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)某錃猓瑧?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(wàn)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(wú)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(wú)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，