胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(TPMS)技術(shù)與計(jì)劃考慮
      TPMS關(guān)于前進(jìn)汽車安全性有無關(guān)宏旨的影響，輪胎是汽車和路面僅有直接接觸的有些。輪胎過于脹大或處于充氣缺少狀況都會(huì)影響汽車安全性。有許多事端都因輪胎出現(xiàn)狀況而致使的。美國(guó)高速公路安全協(xié)會(huì)（NHTSA）也因此立法強(qiáng)行實(shí)施TPMS。
各種TPMS 系統(tǒng)技術(shù)和商場(chǎng)狀況
      當(dāng)時(shí)TPMS首要有三種完結(jié)方法：間接式TPMS系統(tǒng)、直接式TPMS系統(tǒng)和正在推出的混合式TPMS系統(tǒng)。
      如今的間接式TPMS是與車輛的防抱死系統(tǒng)（ABS）一同運(yùn)用的。ABS選用車輪轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)量每個(gè)車輪的轉(zhuǎn)速。當(dāng)一個(gè)輪胎的氣壓減小時(shí)，翻滾半徑就減小，而車輪的旋轉(zhuǎn)速度就相應(yīng)地加快。
      假設(shè)這個(gè)比率違反設(shè)定的公差，一個(gè)或更多輪胎就會(huì)過于脹大或處于充氣缺少狀況。然后，指示燈會(huì)提示司機(jī)，有一個(gè)輪胎處于低壓狀況。但是，直接TPMS有一定的局限性。

 第一是指示燈無法指出是哪個(gè)輪胎處于低壓狀況。

 第二，當(dāng)同一車軸或同一側(cè)的兩個(gè)輪胎都處于低壓狀況時(shí)，它無法檢測(cè)出究竟是哪個(gè)輪胎充氣缺少。

 第三，假設(shè)全部四個(gè)輪胎都處于低壓狀況，該系統(tǒng)不會(huì)發(fā)現(xiàn)這一缺點(diǎn)。另外，氣壓缺少時(shí)輪胎直徑的減少和氣壓的降低非常細(xì)微。關(guān)于薄胎來說，69kPa (~10 psi)的壓降只會(huì)使直徑減小1mm。這種壓降不符合美國(guó)的結(jié)束判定規(guī)矩（Final Ruling）所規(guī)矩的25%原則，選用直接方法進(jìn)行檢測(cè)在很大程度上依賴于輪胎和負(fù)載因子。
      直接TPMS選用固定在每個(gè)車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)通過發(fā)送器將胎壓數(shù)據(jù)發(fā)送到中心接收器進(jìn)行分析，分析效果將被傳送至設(shè)備在車內(nèi)的閃現(xiàn)器上。閃現(xiàn)器的類型和當(dāng)今大多數(shù)車輛上設(shè)備的簡(jiǎn)略的胎壓指示器不一樣，它可以閃現(xiàn)每個(gè)輪胎的實(shí)習(xí)氣壓，甚至還包括備用輪胎的氣壓。因此，直接TPMS可以聯(lián)接至閃現(xiàn)器，告訴司機(jī)哪個(gè)輪胎充氣缺少。由于直接TPMS可直接測(cè)量每個(gè)輪胎的氣壓，因此當(dāng)任何一個(gè)或幾個(gè)輪胎處于低壓狀況時(shí)，它們都會(huì)檢測(cè)出這種狀況，當(dāng)車輛的全部四個(gè)輪胎都處于低壓狀況時(shí)也可以檢測(cè)到。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7 kPa (~1.0 psi)的壓降。
      為滿足多輪壓力檢測(cè)需要，常規(guī)的直接TPMS需要在系統(tǒng)中設(shè)備兩個(gè)額外的胎壓傳感器和一個(gè)射頻接收器。胎壓傳感器要設(shè)備在車輪上，兩個(gè)傳感器呈對(duì)角設(shè)備。由于系統(tǒng)設(shè)備了直接氣壓傳感器，混合TPMS可以打敗常規(guī)直接TPMS的局限性，它們可以檢測(cè)到在同一個(gè)車軸或車輛同一側(cè)的兩個(gè)處于低壓狀況的輪胎，當(dāng)全部4個(gè)輪胎都處于低壓狀況時(shí)，系統(tǒng)也可以檢測(cè)到缺點(diǎn)。但是，和直接系統(tǒng)相似，當(dāng)兩個(gè)呈對(duì)角的輪胎（不帶直接氣壓傳感器）都處于低壓狀況時(shí)，系統(tǒng)只能檢測(cè)到一個(gè)輪胎充氣缺少。
      混合TPMS可以降低系統(tǒng)本錢，但在系統(tǒng)可靠性和靈活性方面還不可志向。并且它不能全部定位欠壓輪胎。
      跟著技術(shù)的展開，直接TPMS系統(tǒng)已逐漸演變?yōu)?個(gè)首要系統(tǒng)類型，即干流型（低/中端）、帶有自動(dòng)定位功用的高端TPMS和聯(lián)絡(luò)ESP/ABS的TPMS系統(tǒng)。下表對(duì)各種系統(tǒng)類型進(jìn)行概述：
      許多OEM都從直接系統(tǒng)轉(zhuǎn)向了直接系統(tǒng)，由于直接系統(tǒng)的全體本錢降低了。直接系統(tǒng)有太多的技術(shù)局限性，并且需要非常嚴(yán)峻的場(chǎng)所檢驗(yàn)。由于直接系統(tǒng)在美國(guó)商場(chǎng)遭受了太多的索賠，所以一般僅限于歐洲運(yùn)用。因此，其商場(chǎng)比例缺少10%。
受美國(guó)立法的推動(dòng)，掩蓋低/中端細(xì)分商場(chǎng)的干流TPMS的商場(chǎng)比例到2011年將逾越50%。但是TPMS估量在歐洲、亞太地區(qū)和日本商場(chǎng)計(jì)劃會(huì)很小，這是由于額外的系統(tǒng)本錢和群眾對(duì)TPMS認(rèn)知缺少構(gòu)成的。另外，TPMS系統(tǒng)一般是作為高端車型的選件供應(yīng)，增裝的需要仍然很低，由于一般的車主對(duì)TPMS還不知道。
      干流系統(tǒng)的首要推動(dòng)要素是報(bào)價(jià)。OEM需要一個(gè)可以滿足美國(guó)高速公路安全協(xié)會(huì)（NHTSA）的各項(xiàng)需要，但不至致使低/中端車型的報(bào)價(jià)增加太多的TPMS的系統(tǒng)。干流系統(tǒng)的根本功用可以滿足NHTSA的各項(xiàng)需要，但是當(dāng)時(shí)的狀況是每個(gè)OEM都有自個(gè)的TPMS系統(tǒng)，它并不是一個(gè)產(chǎn)品商場(chǎng)。
      高端TPMS是指將輪胎的自動(dòng)定位功用集成于直接TPMS系統(tǒng)。輪胎的自動(dòng)定位功用是指辨認(rèn)和區(qū)別4個(gè)輪胎發(fā)送的信息。在這種狀況下，比如，右前輪的氣壓，無需任何人為操作，即可被正確辨認(rèn)并閃現(xiàn)出來。
      如今的系統(tǒng)首要是在翼板中設(shè)備低頻發(fā)射器天線來進(jìn)行定位。有四個(gè)低頻發(fā)射器模塊用電線聯(lián)接中心接收器模塊至翼板。中心接收器模塊將信號(hào)發(fā)送至這些低頻模塊以觸發(fā)特定的車輪模塊，比如右前輪。在這種狀況下，只需右前輪的車輪模塊（而不是其他的車輪模塊）會(huì)反響信息。將來，兩軸G傳感器將被用于完結(jié)輪胎的自動(dòng)定位功用。估量到2011年，高端TPMS系統(tǒng)的商場(chǎng)比例將抵達(dá)30%。該系統(tǒng)也將成為將來TPMS/ESP集成的基礎(chǔ)（見景象4的描寫）。
      該系統(tǒng)是將來的展開方向。在該系統(tǒng)中，TPMS系統(tǒng)將輪胎的附加信息供應(yīng)給ESP系統(tǒng)，如重力、輪胎氣壓和溫度、路況和輪胎類型等。這是將來高級(jí)ESP系統(tǒng)的展開趨勢(shì)。這種系統(tǒng)需要具有多軸重力測(cè)量和自動(dòng)定位功用，此外還需要選用低頻或“能量獲得”技術(shù)的無電池式系統(tǒng)。該類系統(tǒng)將于2008年初度引入高端汽車（依據(jù)低頻系統(tǒng)）。估量到2011年，其商場(chǎng)比例將抵達(dá)10%。
TPMS的需要和計(jì)劃應(yīng)戰(zhàn)
      TPMS系統(tǒng)的需要有：低功耗、在惡劣環(huán)境下高度工作的可靠性、較小的壓力傳感器過失容限以及更長(zhǎng)的工作壽數(shù)等。為完結(jié)10年運(yùn)用壽數(shù)這一政策，有必要運(yùn)用低功耗集成化部件。電源處理因此成為首要的應(yīng)戰(zhàn)。
      在計(jì)劃一個(gè)工作安穩(wěn)、成效高的系統(tǒng)時(shí)，需要考慮的第一個(gè)要素便是軟件。由于車輪模塊一般是用微控制器來實(shí)行指令的，所以應(yīng)選用一種智能化算法完結(jié)預(yù)期的成效。例如，每次都要將一個(gè)無缺的 8-bit參數(shù)傳輸?shù)浇邮掌鲉幔炕蛟S，傳輸一個(gè) 1-bit參數(shù)低壓報(bào)警信號(hào)是不是更加有用？多長(zhǎng)時(shí)間測(cè)量一次胎壓？系統(tǒng)總是測(cè)量全部參數(shù)，仍是對(duì)一個(gè)參數(shù)的測(cè)量次數(shù)比其它參數(shù)多？應(yīng)由車輪模塊實(shí)行參數(shù)核算仍是接收器來實(shí)行？軟件工程師在計(jì)劃TPMS系統(tǒng)時(shí)有必要考慮這些疑問。
      其次，運(yùn)用低頻功用是控制TPMS的非常有用的方法。在運(yùn)用低頻接口時(shí)，感應(yīng)模塊可以一向處于電源關(guān)閉方式，這樣功耗最低。只需在收到喚醒信號(hào)后，傳感器才會(huì)進(jìn)行測(cè)量和數(shù)據(jù)傳輸。除了降低功耗以外，低頻接口還具有計(jì)劃靈活性和其他一些優(yōu)勢(shì)。例如，低頻通訊可使系統(tǒng)通過低頻接口向微控制器發(fā)送特定指令，以對(duì)輪胎進(jìn)行從頭校準(zhǔn)和定位。
      第三種降低功耗的方法是運(yùn)用翻滾開關(guān)來檢測(cè)輪胎是間斷的仍是工作的。因此，運(yùn)算可通過如下方法進(jìn)行——只需當(dāng)車輛工作時(shí)，才進(jìn)行相應(yīng)的檢測(cè)和/或傳輸。
      一些TPMS傳感器（比如SP30）集成了加快度計(jì)，該加快度計(jì)是一種檢測(cè)車輪旋轉(zhuǎn)的高G傳感器。因此，運(yùn)用軟件可以用這種方法編寫——即當(dāng)加快度計(jì)的讀數(shù)低于某一水往常，標(biāo)明車輛是間斷的或許非常緩慢地跋涉著，此時(shí)，TPMS可間斷工作或以很低的頻率工作。一般的車輛在公路上跋涉的均勻時(shí)間大約為15%。考慮到這一點(diǎn)，這種計(jì)劃計(jì)劃可以大幅度降低TPMS的功耗。
      結(jié)尾，通過選擇低功耗元件并通過運(yùn)用具有集成功用的元件來盡可以減少元件數(shù)量，可獲得更高功率功率并降低系統(tǒng)總本錢。
TPMS系統(tǒng)計(jì)劃中還有一個(gè)非常重要的方面是傳感器的介質(zhì)兼容性。傳感器的精確性和可靠性在很大程度上受外部介質(zhì)的影響，如濕潤(rùn)、塵土和其它物質(zhì)如制動(dòng)液等。英飛凌的TPMS傳感器SP30選用夾層技術(shù)，由夾在兩個(gè)玻璃層之間的單硅晶組成。傳感器元件具有出色的介質(zhì)兼容性，由于其氣壓進(jìn)口朝向硅膜片的不和。一同，芯片的封裝方法也會(huì)影響傳感器的功用。
      另外一項(xiàng)重要的計(jì)劃應(yīng)戰(zhàn)來自于無線控制，第一代TPMS發(fā)送器的計(jì)劃選用SAW共振器的ASK調(diào)制技術(shù)來發(fā)作恰當(dāng)?shù)陌l(fā)射頻率。該ASK系統(tǒng)雖然非常賤賣，但卻簡(jiǎn)略遭到由于車輪（發(fā)送器設(shè)備在其上）旋轉(zhuǎn)所致使的接收?qǐng)鰪?qiáng)改動(dòng)的影響。出于這一緣由，如今的TPMS都選用依據(jù)晶體振蕩器的FSK調(diào)制方法和PLL合成器來發(fā)作中心頻率和頻率牽引。在許多OEM運(yùn)用中，即使是在車輪高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，F(xiàn)SK都具有可靠的射頻通訊功用。
      英飛凌的超高頻（UHF）發(fā)射器TDK51xxF系列計(jì)劃用于315MHz、434MHz、868MHz和915 MHz等頻段，可一同支撐 ASK調(diào)制和FSK調(diào)制。該產(chǎn)品系列具有一個(gè)完全集成的鎖相環(huán)（PLL）合成器和一個(gè)高效功率放大器以驅(qū)動(dòng)環(huán)路天線。其典型功耗為7mA（當(dāng)電阻為50Ohm，射頻輸出功率為5dBm時(shí)），該設(shè)備可在-40°C到+125°C的汽車工作溫度范圍內(nèi)工作。
       英飛凌還供應(yīng)用于不一樣頻段的各種接收器芯片，集成了各種功用，這樣系統(tǒng)計(jì)劃人員就可運(yùn)用最少的元件，然后降低系統(tǒng)本錢。在FSK調(diào)制方式下當(dāng)接收頻率為434MHz時(shí)，低達(dá)3.9-7.5mA的工作電流，以及高達(dá)-100dBm的敏感度。（測(cè)定條件：FSK頻偏為+/-50kHz，誤碼率為2xE-3比特過失率，曼徹斯特編碼方法，數(shù)據(jù)率為4KHz，中頻帶寬為280KHz）。
無線控制計(jì)劃考慮要素
       tPMS商場(chǎng)當(dāng)時(shí)的主角是選用電池的直接系統(tǒng)。無電池直接系統(tǒng)可以于2008年與ESP系統(tǒng)一道面向高端汽車推出。估量到2011年，這種系統(tǒng)的銷量將抵達(dá)1.69億套，這今后5年之內(nèi)的年均增長(zhǎng)率將抵達(dá)29%。元件的正確選擇、電源處理、介質(zhì)兼容性、系統(tǒng)本錢和射頻計(jì)劃都是工程師在計(jì)劃直接TPMS時(shí)需要打敗的首要計(jì)劃難題，這些要素關(guān)于商業(yè)成功至關(guān)重要。