探討直接式輪胎壓力監測系統

中國的輪胎壓力監測系統（TPMS）開發至今快八九年了。當前，除了美國已經為乘用車制訂相關法規之外，歐盟和韓國第一階段TPMS強制使用法規分別將于2012年和2013年生效。汽車輪胎壓強保持在適當的壓力水平，有利于提高車輛安全性、燃油經濟性和排放環保性，可以降低二氧化碳排放，同時提升安全性。

根據統計，絕大多數輪胎故障都來自于緩慢而不易察覺的過程，例如慢性漏氣；高速公路很多交通事故源于輪胎的爆胎。監測行駛中的汽車輪胎的胎壓，是保障行車安全的關鍵手段。TPMS直接安裝在輪胎內，對輪胎內部壓力變化進行實時監測，具有壓強觀測直觀性和精確性，因此能夠迅速檢測到其他設備或肉眼難以發覺的隱患。直接式輪胎壓力監測系統（Direct Tire Pressure Monitoring System，DTPMS）將及時向司機發出警告和提醒，以便司機及時采取應對措施，從而保證輪胎壓強處于正常水平，不但改善了安全性，同時避免滾轉阻力增長導致油耗意外升高，還延長了輪胎的使用壽命。

TPMS經過幾代更新，MEMS傳感器和專用的信號處理ASIC芯片都不斷發展。今年DTPMS直接式輪胎壓力監測系統的誕生，使傳感器模塊架構和胎壓測量的技術都有創新發展。德國大陸輪胎公司首先開發出了在輪胎胎紋面內側粘貼使用傳感器模塊的胎壓監測器DTPMS。

新一代DTPMS設計理念有了較大的改變，車胎內的MEMS傳感器不再是直接測量胎內壓力，而是改用MEMS加速度傳感器測量徑向加速度，將座標軸固定于車軸，傳感器在不接觸路面時會描繪出基本為正圓的軌跡，而在接觸路面時，由于胎紋變形，與路面緊貼，則會描繪基本為直線的軌跡。這時，正圓與直線的接合處會因傳感器“著地”、“離地”而產生加速度。隨著這一過程的推進，傳感器會出現峰值輸出。這樣便可根據峰值與峰值的時間間隔和轉速來計算做直線運動的長度，也就是接地長度。而通過接地長度可得知輪胎的變形程度，從而獲得胎內氣壓值。與前一代安裝在氣門上的TPMS模塊不同，它檢測的是壓力本身，因此傳感器的精度直接關系到監測器的精度，而新一代DT PMS的檢測方法不再對傳感器本身有高精度的要求。它的檢測精度由峰值的時間間隔決定，只需檢測“峰值數值的出現”，即可知胎內壓力的實時變化。

胎壓傳感器模塊結構的更新

新一代DTPMS將MEMS的加速度傳感器和溫度傳感器與信號處理電路集成在一塊芯片中。傳感器模塊的構成部件有集成MEMS傳感器和信號處理電路的胎壓監測器芯片、電池以及向本車駕駛臺傳輸計測結果的天線這三個部分，如圖1所示。由此使得內置傳感器模塊的重量大大降低，先前安裝在輪胎氣門嘴上的已有傳感器模塊重量原為1個37g，而新一代DTPMS粘貼在輪胎上的模塊重量僅為11g。其電池壽命可達到與輪胎一樣的6年。

新一代DTPMS的安裝是將傳感器模塊在輪胎生產時嵌入在車胎紋面內側圓筒型容器內。安裝在輪胎內的實物照片如圖2所示，實際為不透明狀態，裝在樹脂殼內。

實時顯示胎壓信號數據

DTPMS在每個輪胎中置入傳感器模塊，可在任意時刻、任何路況和所有行駛速度條件下快速、直接而準確地收集輪胎內空氣壓強和溫度信息。安置在小汽車的四個輪胎內的傳感器模塊將實時采集的輪胎內的壓力、溫度信號經數字化處理后編程通過RF天線的發射，無線匯集到駕駛臺上的DTPMS的車載接收器，然后將實測胎壓信號數據實時顯示在與車載GPS、DVD共用的LCD屏上，以數字顯示和聲光的式告知駕駛員。