TPMS提高汽车安全性.doc

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1、TPMS提高汽车安全性上网时间：2006-11-07TPMS对于提高汽车安全性带有举足轻重的影响。轮胎是汽车和路面唯一直接接触的部分。轮胎过于膨胀或处于充气不足状态都会影响汽车安全性。有很多车祸都因轮胎出现状况而导致的。美国高速公路安全协会（NHTSA）也因此立法强制实施TPMS。本文将探讨TPMS的主要要求和设计挑战。胎压监测系统（TPMS）的要求和设计挑战TPMS系统的要求有：低功耗、在恶劣环境下高度运行的可靠性、较小的压力传感器误差容限以及更长的工作寿命等。为实现10年使用寿命这一目标，必须使用低功耗集成化部件。英飞凌已经推出了诸如

2、SP30和SP35的集成化产品，以满足这些要求。TPMS的设计挑战一旦安装好车轮模块，就不能更换电池，因为它们将与电子设备一起铸在同一个模块中。有了这一限制，在设计TPMS系统时，电源管理就成为一大挑战。1)软件算法在设计一个运行稳定、功效高的系统时，需要考虑的第一个因素就是软件。因为车轮模块通常是用微控制器来执行命令的，所以应采用一种智能化算法实现预期的功效。例如，每次都要将一个完整的8-bit参数传输到接收器吗？或者，传输一个1-bit参数低压报警信号是否更加有效？多长时间测量一次胎压？系统总是测量所有参数，还是对一个参数的测量次数比

3、其它参数多？应由车轮模块执行参数计算还是接收器来执行？软件工程师在设计TPMS系统时必须考虑这些问题。2)低频（LF）接口使用低频功能是控制TPMS的非常有效的方法。在使用低频接口时，感应模块可以始终处于电源关闭模式，这样功耗最低。只有在收到唤醒信号后，传感器才会进行测量和数据传输。除了降低功耗以外，低频接口还具备设计灵活性和其他一些优势。例如，低频通讯可使系统通过低频接口向微控制器发送特定命令，以对轮胎进行重新校准和定位。3)加速度计/滚动开关另一种降低功耗的方法是使用滚动开关来检测轮胎是静止的还是运行的。因此，运算可通过如下方式进行?

4、?只有当车辆运行时，才进行相应的检测和/或传输。一些TPMS传感器（比如SP30）集成了加速度计，该加速度计是一种检测车轮旋转的高G传感器。因此，应用软件可以用这种方法编写??即当加速度计的读数低于某一水平时，表明车辆是静止的或者非常缓慢地行驶着，此时，TPMS可停止运行或以很低的频率运行。一般的车辆在公路上行驶的平均时间大约为15%。考虑到这一点，这种设计方案可以大幅度降低TPMS的功耗。4)最后，通过选择低功耗元件并通过使用具有集成功能的元件来尽可能减少元件数量，可获得更高功率效率并降低系统总成本。设计挑战??无线控制第一代TPMS发

5、送器的设计采用SAW共振器的ASK调制技术来产生适当的发射频率。该ASK系统虽然非常廉价，但却容易受到由于车轮（发送器安装在其上）旋转所导致的接收场强变化的影响。出于这一原因，现在的TPMS都采用基于晶体振荡器的FSK调制方法和PLL合成器来产生中心频率和频率牵引。在许多OEM应用中，即使是在车轮高速旋转时，FSK都具备可靠的射频通讯功能。TPMS系统技术多年来，TPMS技术发展迅速，有多种实现方式。有两种极具知名度的系统：直接TPMS系统和间接TPMS系统。正在推出的混合TPMS系统结合了直接系统和间接系统的优势，是一种价格更低的替代方

6、案。间接TPMS现在的间接TPMS是与车辆的防抱死系统（ABS）一起使用的。ABS采用车轮转速传感器测量每个车轮的转速。当一个轮胎的气压减小时，滚动半径就减小，而车轮的旋转速度就相应地加快。这个比率可用下列等式来表达：如果这个比率偏离设定的公差，一个或更多轮胎就会过于膨胀或处于充气不足状态。然后，指示灯会提示司机，有一个轮胎处于低压状态。但是，指示灯无法识别是哪个轮胎处于低压状态。这个系统还有其它局限性，即当同一车轴或同一侧的两个轮胎都处于低压状态时，它无法检测出究竟是哪个轮胎充气不足。还有，如果所有四个轮胎都处于低压状态，该系统不会发现

7、这一故障。轮胎直径的减少和气压的降低非常微小。对于薄胎来说，69kPa(~10psi)的压降只会使直径减小1mm。这种压降不符合美国的最终判定规则（FinalRuling）所规定的25%原则。采用间接方法进行检测在很大程度上依赖于轮胎和负载因子。直接TPMS直接TPMS采用固定在每个车轮中的压力传感器直接测量每个轮胎的气压。然后，这些传感器会通过发送器将胎压数据发送到中央接收器，然后进行分析，分析结果将被传送至安装在车内的显示器上。显示器的类型和当今大多数车辆上装配的简单的胎压指示器不同，它可以显示每个轮胎的实际气压，甚至还包括备用轮胎的

8、气压。因此，直接TPMS可以链接至显示器，告诉司机哪个轮胎充气不足。由于直接TPMS可直接测量每个轮胎的气压，因此当任何一个或几个轮胎处于低压状态时，它们就会检测出这种状态。当车辆的所有四个轮