輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(07-100)

　　前言

　　輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(TPMS)對(duì)于提高汽車(chē)安全性帶有舉足輕重的影響，當(dāng)今世界己有不少?lài)?guó)家高速公路安全協(xié)會(huì)為此立法強(qiáng)制實(shí)施TPMS。而其低功耗、惡劣環(huán)境下高度運(yùn)行的可靠性、較小的壓力傳感器誤差容限以及更長(zhǎng)的工作壽命等是TPMS的重點(diǎn)要求，于是方案的設(shè)計(jì)和芯片的選擇也圍繞TPMS要求進(jìn)行。

　　目前TPMS主要有三種實(shí)現(xiàn)方式：直接TPMS系統(tǒng)、間接TPMS系統(tǒng)和正在推出的混合TPMS。但是，間接TPMS有一定的局限性,采用間接方法進(jìn)行檢測(cè)在很大程度上依賴(lài)于輪胎和負(fù)載因子。直接TPMS采用固定在每個(gè)車(chē)輪中的壓力傳感器直接測(cè)量每個(gè)輪胎的氣壓。然后，這些傳感器會(huì)通過(guò)發(fā)送器將胎壓數(shù)據(jù)發(fā)送到中央接收器進(jìn)行分析，分析結(jié)果將被傳送至安裝在車(chē)內(nèi)的顯示器上。顯示器的類(lèi)型和當(dāng)今大多數(shù)車(chē)輛上裝配的簡(jiǎn)單的胎壓指示器不同，它可以顯示每個(gè)輪胎的實(shí)際氣壓，甚至還包括備用輪胎的氣壓。因此，直接TPMS可以連接至顯示器，告訴司機(jī)哪個(gè)輪胎充氣不足。直接TPMS也可檢測(cè)到較小的壓降。有些系統(tǒng)甚至可以檢測(cè)到7kPa--1.0psi的壓降。為滿(mǎn)足多輪壓力檢測(cè)要求，由于系統(tǒng)安裝了直接氣壓傳感器，則混合TPMS能夠克服常規(guī)直接TPMS的局限性，它們能夠檢測(cè)到在同一個(gè)車(chē)軸或車(chē)輛同一側(cè)的兩個(gè)處于低壓狀態(tài)的輪胎，當(dāng)所有4個(gè)輪胎都處于低壓狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)也可以檢測(cè)到故障。

　　下一代新型系統(tǒng),就是集成車(chē)輪模塊所需的感應(yīng)功能和發(fā)射功能。

　　這就意味著，MCU、傳感器和射頻發(fā)射器都被封裝在一起。與現(xiàn)有的產(chǎn)品相比較它集成了氣壓傳感器、加速度傳感器、溫度傳感器、搭載片上閃存的8051微處理器、低頻接收器接口以及315/433/868/915MHz射頻發(fā)射器。除減少組件數(shù)量外，它還可以降低系統(tǒng)總體成本，因?yàn)榘蹇ㄔO(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)單，尺寸更小。而另外一項(xiàng)重要的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)來(lái)自于無(wú)線控制，第一代TPMS發(fā)送器的設(shè)計(jì)采用SAW共振器的ASK調(diào)制技術(shù)來(lái)產(chǎn)生適當(dāng)?shù)陌l(fā)射頻率。該ASK系統(tǒng)雖然非常廉價(jià)，但卻容易受到由于車(chē)輪(發(fā)送器安裝在其上)旋轉(zhuǎn)所導(dǎo)致的接收?qǐng)鰪?qiáng)變化的影響。出于這一原因，現(xiàn)在的TPMS都采用基于晶體振蕩器的FSK調(diào)制方法和PLL合成器來(lái)產(chǎn)生中心頻率和頻率牽引。

　　基于LIN總線分布式實(shí)時(shí)輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案

　　為實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期(≥10年)使用壽命這一目標(biāo)，必須使用低功耗集成化部件。電源管理因此成為首要的挑戰(zhàn)。也就是說(shuō)TPMS面臨的主要問(wèn)題是在有限的能源下能有較長(zhǎng)的使用壽命。可以通過(guò)采用低功耗的壓力傳感器、分析測(cè)量所得數(shù)據(jù)并結(jié)合車(chē)輛實(shí)際情況(熄火或運(yùn)行)來(lái)改變監(jiān)控系統(tǒng)的工作方式及高效的數(shù)據(jù)采集控制算法等方法來(lái)降低整個(gè)系統(tǒng)的功耗。

　　直接式基于LIN總線的TPMS方案示意圖示于圖1。

　　圖1 直接式基于LIN總線的TPMS方案示意圖

　　而實(shí)用TPMS示意的輪胎氣壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng),是由與輪胎閥一體的4個(gè)訊號(hào)發(fā)射器、收訊天線、收訊器及訊號(hào)顯示儀四類(lèi)部件組成的。