當(dāng)胎壓監(jiān)測(cè)變得智能

“聯(lián)網(wǎng)汽車(chē)”這個(gè)詞一般讓人聯(lián)想到自動(dòng)駕駛汽車(chē)。但聯(lián)網(wǎng)汽車(chē)其實(shí)可以提供多種功能，其中一項(xiàng)是胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(TPMS)。

顧名思義，TPMS提供車(chē)輛輪胎充氣壓力的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，所以不會(huì)出現(xiàn)輪胎突然沒(méi)氣了的窘?jīng)r。除此之外，TPMS還提供有關(guān)輪胎溫度的關(guān)鍵信息，溫度過(guò)高可能說(shuō)明車(chē)輪未對(duì)準(zhǔn)而造成摩擦過(guò)大，這會(huì)導(dǎo)致輪胎過(guò)早磨損并降低駕駛安全性。較新的輪胎型號(hào)還能測(cè)量加速度，有些還可以測(cè)量輪胎的旋轉(zhuǎn)方向。此外，TPMS傳感器還可以提示其自身的電池電壓水平，提醒何時(shí)應(yīng)更換電池。

TPMS自身只能實(shí)現(xiàn)這些功能。但是有了集成的藍(lán)牙低功耗連接性，其在聯(lián)網(wǎng)汽車(chē)中的功能和應(yīng)用將得到很大的擴(kuò)展。

TPMS的基本概況

TPMS在2007年和2014年分別成為美國(guó)和歐盟的強(qiáng)制性要求。有兩種類(lèi)型的TPMS，直接(dTPMS)和間接(iTPMS)。間接胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(iTPMS)不使用物理壓力傳感器，它主要通過(guò)測(cè)量每個(gè)車(chē)輪的轉(zhuǎn)速來(lái)監(jiān)測(cè)氣壓。這種方法是有效的，因?yàn)槌錃獠蛔愕妮喬テ渲睆铰孕∮诔錃庹５妮喬?因此角速度更快)。這些差異可以通過(guò)ABS/ESC系統(tǒng)的輪速傳感器測(cè)量。

iTPMS的一個(gè)主要難點(diǎn)是它無(wú)法測(cè)量絕對(duì)胎壓值。當(dāng)輪胎充氣至正確的壓力時(shí)，按下復(fù)位按鈕可校準(zhǔn)相對(duì)于初始讀數(shù)的所有后續(xù)測(cè)量值。此外，iTPMS對(duì)不同輪胎類(lèi)型、路面和行駛速度的影響很敏感。

與iTPMS相比，直接胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(dTPMS)報(bào)告絕對(duì)胎壓值。它通過(guò)使用一般位于每個(gè)輪胎輪輞內(nèi)的壓力傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)。有些系統(tǒng)還測(cè)量和報(bào)告輪胎溫度。許多TPMS在車(chē)輛行駛和停車(chē)時(shí)都顯示實(shí)時(shí)胎壓。

大多數(shù)dTPMS都是電池供電的。一些傳感器采用基于電磁感應(yīng)的無(wú)線電力系統(tǒng)，類(lèi)似于RFID標(biāo)簽讀取中使用的系統(tǒng)。這使傳感器更輕巧。

為dTPMS供電的電池不可更換，當(dāng)電池耗盡時(shí)，整個(gè)傳感器都需要更換。此外，dTPMS內(nèi)的敏感電子元件會(huì)隨著時(shí)間而磨損，并且會(huì)受到壓力和振動(dòng)的影響。低斷面輪胎中的TPMS傳感器容易更快磨損，特別是在路況較差的情況下。

今天，在美國(guó)TPMS最常使用315MHz來(lái)將輪胎信息傳輸?shù)杰?chē)輛中的接收器。不過(guò)，不同地區(qū)使用的頻率有所差異，因此沒(méi)有單個(gè)全球平臺(tái)可以支持它。在行駛模式下，傳感器平均每60至180秒傳輸一次。在停車(chē)或靜止模式下，取決于制造商，傳感器可以周期性地傳輸，或者當(dāng)傳感器檢測(cè)到胎壓變化時(shí)進(jìn)行傳輸。如果輪胎發(fā)生快速漏氣，大多數(shù)傳感器會(huì)進(jìn)入警報(bào)模式發(fā)出警報(bào)。

不過(guò)，直接TPMS無(wú)線電信號(hào)技術(shù)容易受到干擾。大多數(shù)TPMS傳感器使用125 kHz的低頻信號(hào)激活。接收到此低頻信號(hào)迫使傳感器進(jìn)行傳輸。汽車(chē)商店中可以找到的幾種廣泛使用的測(cè)試設(shè)備會(huì)在這些頻率附近發(fā)出信號(hào)。來(lái)自其他車(chē)輛的信號(hào)有時(shí)也會(huì)啟動(dòng)傳輸。

這些困難使得一些制造商將TPMS建立在藍(lán)牙低功耗(BLE)通信標(biāo)準(zhǔn)上。BLE既提供單一的全球平臺(tái)，可以減少開(kāi)發(fā)、質(zhì)量認(rèn)證等各項(xiàng)成本，同時(shí)允許固件進(jìn)行無(wú)線更新和其他原本無(wú)法實(shí)現(xiàn)的保養(yǎng)維護(hù)。簡(jiǎn)言之，BLE可以確保TPMS傳感器始終更新到最新版本，并且是安全和優(yōu)化的。

Dialog半導(dǎo)體公司的DA14585是尺寸最小、功耗最低、集成度最高的藍(lán)牙SoC。它不僅可以作為向TPMS添加藍(lán)牙低功耗連接性的途徑，而且還適用于遙控、接近標(biāo)簽、信標(biāo)、連網(wǎng)醫(yī)療設(shè)備和智能家居節(jié)點(diǎn)等應(yīng)用。它支持所有藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)，包括藍(lán)牙5和藍(lán)牙低功耗Mesh。

此外，BLE提供更多數(shù)據(jù)帶寬，為新的潛在應(yīng)用打開(kāi)了大門(mén)。例如，它可以方便在整個(gè)車(chē)輛中裝配其他傳感器，例如可以更密切監(jiān)測(cè)輪胎狀況的輪胎變形傳感器等。

目前的OEM TPMS芯片僅提供與車(chē)身電子設(shè)備的連接，當(dāng)胎壓讀數(shù)降至需要引起注意的水平時(shí)，在儀表盤(pán)向駕駛員顯示警報(bào)。但是，有BLE連接功能的TPMS傳感器可以直接連接到駕駛員的智能手機(jī)，以實(shí)現(xiàn)更直接的通信。對(duì)于儀表盤(pán)已顯示TPMS警報(bào)的情況來(lái)說(shuō)，此功能可能是多余的，但對(duì)于儀表板缺少此警報(bào)的車(chē)輛，此功能會(huì)很有用。

運(yùn)輸行業(yè)尤其可以從有BLE連接功能的TPMS受益。運(yùn)輸公司需要優(yōu)化其車(chē)輛的輪胎充氣壓力，以盡可能地減少輪胎磨損和油耗。十八輪車(chē)必須連接由各種制造商生產(chǎn)的各種拖車(chē)。要實(shí)現(xiàn)能覆蓋所有卡車(chē)和拖車(chē)儀表盤(pán)的標(biāo)準(zhǔn)TPMS改裝系統(tǒng)還有很長(zhǎng)的路要走，但直接連接到駕駛員手機(jī)或平板電腦的TPMS可以很好地填補(bǔ)這一市場(chǎng)空白。

有BLE連接功能的TPMS不僅可以監(jiān)測(cè)輪胎的磨損和充氣壓力。例如，使用尺寸最小、功耗最低、集成度最高的藍(lán)牙5 SoC SmartBond DA14585可以實(shí)現(xiàn)的功能。該芯片的BLE連接為T(mén)PMS提供了一系列額外潛在應(yīng)用，包括無(wú)鑰開(kāi)鎖、車(chē)載診斷(OBD)Telematics、以及各種傳感器應(yīng)用和遠(yuǎn)程控制功能。

集成了SmartBond DA14585和其BLE連接功能的TPMS傳感器可以提升車(chē)輛的跟蹤、監(jiān)測(cè)和維護(hù)。此外，他們還可以降低制造成本，并為工程師實(shí)現(xiàn)新的智能汽車(chē)應(yīng)用提供途徑。