輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)(07-100)

　　前言

　　輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)(TPMS)對于提高汽車安全性帶有舉足輕重的影響，當(dāng)今世界己有不少國家高速公路安全協(xié)會為此立法強制實施TPMS。而其低功耗、惡劣環(huán)境下高度運行的可靠性、較小的壓力傳感器誤差容限以及更長的工作壽命等是TPMS的重點要求，于是方案的設(shè)計和芯片的選擇也圍繞TPMS要求進行。

　　目前TPMS主要有三種實現(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,采用間接方法進行檢測在很大程度上依賴于輪胎和負(fù)載因子。直接TPMS采用固定在每個車輪中的壓力傳感器直接測量每個輪胎的氣壓。然后，這些傳感器會通過發(fā)送器將胎壓數(shù)據(jù)發(fā)送到中央接收器進行分析，分析結(jié)果將被傳送至安裝在車內(nèi)的顯示器上。顯示器的類型和當(dāng)今大多數(shù)車輛上裝配的簡單的胎壓指示器不同，它可以顯示每個輪胎的實際氣壓，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，告訴司機哪個輪胎充氣不足。直接TPMS也可檢測到較小的壓降。有些系統(tǒng)甚至可以檢測到7kPa--1.0psi的壓降。為滿足多輪壓力檢測要求，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，它們能夠檢測到在同一個車軸或車輛同一側(cè)的兩個處于低壓狀態(tài)的輪胎，當(dāng)所有4個輪胎都處于低壓狀態(tài)時，系統(tǒng)也可以檢測到故障。

　　下一代新型系統(tǒng),就是集成車輪模塊所需的感應(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，因為板卡設(shè)計更加簡單，尺寸更小。而另外一項重要的設(shè)計挑戰(zhàn)來自于無線控制，第一代TPMS發(fā)送器的設(shè)計采用SAW共振器的ASK調(diào)制技術(shù)來產(chǎn)生適當(dāng)?shù)陌l(fā)射頻率。該ASK系統(tǒng)雖然非常廉價，但卻容易受到由于車輪(發(fā)送器安裝在其上)旋轉(zhuǎn)所導(dǎo)致的接收場強變化的影響。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合成器來產(chǎn)生中心頻率和頻率牽引。

　　基于LIN總線分布式實時輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計方案

　　為實現(xiàn)長期(≥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TPMS面臨的主要問題是在有限的能源下能有較長的使用壽命?？梢酝ㄟ^采用低功耗的壓力傳感器、分析測量所得數(shù)據(jù)并結(jié)合車輛實際情況(熄火或運行)來改變監(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降低整個系統(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

　　而實用TPMS示意的輪胎氣壓監(jiān)測系統(tǒng),是由與輪胎閥一體的4個訊號發(fā)射器、收訊天線、收訊器及訊號顯示儀四類部件組成的。