汽車輪胎壓力檢測系統技術解析

　1、前言
　　輪胎壓力監測系統（TPMS -Tire pressure monitoring system）對于提高汽車安全性有舉足輕重的影響，當今世界己有不少國家高速公路安全協會因此立法強制實施TPMS。而低功耗、在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的主要要求，于是方案的設計和芯片的選擇也圍繞這個要求進行。
　　1.1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，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。
　　1.2下一代新型系統，就是將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。
　　值此本文將以基于LIN總線分布式實時輪胎壓力監測系統的方案為例作分析，并對用于TPMS新型芯片作介紹。
　　2、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?？梢酝ㄟ^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。
　　由于將研討LIN總線應用于TPMS，并用MCU、RF和傳感器實現TPMS見圖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。為此有必要先對汽車應用的LIN總線 有關技術作介紹。