T PM S設(shè)備布置及串碼問題解決

潘子文，于功琦，王旻璐

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西 柳州545005）

0 引言

胎壓監(jiān)測(cè)是汽車主動(dòng)安全的重要配置之一，目前大多數(shù)的主流汽車均已經(jīng)配備了胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。在汽車制造過程中，胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)需要通過胎壓讀寫設(shè)備將胎壓ID與整車的VIN進(jìn)行綁定和寫入，而胎壓設(shè)備的布置會(huì)直接影響到胎壓是否能夠讀寫成功。本文通過闡述胎壓設(shè)備布置的影響因素及典型胎壓?jiǎn)栴}的解決，為胎壓設(shè)備的安裝布置提供了參考和借鑒，同時(shí)也為因胎壓設(shè)備布置不當(dāng)造成的問題提供了一種解決思路。

1 T PM S主要原理介紹

TPMS是指胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（Tire Pressure Moni toring Systems），是通過安裝有輪胎上的胎壓傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)輪胎氣壓參數(shù)，并以視覺信號(hào)（或者聽覺信號(hào)）進(jìn)行顯示和報(bào)警，以提高汽車行駛安全性，并減少因氣壓不足或過高造成輪胎加速磨損和車輛能耗增加的輔助系統(tǒng)。

在汽車的制造過程中，TPMS系統(tǒng)的安裝和檢測(cè)主要包括胎壓傳感器安裝、胎壓ID讀取、胎壓ID寫入、TPMS功能測(cè)試四個(gè)主要工藝過程。其中胎壓ID讀取和胎壓ID寫入兩個(gè)工序是決定胎壓系統(tǒng)能否正常工作的關(guān)鍵，因此本文主要闡述胎壓讀取和胎壓寫入設(shè)備的布置基本要求，以及因?yàn)樵O(shè)備布置不當(dāng)所產(chǎn)生串碼問題的解決。

胎壓ID讀取設(shè)備，主要功能是通過發(fā)射低頻信息喚醒胎壓傳感器，同時(shí)將接收傳感器返回的帶有胎壓ID信息的信號(hào)字段，并將這些字段通過以太網(wǎng)傳送給寫入設(shè)備。胎壓讀取設(shè)備主要包括：發(fā)射板、控制器、控制柜、檢測(cè)開關(guān)。胎壓讀取設(shè)備的動(dòng)作步驟如下：

掃描車輛識(shí)別碼（一般為車輛的VIN碼）→車輛進(jìn)入讀取工位→進(jìn)位檢測(cè)開關(guān)感應(yīng)車身進(jìn)入→右前輪胎感應(yīng)開關(guān)觸發(fā)→胎壓?jiǎn)拘殉绦騿?dòng)，發(fā)射板向右前輪胎發(fā)身低頻信號(hào)→輪胎內(nèi)的胎壓傳感器被喚醒，返回帶ID的字符→設(shè)備接收帶ID字符，并存儲(chǔ)在工控機(jī)內(nèi)→完成右前輪胎壓讀取→進(jìn)入左前輪喚醒程序。

在胎壓讀取的過程中，四個(gè)胎壓傳感器會(huì)先后交替被喚醒，動(dòng)作流程一般為前右輪（FR）→前左輪（FF）→后右輪（RR）→后左輪（RF）。如果其中某個(gè)輪胎的ID喚醒失敗，則整個(gè)讀取過程的結(jié)果為FAIL（失?。仨毸膫€(gè)輪胎都喚醒成功，讀取設(shè)備才會(huì)判定為成功（PASS），如圖1所示。

圖1 胎壓讀取與寫入示意圖

2 胎壓設(shè)備布置影響因素分析

在安裝布置胎壓讀取設(shè)備時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮以下幾個(gè)主要影響胎壓讀取成功率的因素：

設(shè)備的安裝位置。讀取設(shè)備的安裝位置應(yīng)當(dāng)以能夠依次觸發(fā)單個(gè)輪胎的胎壓傳感器，并且不會(huì)對(duì)其他輪胎造成觸發(fā)為布置原則。設(shè)備的安裝位置應(yīng)當(dāng)盡量遠(yuǎn)離干擾源，且必須保證胎壓讀取區(qū)域內(nèi)，無其他運(yùn)動(dòng)設(shè)備干擾胎壓讀取。在生產(chǎn)線規(guī)劃時(shí)，可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的工藝布局將胎壓傳感器安裝在底盤工段的半高崗位，也可以安裝在終線工段的滑板鏈旁邊，但為了提高胎壓讀取的成功率，在設(shè)計(jì)布置時(shí)，應(yīng)當(dāng)盡量為胎壓讀取設(shè)備留出單獨(dú)的一個(gè)物理崗位，設(shè)備安裝完成之后，應(yīng)當(dāng)將讀取設(shè)備及相關(guān)的覆蓋區(qū)域進(jìn)行隔離，防止人員或者其他運(yùn)動(dòng)物體誤觸發(fā)檢測(cè)開關(guān)。

對(duì)于有輪胎輸送線的生產(chǎn)線，胎壓讀取設(shè)備應(yīng)當(dāng)避開輪胎輸送線2M以上的距離，以確保輪胎輸送線上的輪胎不會(huì)被誤觸發(fā)。如果因工藝布局需要將胎壓設(shè)備布置在輪胎輸送線附近，則需要對(duì)胎壓設(shè)備覆蓋范圍內(nèi)的輪胎輸送線進(jìn)行屏蔽保護(hù)，如圖2所示。

圖2 胎壓讀取設(shè)備的安裝布置示意圖

尤其需要注意的是，當(dāng)兩個(gè)胎壓讀取設(shè)備布置在并行的兩條生產(chǎn)線上時(shí)，由于胎壓傳感器被喚醒后，發(fā)射的RF高頻信號(hào)可以輸送較遠(yuǎn)的距離（一般在35 m左右），若兩條生產(chǎn)線上的胎壓讀取設(shè)備距離較小時(shí)，有可能會(huì)導(dǎo)致兩條生產(chǎn)的胎壓信息誤接收。因此，在設(shè)備布置時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮將兩條生產(chǎn)線的水平距離是否會(huì)造成胎壓信號(hào)誤接收的問題，兩套并行胎壓讀取設(shè)備之前的距離應(yīng)＞胎壓RF信息的最小傳輸距離（如圖3）。

圖3 并行胎壓讀取設(shè)備布置示意圖

2.1 讀取設(shè)備的發(fā)射功率

胎壓讀取設(shè)備通過發(fā)送低頻信號(hào)來喚醒胎壓傳感器，胎壓讀取設(shè)備的發(fā)射功率將影響胎壓是否能夠正常讀取到正確的胎壓。在布置胎壓讀取設(shè)備時(shí)，應(yīng)當(dāng)結(jié)合胎壓傳感器的功率、讀取設(shè)備發(fā)射板與輪胎的距離以及輪胎的大小等因素綜合設(shè)定發(fā)射功率。一般來說，發(fā)射功率越大，所能夠讀取到的距離就越遠(yuǎn)。為了保證能夠準(zhǔn)確地讀到每個(gè)輪胎的胎壓信號(hào)，發(fā)射信息的覆蓋范圍應(yīng)當(dāng)在0.3M～0.6M左右。

當(dāng)出現(xiàn)胎壓讀到對(duì)面一側(cè)的輪胎ID時(shí)，表明胎壓設(shè)備的功率設(shè)置過高，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)降低；當(dāng)胎壓讀取頻繁出現(xiàn)胎壓讀取失敗，其中一輪或者多個(gè)輪胎無法讀取ID時(shí)，可以通過適當(dāng)調(diào)高設(shè)備的發(fā)射功率來提升通過率。發(fā)射功率調(diào)整后，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行跟蹤驗(yàn)證，以確保能夠保證胎壓被準(zhǔn)確地讀取。

2.2 機(jī)運(yùn)線的運(yùn)行速度

由于胎壓讀取過程中，胎壓設(shè)備是固定不動(dòng)的，需要通過機(jī)運(yùn)線帶動(dòng)車輛穿過胎壓設(shè)備的讀取范圍區(qū)域，因此，機(jī)運(yùn)線的運(yùn)行速度，直接影響胎壓讀取完成的周期時(shí)間，也與胎壓讀取的成功率有緊密的聯(lián)系。

為了保證胎壓讀取的成功率，一般要求機(jī)運(yùn)線勻速通過讀取設(shè)備天線覆蓋的范圍，通過的速度可參照如下公式計(jì)算機(jī)運(yùn)線的運(yùn)行速度：

以上公式計(jì)算得出的機(jī)運(yùn)線運(yùn)行速度，是指從讀取設(shè)備完成胎壓讀取的方面考慮，在實(shí)際的生產(chǎn)過程中，應(yīng)當(dāng)結(jié)合整個(gè)流水線的節(jié)拍綜合調(diào)整，以既能夠滿足流水線的正常運(yùn)行，又能夠準(zhǔn)確讀取胎壓為宜。

特別需要注意的是，當(dāng)車輛需要加速通過讀取設(shè)備時(shí)，車輛的加速起始點(diǎn)應(yīng)當(dāng)避開前后輪的胎壓讀取點(diǎn)，可將加速的起始點(diǎn)或者結(jié)束點(diǎn)設(shè)置在車輛的前后軸之間（如圖4）。

圖4 機(jī)運(yùn)提速與胎壓讀取設(shè)備布置關(guān)聯(lián)圖

當(dāng)車輛的四個(gè)輪胎都讀取通過之后，帶有車輛VIN碼和胎壓ID的信息會(huì)通過無線以太網(wǎng)傳送給胎壓寫入設(shè)備，胎壓寫入設(shè)備通過連接車輛的OBD接頭，將ID信息寫入胎壓接收模塊。當(dāng)車輛通過檢測(cè)線，速度達(dá)到設(shè)置的轉(zhuǎn)速以上時(shí)，胎壓傳感器會(huì)被觸發(fā)，檢測(cè)輪胎氣壓后將氣壓值顯示在儀表上。

當(dāng)兩套胎壓讀取設(shè)備同時(shí)安裝在同一個(gè)區(qū)域內(nèi)時(shí)，根據(jù)上文的介紹，有可能會(huì)導(dǎo)致兩套設(shè)備之間胎壓讀取串碼的問題。以下將以某車型的串碼問題解決為案例，介紹胎壓串碼問題分析和解決方法。

3 串碼問題解決分析

2017年1 月，總裝車間檢測(cè)線批量出現(xiàn)胎壓讀取失敗的問題，經(jīng)過分析BC底盤二工段的胎壓讀取記錄，發(fā)現(xiàn)BC線的同時(shí)生產(chǎn)同一款車型時(shí)，由于胎壓傳感器零件完全相同，部分車輛的胎壓傳感器被喚醒后，同時(shí)被兩條生產(chǎn)的讀取設(shè)備捕捉記錄，從而造成了其中一臺(tái)車在寫入ID后，過檢測(cè)線時(shí)無法正常的讀取輪胎氣壓值而報(bào)錯(cuò)。

由于生產(chǎn)線的布局已經(jīng)確定，通過將BC線的設(shè)備距離擴(kuò)大至大于胎壓傳感器信號(hào)的最小傳輸距離顯然改成本過高且時(shí)間周期長(zhǎng)，應(yīng)當(dāng)考慮更加經(jīng)濟(jì)的問題解決方式。

經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前胎壓傳感器發(fā)出的RF信號(hào)沒有生產(chǎn)線的標(biāo)識(shí)位，設(shè)備無法做區(qū)分其接收到的信號(hào)是哪一條線上的傳感器發(fā)射出來的。假設(shè)能夠在載波喚醒模式里設(shè)有隨機(jī)碼，由讀設(shè)備通過低頻命令發(fā)給傳感器，傳感器響應(yīng)后將隨機(jī)碼加載在射頻數(shù)據(jù)中回傳給讀設(shè)備，讀設(shè)備則根據(jù)隨機(jī)碼校驗(yàn)接收對(duì)應(yīng)的信號(hào)，即可以實(shí)現(xiàn)B、C線的信號(hào)區(qū)分開來不產(chǎn)生串?dāng)_，由此也可以解決兩條產(chǎn)線的串碼問題（如圖5）。

圖5 通過修改傳感器載波模式區(qū)分產(chǎn)線信息

通過修改傳感器的載波模式，將傳感器的RF幀信號(hào)進(jìn)行區(qū)分，B線幀頭字節(jié)改為0X4C，C線的幀頭字節(jié)改為0X4D.B線胎壓傳感器通過1號(hào)程序LF1喚醒胎壓傳感器，胎壓傳感器被喚醒后，返回以0X4C為幀頭字節(jié)RF1的信號(hào)，由B線胎壓傳感器接收；C線胎壓傳感器通過2號(hào)程序LF2喚醒胎壓傳感器，胎壓傳感器返回以0X4D為幀頭字節(jié)的RF2信號(hào)，由C線胎壓傳感器接收。由于兩條生產(chǎn)線的傳感器的觸發(fā)和返回信號(hào)帶有產(chǎn)線標(biāo)識(shí)碼，因此無法串寫，由此即解決了兩條產(chǎn)線胎壓串碼問題。

4 結(jié)束語

本文主要介紹了TPMS讀取的基本原理，現(xiàn)場(chǎng)讀取和寫入設(shè)備的布置要求和注意事項(xiàng)，以及串碼問題的分析和解決，可為新設(shè)備在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的安裝、調(diào)試及問題解決提供借鑒和參考。