导言
根据TPMS所需的压力传感、微操控器(MCU)、射频(RF)和接口技能,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持续供给别离的组件,还将其技能整合到单一封装解决方案中。最近,飞思卡尔的技能又取得了新的发展,能够供给一个更新的单一封装解决方案 ,运用微机电体系(MEMS)和MCU技能的前进,扩展该集成解决方案的功能。本文介绍了胎压监测体系的要求和施行该体系的改变,以及体系级封装解决方案的最新技能,还评论了在不久的将来或许呈现的技能前进。
足气驾驭
胎压适宜不只是触及使轮胎气压到达制作商引荐的规模。有些状况还或许会给驾驭员带来费事。
首要,制作商引荐的气压是一种“冷”气压。在车辆停驶一个多小时后丈量胎压,所测胎压由轮胎的承载才能决议,并且在驾驭时胎压会有所上升。当轮胎因驾驭而变热时,不应该下调胎压丈量成果来估量冷胎压,即便在驾驭时大多数轮胎胎压每平方英寸一般都会添加大约3-5psi(20 kPa- 35 kPa)。
胎压计一般丈量外部环境压力和轮胎内部压力之间的差异(称为表压)。可是,胎压受海拔高度改变的影响。例如,在高海拔区域(如亚利桑那州弗拉格斯塔夫)冷胎压适宜的轿车驾驭到较低海拔区域(如亚利桑那州凤凰城)时, 将会气压缺乏,大约少3 psi (20 kPa)。相同,在凤凰城冷胎压适宜的轮胎驾驭到弗拉格斯塔夫时气压会过高,大约高3 psi(20 kPa)。
季节性的温度改变也是影响胎压是否适宜的要素。即便不考虑轮胎因长期未作业而气压丢失(拜见《安全考虑要素》),在夏天(比方90°F度时,约32 ℃)设置冷气压,也将比在气温为0°F(约-18 ℃)的冬季早晨设置削减大约16%。
没有TPMS,那些不查看轮胎的驾驭员常常或在某些状况下有或许运用气压不正常的轮胎,因而有驾驭风险。
前史回忆
据美国国家公路交通安全管理局(NHTSA)估量,没有TPMS时, 每年有2.3万起触及轮胎漏气或爆胎的交通事故,其间535人逝世。这两个问题或许都是胎压不适宜形成的。因为安全原因,美国政府公布了《运输设备召回、改善、职责确认和文档记载法案》(TREAD)。作为TREAD法案的一部分,联邦机动车辆安全规范(FMVSS 138)要求一切总重量等级达1万磅或小批量制作的轿车、货车和公共轿车自2008年后都有必要装置TPMS。
国际其他区域也知道到了胎压不正常所带来的安全问题。在法国,Sécurité Routière估量交通逝世事故中有9%是因为胎压缺乏引起的。德国DEKRA估量与轮胎相关的问题占一切交通伤亡事故的份额大约为41%,并指出,没有TPMS,路途上75%的车辆至少有一条轮胎亏气达3 psi (20 kPa)或以上。
气压适宜的轮胎除了能够进步安全性以外,还能够进步车辆的燃油经济性。因而,许多区域都已要求或将要求装置TPMS。表1给出了不同区域的要求和施行时刻。
表1. 各区域的TPMS法规要求
施行TPMS的规则使胎压成为轿车压力测验(包含歧管必定压力(MAP)、大气必定压力(BAP)、气囊压力、制动压力、HVAC压力等)的一个重要部分。据IHS iSuppli估量(图1),到 2015年2TPMS将占轿车传感器整个压力丈量商场的25%以上。
图1. TPMS与轿车压力传感器总添加
气压适宜的轮胎可削减爆胎、缩短刹车间隔,削减湿滑路面的打滑状况、进步车辆的全体可操控性。关于TPMS来说,检测的首要任务是预防爆胎。气压缺乏的轮胎发热更快,不能承载其所规则的负荷。这会形成轮胎过度屈挠,导致胎面别离和爆胎。假如不计轮胎遭到路途损坏的影响,则其每月天然漏气为1 psi (6.9 kPa),85%的胎压损耗是经过缓慢漏气形成的。
气压缺乏加上高速和/或超载状况添加了轮胎爆胎的风险。这种灾难性事情或许使车辆忽然冲向迎面而来的车辆或失掉操控。即便驾驭员操控了车辆,仍是需求紧迫替换轮胎。在车道上替换轮胎一般使驾驭员处于车流急驶的风险中,尤其在夜间或在气候恶劣的状况下愈加风险。
在轮胎压力超越额外最大值的极点状况才需求忧虑气压过高。气压过高或许是轮胎充气过多以及随后因驾驭和阳光照耀而发热等归纳要素形成的。因为这些状况比较稀有,因而大多数TPMS并不会对气压过高的状况宣布告警。可是,有些体系仍是会对气压过高的状况宣布告警。
燃油经济性考虑要素
胎压正常除了有利于安全外,必定还有经济上的考量。欧洲规范考虑了正常胎压所供给的燃油经济性。可是,轮胎磨损添加和气压不适宜形成的轮胎非正常磨损也添加了驾驭员的具有本钱。
商业货运职业依靠高燃油经济性降低本钱,证明胎压正常具有经济效益。固特异轮胎与橡胶公司进行的测验标明,15%的轿车和拖车轮胎气压缺乏,会形成轮胎比预期寿数缩短8%,燃料功率削减2.5%MPG。
因为重型牵引车/拖车或许有18条以上的轮胎,假如坚持适宜胎压,每辆车在其几十万英里的寿数期内能够节约数千美元的燃油费和轮胎修理本钱。乘用车也能因胎压正常而取得这两方面的收益。
直接式和直接式胎压监测体系
机动车运用两种胎压监测技能 — 直接监测和直接监测。直接式TPMS运用在防抱死制动体系(ABS)中的速度传感器,比较轮胎之间的转速差别来确认气压缺乏的状况。因为当某轮胎的气压缺乏时,其半径将稍小于气压正常的轮胎,因而在轿车行进时其转速与气压正常的轮胎转速不同。当体系检测到气压缺乏的状况时,会向驾驭员告警。
直接体系的首要缺陷是,它无法检测到因为空气穿透橡胶形成一切轮胎均呈现缓慢漏气或侧壁钢圈边际或气门呈现细小漏气的状况。假如一切轮胎漏气速度根本相同,轮胎之间的转速就不会有显着的改变。因而,直接体系关于 “监测”胎压就没有用。可是,关于穿孔和爆胎等意想不到的漏气,它的监测作用仍是相当好的。
除了要求车辆处于行进状况外,直接体系一般无法供给直接体系那样的成果。并且,假如替换、互换轮胎或给轮胎从头充压,用户有必要每次重置体系。
与直接体系相反,直接式TPMS选用装置在气嘴或轮辋上或轮胎内的压力传感器,为每个轮胎供给独立的、频频的气压丈量。这些丈量数据被传输到轿车仪表盘,以告诉驾驭员。