T PM S設(shè)備布置及串碼問(wèn)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(guò)程中，胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)需要通過(guò)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(guò)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(wèn)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(wèn)題的解決。

胎壓ID讀取設(shè)備，主要功能是通過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)程的結(jié)果為FAIL（失敗），必須四個(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(wú)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(wèn)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(guò)發(fā)送低頻信號(hào)來(lái)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(lái)說(shuō)，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(guò)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(wú)法讀取ID時(shí)，可以通過(guò)適當(dāng)調(diào)高設(shè)備的發(fā)射功率來(lái)提升通過(guò)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(guò)程中，胎壓設(shè)備是固定不動(dòng)的，需要通過(guò)機(jī)運(yùn)線帶動(dòng)車輛穿過(guò)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(guò)讀取設(shè)備天線覆蓋的范圍，通過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)之后，帶有車輛VIN碼和胎壓ID的信息會(huì)通過(guò)無(wú)線以太網(wǎng)傳送給胎壓寫入設(shè)備，胎壓寫入設(shè)備通過(guò)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(guò)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(wèn)題。以下將以某車型的串碼問(wèn)題解決為案例，介紹胎壓串碼問(wèn)題分析和解決方法。

3 串碼問(wèn)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(wèn)題，經(jīng)過(guò)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(guò)檢測(cè)線時(shí)無(wú)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(guò)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(guò)高且時(shí)間周期長(zhǎng)，應(yīng)當(dāng)考慮更加經(jīng)濟(jì)的問(wèn)題解決方式。

經(jīng)過(guò)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(wú)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(lái)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(guò)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(lái)不產(chǎn)生串?dāng)_，由此也可以解決兩條產(chǎn)線的串碼問(wèn)題（如圖5）。

圖5 通過(guò)修改傳感器載波模式區(qū)分產(chǎn)線信息

通過(guò)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(guò)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(guò)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(wú)法串寫，由此即解決了兩條產(chǎn)線胎壓串碼問(wèn)題。

4 結(jié)束語(yǔ)

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(wèn)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(wèn)題解決提供借鑒和參考。