輪胎壓力監控增強汽車的安全性
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胎壓監測模塊中的壓力傳感器是一個典型的微電子機械系統(MEMS)器件。目前，只有很少幾家主要的專業公司具有TPMS方面的專業技能和經驗以生產能在真實惡劣環境下保證足夠魯棒性的傳感器。
胎壓監測模塊的封裝也很重要，封裝包括下面所描述的壓力傳感器信號調節芯片。
來自硅片傳感器的信號必須經過放大和數字化，而整個器件還需要進行校準和初始化。飛利浦公司的傳感器信號處理芯片P2SC從傳感器橋(sensor bridge)采集信號后，對信號進行數字化處理，然后直接在芯片上測量溫度并執行所需的全部校準和初始化操作。P2SC帶有基于STARC的精簡指令集計算機(RISC)第二代微控制器內核，該內核通過了RKE應用的現場檢驗并專用于TPMS。P2SC的功耗也經過優化后降至最低，而且作為一項特有的性能，P2SC還能通過車輪識別特性解決自轉問題。
目前正在使用的基于UHF發射器的外部SAW或PLL既能分離使用，也能集成到設備中。但是，飛利浦半導體業已發布了與UHF PLL集成至同一芯片的第二代P2SC。
這有助于在壓力感應模塊中進一步降低PCB的成本和尺寸。以后，該器件還將完全集成至“智能傳感器”封裝中：輪胎上只有一塊芯片和一套封裝解決方案。
如前所述，TPMS的接收器裝置也是基于與RKE接收器類似的技術。因此，現有的射頻接收器可以在TPMS和RKE之間實現共享。這能顯著地降低成本，因此眾多的汽車制造商已經強烈要求供應商將RKE和TPMS集成至一套系統中。
經過校準和初始化，現在每個輪胎都能夠發送壓力信息至駕駛室的儀表盤中，而車身控制器也能判斷信號來自哪個輪胎。但如果駕駛員正在更換(旋轉)輪胎，那么將發生什么情況呢？
我們可以通過以下途徑解決這個問題：1. 每個車輪都安裝專用的射頻接收器；2. 感應測量不受速度的影響，測量包含ABS/ESP信息；3. 射頻信號(RSSI)的放大分析；4. 雙向射頻鏈接；5. 低頻喚醒(LF wakeup)。
飛利浦選擇了低頻喚醒方案進行輪胎定位。該解決方案的成本相對低廉并能實現可靠的立即識別。小低頻(125KHz)駕駛室天線發送喚醒信號至特定的胎壓監測模塊，胎壓監測模塊通過射頻鏈接發送響應信號。低頻喚醒必須在駕駛室天線與胎壓監測模塊之間彌合約1m的距離，這已被證明完全可行，飛利浦半導體公司的無源遙控開鎖(Passive Keyless Entry, PKE)技術即能實現。此外，遙控開啟車門時也需要在兩者之間彌合類似的一段距離。另外，胎壓監測模塊中的三維(3D)接口也需要為接收到的喚醒信號保證與信號發射源無關的靈敏度。
壓力監控系統早在多年前就已實現，但只裝備在高端的豪華汽車上。當代的TPMS基于壓力傳感器，包含了專門用來調節壓力和溫度信號的ASIC。然而，新的法令將使得TPMS成為各種型號汽車的標準配置。
P2SC是能提供低頻喚醒和高頻返回信號的直接測量解決方案，這意味著系統可以“請求”每個輪胎報告當前的壓力狀況并將這些信息中繼給駕駛員。一旦啟動點火，每個輪胎就將被“喚醒”，并在駕駛員開動汽車之前匯報輪胎上的狀態信息。在整個行程中，輪胎將保持“喚醒”狀態并定期更新狀態信息。如果出現壓力驟降情況，輪胎將自動將該信息中繼給駕駛員，而無需進行先期喚醒。駕駛員將能利用儀表盤上的圖標顯示或虛擬汽車，獲得輪胎壓力信息。
現在正在批量生產的下一代TPMS將利用微控制器(如飛利浦公司的P2SC)取代ASIC。由于胎壓監測模塊上的電池成本和壽命方面還有一些問題需要解決，汽車電子業界仍然需要繼續研究使用更少電池的解決方案，如采用感應耦合或無源GHz技術。(end)
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