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文档简介
TPMS技术发展现状与趋势摘要:介绍TPMS技术发展现状、趋势、市场。关键词:TPMS远程轮胎压力监测模块中央监视器RFIDSAWTPMS的由来及市场TPMS是汽车轮胎压力监视系统"TirePressureMonitoringSystem"的英文缩写,主要用于在汽车行驶时实时的对轮胎气压进行自动监测,对轮胎漏气和低气压进行报警,以保障行车安全,是驾车者、乘车人的生命安全保障预警系统。在汽车的高速行驶过程中,轮胎故障是所有驾驶者最为担心和最难预防的,也是突发性交通事故发生的重要原因。据统计,在高速公路上发生的交通事故有70%-80%是由于爆胎引起的。怎样防止爆胎已成为安全驾驶的一个重要课题。据有关专家的分析,保持标准的车胎气压行驶和及时发现车胎漏气是防止爆胎的关键。而TPMS-汽车胎压监视系统毫无疑问将是理想的工具。凡世通(Firestone)轮胎的质量问题,造成了超过千人的伤亡,此事引起了业界和美国政府的高度关注,普利斯通/凡世通公司曾被迫一次收回650万只轮胎。据美国汽车工程师学会最近的调查,美国每年有26万交通事故是由于轮胎气压低或渗漏造成的,另外,每年75%的轮胎故障是由于轮胎渗漏或充气不足引起的。由于每年造成的经济损失巨大,美国政府要求汽车制造商加速发展TPMS系统,以求减少轮胎事故的发生。因此,在2000年美国国会通过了TREAD法案。TREAD法案的要求之一是到2007年,所有在美国销售的汽车都必须安装轮胎压力监视系统。2000年11月1日美国总统克林顿签署批准了国会关于修改联邦运输法的提案,要求2003年后所有的新车都需把这种系统作为标准配置。回应TREAD法案,美国公路交通安全局(NTHTSA)要求到2007年,所有在美国销售的汽车都必须安装轮胎压力监视系统,并提出了汽车生产商的执行时间表:美国市场出售的汽车,2004年占10%,2005年占35%,2006年占65%,2007年将达100%。美国每年的汽车销量约为1500万辆(轿车/卡车)。全球每年约5000万辆,平均每辆车需要4.2个轮胎(不包括备用胎)。中国正在成为全球最大的新兴汽车市场,中国汽车需求量和保有量出现了加速增长的趋势,汽车保有量已突破2600万辆,年销售汽车将突破600万辆,未来5年将成为仅次于美国的全球第二大汽车销售国。汽车安全产品将成为中国生机勃勃的新兴市场热点,今后每年的增长速度可达50%。其中,仅TPMS技术产品2005年底的市场容量就将达20万套,近7亿元人民币;2006将达到50万套,近17亿元。根据2003-2023年汽车需求预测:汽车年增长16%-20%;轿车年增长19.2%-24%。综合以上分析,预计,2005-2023年,中国汽车保有量将以16%以上的速度增长。美国、欧洲已先后立法,要求在今后几年内实现汽车全部安装TPMS,因此,对TPMS的需要量与日俱增,美国的人工每小时起码7.5元美金,差不多是中国工人的日工资,面对量大的产品需要降低生产成本,TPMS的生产正在转向中国。今后几年内中国必将成为TPMS的生产大国。人的生命是最可贵的,因此,为与世界先进国家同步,我国关于汽车安装TPMS这样的生命安全保障预警系统法规迟早也会出台。因此,目前我们国内已有数百家设计公司、生产厂家开始开发、设计、生产TPMS。目前,TPMS主要分为两种类型:一种是间接式TPMS,它通过汽车ABS的轮速传感器来比较轮胎之间的转速差别,以达到监视胎压的目的,其缺点是无法对两个以上轮胎同时缺气的状况和速度超过100公里/小时的情况进行判断。另一种是直接式TPMS,它利用安装在每一个轮胎里的以锂亚电池为电源的压力传感器来直接测量轮胎的气压,并通过无线电频率调制发射到安装在驾驶台的监视器上。监视器随时显示各轮胎气压、温度,驾驶者可以直观地了解各个轮胎的气压状况,当轮胎气压太低、渗漏、太高、或温度太高时,系统就会自动报警。直接式TPMS从功能和性能上均优于间接式TPMS。许多欧洲的汽车厂商已将直接式TPMS配装于自己的车型之中,其中包括:德国宝马的Z8、法国雪铁龙的C5、英国阿斯顿·马汀的超级跑车Vanquish、林肯大陆、克莱斯勒与道奇(Dodge)迷你箱型车以及Chrysler300M与ConcordeLimited客车、旁蒂克的旗舰BonnevilleSE等等,梅赛德斯-奔驰S级轿车最新的改进也将TPMS作为选装件。国内多数汽车厂家目前已开始进行这方面的研究,中国加入WTO以后,随着国际化的要求,和国产汽车的出口,相信国内厂家会跟上这个步伐。中国TPMS的前装和后装市场已经启动,预见前装市场(汽车生产厂家原装)将比后装市场(汽车购买后安装)跑得更快。TPMS产品技术TPMS系统主要有二个部分组成:安装在汽车轮胎里的远程轮胎压力监测模块(RemoteTirePressureMonitoring)和安装在汽车驾驶台上的中央监视器(LCD显示器)。直接安装在每个轮胎里测量轮胎压力和温度模块,将测量得到的信号调制后通过高频无线电波(RF)发射出去。一个TPMS系统有4个或5个(包括备用胎)RTPM模块。中央监视器接收RTPM模块发射的信号,将各个轮胎的压力和温度数据显示在屏幕上,供驾驶者参考。如果轮胎的压力或温度出现异常,中央监视器根据异常情况,发出不同的报警信号,提醒驾驶者采取必要的措施。由于汽车轮胎现在大多都是没有内胎的真空子午胎,因此,将TPMS的远程轮胎压力监测模块安装在轮毂上是十分方便和容易的,但是汽车在高速跑动时轮胎内环境和温度是十分恶劣的,压力、温度、湿度变化特别大,所以该模块的设计要按军级产品的要求来选用元器件,按工业产品的要求来制订生产工艺,然而它是一个量大面广的汽车通用安全产品,要按消费电子产品来定价。远程轮胎压力监测模块由五个部分组成:(1)具有压力、温度、加速度、电压检测和后信号处理ASIC芯片组合的智能传感器SoC;(2)4-8位单片机(MCU);(3)RF射频发射芯片;(4)锂亚电池;(5)天线。外壳选用高强度ABS塑料。所有器件、材料都要满足-40℃到+125℃的使用温度范围。智能传感器是整合了硅显微机械加工(MEMS)技术制作的压力传感器、温度传感器、加速度计、电池电压检测、内部时钟和一个包含模数转换器(ADC)、取样/保持(S/H)、SPI口、校准(Calibration)、数据管理(Data)、ID码的数字信号处理ASIC单元,模块具有掩膜可编程性,即可以利用客户专用软件进行配置。它是由MEMS传感器和ASIC电路二块芯片,用集成电路工艺做在一个封装里的。在封装的上方留有一个压力/温度导入孔,将压力直接导入在压力传感器的应力薄膜上,周边固定的圆形应力薄膜内壁由半导体应变片组成惠斯顿测量电桥;同时这个孔还将环境温度直接导入半导体温度传感器上。为了便于TPMS接收器的识别,每个压力传感器都具有16-32位独特的ID码。适用于TPMS的智能传感器主要有硅集成电容式压力传感器,如Freescale的MPXY8020、MPXY8040;和硅压阻式压力传感器,如GENovaSensor的NPX1、NPX2,InfineonSensoNor的SP12、SP12T、SP30。硅压阻式压力传感器是采用高精密半导体电阻应变片组成惠斯顿电桥作为力电变换测量电路的,具有较高的测量精度、较低的功耗。NPX和SP12系列的智能传感器都包含了加速度计,加速度传感器利用其质量块对运动的敏感性,实现汽车移动即时开机,进入系统自检、自动唤醒,汽车高速行驶时按运动速度自动智能确定检测时间周期,用软件设定安全期、敏感期和危险期,以逐渐缩短巡回检测周期和提高预警能力、节省电能等功能。NPX还将8位MCU封装在智能传感器中。艇随着银TP竖MS窜产品交市场导对I亿C高荒整合脖度和苹高可裹靠性溜的要醉求,崖目前项已经背有了送如G旦E逝NP态X那舟样的常将所抹需测填试各蝶物理夺量的英传感卸器与唤MC饱U合绣二为惧一的违智能嚷传感惨器模显块,妄在未揉来几锹年内友还会彼开发体出包卸含R评F发毫射芯尘片三痰合一浩的模耻块,耻包含述利用烛运动塌的机炕械能魂自供捉电的江四合涉一的笑模块头,届把时远服程轮崭胎压贡力监途测模诸块只爪有一疏个模岭块和女一个分天线概组成够,客驾户的惜二次刃设计饮变得待十分须简便捐。姻TP狸MS迹的工启作频墨率北再美标颤准为洲31赚5M柴Hz隆,欧他洲标真准为牛43辩3.姨92烧M京Hz驰,韩粗国为谈44迟8咬MH污z,彻已有待人建主议新锹标准航为8美68臭M店Hz律。其雄发射盒功率镰又不越能超础过1缓0d递Bm掀,否投则要谁接受商无线懒电管键制。葡工作誉模式侄有A贷SK功(振喝幅变关换调缺制)脾、F疗SK舰(频灿率变简换调短制)辜,F球SK屠抗干原扰较茅好。断因此器,对鸣RF察芯片尚选用凤的要第求是尽:(昏1)非发射种功率荷尽可训能大尝;(刚2)纽芯片锤外型啊尺寸爸尽可矛能小踏;(达3)蚂具有岂比较袜好的妻性能傍/价驱格比介。A什TM日EL甜的T串57屡54故、I少nf仔in棕eo邀n的罪TD米K5随11拖0的付标称蹄发射撕功率薯都达汇10寻dB塌m。碌电池倘选用妨锂亚虎电池待,以掠保证乌远程瞧轮胎盈压力雨监测箱模块星在高忍低温求环境洒中都堆能正它常工坝作。房传统高的锂席电池液在-魂课40燕℃语低温劈时丧膀失电付能,晃在+五10座0泽℃进高温控时会广自动扰放电嫩。T药AD挑IR凳AN屋L知TH钉24晶50借锂亚迎电池帽能满某足T鉴PM穿S宽刘温度雁范围汉的要止求。娱天线熄是远溪程轮荒胎压咽力监炼测模滋块发连射功犬率提鸡升的摔关键倍,天炒线技朴术涉粉及天猎线的港几何疮形状棋、材嫩料、年介质肉等诸菊多因猴素。谜远程赚轮胎宝压力成监测惹模块将的整皂体电悟源管淋理是右十分旗重要漏的,湿一个善锂亚恐电池卷要向广这个溜模块伙提供书3-佛5年翠的工稍作能遣源,村做好岸电源倒管理片和如灶何省蛾电是兰关键斤所在堆。谅发射屿模块裕在汽叹车轮意胎内征的安慰装有讽二种博方式扒,一喂是利傻用气塌门咀使安装抖,这佛是目套前使厦用最汤多的舅;二砖是利令用紧桃箍扣半安装散在轮途毂上匠,这匹是最必早的淋办法窜,但训振动势后会丹移位背。无爱论采陵用哪庄种方绵式,败安装兰完T添PM爷S发塔射模太块都基必须说对轮唐胎重球新做满动平览衡检贵验。餐中央截监视眯器即福TP奔MS嘉接收俗器主椒要由句UH绞F猾AS够K/仍FS轨K拒RF窑接收兽IC幼和信壁号处晒理M召CU沈、键阶盘、托LC貌D显魂示器菌组成然。R汤F接剩收I怒C和妙信号寸处理冷MC躲U安驾装在栏一个伴盒子芦里,湖可安辣装在悠汽车脾仪表症箱内膜,带闯控制涛键盘淡的L诸CD护显示安器可情安装配在驾暗驶台寄上,楚LC刺D显自示器兆能实捐时显淹示每经个轮鬼胎的愿压力她、温谋度,截和每营一个筹轮胎路的I默D识膏别码碎,以捉及声哑光报碍警。刚由于恼接收汽系统册是工承作在奏汽车作车厢勒内,猛其环敢境温办度是暮常温餐而且搅变化妨不大春,电孙源可乐以使浅用汽泊车的桥12器V或庄24贡V电这源,东因此妄对器锹件选截用只裳要是须工业烧级即暂可,领省电席的要烤求也鸭不高贩。刘RF给接收巩IC飞选用冒时一助般考史虑需侦要较偿高的岩接收锹灵敏爽度,脸以提资高T青PM汪S的房工作元效率食和降落低整拦个系炎统的梨生产蹦成本品,A岛TM医EL悼的T赤57野43音、I民nf缓in枝eo峰n的洽TD垮K5锅21告0的遗标称忆灵敏愧度都中达-彼10设0d判Bm睛以上眨。蠢TP乳MS杏技术双发展向趋势助汽车横轮胎锐压力蒙监视禾系统梯是驾斜车者意、乘再车人浅的生白命安辱全保衫障预效警系卵统,袋将是任一个报永恒年的主零题,砖因此蛛,T警PM袍S将裕成为瞧汽车优安全污保障岁系统钻之一德。T抛PM先S发昏射模杆块将究向高饭度集怨成化胶、单扇一化她、无赌线无桌源化束方向扭发展梅。龄米其召林集绳团公株司、涨固特目异轮流胎橡批胶公法司已涨开发酒出在豪轮胎吧制造胞时的堆成形关工序狗中,姨将压茎力、伙温度洽监测商和信河号发宝射装芹置被锁埋入恩轮胎及胎壁程内,源它在渴轮胎勇的整仍个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