摘要
轮胎是舒适、安全和节油驾驶的基础 – 前提是充气适度。这看似简单，但没有胎压监测系统（TPMS），驾驶员只能想当然地估测，通常无法获得合适的胎压。我们来看一下世界各地政府的规定。基本上每个地区都采用经实践验证的技术高效地监测胎压，提醒驾驶员可能出现的隐患，出台了相应的法规，要求汽车制造商在许多类别的车辆中配备TPMS。
引言
基于TPMS所需的压力传感、微控制器（MCU）、射频（RF）和接口技术，飞思卡尔半导体积极参与胎压监测已逾15年。2007年，飞思卡尔已不仅仅能继续提供分离的组件，还将其技术整合到单一封装解决方案中。最近，飞思卡尔的技术又取得了新的进展，可以提供一个更新的单一封装解决方案 ，利用微机电系统（MEMS）和MCU技术的进步，扩展该集成解决方案的性能。本文介绍了胎压监测系统的要求和实施该系统的变化，以及系统级封装解决方案的最新技术，还讨论了在不久的将来可能出现的技术进步。
足气驾驶
胎压合适不只是涉及使轮胎气压达到制造商推荐的范围。有些情况还可能会给驾驶员带来麻烦。
首先，制造商推荐的气压是一种“冷”气压。在车辆停驶一个多小时后测量胎压，所测胎压由轮胎的承载能力决定，而且在驾驶时胎压会有所上升。当轮胎因驾驶而变热时，不应该下调胎压测量结果来估计冷胎压，即使在驾驶时大多数轮胎胎压每平方英寸通常都会增加大约3-5psi（20 kPa- 35 kPa）。
胎压计通常测量外部环境压力和轮胎内部压力之间的差异（称为表压）。然而，胎压受海拔高度变化的影响。例如，在高海拔地区（如亚利桑那州弗拉格斯塔夫）冷胎压合适的汽车驾驶到较低海拔地区（如亚利桑那州凤凰城）时， 将会气压不足，大约少3 psi (20 kPa)。同样，在凤凰城冷胎压合适的轮胎驾驶到弗拉格斯塔夫时气压会过高，大约高3 psi （20 kPa）。
季节性的温度变化也是影响胎压是否合适的因素。即使不考虑轮胎因长时间未工作而气压损失（参见《安全考虑因素》），在夏天（比如90°F度时，约32 ℃）设置冷气压，也将比在气温为0°F（约-18 ℃）的冬天早晨设置减少大约16%。
没有TPMS，那些不检查轮胎的驾驶员经常或在某些情况下有可能使用气压不正常的轮胎，因而有驾驶危险。
历史回顾
据美国国家公路交通安全管理局（NHTSA）估计，没有TPMS时， 每年有2.3万起涉及轮胎漏气或爆胎的交通事故，其中535人死亡。这两个问题可能都是胎压不合适造成的。由于安全原因，美国政府颁布了《运输设备召回、改进、责任认定和文档记录法案》(TREAD)。作为TREAD法案的一部分，联邦机动车辆安全标准（FMVSS 138）要求所有总重量等级达1万磅或小批量制造的汽车、卡车和公共汽车自2008年后都必须安装TPMS。
世界其他地区也认识到了胎压不正常所带来的安全问题。在法国，Sécurité Routière估计交通死亡事故中有9%是由于胎压不足引起的。德国DEKRA估计与轮胎相关的问题占所有交通伤亡事故的比例大约为41%，并指出，没有TPMS，道路上75%的车辆至少有一条轮胎亏气达3 psi （20 kPa）或以上。
气压合适的轮胎除了可以提高安全性以外，还可以提高车辆的燃油经济性。因此，许多地区都已要求或将要求安装TPMS。表1给出了不同地区的要求和实施时间。
表1. 各地区的TPMS法规要求
法规的颁布驱动着TPMS的显著增长。市场调研公司Frost and Sullivan预测，到2014年1北美将近38%的车辆将安装TPMS。该公司预计，到2018年欧洲安装TPMS的在用汽车数量将增加到3670万辆。TPMS的持续进步/变化
活跃的行业研究和其他技术进步以及新法规有望改变未来TPMS系统的功能要求。显示有关车辆健康的更多信息，特别是涉及到轮胎时，将要求汽车制造商更频繁地获取和传输数据。能量收集利用、双轴加速度传感器、无气轮胎和法规修改，如扩展频率范围正在被讨论中。
一级系统制造商已经推出了将TPMS与其他车辆系统集成的产品。车辆稳定控制系统能够利用TPMS提供的额外信息。
稳定控制需要传感器融合，从而将TPMS数据与其他车辆传感器的数据结合。飞思卡尔的传感器融合功能能以适当的格式提供原始数据，供其他车辆系统使用。
能量收集技术从轮胎的振动中提取电能，可以不需要更换向每条轮胎的TPMS节点供电的电池，或显著延长电池的使用寿命。能量收集可以支持其他TPMS的进步。
今天，TPMS数据以非常缓慢，长时间间隔进行传输，只用来确定胎压是否降低。将胎压数据集成到稳定控制中需要的数据量更大、传输更频繁，会大大降低现有设计的电池寿命。借助能量收集，将实现更高的数据速率，而无需频繁更换电池。飞思卡尔正在探索TPMS中新兴能量收集技术的实现。
双轴加速度传感器和三轴加速度传感器通常用于消费电子品中进行运动检测。然而，今天大多数胎压监测系统使用单个加速度单元。采用双轴加速度传感器，TPMS制造商可以识别轮胎位置，这一过程称为定位。有些TPMS制造商可能需要三轴功能。
例如，中国的TPMS法规可能要求熄火时轮胎可以被跟踪，以确定轮胎因为调换或某个问题从一个位置换到另一个位置时是否发生了变化。现今，进行特定的轮胎定位时，车辆需要处于驾驶状态，使系统可以调查每个轮胎的数据，然后确定每个轮胎的位置。
双轴加速度传感器的使用几乎可满足了所有定位方案，而单轴加速度传感器则受其应用的限制。
无气轮胎可能会极大地干扰TPMS的安装。轮胎制造商正在努力开发无气轮胎，在接下来的五到十年中，这些轮胎可能开始出现在生产车辆中。然而，在无气轮胎普及前，汽车制造商仍将不得不依靠TPMS技术来保持充气轮胎的正常气压。无气轮胎也需要轮胎监测系统，需要检测施加给轮胎的压力和负荷。
法规正在修改，如现在有人提议在工业、科学和医疗（ISM）中使用比拥挤的434 MHz更高的频率。中国大陆或台湾有可能更改为835-875 MHz。新频率建立时，飞思卡尔会有使用新的频段的发射器。
飞思卡尔一直与汽车市场的领导者合作，共同开发TPMS应用，不断探索更充分地利用系统级封装技术，使TPMS供应商能够有效控制成本，缩短设计时间。
驾驶更安全、更高效
胎压监测系统已证明有助提高汽车的安全性，提高的燃油经济性，从而减少二氧化碳排放量。这些系统还可以减少轮胎磨损，使轮胎寿命更长，稳定的驾驶品质，由于好处众多，政府无需法规为购车者提供价值。然而，法规的存在，并且在全球各地不断增加。法规的出台带来了额外的发展动力，提供了可预见的市场的增长，并促进TPMS供应商之间的激烈竞争。
2003年，飞思卡尔率先开创了最初的TPMS系统级单芯片方案。Xtrinsic FXTH87近来取得了最新成果，使TPMS设计进入了新的阶段。压力范围、加速度传感器轴、封装和其他可选项，使FXTH87 TPMS是个易于设计的方案，甚至可满足当前世界各地最复杂的TPMS要求。
汽车市场是飞思卡尔的一个关键业务领域，TPMS专长已经不仅限于与客户进行系统级专家讨论，而是能够将所有相关技术集成到单一封装中。这不仅充分利用了在多个领域的芯片领域的经验优势，以及我们在其它几个领域（包括传感器融合）的研发和探索获得的软件方面的经验优势。最终结论是，高度集成的Xtrinsic系统解决方案在胎压监测系统中充分得到了验证。 |
