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TPMS(胎压监视系统)
2007/2/1 13:42:08    产通学院,365PR NET

汽车轮胎压力监视系统(TPMS)主要用于汽车行驶时实时的对轮胎气压进行自动监测,对轮胎漏气和低气压进行报警。由于汽车轮胎压力监视系统是驾车者、乘车人的生命安全保障预警系统,是汽车安全保障系统之一,TPMS系统已经快速成为避免意外发生的基本配备,而且也有越来越多的车辆安装了这个系统。

TPMS主要分为两种类型,一种是间接式TPMS(Wheel-Speed Based TPMS)。另一种是直接式TPMS(Pressure-Sensor Based TPMS)。2001年7月,美国运输部和国家高速公路安全管理局联合对现有的两种TPMS系统进行了评价,评价报告认为直接式TPMS从功能和性能上均优于间接式TPMS,从而使研制直接式TPMS成为流行趋势。

1. 间接式TPMS

间接式TPMS是通过汽车ABS系统的轮速传感器来比较车轮之间的转速差别,以达到监视胎压的目的。以上海通用别克轿车安装的轮胎气压监测系统(TIMS)为例。该系统由以下几个部件组成:4个车轮转速传感器;车身控制模块(BCM);复位开关;轮胎压力过低(LOWTIRE)报警灯;数据诊断接头(DLC);线束和连接器。

当汽车行驶时,轮胎气压监视系统接收4个车轮转速传感器的车轮转速信号,进行综合分析。当某一个轮胎的气压太高或不足时,轮胎的直径就会变大或变小,车轮的转速也相应产生变化。监视系统将车轮转速的变化情况同预先储存的标准值比较,就可得出轮胎气压太高或不足,从而点亮LOW TIRE报警灯。该类型系统的主要缺点是无法对两个以上的轮胎同时缺气的状况和速度超过100公里/小时的情况进行判断。

2. 直接式TPMS

直接式TPMS技术又分为主动式(Active)和被动式(Passive)两种。主要区别是主动式TPMS中的轮胎模块需要电池提供能量,而被动式无须电池。

(1)主动式TPMS:主动式TPMS是利用安装在每一个轮胎里的以锂离子电池为电源的压力传感器来直接测量轮胎的气压,并通过无线调制发射到安装在驾驶台的监视器上。监视器随时显示各轮胎气压,驾驶者可以直观地了解各个轮胎的气压状况,当轮胎气压太低或有渗漏时,系统就会自动报警。以加拿大Smartire轮胎智能监测系统为例。系统主要由传感发射器、接收器和显示器组成。
主动式技术的优点是,它是一成熟的技术,开发出来的模块可适用于各厂牌的轮胎,但主动式TPMS传感器/发射器需要电池提供动力,因此不可避免的带来一些弊端,如电池的寿命有限;当气温严重降低时,电池的容量就会受到影响而减少;这使得它的可靠性不够稳定。此外,电池的化学物质也会导致环境问题,同时由于电池的存在很难降低发射器的重量。

(2)被动式TPMS:被动式TPMS,也叫无电池TPMS,用一个中央收发器(central transceiver)代替了一般直接式TPMS中的中央接收器。这个收发器不但要接收信号而且要发射信号,安装在轮胎中的转发器(transponder)接收来自中央收发器的信号,同时使用这个信号的能量来发射一个反馈信号到中央收发器上。这就使得安装在轮胎内部的气压监测器发送数据不需要电池,从而解决了上述因电池所带来的问题。虽然此技术不用电池供电,但是它需要将转发器(Transponder)整合至轮胎中,这牵涉到各轮胎制造商需建立共同的标准才有可能。因此,无电池TPMS短期内还难以流行。

最近,美国固特异轮胎橡胶公司以RFID技术作为研发智能轮胎的基础,该公司和西门子VDO汽车配件公司合作,成功研发出一种钮扣电池般大小的带RFID卡传感器。该传感器除了能够感知轮胎内的气压、胎体温度的变化并发射反映这种变化的信号外,还具有标识轮胎的功能,也就是说,它既可用於轮胎气压监测,还可以用於轮胎历程可追溯性记录。

目前,直接式TPMS正逐步取代间接式TPMS而成为轮胎气压监测系统的主流,从长远来看,无电池的TPMS以其无可比拟的优点将成为未来TPMS发展的趋势。随着TPMS产品市场对IC高整合度和高可靠性的要求,目前已经有了如InfineonSP12/SP30、GE NPX那样的将所需测试各物理量的传感器与MCU合二为一的智能传感器模块,在未来几年内还会开发出包含RF发射芯片三合一的模块,包含利用运动的机械能自供电的四合一的模块,届时胎压力监测发射器只有一个模块和一个天线组成,客户的二次设计变得十分简便。

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