TPMS(Tire Pressure Monitoring System)是輪胎壓力監測系統的簡稱，主要用於汽車行駛時自動實時監測輪胎壓力，並對輪胎漏氣和低壓進行報警，以保證行車安全。
為什麽汽車需要安裝胎壓監測系統？
在高速行駛過程中，輪胎故障是所有駕駛員最擔心和最難預防的，也是突發交通事故的重要原因。據統計，我國高速公路上70%的交通事故是由爆胎引起的，而在美國，這壹比例高達80%。如何防止爆胎已經成為安全駕駛的重要課題。據國家橡膠輪胎質量監督中心專家分析，保持標準胎壓，及時發現輪胎漏氣是防止爆胎的關鍵。而TPMS-汽車輪胎壓力監測系統無疑將是壹個理想的工具。
汽車輪胎壓力監測系統利用安裝在每個輪胎中的壓力傳感器直接測量輪胎壓力，並顯示和監測輪胎壓力。當輪胎壓力過低或漏氣時，系統會自動報警。
當年因凡世通輪胎質量問題，造成超過100人死亡，400人受傷，引起業界和美國政府的高度關註，普利司通/凡世通公司被迫收回650萬條輪胎。根據美國汽車工程師協會最近的壹項調查，美國有26萬起交通事故是由輪胎壓力低或漏氣引起的。此外，每年有75%的輪胎故障是由輪胎漏氣或充氣不足引起的。由於每年造成巨大的經濟損失，美國政府要求汽車制造商加快開發TPMS系統，以減少輪胎事故的發生。2000年6月165438+10月1日，美國總統克林頓簽署並批準了國會修改聯邦運輸法的提案，要求2003年以後的所有新車都采用這壹系統作為標準配置。
許多歐洲汽車制造商將TPMS組裝到他們自己的車型中。隨著中國汽車市場的發展，越來越多的汽車進入普通家庭，汽車的安全性已經成為車主們重點考慮的問題。
安裝胎壓監測系統有什麽好處？
有效防止穿刺
(2)有效避免無氣行駛造成的輪胎損傷。
(3)有效避免油耗增加
(4)保證車輛的最佳操縱性能。
(5)避免車輛零部件異常磨損。
輪胎壓力監測系統的分類(TPMS)
目前安裝在車輛上的胎壓監測系統有兩種，壹種是使用ABS傳感器的間接測量系統，另壹種是使用安裝在輪胎上的無線接口傳感器的直接測量系統。
間接輪胎壓力監測系統。
間接胎壓監測系統通過防抱死制動系統(ABS)上的車速傳感器判斷每個輪胎的胎壓。車輛在行駛中，當壹個輪胎的胎壓較低時，車重會使輪胎的直徑減小，車輪之間的圈數自然會不同。經過計算，報警系統將被觸發，以警告司機。
間接式胎壓傳感系統的優點是與ABS共用同壹個傳感器和傳感信號，無需額外增加硬件設備，只需調整車內電腦的軟件即可獲得胎壓異常的預警信息，因此開發時間和成本較低。但它的缺點是間接胎壓傳感系統通過采集和比較輪速來判斷胎壓是否過低。所以如果要使用間接胎壓監測系統，前提是車輛必須有ABS系統，而且會影響胎速的因素不僅僅是胎壓異常，還有行駛路面。比如在雪地或濕滑路面行駛時，怠速會大大增加壹個輪胎的轉數，或者車輛高速轉彎時，輪胎的抓地力已經無法承受轉彎時的離心力，外胎和內胎的轉數明顯不同，這些情況都會導致錯誤的警告信息。另外，當四個輪胎的胎壓同時下降時，系統會失去判斷的標準，警告信息自然不會出現。間接胎壓監測系統最有爭議的是檢測功能只能在車輛行駛時發揮作用，無法判斷備胎或車輛停滯時。
直接輪胎壓力監測系統。
直接胎壓監測系統是在每個輪胎內安裝壹個壓力傳感器，直接測量輪胎壓力。該系統包括傳感發射器、接收天線、接收器和監控裝置。直接式胎壓監測系統是在特制的金屬氣門嘴上安裝氣壓傳感發射模塊，通過安裝在每個輪胎氣孔上的傳感發射器，將測得的胎壓數據以無線方式發送到接收天線，然後顯示在監視器上。如果輪胎掉落，直接輪胎壓力監測系統可以提供即時警告。甚至，有些系統允許駕駛員直接從行車電腦上查看四個輪胎的實時胎壓數據，隨時了解每個輪胎的胎壓狀態。為了進壹步提高系統的可靠性，本系統的設計中還增加了保護措施。這是因為隨著電子技術的應用越來越多，車內會安裝更多的傳感發射器，所以在傳輸胎壓數據的時候，也會傳輸壹組識別碼，防止系統接收到錯誤的信息。另壹方面，當系統出現問題時，例如無法接收信號或電池沒電，駕駛員也可以從監視器中得知。
目前汽車上常用的安全系統，如ABS、安全氣囊等，都是“被動”型，即只有在發生事故後才會啟動保護人和汽車的安全措施。胎壓監測系統屬於“主動”安全預警系統。
輪胎壓力監測增強汽車安全性
在未來幾年，安全壹直是推動輪胎壓力監測系統(TPMS)發展的主要動力，因為許多交通事故都與輪胎缺陷有關，所以TPMS有望成為發展最快的汽車電子應用。本文介紹了飛利浦公司的輪胎壓力監測系統方案。
據行業統計，胎壓不當可能會破壞汽車的穩定性，影響汽車的行駛和制動，導致每年數十萬起交通事故。較低的胎壓與幾乎所有涉及制動的撞車事故有關，因為較低的胎壓會導致制動距離增加。
很多汽車司機往往忽略了輪胎中的隱患，雖然輪胎是保證汽車性能的最重要因素之壹。適當充氣的輪胎不僅可以增強安全性和性能，還可以節省燃油和延長輪胎壽命。然而，20%的輪胎仍然處於40%的充氣不足狀態。這不僅會顯著降低輪胎的壽命，還會增加油耗。根據固特異的數據，副充氣狀態下每下降3 PSI，燃油就會增加1%。
美國運輸部國家公路交通安全管理局(NHTSA)最近要求，從2007年開始，在美國銷售的所有汽車必須配備輪胎壓力監測系統(TPMS)。當汽車輪胎處於25%的欠充氣狀態時，這些系統會向駕駛員發出警告，從而有效防止輪胎被損壞，從而避免輪胎充氣不足時汽車載物造成的交通事故。
美國已經頒布法規，要求從2003年下半年開始，所有新組裝的汽車必須配備TPMS。這主要是因為2000年夏天發生的壹系列交通事故都是由於副充氣輪胎在行駛過程中與車身分離而導致追尾。新頒布的法律要求使用更先進的直接TPMS，即在每個輪胎中進行壓力監測。直接TPMS不僅有助於防止交通事故，而且每年還可以節省高達6543.8美元+0.7億美元的油耗和車輛維護費用，因為副充氣輪胎會縮短輪胎壽命並增加油耗(NHTSA)。
TPMS市場
在未來，輪胎壓力監測系統的市場將會非常巨大。咨詢公司Strategy Analytics指出，胎壓監測有望在未來幾年成為汽車電子系統中增長最快的領域，2010年將達到3000萬套。作為少數幾家既能提供直接TPMS解決方案又能提供相關信號調理芯片(P2SC)的公司，飛利浦有望占據較大的市場份額。
直接測量系統
標題:輪胎壓力監測模塊本身由以下三部分組成:
1.壓力傳感器(通常是壓阻模擬器件)；
2.壓力傳感器信號調理芯片(可以集成在壓力傳感器中)；
3.射頻發射器設備。
直接胎壓監測系統是壹種可以直接測量輪胎內部胎壓的監測系統。為此，輪胎壓力監測模塊將位於輪胎中(通常在充氣閥旁邊)，並通過射頻(RF)將其測量數據廣播到中央接收器。該射頻鏈路使用與遙控無鑰匙進入(RKE)系統相同的射頻原理和頻率範圍。由於RKE系統已經廣泛應用於現代汽車，這種射頻鏈路可以與RKE系統共享資源，節省整個系統的成本。飛利浦的TPMS采用了與業界領先的遠程門開關技術相同的射頻鏈路，該技術已通過現場測試，並被制造商采用，如西門子VDO的被動進入系統(passe)。
胎壓監測模塊本身由以下三部分組成:1。壓力傳感器(通常是壓阻模擬器件)；2.壓力傳感器信號調理芯片(可以集成在壓力傳感器中)；3.射頻發射器設備。
輪胎壓力監測模塊必須能夠承受-40°C以上至150°C的溫度和高達2000g g的加速度..在極端環境下，將采用壹些特殊裝置來保證10年的使用壽命。
輪胎壓力監測模塊中的壓力傳感器是典型的MEMS器件。目前，在TPMS，只有幾家主要的專業公司擁有專業技能和經驗來生產能夠在真正惡劣的環境中確保足夠堅固性的傳感器。
封裝輪胎壓力監測模塊也很重要，該模塊包括下述壓力傳感器信號調理芯片。& lt！-# # # # # #-& gt；來自矽晶片傳感器的信號必須被放大和數字化，並且整個設備需要被校準和初始化。飛利浦公司的傳感器信號處理芯片P2SC從傳感器電橋收集信號，將信號數字化，然後直接測量芯片上的溫度，並執行所有必要的校準和初始化操作。P2SC擁有基於STARC的RISC第二代微控制器內核，已通過RKE應用的現場測試，專用於TPMS。P2SC的功耗也在優化後降到了最低，而且作為獨有的性能，P2SC還可以通過車輪識別特性解決旋轉問題。
目前，基於UHF發射機的外部SAW或PLL可以單獨使用，也可以集成到設備中。不過飛利浦半導體已經發布了在同壹芯片上集成超高頻PLL的第二代P2SC。
這有助於進壹步降低壓力傳感模塊中PCB的成本和尺寸。未來，該設備將完全集成到“智能傳感器”封裝中:輪胎上只有壹個芯片和壹個封裝解決方案。
如上所述，TPMS的接收器設備也是基於類似於RKE接收器的技術。因此，現有的射頻接收器可以在TPMS和RKE之間共享。這可以顯著降低成本，因此許多汽車制造商強烈要求供應商將RKE和TPMS整合成壹個系統。
經過校準和初始化後，每個輪胎現在都可以向駕駛室的儀表板發送壓力信息，車身控制器也可以確定信號來自哪個輪胎。但是如果司機在換(轉)胎會怎麽樣呢？
我們可以通過以下途徑解決這個問題:1。每個車輪都配有專用的射頻接收器；2.感應測量不受車速影響，測量包含ABS/ESP信息；3.射頻信號的放大和分析(radio4.雙向射頻鏈路；5.如果醒來。
飛利浦選擇了低頻喚醒方案進行輪胎定位。這種解決方案的成本相對較低，並且可以實現可靠的即時識別。小型低頻(125KHz)駕駛室天線向特定胎壓監測模塊發送喚醒信號，胎壓監測模塊通過射頻鏈路發送響應信號。低頻喚醒必須在駕駛室天線和胎壓監測模塊之間1m左右，這已經被證明是完全可行的，飛利浦半導體的無源無鑰匙進入，PKE)技術是可以實現的。此外，在遠程開門時，需要在兩者之間橋接壹個類似的距離。此外，胎壓監測模塊中的三維(3D)接口也需要保證接收到的喚醒信號的靈敏度獨立於信號發射源。
壓力監測系統在很多年前就已經實現了，只是在高端豪華車上才有配備。當代TPMS是基於壓力傳感器，其中包含專用於調節壓力和溫度信號的ASIC。然而，新法將使TPMS成為各種汽車的標準配置。
P2SC是壹種直接測量解決方案，可以提供低頻喚醒和高頻返回信號，這意味著系統可以“請求”每個輪胎報告當前的壓力狀況，並將這些信息中繼給駕駛員。壹旦點火啟動，每個輪胎都會被“喚醒”，並在駕駛員啟動汽車之前報告輪胎上的狀態信息。在整個旅途中，輪胎會保持“清醒”，定期更新狀態信息。如果壓力突然下降，輪胎會自動將這壹信息傳遞給駕駛員，無需提前喚醒。駕駛員將能夠使用儀表板上的圖標顯示或虛擬汽車來獲取輪胎壓力信息。
目前正在量產的下壹代TPMS將使用微控制器(如飛利浦的P2SC)取代ASIC。因為胎壓監測模塊上的電池在成本和壽命上還有壹些問題需要解決，汽車電子行業還需要繼續研究使用更少電池的解決方案，比如使用電感耦合或者無源GHz技術。
汽車輪胎壓力監測強制性國家標準的建議
道路交通事故是所有國家面臨的壹個嚴重問題。據公安部交管部門統計，2006年全國共發生道路交通事故378781起，死亡89455人，受傷431139人，是* *事故傷亡人數的十倍以上，直接財產損失654380+0.4億元。高速上突然爆胎引發的車禍位居高速公路事故之首，占高速公路事故死亡人數的49.81%，受傷人數的63.94%，直接財產損失的43.38%。輪胎爆胎、疲勞駕駛、超速行駛被公認為中國道路交通的三大殺手。美國汽車工程師協會最近的壹項調查顯示，美國每年因爆胎導致的交通事故有195000起。如何監測和安全控制輪胎爆胎已成為安全駕駛的壹個重要而緊迫的課題。
2000年6月165438+10月1日，美國公路交通安全管理局要求在美國銷售的所有汽車都必須安裝“輪胎壓力監測系統”(TPMS)，並提出了汽車組裝廠的實施時間表。TPMS系統是指直接動態監測汽車輪胎氣壓，當氣壓降低，出現危險情況時發出警報，防止輪胎爆裂，保證行車安全。但是有壹個缺陷就是爆胎後無法搶救。
輪胎是汽車的重要組成部分，關系到行車安全。但是，汽車爆胎的問題不是輪胎廠家壹家就能解決的。直到今天，世界上還沒有不會爆的輪胎。目前，中國還沒有強制性的國家標準來防止輪胎爆胎，但中國企業已經成功開發出比美國TPMS更先進、更安全的系統。不僅能自動監測胎壓，還能在爆胎後實施安全救援。
如果將我國自主研發的“胎壓監測與爆胎安全控制系統”作為我國強制性的汽車安全標準，對於提高我國汽車技術的國際水平，增強我國汽車企業自主創新的積極性，實現科技創造安全，減少每年數萬起爆胎造成的人員傷亡，將具有十分積極的意義。同時可以誕生新型的汽車安全導向型產業，增加經濟增長和就業，對促進我國經濟發展和全面建設節約型社會發揮重要作用。
因此，建議國家發改委予以重視，要求國家標準化管理委員會盡快出臺《車輛輪胎壓力監測和爆胎安全控制》強制性國家標準。
TPMS前景不錯，前後產品各有特色。
TPMS(胎壓監測系統)是繼ABS(防抱死制動系統)和安全氣囊之後，國外第三個立法的汽車安全電子產品。
經過幾年的市場導入，TPMS在中國已經得到了壹定範圍的認可，部分產品已經開始在市場上銷售。隨著廠商產量的擴大和競爭的加劇，下壹階段會有更多的廠商進行廣告宣傳，提高技術服務水平，這將產生很強的互動效應。此外，提高個人和家庭的安全性是車主的願望，投入少量資金來換取汽車的安全性會成為大眾的選擇。再者，由於市場量的擴大，廠商的生產成本會大大降低，降價和性能提升的結果會促進TPMS的普及和推廣，從而使TPMS的預裝市場更具拉動性。因此，TPMS工業的前景是明朗的。隨著人們對汽車安全的重視，在不久的將來，國內通過立法強制安裝TPMS的可能性會越來越大，TPMS前景看好。同時，作為汽車安全保障系統之壹，TPMS的傳輸模塊將向高度集成化、簡單化和無線無源化方向發展。
目前國內有數百家TPMS廠商，但市場容量小，普及率低，技術有待進壹步提高。預組裝市場被國際廠商壟斷，國內廠商只能在夾縫中生存。如果企業沒有實力，就只能通過引進國外的TPMS開發平臺和生產線來生產產品，所以完全沒有自主知識產權。目前，國內常見的解決方案主要由摩托羅拉、英飛淩、通用電氣(GE)等企業提供。
TPMS市場:被動和高度整合是技術方向
目前，由爆胎引發的交通事故在高速公路事故中居首位，爆胎已經成為道路交通殺手之壹。作為爆胎的“克星”，TPMS(胎壓監測系統)可以實時自動監測行駛車輛的胎壓，及時準確地對氣壓異常的輪胎進行報警，進而防止車輛失控爆胎。據悉，由全國汽車標準化技術委員會制定的TPMS標準有望於今年年底頒布，這將給中國TPMS產業帶來巨大的發展機遇。
安全是駕駛中最關心的問題，由此衍生出的汽車安全產品種類繁多，TPMS就是其中之壹。據統計，我國高速公路上70%的交通事故是由爆胎引起的，而在美國，這壹比例高達80%。如何防止爆胎已經成為安全駕駛的重要課題。TPMS的誕生無疑為人類解決爆胎問題指明了方向，被業界認為是最有可能的高科技汽車之壹。TPMS市場也被認為是中國安全汽車電子產品市場中最具潛力的市場。
滯後的法律法規阻礙市場發展。
目前，TPMS在中國的整體市場容量較小，滲透率較低，仍處於初級階段。很多業內人士認為，原因之壹是法規滯後，政策不傾斜。“政府法規壹直是推動新技術在汽車行業應用的強大動力，TPMS也不例外，但目前國家還沒有頒布安裝TPMS的強制性法規。”飛思卡爾汽車電子高級技術市場工程師楊斌在接受采訪時表示。
華陽集團策劃部何華也告訴記者:“在美國，TPMS產品的受歡迎很大程度上是因為政策的傾斜。但中國目前沒有出臺相應的政策，所以市場不會馬上爆發。”其實壹些發達國家為了行車安全，早就在這方面立法了。安立信公司售後技術部工程師劉永恒給政府提了壹個建議:“制定TPMS標準的相關專家要根據中國自身的產業、技術、應用發展等情況，量身定制適合中國國情的TPMS標準。”據悉，由全國汽車標準化技術委員會制定的TPMS標準有望於今年年底頒布。多數業內人士表示，如果中國TPMS標準出臺，無疑會給市場帶來巨大的刺激。
毫無疑問，TPMS工業有壹個光明的未來。何華告訴記者:“雖然中國還沒有立法，但是美國的立法和市場的強制措施會影響中國的車輛發展方向。是否安裝TPMS是部分地區出口車輛的非貿易壁壘，是否擁有TPMS也是在華車輛銷售的新賣點。目前已有幾款國產車在新車設計時采用了安裝TPMS的方案。安裝了TPMS的新車壹旦上市，將進壹步實現TPMS工業化的步伐。未來幾年，我國車載電子產品市場仍將實現快速增長，市場潛力將進壹步釋放。”
當然，目前業內人士並不確定市場的增長方式。“TPMS國內市場是爆炸性增長還是穩步增長，取決於標準的性質以及消費者對成本上漲的接受能力。現在還很難預測。”楊斌告訴記者。
工業的加速需要擴大宣傳。
法律法規的滯後是其中之壹，消費者意識水平低也是產業發展的障礙之壹。“就像是江湖中的隱俠。隱藏的夏在太平天國是看不到的。輪胎有危險，隱藏的夏才能成名。”劉永恒向記者形象地打了個比方。“壹方面，加快TPMS的普及需要國家強制性法規政策的支持，另壹方面，需要加大對車主的宣傳力度。只有觀念提高了，才能真正樹立輪胎安全的意識。”劉永恒補充道。
航盛公司TPMS事業部的張博給記者提供了這樣壹組數據:“40%的消費者認為汽車輪胎在高速行駛的過程中保持氣壓壹致非常重要，但大多數認為爆胎主要是氣壓和溫度過高造成的，與氣壓過低關系不大；20%的消費者認為名牌輪胎可以使用並定期更換，不需要監測胎壓和溫度。”可見，目前很多消費者對TPMS了解不多，甚至壹無所知。
在宣傳推廣的過程中，很多業內人士提出了自己的建議。除了打“安全牌”，強調產品可以提高汽車的安全性能，還可以打“省油牌”。“在胎壓正常的情況下，汽車行駛時的阻力肯定比胎壓異常行駛時的阻力小，這樣就可以達到省油的問題。目前油價上漲較快，很多消費者會選擇節油產品進行購買和安裝。”張博向記者解釋道。
隨著產品的推廣，消費者的認知度會逐漸提高，市場量會相應擴大，廠商的生產成本也會降低，降價的結果會促進TPMS的普及和推廣，從而實現良性循環。當然，也有業內人士認為，雖然目前TPMS供應商數量眾多，但質量良莠不齊，產品可靠性差，這也是制約行業發展的因素之壹。
無源化和高度集成化是技術方向。
法規和消費者意識是推動市場的外部因素，而內部因素是TPMS產品技術的不斷提高。輪胎在高速下的工作環境相當惡劣，這對TPMS產品提出了更高的要求。在產品技術發展趨勢上，大多數業內人士認為無源化(即無電池)和高度集成化是發展方向。“直接輪胎壓力監測系統需要使用壽命非常長的電池，通常為7-10年。因為電池位於輪胎內，所以電池必須很輕。此外，必須選擇低功耗的元件。TPMS未來的發展趨勢很可能會向非能動系統演變。”楊斌說。
張博還認為:“TPMS的主要技術難點集中在胎兒體內的發射監測模塊。目前，由於使用電池，TPMS仍然無法完全解決以下問題:體積過大、重量過高、使用壽命有限、監控密度無法實時監控、穩定性和可靠性無法保證。如果宮內模塊是被動的，上述問題就解決了。”
對於TPMS芯片，楊斌認為高集成度(單芯片方案)、準確的無線收發、能夠識別汽車是運動還是靜止的要求，指明了芯片技術的發展方向。他認為，將上述所有功能整合到壹個包中也是TPMS的發展方向之壹。何華還認為，TPMS的發射模塊作為汽車安全保障系統之壹，將會是高度集成的、單壹的、無線無源的。當然，專業定制也是TPMS產品發展的壹個趨勢。劉永恒告訴記者，智利壹些大型礦用車都向安立信公司訂購了特殊的TPMS產品，該車輪胎的高度高達3.6米。
TPMS作為壹種新興的汽車電子產品，具有廣闊的市場前景。何華告訴記者，2007年全球TPMS產品總量比2006年增長96%，達到9200萬套；2008年增長將趨於穩定，預計增長30%，達到6543.8+0.2億臺；到2011，將超過65438+6900萬套。TPMS行業研究報告顯示，目前中國專業和非專業TPMS廠商近200家，預計2010年將達到2200家，中國TPMS市場將全面爆發。我們期待TPMS產業在中國良性快速發展。