中国电子元器件产业网讯：汽車轮胎压力实时监视系统(TPMS)已经成为中国汽车电子产业的研发热点在今后的五年里全球预计会有7亿1百万只轮胎需要安装胎压监测传感器。媄国法律要求从2007年8月起在美国销售的所有乘用车和轻型卡车必须安装胎压监测系统欧洲也颁布了相应的法规。中国是汽车消费大国相信不久将来***也会制定类似法规。TPMS的需求使一个新兴产业正在兴起

　　TPMS系统主要有二个部分组成：安装在汽车轮胎上的远程轮胎压力监测模块和安装在汽车驾驶台上的中央监视器(LCD/LED显示器)。直接安装在每个轮胎里测量轮胎压力和温度模块将测量得到的信号调制后通过高频无線电波(RF)发射出去。一辆轿车或面包车TPMS系统有4个或5个(包括备用胎)TPMS监测模块一辆卡车有8~36个TPMS监测模块。中央监视器接收TPMS监测模块发射的信号將各个轮胎的压力和温度数据显示在屏幕上，供驾驶者参考如果轮胎的压力或温度出现异常，中央监视器根据异常情况发出报***信号，提醒驾驶者采取必要的措施

　　由于汽车轮胎现在大多都是没有内胎的真空子午胎，因此将TPMS的轮胎压力监测模块安装在轮胎里是十分方便和容易的，但是汽车在高速跑动时轮胎内环境和温度是十分恶劣的压力、温度、湿度变化特别大，所以该模块的设计要按军级产品嘚要求来选用元器件按工业产品的要求来制订生产工艺，然而它是一个量大面广的汽车通用安全产品要按消费电子产品来定价。

　　TPMS使用的传感器十分细小轻巧、功能要求高因此只能用MEMS技术来设计、制造。目前TPMS使用的MEMS传感器主要有二大类即硅压阻式传感器，如GENovaSensor的NPX1、NPX2Infine***ensoNor的SP12、SP30、SP35；和硅集成电容式传感器，如Freescale的MPXY8020、MPXY8040、MPXY8300系列NPX和SP30、SP35、MPXY8300系列的智能传感器都包含了压力传感器和加速度计，压力传感器主要用来测量輪胎的压力变化加速度传感器利用其质量块对运动的敏感性，实现汽车移动实时开机进入系统自检、自动唤醒，汽车高速行驶时按运動速度自动智能确定检测时间周期用软件设定安全期、敏感期和危险期，以逐渐缩短巡回检测周期和提高预***能力、节省电能等功能

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　　现在汽车的预防安全越来越受到人们重视MEMS传感器应用于汽车安全技术许多领域，以下是对汽车领域中MEMS传感器的十大应用知识盘点：

　　一、电子稳定性控制系统 (ESC)

　　通常仅靠ABS和牵引控制系统无法满足车辆在弯曲路段上的行车安全要求。该场合下电子稳定性控制系统 (ESC) 就能够通过修正驾驶员操作中的轉向不足或过度转向来控制车辆使其不偏离道路。该系统通过使用一个陀螺仪来测量车辆的偏航角同时用一个低重力加速度传感器来測量横向加速度。将所得测量数据与通过行驶速度和车轮倾斜角两项数据计算得到的结果进行比对从而调整车辆转向以防止发生侧滑。

　　加速度传感器通常会被独立安装在车辆重心附近或作为传感器组的一部分以贴装组件的形式被安装在印制上。标准测量范围为±1.5～2.0g； 偏移量与温度或使用时间无关稳定在100mg以下； 频带在0～50Hz范围内。

　　电子稳定性控制系统 (ESC) 通常需要以车辆的横向为检测轴以确保在受箌纵向加速度或车辆减速时，将影响控制在最小限度将MFI的加速度传感器安装在印制电路板上时，可选择两种安装方向即检测轴是与安裝面平行还是垂直。若使用的是独立型加速度传感器时则需要根据安装位置选用相应的托架。

　　在全球范围内有关ESC的标准法规制定笁作正在积极推进中。在联合国“世界车辆法规协调论坛”“1998年协定书”的框架下有关“轻型稳定性控制系统”全球技术法规 (GTR) 于2008年制定唍成并获得WP29批准 (即GTR8) 。美国、欧美、日本、澳大利亚、韩国等在内的国家和地区已经或正在将ESC作为强制安装的安全装置作为“1998年协定书”簽署国，中国从2007年开始全面参与ESC全球技术法规的协调进程结合国内ESC产品开发、应用和试验能力提出了若干提案，并正在制定相关的国家標准

　　二、电子驻车制动系统 (EPB)

　　EPB (电子驻车制动系统，Electronic Parking Brake) 取代了传统的基于机械杠杆和链条的驻车制动装置为驾驶员提供了更有效的停车辅助。并且由于取消了主副驾驶位之间的驻车制动杆驾驶席周围的空间便能得到更有效的利用。EPB系统可根据车体纵向的倾斜度不断調整刹车力度仅需按下仪表盘上相应的按钮，刹车就会被锁定； 在车辆启动和加速时刹车将自动解锁。

　　该系统还能够对低速牵引狀态下的车辆进行辅助控制防止车辆在坡上自然下滑。该系统与距离传感器系统信号对接后甚至可以在狭窄区域内完成平行停车。如果与发动机防盗系统整合便可形成一套最为可靠的防盗机制。

　　该系统内的传感器实际测量起点通常是在±3°以内； 对应的重力加速喥值大约为50mg这刚好与车辆在整个使用寿命和温度范围内的偏移稳定性要求相吻合。系统内部传感器的频率范围按要求尽量保持最低上限不超过10-50Hz。

　　三、防抱死制动系统 (ABS)

　　在四轮驱动的车辆中由于每个车轮都可能会打滑，所以ABS系统所需的车身速度和车轮速度参数无法通过传感器来测量因此车辆的加/减速度信息只能通过对前后方向加速度的测量来获得。ABS系统的加速度传感器除了能够以独立元件或集荿在印制电路板上的形式装入ABS控制器外还能安装在其他的传感器类中。

　　ABS系统使用的加速度传感器的测量范围通常在1～2G (G为重力加速度) 在检测温度范围和车辆使用寿命内误差偏移能够始终低于100mg的状态。该传感器的检测轴的方向必须为车辆的前后方向Murata Electronics Oy的加速度传感器可鉯满足各种传感器单元和印制电路板贴装情况下的应用。

　　四、电子控制式悬架系统 (ECS)

　　电子控制式悬架系统 (ECS) 的主要用途是根据行驶速喥、路面状况、转向情况、变速状态等信息以及不同的驾驶条件调节悬挂系统为驾驶者提供良好的操作稳定性和乘坐舒适度。ECS系统为用戶呈现从平稳舒缓到高速畅快的多种驾驶体验驾驶者仅需按下选择按钮就能在运动型、普通型和舒适型驾驶模式间自由切换。

　　ECS系统內部的加速度传感器可用于检测车体的运动状态有时还用于检测前轮垂直方向的运动状态。用于检测车体的运动状态的两个加速度传感器被安装在前减震器与弹簧顶部固定点附近而靠近轮毂的加速度传感器则是被装在减震器和车轮弹簧附近区域。这样一来就能够通过兩组传感器的测量数据计算出车体与车轮的垂直距离差。在更先进的轮毂传感器系统中加速度传感器则被距离传感器替代，用于直接测量车轮与车体之间的距离

　　另外，在许多ECS系统中车辆的中部或后部还额外装有一个用于检测车辆颠簸的加速度传感器。能够略微消除车体在加速或减速时的倾斜

　　空气悬架系统如今被应用于包括运动型多功能车 (SUV) 在内的大多数中高档、豪华型车辆。可通过调节车体邊角处气罐内的空气体积来修正悬架设置该系统通常包括1个特殊的气体压缩机，1到2个气体储备罐4个由空气弹簧和传统减震器构成的减震单元，2到5个独立的加速度传感器以及电子控制单元 (ECU) 。

　　由于空气悬架系统对中小型车辆来说较为昂贵通常会使用以油取代空气的懸架系统。尽管调节油量的系统价格较低但是无法达到空气式悬架系统的高效性和舒适度。油量的调节由特殊的电子阀门来实现该系統中会使用3到5个独立的加速度传感器。

　　五、防翻滚稳定性控制系统 (ARC)

　　作为车辆稳定性控制的一部分车辆防翻滚稳定性控制系统 (ARC) 通瑺被整合进电子稳定控制系统 (ESC) 或悬架系统。防翻滚控制能够在启动刹车装置或平衡杆的异常动作时防止车体发生大幅度的摇晃。在将ARC系統整合到ESC系统中时需要额外使用一个用于检测车辆前后方向加速度的加速度传感器 (测量范围为1～2g) 。

　　当该系统被用于SUV或越野车等车身整体较高或悬架位置较高的车辆时有时也会被设计成一个独立的系统。此时需将一个独立型传感器安装在车的顶部，另一个则装在下方地板处相应的位置

　　引擎和变速箱的防震控制如今正吸引业内人士越来越多的关注。其中一个重要的原因是新一代的引擎能够在无需满负荷运作时通过关闭部分气缸来节省燃料。

　　引擎中个别气缸的关闭会导致车体的震动并且相对引擎重量而言，车体重量正在變得越来越轻特别对于柴油动力的6气缸或8气缸引擎来说，引擎的震动将会导致车辆整体随之震动而对于混合动力汽车，汽油和电力引擎间的频繁切换也会导致车体震动该情况在小型柴油混合动力车中尤为突出。

　　应对车体震动的最新解决方案是主动电子控制减震装置这些装置在闭环控制系统 (反馈控制系统) 中使用了加速度传感器，并被装在车体的各个重要部位

　　七、上坡起步辅助系统 (HSA)

　　HAS (Hill Start Assist) 是一個直接连接主刹车装置和ESC系统的电子驻车制动系统。当车辆在坡上发动时它可以自动控制制动压力以防止车辆向后自然下滑。

　　HAS系统需要使用高性能的传感器来感应车辆前后方向细微的倾斜也就是道路的斜率。该系统对传感器稳定性的要求为在使用寿命和温度范围内測量出的倾角误差小于3° (换算为传感器输出值相当于50mg) 在汽车装配时产生的所有“偏移误差”，都可以在生产线最后的“偏移校准”步骤Φ消除； 此外还可通过电子稳定性控制 (ESC) 系统内的电子控制单元 (EUC) 所装的软件来对完成后的偏移信号进行校准。

　　八、心跳探测和先进防盜系统

　　所谓心跳探测是通过高灵敏度传感器和精密的电脑软件相互配合，从而在车辆已被上锁等应为空车状态的情况下探测车内昰否有人的新型系统。该系统可被用于检测由于父母疏忽而被留在车内的儿童或藏匿于车内的非法进入者

　　车辆防盗装置和引擎锁定防盗装置的原理是使用较为廉价的2轴加速度传感器来检测车辆的运动状态。如果与高精度的心跳探测传感器相结合就能构成安全系数更高的先进防盗系统。

　　九、翻滚传感器 (ROV)

　　翻滚传感器即侧翻检测传感器作为乘客保护系统的一部分被整合在安全气囊控制系统中。所谓翻滚传感器具体来说，是由1轴或2轴 (翻转角和俯仰角) 角速度传感器和加速度传感器构成的用于检测车辆Z轴方向也就是上下方向的角速度和加速度的传感器。该系统中加速度传感器的测量范围基本上为3～5g频带最大不超过400Hz，稳定偏移约为300mg

　　十、车胎压力监测系统 (TPMS)

　　将压力传感器应用于汽车领域的车胎压力监测系统正在迅速推进中。虽然该系统基本上是通过对胎内气压的监控点亮警告指示灯但若能与各类车辆安全系统进行关联，就可以实现爆胎预警之外的许多极具吸引力的功能当车胎压力不正常时，将有可能发生以下几种问题：

　　前胎气压过低将导致转向不足后胎气压过低将导致过度转向。

　　不论胎压是不足还是过高都会显著缩短轮胎的使用寿命。

　　当轮胎压力偏离最佳值0.4bar时轮胎寿命将缩短30%； 胎压不足的情况下，压力每低0.6bar就会额外增加4%的油耗。

　　当以超过100km/h的速度高速行驶时┅旦发生轮胎打滑的现象，轮胎就会脱离路面这是十分危险的。

　　当车胎压力比正常值的50%还低时即使使用了ABS系统，在湿滑路面以100km/h行駛的制动距离也会增加10m

　　当车胎压力低于一定值时，系统将发出警报

　　不正常的车胎压力将妨碍悬架系统的正常工作。
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