GBXXXX-2009汽车轮胎气压监测系统

GB XXXX－20XX车辆轮胎气压监测系统

编制说明

一、任务来源

根据我国标准化管理的原则，任何个人和机构都可以提出制订标准的要求。

今年人大会议期间，收到了人大代表关于制订TPMS强制性国家标准的提案。提案交到了工信部、公安部、国标委处理，引起了有关政府部门的重视。

另一方面，美国已强制实施了这方面的法规，欧洲也将实施，我国何时强制必然提上了议程。

为此，汽车行业在制订了推荐性国家标准的基础上，着手强制标准的制定工作。

二、目的和必要性

轮胎气压是影响汽车行驶性能和安全性能的重要指标，轮胎气压太高,会加快轮胎的磨损，容易造成胎冠部位爆裂，同时因与地面摩擦力减小，还会影响制动性能；轮胎气压过低或漏气，与地面的摩擦力成倍增加，也会加速轮胎的磨损，同时增加油耗；由于轮胎胎侧是轮胎的薄弱部位，气压过低时，会不断受到挤压和拉伸，易造成疲劳失效，发生爆胎。所以对轮胎气压进行实时监控是保证轮胎安全的重要手段。

轮胎气压监测系统（TPMS）正是基于这样的要求而开发设计的一项提高汽车安全性的新技术，它运用汽车电子技术、传感器技术、无线通讯技术等，在汽车行驶时实时监测所有轮胎的气压，对轮胎气压过低、气压过高、漏气状态进行报警。综上所述，TPMS 对于提高汽车的安全性及经济性有较大贡献。

三、国外标准法规现状

美国是世界上第一个也是目前惟一制定并强制实施TPMS法规的国家。美国公路交通安全管理局（NTHTSA）制定了FMVSS138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已经非常普及。国际标准化组织（ISO）也于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如下：

― 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。

以上一个技术法规和二个标准从不同侧面对TPMS系统给出了要求，值得我们在制定TPMS国家标准时参考和借鉴。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这项工作，并于2007年11月和2008年2月召开非正式工作组会议，探讨制定有关TPMS的ECE法规可行性，从几次会议的结果来看，此项工作的难度比预想的要大得多，进展速度并不快。

各国及各标准化组织对于制定TPMS标准的目的和出发点不尽相同，所以体现在标准上也有较大的差异，并各有优缺点。

美国联邦法规FMVSS 138简介

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

g) 实车测试速度为50－100km/h。

因受当时技术水平的制约，该法规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安全可靠。

SAE J 2657：2004标准简介

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24 km/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过长（10 min之内），功能上基本与FMVSS 138类似。

ISO 21750：2006标准简介

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25 km/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：

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±10 kPa；

——在其他条件下为满量程的±5%，最大不超过±25 kPa；

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25 km/h时，在3min内欠压报警，10 min内故障报警。

以上一个技术法规和两个标准从不同侧面对TPMS提出了要求，值得在制定我国国家标准时参考和借鉴。但要制定全方位考核系统安全性和可靠性的标准，在性能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，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。

四、推荐性国家标准制订过程

我国TPMS产品的研究和发展晚于美国和欧洲等国家。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，上海大众开始了TPMS的研发计划，国内TPMS研发开始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产品在性能上达到了国际先进水平，实现了“可靠接收、即时反应、低功耗、长寿命”的要求。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。制定一部技术指标先进、性能要求合理、试验方法严密的TPMS国家标准，将对规范和引导TPMS产业的健康发展起到促进作用，一方面消费者会享受到高性能和高品质的产品，杜绝过时的技术和低水平的产品充斥市场，另一方面先进的标准也将引导制造商提升研发能力，而不是在低水平的产品上进行价格竞争。

为了在制定TPMS国家标准时充分考虑国内外技术发展水平和产业现状，标准起草单位中国汽车技术研究中心于2007年4月21日在上海举办了“轮胎气压监测系统（TPMS）技术标准研讨会”，有关部委领导、整车厂、国内外TPMS系统集成商、芯片供应商等相关单位的160余名代表参加了会议，进行了全面的技术交流并对如何制定我国TPMS标准提出了建议。

2007年7月31日召开了“TPMS标准研究工作组成立及第一次工作会议”，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18家单位参加的标准起草工作组，并开始了标准制定工作。标准起草工作组成员有：中国汽车技术研究中心、公安部交通安全产品质量监督检测中心、长沙汽车电器研究所、天津汽车检测中心、上海大众汽车有限公司、上海泰好电子科技有限公司、上海保隆汽车科技股份有限公司、苏州驶安特汽车电子有限公司、上海航盛实业有限公司、河南雪城科技股份有限公司、慈溪市福尔达实业有限公司、重庆汉邦网络技术有限公司、车王电子(宁波)有限公司、丰田汽车技术中心（中国）有限公司、英飞凌科技（中国）有限公司、通用电气传感仪器仪表（上海）有限公司、西门子威迪欧汽车电子(长春)有限公司上海分公司、飞思卡尔半导体（中国）有限公司。标准工作组于2007年9月27日、2008年1月21日、2008年3月25日先后召开了3次标准讨论会，经过工作组专家对标准文本的多次讨论与修改，2008年5月形成了标准征求意见稿。

本标准的编写规则执行了GB/T1.1－2000。

五、本标准的起草

“汽车轮胎气压监测系统”推荐性国家标准草案公布后，引起了国内外的强烈反响。对标准提出了一些看法。

美国已于2007年9月强制实施了TPMS法规。据悉欧洲也将于2012年强制实施TPMS法规。中国已成为世界汽车生产和消费大国，何时强制实施TPMS法规就提上了日程。中国汽车工业协会对我国的推荐性国家标准与各方多次讨论后，认为考虑到立项的周期、标准制订的周期、向WTO通报的周期，特别是使制造商有充分的产品开发周期，我国强制实施TPMS标准的最早时间也要到2012年。因此尽管推荐性国家标准还未批准，现在起草强制性国家标准既不存在与推荐性国家标准相抵触，也不存在过早的问题。实际上，美国和世界各国并没有因为有了强制性法规就不能制订推荐性国家标准，也不存在必须先有推荐性国家标准，才能制订强制性法规。两者不是矛盾和相互替代的关系，而是补充的关系。

关于强制实施的标准

本标准是在推荐性国家标准的基础上制订的，充分继承了推荐性国家标准的成果。

强制实施的标准要遵循以下几个原则：

a) 是最起码的、最低的要求。

b) 以功能为基本要求，不涉及技术路线和工作原理。

c) 与基本要求相关性不够直接的产品性能和试验方法，由推荐性国家标准做出更详细的规定。

d) 要充分考虑实施的可行性和成本。

e) 必须明确实施的步骤。

本标准在制订中充分尊重了以上各原则。

强制性国家标准与推荐性国家标准的差异

1、适用范围：两个标准在适用范围上有差异。

2、强制性国家标准遵循了必须且只规定最基本最低要求的原则。这些要求都是以驾驶员能得到最清晰、最准确，必须得到的信息为原则。

例如：当自检完成指示灯熄灭后，驾驶员就能明确知道系统已进入正常工作状态。在行驶时只要报警指示灯不亮，则系统也可以不显示每个轮胎的胎压数值。

3、从生产技术的角度推荐性国家标准规定了比本标准更多的要求。而强制性国家标准则是从用户安全的角度考虑问题。

另一方面，正是由于有了推荐性国家标准，强制性国家标准就可以省略这些内容。只要强制性国家标准和推荐性国家标准没有矛盾就不会产生标准本身和实施的问题。

关于适用范围

保障人身的安全是本标准制订的第一宗旨，为此标准的适用范围确定在M类车的范

围内。考虑到M

1类车的产量占M类车产量的75%，因此重点应放在M

1

类车方面。

对于M

2、M

3

、N类车辆，考虑到以下因素：

a）单轴上大多采用双胎，一个轮胎漏气带来的危险性较小。b）双连轴出现一个轮胎漏气带来的危险性较小。

c） M

2、M

3

、N类车辆轴距较M

1

类车大。

d） M

2、M

3

类车最高车速比M

1

类车低，N类车的车速更低。

e）我国目前还未全部采用无内胎的子午线单胎，还有不少车辆使用有内胎的斜交胎。

M 2、M

3

类车是运输人员的车辆，尽管有上述因素，仍将其纳入标准的范围。N类车主

要为运货的车辆，驾驶员的使用水平较好，车辆管理、保养、维修有一定保障。因此，强制性国家标准未将N类车纳入管理范围。

标准的实施除了要考虑选择哪些车辆实施，哪些不实施带来的安全性问题外，还必须考虑生产成本和用户的购车成本，同时还必须考虑引起的社会成本。

为此本标准将适用范围确定在较为合理、可行，适合国情的尺度上。

关于基本功能

胎压报警显示功能是针对有效提醒驾驶人员而设定的。

a）每一次车辆在行驶前，使驾驶员了解各轮胎的胎压状况完全必要，如果轮胎压力正常会给驾驶员一种安全感。这种心理预示对提高驾驶的安全特别重要。如果压力较低，甚至欠压，驾驶员可以尽快采取措施，恢复胎压，这对保证行驶安全、提高轮胎寿命、防止胎压过低引起的轮胎漏气、降低油耗都起着重要作用。我们认为这项功能的重要性甚至不亚于胎压过低和胎压过高的报警功能。

按照人机工学的原理，对驾驶员进入车内打开电源，做好各种准备工作到起步前所需动作时间的测试表明：90%的驾驶员在6s内起步。本标准规定了系统应在6s内显示各轮胎的压力值。

实际上在6s显示胎压值对部分动作快的驾驶员仍显得时间过长。但考虑到现有的技术水平和成本因素尚难以实现更短的测试显示时间。驾驶人员打开电源后等待6s是可以接受的，不致引起驾驶员的抱怨心理，人们也能通过一段时间的使用后习惯于这个等待过程。

b）目前国际上的芯片，能实现4S一个测试循环的产品，从性能和价格上均能较好地满足汽车电子产品的要求。因此本标准在许多基本功能方面都要求系统在6s内实现功能要求。这将大大提高系统的响应速度，为实时提供报警创造了条件。也为驾驶员处理轮胎故障留出了充裕的时间。

c）对于显示胎压，我们认为在起步前显示胎压是绝对必要的。但在行驶过程，只要胎压处于正常范围，没有必要始终显示胎压。当驾驶员在行驶时需要了解胎压，系统可实现这个功能就足够了。

关于胎压过高报警

轮胎压力超出轮胎及车辆制造厂对使用工况推荐的压力值，可能会永远改变轮胎性能直至造成轮胎压力急剧降低。

在我国，客运车辆在节假日会有超员，存在将轮胎充气加大的情况。因此本标准把超压报警列入了基本功能。这项要求对发达国家可能必要性不那么强。但作为一个能适用于全球的法规，就必须考虑各国的需要，对发展中国家，普遍存在超载现象的现实状况下，这个功能是不可缺少的。

关于快速漏气功能

快速漏气的轮胎故障模式种类不多，最常见的有以下两种。

一是，轮胎扎入带螺旋槽的一类钉子，在这种情况下，驾驶员不一定能听到漏气的声音，但对行车安全危害很大。

在系统自检和欠压、过压时系统能在6s内报警，从轮胎故障的危害性讲，快速漏气的危险性要大于欠压、过压,但却要求在相应漏气速率下漏气1min后再报警，这似乎不合逻辑。实际上，在相应速率下，快速漏气报警时轮胎气压距欠压状态还有一定“距离”，以轿车轮胎为例(漏气速率：30kPa/min)。

快速漏气报警时轮胎气压比欠压报警时轮胎气压仍高出0.3kPa，即再快速漏气1min才达到欠压状态。实际上，系统的响应时间会随着漏气速率的增大而缩短。可见安全性是有保障的。

对不同轮胎，由于充气量不同，规定了不同的漏气速率是合理的，只要保证快速漏气报警时气压尚高于欠压状态并有一定的余量即可。这样做有利于技术上选择不同量程、不同精度的测试元件，使元件选择更合理、成本更低。

爆胎是另一种快速漏气。爆胎时轮胎在一秒内气压就可迅速降到大气压，漏气的速率至少在10000 kPa/min。

由于胎压监测装置的响应时间相对过长，因此来不及对爆胎实行报警。本标准不要求系统具备爆胎这样的快速漏气报警功能。

关于报警灯

标准中规定在系统自检、轮胎欠压、过压、快速漏气、系统出现故障时均点亮同一个指示灯，因此为强化对快速漏气的指示作用，规定快速漏气时灯光持续闪烁点亮。而在其它三种情况：欠压、过压、系统故障为持续点亮。在自检时，灯光则表示自检正在进行中。一旦自检完成，系统工作正常则灯光熄灭。为区分欠压、过压、系统故障，标准规定用其它信息表示。

关于灯光颜色

对ISO标准规定的黄色，本标准并未采用，不规定颜色也是为了给各种技术以空间，为降低成本。当然也可以采用黄色。

关于声响报警

在系统具有声响报警功能时，为了不致长时间报警使驾驶人员感到厌烦，影响驾驶安全，要求声响报警的最长时间不超过60s。由于此时报警指示灯仍在起作用。因此关闭声响报警并不会造成危险。

关于图形符号、文字、数字

为了给技术发展以尽多地空间，标准仅给出了一个图形，其它的图形符号、数字的表达方式则由制造厂定义。这样做也有利于节约成本。

关于系统故障报警

系统产生故障有两种情况：

1、自检时系统已处于故障状态，这样系统无法进入正常工作状态，自检指示灯一直不熄灭。

2、系统进入正常工作状态后再出故障，系统会在10min内报警。

选择10min报警的原因，主要是基于以下两点：

一是系统的故障率不高；系统出现故障同时轮胎也出现故障的概率更低。

二是轮胎电子模块应能保证6年或10万km的使用寿命，因此系统以每10min做一次故障检测是比较充分的。这里特别说明的是符合本标准的系统仍存在概率很小的漏报情况，即在系统故障发生而系统未报警的10min出现轮胎故障，则系统不能实现报警功能。

关于自检

系统自检时可能出现以下状态：

a 指示灯熄灭，系统进入正常工作状态。

b当车辆发生轮胎欠压或过压时，报警指示灯持续点亮，此时系统会指明故障轮胎的位置和故障模式。

c 当车辆发生轮胎快速漏气时，系统达到规定的漏气量后在6s内报警，报警指示灯持续闪烁点亮并指明快速漏气的轮胎位置和故障模式。

d 当车辆同时发生轮胎欠压、过压、快速漏气时，此时系统按优先级规定依次报警

e 当存在系统故障时，指示灯不熄灭，同时显示系统故障的图形、文字信息。

关于性能要求

本标准给出了汽车胎压监测装置的主要性能。随着多年来汽车电子设备在汽车上的应用，环境条件、机械强度对电子设备的影响已被广泛了解，也有这方面的标准。

另一方面，推荐性TPMS国家标准标对一些性能有要求，有试验方法,在强制性国家标准中没有将推荐性国家标准所列的性能和试验方法全部纳入。开发商在产品开发时可参考推荐性TPMS国家标准。

关于渐进时间表

开发一辆新车按现在的技术水平，工程开发阶段不会少于两年半。因此，2012年7月1日批量生产的新车，企业要在明年初就进入工程开发阶段。因此，2012年7月1日开始实施本标准对生产企业有一定的时间裕量。

在我国全面实施TPMS意味着至少要800万辆车安装这一装置，必须给各企业、各车型有足够的准备时间，因此，分阶段实施是一个比较稳妥的方案。

另一方面，安装TPMS必然要增加成本，对排量小于1.6升的车，销售价格较低，特别是微型车只有不足5万元的售价，消化TPMS成本的能力差，因此让这些车能晚一些时间采用，可以充分享受TPMS装置批量化带来的成本降低是完全必要的。

国际上，一般遵循平等原则，即不应对其它国家的车辆实施严于本地车辆的法规，我们在实施这个标准时给了进口车一定的优惠待遇。

市场是多层次的，对于一些细分市场的需求，数量是有限的，因此对批量过小的产品予以宽松的要求有利于更广泛地满足用户的多层次的需求。