摩托車TPMS系統簡介
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c)鋰亞電池節電功能的實現
由于帶有鋰亞電池的TPMS發射模塊直接安裝于輪胎之內，一旦安裝好后，一般情況下電池均不可能更換，因此，必須保證電池與輪胎具有相同的使用壽命，至少能連續工作5~7年，故低功耗及省電是非常重要的設計指標。
為了達到省電與延長電池壽命的目的，設計師們采取了技術措施讓系統在大多數時間進入休眠模式，當摩托車行駛或需要激活系統時，喚醒TPMS系統自動進入工作狀態。目前，采用喚醒功能的主要技術措施有2種：一種是利用軟件設定定時檢測。在發射模塊上安置開始工作（Wake-up）芯片，由接收器發出開始工作訊號；另一種是在智能傳感器模塊中增加慣性傳感器（Inertial sensor），利用輪胎運轉時的轉動慣量自動進入系統自檢，并可依照行駛速度自動調整檢測周期。
2．1．2 TPMS接收模塊
TPMS接收模塊結構主要由RF接收器、信號微處理器、LCD顯示器3部分組成。RF接收天線接收IC無線調制信號后，經RF模擬前端的LAN放大、LPF濾波、ASK/FSK解調，取出的數據流交安裝在同一個盒子里的信號微處理器，經軟件處理后還原出前后車輪的胎壓、溫度等數據供LCD液晶顯示器顯示，并智能辨別系統是否安全，以及提供聲光報警等。
2．1．3 主動直接式TPMS的優缺點
主動式技術的優點是，技術已經成熟，開發出來的模塊可適用于各廠牌的輪胎，但主動式TPMS發射器模塊需要電池提供動力，因此不可避免帶來一些弊端。如電池壽命有限；當氣溫嚴重降低時，電池容量受到影響而減少；這使得電池可靠性不夠穩定。此外，電池的化學物質也會導致環境問題，同時由于電池的存在很難降低發射模塊質量，安裝了發射模塊的車輪必須重新配重，重新做平衡試驗。
2．2 被動直接式TPMS組成
被動直接式TPMS與主動直接式TPMS的組成結構幾乎相同，所不同的是發射模塊內無需電池，故此也叫無電池TPMS。它是用一個中央收發器（central transceiver）代替了一般主動直接式TPMS中的RF發射器。這個收發器不但能接收信號，而且可以發射信號。其顯著特點是發射信號是依靠接收信號的能量來發射的。這就使得安裝在輪胎內部的TPMS發射模塊發送數據不需要電池，從而解決了上述因電池所帶來的種種問題。雖然此技術不用電池供電，但是它需要將轉發器（Transponder）整合至輪胎中，這牽涉到各輪胎制造商需建立共同的標準才有可能。因此，無電池TPMS短期內還難以流行。
另一種被動直接式TPMS是意大利倍耐力集團和歐洲許多公司正在努力研制的最新技術，系統中采用了一種極為先進的表面聲波(Surface Acoustic Wave，簡稱SAW)組件。據報導，SAW是由英國物理學家瑞利在1885年發現的，即在彈性晶體表面能發出某種頻率的表面聲波，也稱為瑞利波（用發現者的名字命名）。
近年來，科學家們利用SAW研制出各種不同的SAW組件，可產生不同的頻率響應，廣泛地運用于各類通訊領域的振蕩器、諧振器及濾波器等電路中。SAW組件敏感度高，當晶體受到擾動影響時，產生的頻率漂移均在數百kHz，利用目前的檢測儀器，可精確檢測到1Hz的微小變化量，正是利用了SAW的這些特性，研究者們在每個輪胎內放置3個SAW組件，然后，以發射機發射RF信號給SAW。當輪胎內的壓力或者溫度變化時，于是SAW發射回來的高頻信號也相應變化，天線接收到這些變化了的RF信號后，再送到DSP進行處理，根據特定的算法就可以知道輪胎內的壓力、溫度情況。由于SAW是無源器件，所以無需電池。
2．3 TPMS的工作原理
了解了TPMS的組成結構后，其工作原理便顯得較簡單。當摩托車開始行駛時，安裝在前后車輪內的發射模塊，自動喚醒。當系統通過自檢，確定無故障后，同時進入工作狀態。發射模塊內的智能傳感器按照預先設定的程序，自動檢測輪胎的壓力和溫度數據，傳送至數字式微處理器進行數據處理，再送入RF發射器進行無線調制，最后經發射天線發射到安裝在摩托車儀表盤附近的接收模塊上。接收模塊天線按照預先設定的程序同時接收前后車輪發射過來的IC無線調制信號，取出數據處理還原出前后車輪的胎壓、溫度值，直接顯示在LCD液晶顯示屏上，并智能辨別系統是否安全，以及提供聲光報警等。
3 TPMS的關鍵技術
TPMS涉及惡劣環境下工作的傳感器、無線通信、電池壽命、數據接收及顯示等多方面的高新技術，其中最為重要的關鍵技術有以下幾點：
a)電池。對于主動直接式TPMS而言，高性能長壽命電池是極其關鍵的技術之一，電池一旦失效，整個TPMS系統便處于癱瘓狀態，而失去應有的功能。
由于電池放置在輪胎內部，在非常惡劣的環境下工作，通常處于-40℃~+125℃溫度范圍，而傳統的鋰電池在-40℃低溫時喪失電能，在+100℃高溫時會自動放電，因此，首先必須解決電池的耐候性能，確保電池能在-40℃~+125℃溫度范圍內正常工作。此外，電池一般情況下不可更換，因而既不能使用體積和重量過大的電池，又必須具有高可靠性和7~10年的長使用壽命。
b)智能傳感器。包括壓力傳感器、溫度傳感器和數字式微型控制器在內的智能傳感器是TPMS的核心，工作在劇烈振動，環境溫差、壓力、濕度變化特別大和不便于即時檢修的條件下，不僅要求體積要小、質量小，而且必須具備高可靠性、高穩定性、高測量精度和低功耗。模塊的設計要按軍品要求選用元器件，按高檔電子產品要求制訂嚴格生產工藝規程，并100%驗收。
c)RF發射器。目前TPMS的工作模式有ASK（振幅變換調制）和FSK（頻率變換調制）2種。據報導，目前的主要問題集中在RF射頻上，由于輪胎對射頻的屏蔽作用，再加上輪胎的高速旋轉，TPMS產品RF的設計將面臨較大的技術挑戰。這是因為過去的RF產品設計基本都是處于平面的無線數據傳輸，因而，不僅要解決RF旋轉發射的問題，而且要提升發射功率，使發射功率盡可能大，這是確保TPMS高性能的關鍵之一。但發射功率又不能超過10dBm，否則要接受無線電管制。除此之外，抗干擾性能要好，外型尺寸要盡可能小。
d)天線。RF發射天線是提升發射功率的關鍵，RF接收天線是提高接受靈敏度的關鍵，標稱靈敏度要達到-100dBm以上。天線技術涉及天線的幾何形狀、材料、介質等諸多因素。
e)成本。努力降低成本，提高性能/價格比是用戶接受與否的關鍵。汽車用TPMS只占汽車總成本的很小一部分，如果按照現有汽車用TPMS的價格來制訂摩托車用TPMS的價格，顯然，摩托車用戶是無法接受的，摩托車TPMS技術將在較長一段時間內無法發展起來的。(end) 加速度計相關文章:加速度計原理
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