1 系统软件叙述

在每一个车轱辘內部安裝一个车辆胎压监测装置感应器，它可以精确精确测量车胎里面的负担和溫度，感应器根据无线网络方式依照一定的规律性向车体控制板（Body CONTROL MODEL，BCM）推送车胎的工作压力值和溫度值，BCM根据CAN系统总线将信息内容帧发给车内仪表盘，驾驶人员根据车内仪表盘显示器得到每一个车胎的工作压力值、溫度值。当某一个车胎的工作压力值或溫度值转变超出了警报值，车内仪表盘可以精确表明警报车胎的部位，并传出图型、响声、文本警报。与此同时组装于每一个车胎保险杠部位处的低頻无线天线与BCM开展通信网络，并将BCM必须车辆胎压监测装置感应器哪种实际操作信息内容分析并变换为125 kHz低頻无线网络信息发送出来 ，车辆胎压监测装置感应器将接受此低頻网络信号，随后依照分析后的使用信息内容开展工作中。之上便是TPMS双向通信系统软件。因为该商品是车辆安全产品件，其应在多种自然环境下具备可靠性高，各种各样自然环境为：各种各样天气状况下，比如阴雨天、雨天等不一样气温自然环境；各种各样实时路况，比如省道、快速、乡村公路、新路这些；冬天中的雪路、冰上、极为严寒地域（-40℃）；夏天中的酷热、湿冷地域（地面温度 50℃，90％环境湿度）；不一样的时速（0～200km／h）等。这就必须在制定车辆胎压监测装置感应器时要严苛挑选每个元器件。

2 电源电路设计方案

因为车辆胎压监测装置感应器是组装在车胎內部，不与外部触碰，这就规定不可以过度经常地维护保养维修，一般规定有十年应用工作中使用寿命，并且其操作温度范畴为-40～ 125℃，这就需要所挑选的元件都如果车辆级和功耗低电子器件。

车辆胎压监测装置感应器系统软件构成方框图如图所示1所显示。

图1 车辆胎压监测装置感应器系统软件构成框架图

2.1 感应器挑选

MCU／Sensor是系统软件的关键，由INFINEON企业的SP300V2.1-E106-0完成。SP300V2.1-E106-0融合了硅显微镜机械设备生产加工的液位传感器、温度感应器与瞬时速度感应器和一个充电电池工作电压检测器，并內部集成化一个功耗低8位哈佛结构的RISC控制板；它具备下电、运作、空余、关闭4种工作模式，并有IT／LT唤起、PORT唤起和LF低頻检验唤起3种唤起方法，可以高效地达到系统软件功耗低设计方案规定。压力测量范畴0～3.5 Bar；温度检测范畴-40～ 125℃；向心加速度检测范围-12g～115g；工作标准电压范畴1.8～3.6 V。

2.2 频射模块挑选

RF射频芯片关键用来将模拟信号变换为高頻数据信号。系统软件选用Maxim企业的MAX7044集成ic，其额定电压为 2.1～ 6.0 V，8 mA的低工作中电流量，00K／ASK调配方法，通讯速度能做到100 kbps，小封裝3 mm×3 mm，8脚位S0T23封裝。它排除了根据SAW发送器设计方案的难题；选用结晶构造，给予了很大的调配深层和更快的相频特性体制；减少了溫度的危害，温度范围可以达到-40～ 125℃。其內部包括功率放大电路（PA）、结晶震荡器（CRYSTAL oscillator）、控制器（driver）、数据信息合理检验电源电路（data activity detector）、锁定检验电源电路（10ck detect）、锁相环路（32xPLL）、分频器（1六分频）等电源电路。

MAX7044有一个全自动的功耗低方式（shutdown mode）操纵方法。假如DATA脚位在一个明确的時间（等待的时间）内沒有姿势，元器件全自动步入功耗低方式。等待的时间大概是216个数字时钟周期时间，在433 MHz頻率大概为4.84 ms。进到功耗低方式的等待的时间为：。在其中，fRF是频射发送頻率。当元器件在功耗低方式时，在DATA数据信号的上升沿“热”运行晶振电路和PLL，晶振电路和PLL在数据信息发送前必须220μs的创建時间。标准頻率和载波通信頻率的影响为：fXTAL=fRF／32。

MAX7044的关键性能主要参数以下：

◆ 2.1～ 3.6 V单开关电源供电系统

◆OOK／ASK发送数据类型

◆最互联网大数据率100 kbps

◆ 13 dBm功率（50 Ω负荷）

◆供电系统电流量低（典型值7.7 mA）

◆250μs开机启动项時间

由MAX7044组成的发送原理图如图2所显示，具体设记时依据无线天线的具体特性阻抗和频射发送集成ic输入电阻，运用π型配对互联网进行频射发送集成ic和无线天线中间的匹配电阻，以做到至大功率輸出。

图2 由MAX7044组成的发送原理图

2.3 充电电池挑选

充电电池挑选非洲Tadiran充电电池企业推行的高溫系列产品充电电池（TLH），供电系统工作电压 3.6 V，电池电量500 mAh，具备使用寿命长、比能量大、锂电池寿命极低、重量较轻（8.8 g）、温限宽（-55～ 125℃）等特性。

2.4 低頻插口与测算

LF低頻通讯中，SP300V2.1-E106-0接受来源于BCM传出低頻信息内容。低頻无线天线由串联的电阻器、电容器和电感器构成，如图所示3所显示。为了更好地实现最佳低頻接收机灵敏度，电感器和电容器串联谐振设计方案为低頻载波通信頻率125 kHz。串联谐振计算方法为fc=。低頻电感器选用普莱默（Premo）企业TP1103-0477，电感器量4.77 mH，根据以上公式计算推论测算电容器值：

电容串联R关键降低LCD耦合电路品质因素Q（Quality Factor）值，做到低頻充足网络带宽（7.8 kHz）。

耦合电路品质因素，这就规定LF耦合电路品质因素Q不可以超过15。能够测算电阻器R=Q×XL=15×2π×fc×L= 49.5 kΩ。

因为SP300V2.1-E106-0低頻唤起和接受串口波特率硬件配置设置为3.9 kbps的墨尔本编号。图4为低頻载波通信传输数据和墨尔本编号中间关联。

图3 低頻载波通信传输数据和墨尔本编号中间关联

因为硬件配置已被干固为3.9 kbps曼彻斯*串口波特率，根据测算LF每一个推送位時间为3.9 kbps×2=7.8 kbps。

3 无线天线设计方案

无线天线的特性将同时危害传输数据的品质，它是轮胎检测感应器信号强度提高的主要要素。轮胎检测感应器的无线天线挨近气门嘴，因此在设计方案无线天线时必需考虑到车胎铁丝的屏蔽掉，轮圈金属材料的反射面危害，及其车轱辘高速运转时无线天线持续转换方位、视角的危害等，因此 无线天线设计方案时必需考虑到下列要素：电极化挑选，线极化非常容易遭受无线天线姿势的危害，转动的轮胎对无线天线的工作中电极化规定相比较高；无线天线与频射控制模块联接，必须处理好匹配电阻的难题，这也是无线天线设计方案的关键；因为车胎压测力传感器安裝在车胎内，遭受车体、无线天线健身运动等对性能指标的危害，关键指的是对无线天线的增益值、方向图样子、特性阻抗（电阻器和电感）等的危害；微型化设计方案，安裝在车胎里面的无线天线，务必考虑到微型化设计方案，433.92MHz的输出功率，光波长为691.37 mm，基本的无线天线规格一定不可以符合要求。

根据上述考虑到，采用气门嘴做为发送控制模块的无线天线，这类无线天线具备生产非常容易、低成本、便于一体化设计方案、便于配对等优势。

气门嘴无线天线是世界各国现阶段轮胎检测感应器常见的无线天线方式，它归属于电小无线天线的范围，电小无线天线的设计方案关键取决于构造大小的制定和配对电源电路的设定。由于电小无线天线的辐射电阻一般较为小（几Ω），造成电小无线天线的辐射效率一般较为低，并且辐射阻抗中的通常存有虚部，这类储能技术要素将造成辐射效率进一步减少。虚部能够根据配对电源电路给予处理，但实部电阻器必须与发送集成ic的频射輸出管脚的特性阻抗开展配对，这也是发送电小无线天线的设计方案关键。本方法选用的无线天线载入方法，根据內部配对紫铜片开展载入，其类似倒F无线天线载入方法，如图所示5所显示。历经台架试验和路试，说明人们的设计方案和配对方式 是合理的。

图4 气门嘴无线天线平面图和等效电路倒F无线天线平面图

4 软件开发

系统软件具备的系统作用：规律性精确测量轮胎压力、溫度值，可变性规律性发送轮胎压力、溫度值，BCM低頻频射数据信息传输解决，标准气压高警报作用，低气压警报作用，溫度高警报作用，快漏汽警报作用，电池电压低警报作用，感应器信号不好警报作用。系统要求具有十年寿命长特点，系统软件要做到这般长的使用年限，一般情况下系统软件都处在休眠模式，静态数据电流量仅有O.6μA，系统软件休眠模式可根据低頻LF终断或计时器终断来唤起。系统架构步骤如图所示6所显示。

图5 系统架构步骤

SP300V2.1-E106-0內部ROM内置最底层函数库（Library FuncTIon），客户能够同时启用函数库。

因为安裝在车上每一个车胎里面的轮胎压力感应器会存有与此同时高频率数据信息发送概率，在这段时间数据信息中间会造成频射影响，进而造成BCM控制板频射协调器没法接到合理的数据信息，即数据信息矛盾。数据信息矛盾因为是随即发生的，因此没法防止，可是需要在造成矛盾后再度造成数据信息矛盾的

几率尽可能低，防止导致持续的数据信息矛盾。现阶段系统软件采用在各个发送高频率数据帧中间提升一段任意延迟，任意延迟的时长为数据帧時间长短的质多倍，系统软件选用了3倍、5倍、7倍、11倍和13倍。那样，假如之前有控制模块发生了数据信息矛盾，则仅有当推送矛盾的功能模块的任意延迟時间同样时才会再度造成数据信息矛盾，此几率为4％。

5 总体设计

轮胎压力感应器安裝在轮胎內部，由气门嘴、外壳和防污帽构成。车辆行使速率最大可以达到250 km／h，并且车胎內部自然环境繁杂且出现异常极端，长期性处在髙压、高低温、溫度交替变化、油渍、晃动震动等条件中，溫度多少转变非常容易使外壳老化并使冲击韧性减少，高低温情形下也会使外壳产生澎涨、抗压强度减少并造成锈蚀等化学变化，车胎行车在各种各样道路上，晃动振动频率力度都不尽相同，这种状况都有可能造成零部件松动。这就规定体系结构设计方案考虑到以下几个方面：系统软件总重规定轻（低于40 g）、耐速转动瞬时速度特性高、构造断裂伸长率高、密闭性高（IP6防水等级）、构造和气门嘴原材料挑选耐高低温试验和抗腐蚀原材料、气门嘴与轮圈相接处有防脱落设计方案。

6 结果

不论是台架试验或是各种各样情形的路面检测，轮胎压力感应器均维持可靠性高，系统软件低頻收取和发送准确度和高频率收取和发送准确度做到98％。当车胎发现异常风险状况时，汽车仪表表明有关警报信息内容，即时提示驾驶员，将因轮胎气压标准难题导致的安全事故消除在萌发当中，提高了机动车行车的安全系数。

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