輪胎壓力監測系統(07-100)

　　前言

　　輪胎壓力監測系統(TPMS)對于提高汽車安全性帶有舉足輕重的影響，當今世界己有不少國家高速公路安全協會為此立法強制實施TPMS。而其低功耗、惡劣環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主要有三種實現方式：直接TPMS系統、間接TPMS系統和正在推出的混合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送器將胎壓數據發送到中央接收器進行分析，分析結果將被傳送至安裝在車內的顯示器上。顯示器的類型和當今大多數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，由于系統安裝了直接氣壓傳感器，則混合TPMS能夠克服常規直接TPMS的局限性，它們能夠檢測到在同一個車軸或車輛同一側的兩個處于低壓狀態的輪胎，當所有4個輪胎都處于低壓狀態時，系統也可以檢測到故障。

　　下一代新型系統,就是集成車輪模塊所需的感應功能和發射功能。

　　這就意味著，MCU、傳感器和射頻發射器都被封裝在一起。與現有的產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射頻發射器。除減少組件數量外，它還可以降低系統總體成本，因為板卡設計更加簡單，尺寸更小。而另外一項重要的設計挑戰來自于無線控制，第一代TPMS發送器的設計采用SAW共振器的ASK調制技術來產生適當的發射頻率。該ASK系統雖然非常廉價，但卻容易受到由于車輪(發送器安裝在其上)旋轉所導致的接收場強變化的影響。出于這一原因，現在的TPMS都采用基于晶體振蕩器的FSK調制方法和PLL合成器來產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測系統的設計方案

　　為實現長期(≥10年)使用壽命這一目標，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。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。可以通過采用低功耗的壓力傳感器、分析測量所得數據并結合車輛實際情況(熄火或運行)來改變監控系統的工作方式及高效的數據采集控制算法等方法來降低整個系統的功耗。

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