Page 34 - 《橡塑智造与节能环保》2022年12期

综述与专论

了气压传感器、加速度传感器、温度传感器、搭 因FLASH加大的缘故，很多核心的轮胎算法就可以在
载片上闪存的8051微处理器、低频接收器接口以及 传感器端直接做了，这样可以减少发送功耗。另外第
315/433/868/91,5MHz射频发射器。除减少组件数量 三代胎压检测芯片体积普遍较小，因功耗小，传感器
外，它还可以降低系统总体成本，因为板卡设计更加 外壳就可以小型化，重量减少了不少。
简单，尺寸更小。而另外一项重要的设计挑战来自于 轮胎RFID电子标签技术将来很可能成为轮胎的一
无线控制，第一代TPMS发送器的设计采用SAW共振 个新的技术壁垒。目前已经有国家要针对轮胎用RFID
器的ASK调制技术来产节点发出的唤醒命令时,该节点 电子标签制定强制标准。因此，国内在此时制定这方
会向发送模块发出LF唤醒信号,让其进入工作状态。 面的相关标准很有必要，有利于轮胎企业提前做好准
目前的TPMS在晶体振荡器和PLL合成器的基础上运用 备，应对未来新技术的挑战。
FSK调制方式来产生中心频率和频率牵引。
为实现长期(≥10年)使用寿命这一目标,必须使用 5 车辆胎压监测芯片成功国产化
低功耗集成化部件,且其电源成为首要的挑战(在有限 车辆胎压自控技术是一种能使轮胎保持最佳的充
的能源下能有较长的使用寿命),这些都可以通过采用 气状态，无需采用额外的气泵或电子装置，有助于减
低功耗的压力传感器、分析测量所得数据并结合车辆 少燃油消耗。在过去的几年内，固特异全力研发并最
实际情况(熄火或运行)来改变监控系统的工作方式及 终带来了这一创新技术。日内瓦车展的参观者亲眼目
高效的数据采集控制算法等方法来降低整个系统的功 睹了轮胎是怎样在无需额外气泵、电子装置干预的情
耗。在设计一个运行稳定、功效高的系统时需要考虑 况下始终保持最理想的充气状态。政府及行业研究结
的第一个因素就是软件。因为车轮模块通常是用微控 果显示，无论您所驾驶的是何种车型，轮胎充气不足
制器来执行命令的,所以应采用一种智能化算法实现预 将会导致燃油里程减少2.5～3.3%。胎压自控技术不
期的功效;其次,使用低频功能是控制TPMS的非常有效 仅省去了检查轮胎气压，以及寻找气泵和气压表的必
的方法。在使用低频接口时感应模块可以始终处于电 要，还能帮助车辆提高燃油效率。
源关闭模式,只有在收到唤醒信号后传感器才会进行测 车辆轮胎压力监测系统(TPMS)用于车辆行驶中对
量和数据传输。除了降低功耗以外,低频接口还具备设 轮胎气压进行实时监测，对轮胎漏气和低气压进行预
计灵活性和其他一些优势。例如,低频通讯可使系统通 警以保障行车安全。一套TPMS系统一般由“4个传感
过低频接口向微控制器发送特定命令以对轮胎进行重 器（集成在轮胎气门嘴上）+1个接收器+1个显示器”
新校准和定位。 构成。其中，传感器最主要的构成部件就是芯片。多
目前胎压检测系统应用芯片己是发展到了第三 家研究机构估计，芯片的成本占了TPMS系统制造成
代了。第一代胎压检测芯片主要是小车450bar的比较 本的近50%。目前国内TPMS上游的芯片供应商主要
多，胎压总体呈现功耗大，体积大，成本高的特点, 是英飞凌和恩智浦这两家企业。英飞凌SP37芯片是在
芯片工艺老旧，静态功耗基本在6ua的状况；第二代 一个封装中包含感测元件、微控制器、LF接收器、RF
胎压检测芯片核心点在改进工艺，降低功耗，扩大 发射器和更多元件，只需少量外部元件即可构建完整
量程，基本静态功耗降到了2ua的水平。飞思卡尔经 的TPMS模块。SP37传感器设计基于英飞凌专利批量
过几次提升改进后，到了二代的终极版本FXTH8709 微机械加工感测技术，测量压力、径向加速、温度和
后，甚至效果更好了。而在二代胎压检测芯片这个 电源电压，工作压力范围100kPa到900kPa。FXTH87E
时期，国内陆续出现了2家胎压芯片商，各自推出的 是恩智浦压力传感器产品系列中的一个高度集成的
芯片：HIWAY800、SN705,工艺基本能达到2代的水 轮胎压力传感器系列，封装尺寸为7mm×7mm，有
平，SN705不带加速度，虽宣传静默电流也是2ua左 100kPa～500kPa和100kPa～900kPa两种压力测量范
右，但是它一天24h都在工作，这些参数说来都没意义 围。
了，平均功耗比较大。第三代胎压检测芯片最大特点 当下,乘着国家政策的东风,胎压监测（TPMS）
是：高精度，AD转换都采用了13位的，精度可以做到 系统自2020年1月1日起,在所有M1类车辆的新车中强
0.01bar的高精度，高精度也就意味着高灵敏度。另外 制安装,芯片占据了TPMS近一半的成本。目前,国内

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