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汽车电子新兴技术----胎压监测系统（TPMS）

1．TPMS的简介

    轮胎胎压监测系统就是实时监测行驶汽车的轮胎压力的电子系统，当轮胎压力处于异常情况下，即刻提醒司机注意需要采取相应的安全措施。

2．TPMS 的技术原理

        TPMS 目前可靠的实现技术就是直接式测量轮胎压力。所谓直接式采用一个与气门嘴集成的胎压监测模块，该模块由含有集成压力温度加速度三个传感器的ASIC、电池、MCU、RF组成。模块通过加速度感知车辆的静止、运动状态，从而以不同的模式工作，发送轮胎压力、温度等信息给接收器，接收器根据相应的压力、温度值做出信息决策和提示。系统通常配套4个传感器模块和一个接收显示器模块。

3.  TPMS 设计中的几个关键技术点

3.1  天线设计

     由于TPMS 产品特殊的应用环境，对天线的体积有严格的限制。然而，目前TPMS 采用的无线频段都是ISM 频段，目前全球的频率点大多是315MHZ,或433.9MHZ。根据天线的最佳效率计算，天线长度一般在λ/4.。实际应用中，体积限制，从而不可能完全遵守这个法则。必须采取电抗补偿的方法来弥补在其前端的阻抗匹配问题。目前的传感器模块一般嵌入到轮胎内部，随车轮一起转动，从而天线的传输信号的角度几乎要求360度，即需要达到全向性要求，有利于系统的接收可靠性。

3.2  信号传输

    无线传输固有的信号干扰问题是无线通讯中普遍存在的问题。为了克服这个问题，系统在进行设计中必须从硬件、软件、系统综合考虑。通常硬件设计中，考虑发射的频率点尽量准，发射时带宽要窄，接收器采用窄带的中频滤波器。 软件设计中，需要考虑的信息的编码方式，目前通常有以下几种编码方式，（1） 曼切斯特编码及反相曼切斯特编码  （2） 差分曼切斯特  （3） 双向位编码模式1 或模式2 

同时软件设计中，还需要考虑信息的校验方式，通常信息的校验方式有：（1） 累加和校验(实际上是字节的异或取补)。（2） CRC8  （3） CRC16 。在校验算法实现性能上，通常 CRC8 比较适合TPMS的应用。

3.3  低功耗设计策略

     目前所有的TPMS 传感器模块都是采用电池供电。 目前ISO 给出的寿命要求是>6年或10万公里的要求。从而需要设计一种满足实时监控压力变化，同时满足寿命要求的传感运行模式的算法策略。产品设计上，尽量选用低功耗器件来实现传感器模块。

3.4  可靠性验证

    与现有的汽车电子器件，很少有对可靠性有如此严格苛刻要求的部件。原因有以下两点：

1） 产品本身使用环境恶劣。

2） 产品属于主动安全系统。

 基于这两点上，对此系统产品可靠性验证，一些OEM 厂商给出可靠性验证项目多达30项，包括环境、机械、电气、无线等方面的验证。

4.  TPMS 现有发展状况

TPMS已在北美列入法规标准，NHTSA在FMVSS 138 法规中强制在2007年10月以后的新车必须100%安装TPMS 系统。

由于立法支持，国外TPMS产业链已较为成熟。传感器主要制造商包括英飞凌、飞思卡尔等，TPMS模组厂商包括Schrader 、德国大陆(continental)、德尔福（Delphi）、博世等(bosch)。这里前三家国际集团都有量产的产品与OEM 车厂配套，其中博世开发的 TPMS产品要到2008年第四季度量产。轮胎生产商斯马轮胎设备公司、固特异、米其林等也都进入该产业链，通过在轮胎内部安置TPMS来分享法令推动下 TPMS市场所带来的利润。目前国际上知名的汽车厂，比如宝马、大众、通用、福特、克莱斯勒、VOLVO、NISSAN、SUZUKI（铃木）、PEUGEOT(标致)、CITROEN(雪铁龙)、奔驰等知名品牌都配备该系统。

而作为全球第二大汽车消费市场的中国，已经开始酝酿自己的标准。目前中国汽车技术标准中心在其网上公开发布 《汽车轮胎气压监测系统》征求意见稿，许多企业一直都在等待着这一天，相信在这一标准的推动下，中国的企业迎来TPMS的曙光。但是TPMS的关键技术都掌握在少数跨国企业手中，产业本土化及配套市场还没有大规模形成，一旦以法规形式强制要求安装TPMS，中国本土企业仍只能在整个价值链中得到最低的一环。

5 . TPMS 未来趋势