胎壓監測系統的要求及最新技術進展
表2. 可訂購的TPMS部件,含加速度傳感器軸和壓力量程
圖5. 標準TPMS封裝包括7×7 mm QFN規格
活躍的行業研究和其他技術進步以及新法規有望改變未來TPMS系統的功能要求。顯示有關車輛健康的更多信息,特別是涉及到輪胎時,將要求汽車制造商更頻繁地獲取和傳輸數據。能量收集利用、雙軸加速度傳感器、無氣輪胎和法規修改,如擴展頻率范圍正在被討論中。
一級系統制造商已經推出了將TPMS與其他車輛系統集成的產品。車輛穩定控制系統能夠利用TPMS提供的額外信息。
穩定控制需要傳感器融合,從而將TPMS數據與其他車輛傳感器的數據結合。飛思卡爾的傳感器融合功能能以適當的格式提供原始數據,供其他車輛系統使用。
能量收集技術從輪胎的振動中提取電能,可以不需要更換向每條輪胎的TPMS節點供電的電池,或顯著延長電池的使用壽命。能量收集可以支持其他TPMS的進步。
今天,TPMS數據以非常緩慢,長時間間隔進行傳輸,只用來確定胎壓是否降低。將胎壓數據集成到穩定控制中需要的數據量更大、傳輸更頻繁,會大大降低現有設計的電池壽命。借助能量收集,將實現更高的數據速率,而無需頻繁更換電池。飛思卡爾正在探索TPMS中新興能量收集技術的實現。
雙軸加速度傳感器和三軸加速度傳感器通常用于消費電子品中進行運動檢測。然而,今天大多數胎壓監測系統使用單個加速度單元。采用雙軸加速度傳感器,TPMS制造商可以識別輪胎位置,這一過程稱為定位。有些TPMS制造商可能需要三軸功能。
例如,中國的TPMS法規可能要求熄火時輪胎可以被跟蹤,以確定輪胎因為調換或某個問題從一個位置換到另一個位置時是否發生了變化。現今,進行特定的輪胎定位時,車輛需要處于駕駛狀態,使系統可以調查每個輪胎的數據,然后確定每個輪胎的位置。
雙軸加速度傳感器的使用幾乎可滿足了所有定位方案,而單軸加速度傳感器則受其應用的限制。
無氣輪胎可能會極大地干擾TPMS的安裝。輪胎制造商正在努力開發無氣輪胎,在接下來的五到十年中,這些輪胎可能開始出現在生產車輛中。然而,在無氣輪胎普及前,汽車制造商仍將不得不依靠TPMS技術來保持充氣輪胎的正常氣壓。無氣輪胎也需要輪胎監測系統,需要檢測施加給輪胎的壓力和負荷。
法規正在修改,如現在有人提議在工業、科學和醫療(ISM)中使用比擁擠的434 MHz更高的頻率。中國大陸或臺灣有可能更改為835-875 MHz。新頻率建立時,飛思卡爾會有使用新的頻段的發射器。
飛思卡爾一直與汽車市場的領導者合作,共同開發TPMS應用,不斷探索更充分地利用系統級封裝技術,使TPMS供應商能夠有效控制成本,縮短設計時間。
駕駛更安全、更高效
胎壓監測系統已證明有助提高汽車的安全性,提高的燃油經濟性,從而減少二氧化碳排放量。這些系統還可以減少輪胎磨損,使輪胎壽命更長,穩定的駕駛品質,由于好處眾多,政府無需法規為購車者提供價值。然而,法規的存在,并且在全球各地不斷增加。法規的出臺帶來了額外的發展動力,提供了可預見的市場的增長,并促進TPMS供應商之間的激烈競爭。
2003年,飛思卡爾率先開創了最初的TPMS系統級單芯片方案。Xtrinsic FXTH87近來取得了最新成果,使TPMS設計進入了新的階段。壓力范圍、加速度傳感器軸、封裝和其他可選項,使FXTH87 TPMS是個易于設計的方案,甚至可滿足當前世界各地最復雜的TPMS要求。
汽車市場是飛思卡爾的一個關鍵業務領域,TPMS專長已經不僅限于與客戶進行系統級專家討論,而是能夠將所有相關技術集成到單一封裝中。這不僅充分利用了在多個領域的芯片領域的經驗優勢,以及我們在其它幾個領域(包括傳感器融合)的研發和探索獲得的軟件方面的經驗優勢。最終結論是,高度集成的Xtrinsic系統解決方案在胎壓監測系統中充分得到了驗證。
參考資料
1. Frost & Sullivan forecasts rapid growth in tire pressure monitoring systems market; $386.6M by 2018
2. IHS iSuppli/IHS, “Automotive MEMS Market Tracker”
3. Strategy Analytics: TPMS Market Update: Indirect Systems Meet TREAD Act Requirements (2008)(end)
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