Infineon SP37 汽车胎压检测系统方案

【方案介绍】

胎压监测系统(TPMS) 已成为继ABS、安全气囊之后的第三大汽车安全系统。根据相关部门及机构的统计数据，相当大一部分的汽车安全事故是由轮胎故障造成的。

轮胎气压不正常的危害

● 轮胎气压过低时: 轮胎磨损加剧，寿命降低，汽车油耗增加，高速行驶时容易产生爆胎，造成恶性交通事故。
● 轮胎气压过高时: 轮胎抓地力降低，刹车性能减弱，轮胎快速磨损的同时增加悬挂系统的磨损。
● 轮胎完全漏气时: 继续驾驶汽车将造成轮胎的彻底损坏，从而带来不必要的损失。
● 轮胎气压不平衡时: 驾车和刹车时容易跑偏

因此欧美等国很早就通过立法的形式，规定了胎压检测系统在汽车上的安装。下图反映了相关国家在胎压检测系统上面的立法情况。
 

截止2014年，中国汽车保有量应为1.5亿辆左右，随着推出相关强制法规的呼声逐渐高涨，这一市场将急剧升温。从上述两图亦不难看出,未来几年包括中国在内全球TPMS市场必将迎来快速增长势头.

胎压监测系统的工作原理

每个轮胎都安装了高灵敏度的发射器（传感器），能够实时检测轮胎的压力和温度，数据通过无线电信号传送到安装在驾驶台的显示器。显示器即显示轮胎的气压和温度值。任何原因（如异物刺入轮胎，轮胎刮伤等）导致的轮胎漏气，行驶中轮胎压力不正常，系统都会自动报警，从而确保汽车行驶中的安全，延长轮胎的使用寿命，同时降低燃油的消耗。
 

胎压检测系统的功能

● 实时监测功能: 无论车辆在行驶过程中或静止状态下都能监测到各个轮胎的压力温度状态，轮胎状态尽在掌握。
● 高压/低压报警功能: 当轮胎气压高于或低于设定值时，系统发出报警。
● 漏气报警功能: 如有异物刺入轮胎产生漏气时，系统发出报警。
● 高温报警功能: 当轮胎温度超过80℃时，系统发出报警。
● 超低能耗功能: 极其优化的工作模式，系统电池寿命长达5年。

胎压传感器模块工作状态

由于胎压检测模块是由电池供电，因此电池使用寿命问题成为需要着重考虑的问题，尤其是软件设计当中，低功耗的算法实现应该进行精心设计，大体上可以分为如下几个状态：

● 存储状态: 系统处于未使用状态，应进入深度睡眠模式，
● 运输状态: 检测模块已装车，处于运输过程当中并未实际使用
● 停车状态: 已被激活并开始工作状态，但此时停车，车速为0
● 行车状态: 通过加速度传感器，检测到车速变化，进入到运行态，检测胎压，胎温，速度等
● 低电压状态: 电池电压过低，继续工作将导致相关功能不能正常进行，发出警示
● 漏气状态:通过持续检测发现轮胎漏气，发出警示

TPMS生产研发厂家背景

● 原有轮胎配件厂家: 气门嘴厂家，轮胎厂家，打气泵厂家
● 信息终端厂家: 导航系统生产厂家，手机厂家
● 其它汽车配件研发厂家: 原来研发生产其它汽车配件

英飞凌SP37

英飞凌SP37系列是SP3x家族的第三代产品。该家族产品自2010年以来已在全球各地销售超过 2亿只。基于如此高的出货量，该产品的不良率能保持低于 1 dmp(百万分之不良率)，这都是源于英飞凌一贯坚持的高质量管理体系。

SP37的资源



● 内部集成的传感器
   - 压力传感器
   - 加速度传感器
   - 温度传感器
   - 电池电压传感器

● 内部集成的外设资源
   - 8051内核
   - Flash存储器
   - 3个GPIO
   - ADC
   - 125KHz低频接收单元
   - 315/433MHz发射单元
 

【方案特色】

● 传感器通讯故障报警时长：≤10min；
● 电池型号：CR2450HR（电量：550mAh）；
● 射频频率：433.92±0.1MHz；
● 无射频发射平均工作电流：≤1μA；
● 射频发射最大工作电流：≤15mA；
● 高频发射功率： 7～9dBm@50Ω；
● 高频调制方式：FSK(9.6Kbps)；
● 低频接收频率：125±5 KHz；
● 低频接收方式：ASK(3.9Kbps)；
● 低频信号接收灵敏度：1~50mVp-p；
● 压力测量范围：0~4.5Bar；
● 压力测量分辨率：25mBar；
● 温度测量分辨率：2℃；
● 压力测量精度：±75 mBar @ -20℃~+70℃，±150 mBar @ -40℃~+120℃；
● 温度测量精度： ±4℃@ -20℃~+70℃；
● 耐旋转加速度：≥1500g；
● 工作温度范围：-40℃~+105℃；
● 贮存温度范围：-40℃~+125℃.

【系统方块图】

胎压检测系统的顶层架构模型

英飞凌胎压检测方案中的关键器件(SP37,TDA5235/TDA5240)

具有125KHz低频发射功能的手持机



整个胎压检测系统，由三大部分构成:胎压传感器，接收机，低频发射器。

【方案照片】

SP37传感器电路板



安装截面图



安装俯视图



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