:

寒冷天气和自然压力下降——就是我们刚才谈到的气体收缩.
慢漏气在系统阈值被超过之前保持沉默,然后突然发出警报.
轮胎换位后系统未重置.

灯的行为也提供了线索:行驶几分钟后, 常亮的灯通常意味着严重的低胎压 ;与此相对, 闪烁的灯通常表示传感器通信故障或电池耗尽 .换位后,许多车辆通过以20 mph以上的速度行驶自动重新学习传感器位置;某些车型则需要手动重学习工具.

间接式系统发生误报的可能性略高.不均匀的轮胎磨损或安装备胎会改变滚动周长,从而欺骗系统.车轮周长不匹配可能与ESC警告混淆;ABS校准错误和轮速传感器故障也是误判的已知来源.还有一个关键点:如果所有轮胎以相同的速度漏气,间接式系统可能什么也察觉不到.

还要知道一个限度:TPMS无法提前预警慢漏气或非高温引起的爆胎.它只在胎压降到特定阈值以下时才发出警报.要找出漏气位置,传统方法仍然有效:肥皂泡沫测试.TPMS绝不能替代手动检查胎压.

直接式还是间接式?对比

哪个更好?正确答案值得商榮.直接式系统无疑提供更准确、更详细的数据,但也并非完全可靠——如果不做温度补偿,它同样可能产生误报.间接式系统便宜且简单,但基于推测.请看下表:

特性	直接式TPMS	间接式TPMS
测量方式	气门内压力传感器	通过ABS轮速数据推算
精度	0.1 PSI	近似值,不显示实际胎压
额外硬件	每个轮胎有传感器和电池	无需,纯软件运行
成本	每只40-120美元 + 编程费20-50美元	更低
已知弱点	没有温度补偿时可能产生误报	如果所有轮胎等量漏气,可能无法检测

直接式传感器的电池寿命约为5-10年,大约10万英里.极端温度和道路盐分会缩短这一寿命.电池无法单独更换;发生故障时需更换整个传感器单元.更换轮胎时,气门体套件(密封圈、垫片、气门)也必须全部更换.

法规与安全:TPMS是强制性的吗?

TPMS不是奢侈品,而是法规强制的要求.在美国,FMVSS No. 138标准要求所有GVW低于10,000磅的新型乘用车和多用途车配备该系统;当胎压降至制造商标称值的25%或更低时,系统必须向驾驶员发出警告.自2008年起,在美国销售的所有乘用车都必须具备此功能.

在欧洲,自2014年11月1日起销售的所有新型乘用车都必须配备TPMS;N1类轻型商用车则无此强制要求.商用车另有单独的门槛:自2024年7月起,新注册的卡车、客车和挂车需要配备TPMS.Euro NCAP则对每一星级评级执行每三年更新一次的严格最低安全要求;安全装备在评分中的作用在这些要求的框架内进行评估.