MS技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)

TPMS技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)摘要：介紹TPMS技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀、趨勢(shì)、市場(chǎng)。關(guān)鍵詞：TPMS遠(yuǎn)程輪胎壓力監(jiān)測(cè)模塊中央監(jiān)視器RFIDSAWTPMS的由來及市場(chǎng)TPMS是汽車輪胎壓力監(jiān)視系統(tǒng)"TirePressureMonitoringSystem"的英文縮寫，主要用于在汽車行駛時(shí)實(shí)時(shí)的對(duì)輪胎氣壓進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)，對(duì)輪胎漏氣和低氣壓進(jìn)行報(bào)警，以保障行車安全，是駕車者、乘車人的生命安全保障預(yù)警系統(tǒng)。在汽車的高速行駛過程中，輪胎故障是所有駕駛者最為擔(dān)心和最難預(yù)防的，也是突發(fā)性交通事故發(fā)生的重要原因。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在高速公路上發(fā)生的交通事故有70%-80%是由于爆胎引起的。怎樣防止爆胎已成為安全駕駛的一個(gè)重要課題。據(jù)有關(guān)專家的分析，保持標(biāo)準(zhǔn)的車胎氣壓行駛和及時(shí)發(fā)現(xiàn)車胎漏氣是防止爆胎的關(guān)鍵。而TPMS-汽車胎壓監(jiān)視系統(tǒng)毫無疑問將是理想的工具。凡世通（Firestone）輪胎的質(zhì)量問題，造成了超過千人的傷亡，此事引起了業(yè)界和美國政府的高度關(guān)注，普利斯通/凡世通公司曾被迫一次收回650萬只輪胎。據(jù)美國汽車工程師學(xué)會(huì)最近的調(diào)查，美國每年有26萬交通事故是由于輪胎氣壓低或滲漏造成的，另外，每年75%的輪胎故障是由于輪胎滲漏或充氣不足引起的。由于每年造成的經(jīng)濟(jì)損失巨大，美國政府要求汽車制造商加速發(fā)展TPMS系統(tǒng)，以求減少輪胎事故的發(fā)生。因此，在2000年美國國會(huì)通過了TREAD法案。TREAD法案的要求之一是到2007年，所有在美國銷售的汽車都必須安裝輪胎壓力監(jiān)視系統(tǒng)。2000年11月1日美國總統(tǒng)克林頓簽署批準(zhǔn)了國會(huì)關(guān)于修改聯(lián)邦運(yùn)輸法的提案，要求2003年后所有的新車都需把這種系統(tǒng)作為標(biāo)準(zhǔn)配置?；貞?yīng)TREAD法案，美國公路交通安全局（NTHTSA）要求到2007年，所有在美國銷售的汽車都必須安裝輪胎壓力監(jiān)視系統(tǒng)，并提出了汽車生產(chǎn)商的執(zhí)行時(shí)間表：美國市場(chǎng)出售的汽車，2004年占10%，2005年占35%，2006年占65%，2007年將達(dá)100%。美國每年的汽車銷量約為1500萬輛（轎車/卡車）。全球每年約5000萬輛，平均每輛車需要4.2個(gè)輪胎（不包括備用胎）。中國正在成為全球最大的新興汽車市場(chǎng)，中國汽車需求量和保有量出現(xiàn)了加速增長(zhǎng)的趨勢(shì)，汽車保有量已突破2600萬輛，年銷售汽車將突破600萬輛，未來5年將成為僅次于美國的全球第二大汽車銷售國。汽車安全產(chǎn)品將成為中國生機(jī)勃勃的新興市場(chǎng)熱點(diǎn)，今后每年的增長(zhǎng)速度可達(dá)50%。其中，僅TPMS技術(shù)產(chǎn)品2005年底的市場(chǎng)容量就將達(dá)20萬套，近7億元人民幣；2006將達(dá)到50萬套，近17億元。根據(jù)2003－2023年汽車需求預(yù)測(cè)：汽車年增長(zhǎng)16%－20%；轎車年增長(zhǎng)19.2%－24%。綜合以上分析，預(yù)計(jì)，2005－2023年，中國汽車保有量將以16%以上的速度增長(zhǎng)。美國、歐洲已先后立法，要求在今后幾年內(nèi)實(shí)現(xiàn)汽車全部安裝TPMS，因此，對(duì)TPMS的需要量與日俱增，美國的人工每小時(shí)起碼7.5元美金，差不多是中國工人的日工資，面對(duì)量大的產(chǎn)品需要降低生產(chǎn)成本，TPMS的生產(chǎn)正在轉(zhuǎn)向中國。今后幾年內(nèi)中國必將成為TPMS的生產(chǎn)大國。人的生命是最可貴的，因此，為與世界先進(jìn)國家同步，我國關(guān)于汽車安裝TPMS這樣的生命安全保障預(yù)警系統(tǒng)法規(guī)遲早也會(huì)出臺(tái)。因此，目前我們國內(nèi)已有數(shù)百家設(shè)計(jì)公司、生產(chǎn)廠家開始開發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)TPMS。目前，TPMS主要分為兩種類型：一種是間接式TPMS，它通過汽車ABS的輪速傳感器來比較輪胎之間的轉(zhuǎn)速差別，以達(dá)到監(jiān)視胎壓的目的，其缺點(diǎn)是無法對(duì)兩個(gè)以上輪胎同時(shí)缺氣的狀況和速度超過100公里／小時(shí)的情況進(jìn)行判斷。另一種是直接式TPMS，它利用安裝在每一個(gè)輪胎里的以鋰亞電池為電源的壓力傳感器來直接測(cè)量輪胎的氣壓，并通過無線電頻率調(diào)制發(fā)射到安裝在駕駛臺(tái)的監(jiān)視器上。監(jiān)視器隨時(shí)顯示各輪胎氣壓、溫度，駕駛者可以直觀地了解各個(gè)輪胎的氣壓狀況，當(dāng)輪胎氣壓太低、滲漏、太高、或溫度太高時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)報(bào)警。直接式TPMS從功能和性能上均優(yōu)于間接式TPMS。許多歐洲的汽車廠商已將直接式TPMS配裝于自己的車型之中，其中包括：德國寶馬的Z8、法國雪鐵龍的C5、英國阿斯頓·馬汀的超級(jí)跑車Vanquish、林肯大陸、克萊斯勒與道奇（Dodge）迷你箱型車以及Chrysler300M與ConcordeLimited客車、旁蒂克的旗艦BonnevilleSE等等，梅賽德斯-奔馳S級(jí)轎車最新的改進(jìn)也將TPMS作為選裝件。國內(nèi)多數(shù)汽車廠家目前已開始進(jìn)行這方面的研究，中國加入WTO以后，隨著國際化的要求，和國產(chǎn)汽車的出口，相信國內(nèi)廠家會(huì)跟上這個(gè)步伐。中國TPMS的前裝和后裝市場(chǎng)已經(jīng)啟動(dòng)，預(yù)見前裝市場(chǎng)（汽車生產(chǎn)廠家原裝）將比后裝市場(chǎng)（汽車購買后安裝）跑得更快。TPMS產(chǎn)品技術(shù)TPMS系統(tǒng)主要有二個(gè)部分組成：安裝在汽車輪胎里的遠(yuǎn)程輪胎壓力監(jiān)測(cè)模塊（RemoteTirePressureMonitoring）和安裝在汽車駕駛臺(tái)上的中央監(jiān)視器（LCD顯示器）。直接安裝在每個(gè)輪胎里測(cè)量輪胎壓力和溫度模塊，將測(cè)量得到的信號(hào)調(diào)制后通過高頻無線電波（RF）發(fā)射出去。一個(gè)TPMS系統(tǒng)有4個(gè)或5個(gè)（包括備用胎）RTPM模塊。中央監(jiān)視器接收RTPM模塊發(fā)射的信號(hào)，將各個(gè)輪胎的壓力和溫度數(shù)據(jù)顯示在屏幕上，供駕駛者參考。如果輪胎的壓力或溫度出現(xiàn)異常，中央監(jiān)視器根據(jù)異常情況，發(fā)出不同的報(bào)警信號(hào)，提醒駕駛者采取必要的措施。由于汽車輪胎現(xiàn)在大多都是沒有內(nèi)胎的真空子午胎，因此，將TPMS的遠(yuǎn)程輪胎壓力監(jiān)測(cè)模塊安裝在輪轂上是十分方便和容易的，但是汽車在高速跑動(dòng)時(shí)輪胎內(nèi)環(huán)境和溫度是十分惡劣的，壓力、溫度、濕度變化特別大，所以該模塊的設(shè)計(jì)要按軍級(jí)產(chǎn)品的要求來選用元器件，按工業(yè)產(chǎn)品的要求來制訂生產(chǎn)工藝，然而它是一個(gè)量大面廣的汽車通用安全產(chǎn)品，要按消費(fèi)電子產(chǎn)品來定價(jià)。遠(yuǎn)程輪胎壓力監(jiān)測(cè)模塊由五個(gè)部分組成：（1）具有壓力、溫度、加速度、電壓檢測(cè)和后信號(hào)處理ASIC芯片組合的智能傳感器SoC；（2）4-8位單片機(jī)（MCU）；（3）RF射頻發(fā)射芯片；（4）鋰亞電池；（5）天線。外殼選用高強(qiáng)度ABS塑料。所有器件、材料都要滿足-40℃到+125℃的使用溫度范圍。智能傳感器是整合了硅顯微機(jī)械加工（MEMS）技術(shù)制作的壓力傳感器、溫度傳感器、加速度計(jì)、電池電壓檢測(cè)、內(nèi)部時(shí)鐘和一個(gè)包含模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）、取樣/保持（S/H）、SPI口、校準(zhǔn)（Calibration）、數(shù)據(jù)管理（Data）、ID碼的數(shù)字信號(hào)處理ASIC單元，模塊具有掩膜可編程性，即可以利用客戶專用軟件進(jìn)行配置。它是由MEMS傳感器和ASIC電路二塊芯片，用集成電路工藝做在一個(gè)封裝里的。在封裝的上方留有一個(gè)壓力/溫度導(dǎo)入孔，將壓力直接導(dǎo)入在壓力傳感器的應(yīng)力薄膜上，周邊固定的圓形應(yīng)力薄膜內(nèi)壁由半導(dǎo)體應(yīng)變片組成惠斯頓測(cè)量電橋；同時(shí)這個(gè)孔還將環(huán)境溫度直接導(dǎo)入半導(dǎo)體溫度傳感器上。為了便于TPMS接收器的識(shí)別，每個(gè)壓力傳感器都具有16-32位獨(dú)特的ID碼。適用于TPMS的智能傳感器主要有硅集成電容式壓力傳感器，如Freescale的MPXY8020、MPXY8040；和硅壓阻式壓力傳感器，如GENovaSensor的NPX1、NPX2，InfineonSensoNor的SP12、SP12T、SP30。硅壓阻式壓力傳感器是采用高精密半導(dǎo)體電阻應(yīng)變片組成惠斯頓電橋作為力電變換測(cè)量電路的，具有較高的測(cè)量精度、較低的功耗。NPX和SP12系列的智能傳感器都包含了加速度計(jì)，加速度傳感器利用其質(zhì)量塊對(duì)運(yùn)動(dòng)的敏感性，實(shí)現(xiàn)汽車移動(dòng)即時(shí)開機(jī)，進(jìn)入系統(tǒng)自檢、自動(dòng)喚醒，汽車高速行駛時(shí)按運(yùn)動(dòng)速度自動(dòng)智能確定檢測(cè)時(shí)間周期，用軟件設(shè)定安全期、敏感期和危險(xiǎn)期，以逐漸縮短巡回檢測(cè)周期和提高預(yù)警能力、節(jié)省電能等功能。NPX還將8位MCU封裝在智能傳感器中。艇隨著銀TP豎MS竄產(chǎn)品交市場(chǎng)導(dǎo)對(duì)I億C高荒整合脖度和蘋高可裹靠性溜的要醉求，崖目前項(xiàng)已經(jīng)背有了送如G旦E逝NP態(tài)X那舟樣的常將所抹需測(cè)填試各蝶物理奪量的英傳感卸器與喚MC飽U合繡二為懼一的違智能嚷傳感慘器模顯塊，妄在未揉來幾鍬年內(nèi)友還會(huì)彼開發(fā)體出包卸含R評(píng)F發(fā)毫射芯塵片三痰合一浩的模恥塊，恥包含述利用燭運(yùn)動(dòng)塌的機(jī)炕械能魂自供捉電的江四合涉一的笑模塊頭，屆把時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