席卷未来行车安全方案-轮胎气压监测系统(tpms)

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1、席卷未来的行车安全方案－轮胎气压监测系统（TPMS）林居敬TPMS发展历史轮胎是保障汽车性能的最重要因素之一，许多驾驶朋友往往还是忽略了轮胎中的问题，适当充气的轮胎不仅可增强安全性和性能，还能节省燃料并延长轮胎寿命。根据固特异(Goodyear)公司的数据，未充饱状态下每下降3个PSI将使燃料增加1%。但统计显示，有超过20%的轮胎仍处于未充饱状态。这不仅仅地降低了轮胎寿命，还增加了燃料消耗。更重要的是，这代表着许多的驾驶朋友正处于不安全的驾驶环境底下，安全堪忧。2002年由于凡世通（Firestone）出现品质问题，导致超过100人死亡和400人受伤的惨剧。此事引起各界

2、注意，凡世通（Firestone）并于同年八月回收近650万只轮胎。保持胎压于安全标准内及实时发现胎压不足是防止爆胎的关键，所以TPMS毫无疑问是最理想的行车安全方案与工具。根据统计，爆胎引发的交通事故占总数70％左右。在时速160㎞以上时发生爆胎，死亡率几乎是100％。目前许多国家的保险公司对爆胎事故的态度是不做理赔。根据中国公安交管部门交通事故数据显示，2005年1至11月交通事故389670起中，80989人死亡，因爆胎引发的事故就占了将近20%。而在高速公路46%的交通事故是由于轮胎发生故障引起的，爆胎就占了70%。目前估计将近91%的汽车胎压不符合标准。在不符标

3、准的情况下紧急煞车，车辆方向会偏，严重时就会爆胎。美国已制订法规要求自2003年下半年起，所有新组装的汽车都必须装备TPMS。这主要是因为2000年夏天发生的一系列交通事故的起因都是由于未充饱的轮胎在行驶中从车体分离而导致相撞。新颁布的法令要求使用更先进的直接TPMS，即对每个轮胎中都进行压力监控。直接TPMS不仅有助于预防交通事故，而且每年节约的燃料消耗和汽车维护费用可达17亿美元，因为未充饱轮胎将缩短轮胎的寿命并增加燃料消耗。由于出现多起轮胎故障引起的交通事故，美国国会于2000年11月通过了TREAD法案（TransportationRecallEnhancemen

4、tAccountabilityDocumentation）。按照该法案和美国国家公路交通安全协会(NHTSA)的规定，新出厂轻型汽车TPMS装配率（整车毛重不超过4,536㎏，即10,000磅）阶段计画如下：目前已有许多欧洲的车厂将TPMS配装于自己的车型，包括:宝马Z8、雪铁龙C5、林肯大陆、克莱斯勒迷你箱型车、ConcordeLimited客车、庞帝克BonnevilleSE等。应用的趋势及庞大的商机由此可见一般。TPMS类型与结构TPMS主要分为两种类型，一种是采用车轮速度的WSBSTPMS(间接式TPMS)，另一种式采用压力感应器的PSBTPMS(直接式TPMS)

5、。其中，PSBTPMS在功能和性能上均占优势，主要由安装在汽车轮胎内的压力、温度感应器和讯号处理单元、RF发射器组成的TPMS发射模块，以及安装在汽车驾驶台上包括数字讯号处理单元的RF接收器、液晶显示器组成。而WSBSTPMS则是透过ABS轮速传感器来比较轮胎间的转速差别,以达监视胎压的目的,主要缺点是无法对两个以上轮胎同时缺气和速度超过100km/hr的情况进行判断。盖括而言，直接式TPMS在功能及性能上均优于间接式TPMS。所以接下来介绍的重点将着重于直接式TPMS。其结构可分为两大部分，Knowhow各有不同：1.发射模块：(1)感测单元(2)讯号处理(3)RF模块

6、2.接收模块：(1)接收单元(2)讯号处理(3)显示由于发射模块工作在剧烈振动、温差变化大和不便随时检修的环境下，所挑选的组件必须具备高标准的可靠度和稳定性，能工作在车规-40℃到+125℃温度范围内。且为了缩小发射模块的体积、节省功耗和增强功能，建议尽可能选用整合型SoC。此外，TPMS是一个按产业标准设计生产及检验，按消费性产品价格销售的物品，因此成本也是另一重要考量。接下来，针对TPMS的结构会做更详尽的介绍。发射模块－感测单元现行的方案多为芯片整合模块，同步整合压力和温度感应，以及电源管理。且为强化功能，也可增加惯性感应器(Inertialsensor)、电压检测

7、、内部clock等，可实现汽车激活实时开机、自动唤醒、确保低功耗。此外为了便于识别个别TPMS发射器，每个感测单元都会有一组6至8bit独特的ID码。此颣感测芯片整合模块大都基于MEMS技术来设计发展，目前车厂主要考虑以下列三个品牌为主:(1)电容式:FreescaleMPXY8020、MPXY8040(2)压阻式:GENovaSensorNPX1/NPXC01746，InfineonSensoNorSP12/30压阻式传感器是采用高精密半导体电阻组成惠斯顿电桥作为变换测量电路，其测量精密度0.01-0.03%FS。TPMS发