汽车轮胎压力检测系统技术解析

　1、前言
　　轮胎压力监测系统（TPMS -Tire pressure monitoring system）对于提高汽车安全性有举足轻重的影响，当今世界己有不少国家高速公路安全协会因此立法强制实施TPMS。而低功耗、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是TPMS的主要要求，于是方案的设计和芯片的选择也围绕这个要求进行。
　　1.1目前TPMS主要有三种实现方式
　　直 接TPMS系统、间接TPMS系统和正在推出的混合TPMS。但是，间接TPMS有一定的局限性，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气 压。因此，直接TPMS可以连接至显示器，告诉司机哪个轮胎充气不足。直接TPMS也可检测到较小的压降。有些系统甚至可以检测到 7kPa--1.0psi的压降。为满足多轮压力检测要求，由于系统安装了直接气压传感器，混合TPMS能够克服常规直接TPMS的局限性，它们能够检测 到在同一个车轴或车辆同一侧的两个处于低压状态的轮胎，当所有4个轮胎都处于低压状态时，系统也可以检测到故障。
　　1.2下一代新型系统，就是将集成车轮模块所需的感应功能和发射功能。
　　这 就意味着，MCU、传感器和射频发射器都被封装在一起。与现有的产品相比较它集成了气压传感器、加速度传感器、温度传感器、搭载片上闪存的8051微处理 器、低频接收器接口以及315/433/868/915MHz射频发射器。除减少组件数量外，它还可以降低系统总体成本，因为板卡设计更加简单，尺寸更 小。而另外一项重要的设计挑战来自于无线控制，第一代TPMS发送器的设计采用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。
　　值此本文将以基于LIN总线分布式实时轮胎压力监测系统的方案为例作分析，并对用于TPMS新型芯片作介绍。
　　2、基于LIN总线分布式实时轮胎压力监测系统的设计方案
　　为 实现长期（≥10年）使用寿命这一目标，必须使用低功耗集成化部件。电源管理因此成为首要的挑战。也就是说TPMS面临的主要问题是在有限的能源下能有较 长的使用寿命。可以通过采用低功耗的压力传感器、分析测量所得数据并结合车辆实际情况（熄火或运行）来改变监控系统的工作方式及高效的数据采集控制算法等 方法来降低整个系统的功耗。
　　由于将研讨LIN总线应用于TPMS，并用MCU、RF和传感器实现TPMS见图1直接式基于LIN总线的 TPMS方案示意图。而实用 TPMS示意的轮胎气压监测系统，是由与轮胎阀一体的4个讯号发射器、收讯天线、收讯器及讯号显示仪四类部件组成的。为此有必要先对汽车应用的LIN总线 有关技术作介绍。