飛思卡爾實(shí)時(shí)輪胎壓力監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

記得踢輪胎看看它們是否變低了？現(xiàn)在，每個(gè)輪胎都配備一個(gè)包含8位MCU，RF發(fā)射器和雙軸（XZ）加速度計(jì)的輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（TPMS），你就會(huì)找不到更好的理由。

許多人似乎認(rèn)為保持適當(dāng)?shù)妮喬毫κ且患闊┦?，保持車輛清潔應(yīng)該得到更多的關(guān)注。事實(shí)上，橡膠制造商協(xié)會(huì)的一項(xiàng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，近70％的美國(guó)司機(jī)每月至少洗車一次，而只有15％的司機(jī)經(jīng)常檢查輪胎充氣情況。不幸的是，駕駛不正確充氣的輪胎可能是致命的。美國(guó)國(guó)家公路交通安全管理局（NHTSA）估計(jì)，每年有23，000起事故和535起死亡事故涉及輪胎爆胎或井噴，這兩種情況都可能是輪胎充氣不當(dāng)造成的。輪胎充氣不當(dāng)是全球安全問題。在法國(guó)，SécuritéRoutière估計(jì)，所有致命的交通事故中有9％是由于輪胎充氣不足造成的。德國(guó)DEKRA發(fā)現(xiàn)輪胎問題與所有傷害事故的估計(jì)有41％有關(guān)。 DEKRA最近在德國(guó)進(jìn)行的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，75％的道路車輛至少有一個(gè)輪胎充氣不足3磅/平方英寸（psi）或以上。

充氣不足的輪胎也會(huì)對(duì)車主施加經(jīng)濟(jì)困難特別是在嚴(yán)重依賴公路運(yùn)輸?shù)钠髽I(yè)中。在商業(yè)貨運(yùn)業(yè)中，經(jīng)濟(jì)影響尤為嚴(yán)重。僅僅幾磅的充氣不足就會(huì)使卡車運(yùn)輸公司每年花費(fèi)數(shù)千美元來提高燃油成本，增加翻新和輪胎更換費(fèi)用。

安全考慮因素

正確充氣的輪胎減少了井噴和制動(dòng)距離，減少了滑水潮濕的表面，并改善整體車輛處理。適當(dāng)?shù)某錃庖部梢匝娱L(zhǎng)輪胎壽命并提高燃油效率，降低車輛運(yùn)行成本。這些好處經(jīng)常被未能監(jiān)控其輪胎壓力以保持適當(dāng)通脹水平的駕駛者所喪失。

充氣不足會(huì)降低輪胎的剛度，從而降低轉(zhuǎn)彎力并導(dǎo)致在轉(zhuǎn)彎或快速行駛中打滑或失控 - 改變演習(xí)。充氣不足的輪胎也會(huì)增加制動(dòng)距離，因?yàn)槊總€(gè)輪胎的足跡和它在道路上施加的壓力都會(huì)發(fā)生變化。

將充氣不足與高速和/或過載條件相結(jié)合也會(huì)導(dǎo)致輪胎爆胎，這是災(zāi)難性的事件這會(huì)導(dǎo)致車輛轉(zhuǎn)向迎面而來的車輛或失控。即使在這種情況下保持對(duì)車輛的控制，在道路上更換輪胎也經(jīng)常使駕車者面臨迎面而來的交通危險(xiǎn)，特別是在夜間或惡劣天氣條件下。

盡管過度充氣的輪胎通常不被認(rèn)為與充氣不足的輪胎一樣危險(xiǎn)，但它們?nèi)匀豢赡芪＜败囕v乘員的安全并增加輪胎失效的可能性。過度充氣的輪胎更硬，與道路接觸的占地面積更小。輪胎對(duì)路面不規(guī)則性的反應(yīng)較小，可能會(huì)出現(xiàn)胎面磨損不均勻，進(jìn)一步降低輪胎的安全性能。根據(jù)美國(guó)國(guó)家公路交通安全管理局的數(shù)據(jù)，輪胎行業(yè)的數(shù)據(jù)表明，所有輪胎壓力損失的85％都是通過緩慢的泄漏。在沒有遭受任何道路損壞的情況下，輪胎每月通過自然泄漏損失多達(dá)1磅/平方英寸。在環(huán)境溫度下每降低10華氏度就會(huì)導(dǎo)致每月額外損失1 psi。因此，輪胎性能會(huì)在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)降低，同時(shí)表現(xiàn)出很少（如果有的話）外部充氣不足跡象。

經(jīng)濟(jì)方面的考慮因素：輪胎充氣不充分只有更安全的操作，但為業(yè)主提供了許多經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。重要的是要記住，車輛制造商而不是輪胎制造商確定適當(dāng)?shù)某錃馑?，通常列在駕駛室車門內(nèi)側(cè)的標(biāo)牌上。保持建議的輪胎壓力水平可能意味著：

更安全的轉(zhuǎn)彎和緊急操縱的更精確的車輛控制

優(yōu)化的道路接觸和滾動(dòng)特性，可提高燃油效率并延長(zhǎng)輪胎的使用壽命使用壽命

在雨雪條件下改善牽引力

為保持適當(dāng)?shù)某錃?，?yīng)使用輪胎壓力表每月至少檢查一次輪胎。司機(jī)不能“注意”適當(dāng)?shù)耐ㄘ浥蛎?，因?yàn)閮H僅幾公里的壓力就可能意味著安全和經(jīng)濟(jì)的車輛運(yùn)行受到影響。由于大多數(shù)駕駛員并不勤于定期檢查輪胎壓力，因此引入了自動(dòng)遠(yuǎn)程輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（TPMS）。

TPMS實(shí)施的經(jīng)濟(jì)激勵(lì)比商用卡車行業(yè)更強(qiáng)。固特異輪胎和橡膠公司進(jìn)行的測(cè)試表明，轉(zhuǎn)向，驅(qū)動(dòng)和拖車輪胎僅有15％的充氣不足可導(dǎo)致預(yù)期輪胎壽命下降8％，每加侖英里數(shù)減少2％以上保持卡車輪胎正常充氣可以在幾十萬英里的使用壽命期間為每輛車節(jié)省數(shù)千美元的燃料和輪胎維修費(fèi)用，特別是當(dāng)您考慮到重型拖拉機(jī)/拖車卡車時(shí)有18個(gè)或更多的輪胎。 TPMS部署在整個(gè)卡車車隊(duì)中，是在所有駕駛條件下保持適當(dāng)輪胎充氣的可靠工具。

直接和間接輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

為應(yīng)對(duì)輪胎安全濫用普遍存在的危險(xiǎn)，特別是在千禧年之后的一系列高度宣傳的事件中，美國(guó)政府頒布了“運(yùn)輸召回，增強(qiáng)，問責(zé)和文件（TREAD）法案”。作為TREAD法案的一部分，聯(lián)邦機(jī)動(dòng)車輛安全標(biāo)準(zhǔn)FMVSS 138要求所有車輛，卡車和公共汽車的車輛總重量等級(jí)為10，000磅或更低，以便在2008年型號(hào)上使用TPMS制造。

是機(jī)動(dòng)車輛中使用的兩種TPMS，間接和直接。間接TPMS使用ABS（防抱死制動(dòng)系統(tǒng)）中的速度傳感器來比較車輪轉(zhuǎn)速以確定充氣不足的情況。充氣不足的輪胎的直徑略小于正確充氣的輪胎，因此當(dāng)車輛運(yùn)動(dòng)時(shí)，輪胎以與適當(dāng)充氣的輪胎不同的速率滾動(dòng)。當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到充氣不足狀況時(shí)，系統(tǒng)會(huì)向駕駛員發(fā)出警報(bào)。然而，在輪胎充氣不足至少25％之前，它通常無法檢測(cè)輪胎放氣。

間接TPMS價(jià)格低廉且易于安裝，但不如直接TPMS精確。更重要的是，每次輪胎更換，旋轉(zhuǎn)或重新充氣時(shí)，用戶都必須重置系統(tǒng)。

Direct TPMS采用安裝在輪輞上的壓力傳感器為每個(gè)輪胎提供獨(dú)立的實(shí)時(shí)氣壓測(cè)量可以傳輸?shù)杰囕v儀表組，立即通知駕駛員。直接TPMS還可以使用其他組件，例如MCU和RF設(shè)備，以擴(kuò)展系統(tǒng)的功能。最佳TPMS解決方案包括：

用于測(cè)量輪胎內(nèi)部壓力和溫度的傳感器

具有定時(shí)測(cè)量時(shí)基的控制器

識(shí)別哪個(gè)輪胎的方法正在提供數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)輸出到車輛底盤

用于診斷和喚醒的命令輸入

電源

飛思卡爾直接胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

飛思卡爾的MPXY8300 TPMS（見圖1）是首款集壓力傳感器，8位MCU，射頻發(fā)射器和雙軸（XZ）加速度計(jì)于一身的產(chǎn)品package。

圖1：?jiǎn)伟麺PXY8300的方框圖。

通過將必要的功能組合到一個(gè)包中，設(shè)計(jì)車輪安裝的TPMS模塊的開發(fā)人員不必處理多個(gè)包，更大的PCB，或額外的外部組件的成本。這使他們有機(jī)會(huì)在采用不同輪輞尺寸的各種型號(hào)中使用一種解決方案。

MPXY8300 TPMS通過為不正確充氣的輪胎提供及時(shí)的駕駛員警告，使駕駛者受益。它使制造商受益，因?yàn)樗梢愿菀椎丶傻狡囍圃焐痰恼w車輛設(shè)計(jì)中，無論品牌或型號(hào)如何，因?yàn)樗恍枰魏晤~外的組件。 MPXY8300 TPMS提供：

精確的壓力測(cè)量：低功率，表面微機(jī)械，電容式壓力傳感器的p-cell（壓力盒）測(cè)量的壓力范圍為100到800千帕（kPA）。 101.3kPa等于一個(gè)大氣壓。 TPMS還為卡車輪胎（100至1，400 kPa）提供高壓范圍的p-cell，并為低成本應(yīng)用提供可選的精度降低校準(zhǔn)。與壓阻式大容量MEMS相比，飛思卡爾的電容式表面微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）壓力傳感技術(shù)還具有顯著的功率使用優(yōu)勢(shì)。這些包括0.14μA電源電流（3 V，30 KHz），每次讀數(shù)為600至10，000μA和0.9納安時(shí)秒（nAs）最小電荷，而壓阻式塊狀MEMS則為60至1，000 nAs。

Full集成：完全集成的MPXY8300 TPMS模塊（參見圖2）為每個(gè)輪胎提供獨(dú)立的壓力測(cè)量，包括備用輪胎。每個(gè)模塊都集成了一個(gè)基于315/434 MHz鎖相環(huán)（PLL）的RF發(fā)射器，即使在輪胎旋轉(zhuǎn)或更換后也能確保持續(xù)通信。集成運(yùn)動(dòng)傳感器還可以編程為以特定速度（輪胎旋轉(zhuǎn)）傳輸測(cè)量值，包括用于測(cè)量完全不旋轉(zhuǎn)的輪胎。

延長(zhǎng)電池壽命：某些法規(guī)要求TPMS解決方案的電池壽命為10年。 MPXY8300采用了多種低功耗技術(shù)，可確保使用最少的電池資源在長(zhǎng)使用壽命內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行。驅(qū)動(dòng)低功耗喚醒定時(shí)器和周期性復(fù)位驅(qū)動(dòng)器以及TPMS特定電源管理技術(shù)的低頻振蕩可確保更長(zhǎng)的電池壽命，從而實(shí)現(xiàn)更方便，更經(jīng)濟(jì)的操作。

圖2：典型的TPMS架構(gòu)。

MPXY8300是第一款采用加速度傳感器的TPMS。這對(duì)于使系統(tǒng)能夠針對(duì)特定的駕駛條件和速度進(jìn)行定制至關(guān)重要。該傳感器提供正負(fù)10 g的X軸靈敏度和0至60 g的Z軸靈敏度，可調(diào)節(jié)偏移。開發(fā)人員可以選擇使用帶X軸和Z軸g細(xì)胞的MPXY8300 TPMS，僅使用Z軸g細(xì)胞，或不使用g細(xì)胞的系統(tǒng)。

結(jié)論

MPXY8300 TPMS樹立了新標(biāo)準(zhǔn)提高車輛安全性。飛思卡爾利用其先進(jìn)的集成技術(shù)提供緊湊的系統(tǒng)級(jí)封裝（SiP），可提供實(shí)時(shí)輪胎壓力監(jiān)控，并提醒駕駛員輪胎充氣不當(dāng)。 MPXY8300 TPMS符合FMVSS 138指南，可與現(xiàn)有的遙控?zé)o鑰匙進(jìn)入系統(tǒng)集成，幫助汽車制造商及其供應(yīng)商更輕松地在全球新車型和卡車中部署TPMS，