一種無(wú)源輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

本文介紹了一種基于英飛凌SP30 傳感器的無(wú)源輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(Battery-less
TPMS)的設(shè)計(jì),并給出了相關(guān)的程序流圖、通信協(xié)議等。該系統(tǒng)可測(cè)定輪胎內(nèi)部的溫度和氣壓，確定故障輪胎并實(shí)時(shí)發(fā)出警告，避免爆胎事故的發(fā)生。
汽車輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(TPMS，Tire Pressure Monitoring System)用于在汽車行駛中
實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)輪胎氣壓，對(duì)輪胎漏氣引起的低胎壓和高溫高胎壓進(jìn)行預(yù)警，以保障行車安全。目前帶電池TPMS 模塊已經(jīng)有了成熟的技術(shù)。但由于使用電池，它存在幾個(gè)嚴(yán)重的缺點(diǎn)：電池壽命有限、無(wú)法做到實(shí)時(shí)監(jiān)控、穩(wěn)定性與可靠性難以保證。如果胎內(nèi)模塊可以實(shí)現(xiàn)無(wú)源(不帶電池)，則上述問(wèn)題可以得到解決。TPMS 無(wú)源化發(fā)展有如下三種實(shí)現(xiàn)方案[3]：(1)胎內(nèi)模塊有發(fā)電裝置，將輪胎運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，此為壓電發(fā)電方案；(2)從輪胎外通過(guò)電磁場(chǎng)傳入能量，驅(qū)動(dòng)輪胎內(nèi)模塊工作，此為電磁耦合方案；(3)輪胎外發(fā)射電磁波，碰到胎內(nèi)模塊內(nèi)置器件后反射，并帶回壓力信息，此為聲表面波無(wú)源無(wú)線傳感器方案。一些國(guó)際科研機(jī)構(gòu)和公司正積極研究并推出無(wú)源TPMS。例如,日本ALPS 電氣開發(fā)的不需電池的直接方式輪胎氣壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng), 通過(guò)在輪胎氣閥部分安裝只用由車身發(fā)出的2.45GHz 信號(hào)就能夠返回壓力和溫度信息。德國(guó)Darmstadt 大學(xué)的Pohl A 等提出使用SAW（Surface Acoustic Wave，聲表面波）傳感器測(cè)量輪胎的壓力和溫度等參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)源TPMS。本文基于第二種方案研究和設(shè)計(jì)無(wú)源TPMS。