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輪胎壓力監控增強汽車(chē)的安全性
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時(shí)間：2013-01-22
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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胎壓監測模塊必須能承受-40 °C 至 150 °C以上的溫度以及高達2000g的加速度。極端環(huán)境下，還將使用一些特殊器件以保證壽命達到10年。
胎壓監測模塊中的壓力傳感器是一個(gè)典型的微電子機械系統(MEMS)器件。目前，只有很少幾家主要的專(zhuān)業(yè)公司具有TPMS方面的專(zhuān)業(yè)技能和經(jīng)驗以生產(chǎn)能在真實(shí)惡劣環(huán)境下保證足夠魯棒性的傳感器。
胎壓監測模塊的封裝也很重要，封裝包括下面所描述的壓力傳感器信號調節芯片。
來(lái)自硅片傳感器的信號必須經(jīng)過(guò)放大和數字化，而整個(gè)器件還需要進(jìn)行校準和初始化。飛利浦公司的傳感器信號處理芯片P2SC從傳感器橋(sensor bridge)采集信號后，對信號進(jìn)行數字化處理，然后直接在芯片上測量溫度并執行所需的全部校準和初始化操作。P2SC帶有基于STARC的精簡(jiǎn)指令集計算機(RISC)第二代微控制器內核，該內核通過(guò)了RKE應用的現場(chǎng)檢驗并專(zhuān)用于TPMS。P2SC的功耗也經(jīng)過(guò)優(yōu)化后降至最低，而且作為一項特有的性能，P2SC還能通過(guò)車(chē)輪識別特性解決自轉問(wèn)題。
目前正在使用的基于UHF發(fā)射器的外部SAW或PLL既能分離使用，也能集成到設備中。但是，飛利浦半導體業(yè)已發(fā)布了與UHF PLL集成至同一芯片的第二代P2SC。
這有助于在壓力感應模塊中進(jìn)一步降低PCB的成本和尺寸。以后，該器件還將完全集成至“智能傳感器”封裝中：輪胎上只有一塊芯片和一套封裝解決方案。
如前所述，TPMS的接收器裝置也是基于與RKE接收器類(lèi)似的技術(shù)。因此，現有的射頻接收器可以在TPMS和RKE之間實(shí)現共享。這能顯著(zhù)地降低成本，因此眾多的汽車(chē)制造商已經(jīng)強烈要求供應商將RKE和TPMS集成至一套系統中。
經(jīng)過(guò)校準和初始化，現在每個(gè)輪胎都能夠發(fā)送壓力信息至駕駛室的儀表盤(pán)中，而車(chē)身控制器也能判斷信號來(lái)自哪個(gè)輪胎。但如果駕駛員正在更換(旋轉)輪胎，那么將發(fā)生什么情況呢？
我們可以通過(guò)以下途徑解決這個(gè)問(wèn)題：1. 每個(gè)車(chē)輪都安裝專(zhuān)用的射頻接收器；2. 感應測量不受速度的影響，測量包含ABS/ESP信息；3. 射頻信號(RSSI)的放大分析；4. 雙向射頻鏈接；5. 低頻喚醒(LF wakeup)。
飛利浦選擇了低頻喚醒方案進(jìn)行輪胎定位。該解決方案的成本相對低廉并能實(shí)現可靠的立即識別。小低頻(125KHz)駕駛室天線(xiàn)發(fā)送喚醒信號至特定的胎壓監測模塊，胎壓監測模塊通過(guò)射頻鏈接發(fā)送響應信號。低頻喚醒必須在駕駛室天線(xiàn)與胎壓監測模塊之間彌合約1m的距離，這已被證明完全可行，飛利浦半導體公司的無(wú)源遙控開(kāi)鎖(Passive Keyless Entry, PKE)技術(shù)即能實(shí)現。此外，遙控開(kāi)啟車(chē)門(mén)時(shí)也需要在兩者之間彌合類(lèi)似的一段距離。另外，胎壓監測模塊中的三維(3D)接口也需要為接收到的喚醒信號保證與信號發(fā)射源無(wú)關(guān)的靈敏度。
壓力監控系統早在多年前就已實(shí)現，但只裝備在高端的豪華汽車(chē)上。當代的TPMS基于壓力傳感器，包含了專(zhuān)門(mén)用來(lái)調節壓力和溫度信號的ASIC。然而，新的法令將使得TPMS成為各種型號汽車(chē)的標準配置。
P2SC是能提供低頻喚醒和高頻返回信號的直接測量解決方案，這意味著(zhù)系統可以“請求”每個(gè)輪胎報告當前的壓力狀況并將這些信息中繼給駕駛員。一旦啟動(dòng)點(diǎn)火，每個(gè)輪胎就將被“喚醒”，并在駕駛員開(kāi)動(dòng)汽車(chē)之前匯報輪胎上的狀態(tài)信息。在整個(gè)行程中，輪胎將保持“喚醒”狀態(tài)并定期更新?tīng)顟B(tài)信息。如果出現壓力驟降情況，輪胎將自動(dòng)將該信息中繼給駕駛員，而無(wú)需進(jìn)行先期喚醒。駕駛員將能利用儀表盤(pán)上的圖標顯示或虛擬汽車(chē)，獲得輪胎壓力信息。
現在正在批量生產(chǎn)的下一代TPMS將利用微控制器(如飛利浦公司的P2SC)取代ASIC。由于胎壓監測模塊上的電池成本和壽命方面還有一些問(wèn)題需要解決，汽車(chē)電子業(yè)界仍然需要繼續研究使用更少電池的解決方案，如采用感應耦合或無(wú)源GHz技術(shù)。(end)
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