胎壓監(jiān)測系統(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。美國高速公路安全協(xié)會（NHTSA）也因此立法強(qiáng)行實(shí)施TPMS。
各種TPMS 系統(tǒng)技術(shù)和商場狀況
      當(dāng)時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)速傳感器測量每個車輪的轉(zhuǎn)速。當(dāng)一個輪胎的氣壓減小時，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)這個比率違反設(shè)定的公差，一個或更多輪胎就會過于脹大或處于充氣缺少狀況。然后，指示燈會提示司機(jī)，有一個輪胎處于低壓狀況。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輪胎處于低壓狀況。

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

 第三，假設(shè)全部四個輪胎都處于低壓狀況，該系統(tǒng)不會發(fā)現(xiàn)這一缺點(diǎn)。另外，氣壓缺少時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)的壓降只會使直徑減小1mm。這種壓降不符合美國的結(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)備的簡略的胎壓指示器不一樣，它可以閃現(xiàn)每個輪胎的實(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)哪個輪胎充氣缺少。由于直接TPMS可直接測量每個輪胎的氣壓，因此當(dāng)任何一個或幾個輪胎處于低壓狀況時，它們都會檢測出這種狀況，當(dāng)車輛的全部四個輪胎都處于低壓狀況時也可以檢測到。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7 kPa (~1.0 psi)的壓降。
      為滿足多輪壓力檢測需要，常規(guī)的直接TPMS需要在系統(tǒng)中設(shè)備兩個額外的胎壓傳感器和一個射頻接收器。胎壓傳感器要設(shè)備在車輪上，兩個傳感器呈對角設(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，它們可以檢測到在同一個車軸或車輛同一側(cè)的兩個處于低壓狀況的輪胎，當(dāng)全部4個輪胎都處于低壓狀況時，系統(tǒng)也可以檢測到缺點(diǎn)。但是，和直接系統(tǒng)相似，當(dāng)兩個呈對角的輪胎（不帶直接氣壓傳感器）都處于低壓狀況時，系統(tǒng)只能檢測到一個輪胎充氣缺少。
      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)?個首要系統(tǒng)類型，即干流型（低/中端）、帶有自動定位功用的高端TPMS和聯(lián)絡(luò)ESP/ABS的TPMS系統(tǒng)。下表對各種系統(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)峻的場所檢驗(yàn)。由于直接系統(tǒng)在美國商場遭受了太多的索賠，所以一般僅限于歐洲運(yùn)用。因此，其商場比例缺少10%。
受美國立法的推動，掩蓋低/中端細(xì)分商場的干流TPMS的商場比例到2011年將逾越50%。但是TPMS估量在歐洲、亞太地區(qū)和日本商場計(jì)劃會很小，這是由于額外的系統(tǒng)本錢和群眾對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TPMS還不知道。
      干流系統(tǒng)的首要推動要素是報(bào)價。OEM需要一個可以滿足美國高速公路安全協(xié)會（NHTSA）的各項(xiàng)需要，但不至致使低/中端車型的報(bào)價增加太多的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)時的狀況是每個OEM都有自個的TPMS系統(tǒng)，它并不是一個產(chǎn)品商場。
      高端TPMS是指將輪胎的自動定位功用集成于直接TPMS系統(tǒng)。輪胎的自動定位功用是指辨認(rèn)和區(qū)別4個輪胎發(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）會反響信息。將來，兩軸G傳感器將被用于完結(jié)輪胎的自動定位功用。估量到2011年，高端TPMS系統(tǒng)的商場比例將抵達(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ESP系統(tǒng)的展開趨勢。這種系統(tǒng)需要具有多軸重力測量和自動定位功用，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)劃一個工作安穩(wěn)、成效高的系統(tǒng)時，需要考慮的第一個要素便是軟件。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，每次都要將一個無缺的 8-bit參數(shù)傳輸?shù)浇邮掌鲉?？或許，傳輸一個 1-bit參數(shù)低壓報(bào)警信號是不是更加有用？多長時間測量一次胎壓？系統(tǒng)總是測量全部參數(shù)，仍是對一個參數(shù)的測量次數(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，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后，傳感器才會進(jìn)行測量和數(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。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，才進(jìn)行相應(yīng)的檢測和/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，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、塵土和其它物質(zhì)如制動液等。英飛凌的TPMS傳感器SP30選用夾層技術(shù)，由夾在兩個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)所致使的接收場強(qiáng)改動的影響。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，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)品系列具有一個完全集成的鎖相環(huán)（PLL）合成器和一個高效功率放大器以驅(qū)動環(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），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，低達(dá)3.9-7.5mA的工作電流，以及高達(dá)-100dBm的敏感度。（測定條件：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商場當(dāng)時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。