T PM S設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

胎壓監測是汽車主動安全的重要配置之一，目前大多數的主流汽車均已經配備了胎壓監測系統。在汽車制造過程中，胎壓監測系統的實現需要通過胎壓讀寫設備將胎壓ID與整車的VIN進行綁定和寫入，而胎壓設備的布置會直接影響到胎壓是否能夠讀寫成功。本文通過闡述胎壓設備布置的影響因素及典型胎壓問題的解決，為胎壓設備的安裝布置提供了參考和借鑒，同時也為因胎壓設備布置不當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是指胎壓監測系統（Tire Pressure Moni toring Systems），是通過安裝有輪胎上的胎壓傳感器實時監測輪胎氣壓參數，并以視覺信號（或者聽覺信號）進行顯示和報警，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。

在汽車的制造過程中，TPMS系統的安裝和檢測主要包括胎壓傳感器安裝、胎壓ID讀取、胎壓ID寫入、TPMS功能測試四個主要工藝過程。其中胎壓ID讀取和胎壓ID寫入兩個工序是決定胎壓系統能否正常工作的關鍵，因此本文主要闡述胎壓讀取和胎壓寫入設備的布置基本要求，以及因為設備布置不當所產生串碼問題的解決。

胎壓ID讀取設備，主要功能是通過發射低頻信息喚醒胎壓傳感器，同時將接收傳感器返回的帶有胎壓ID信息的信號字段，并將這些字段通過以太網傳送給寫入設備。胎壓讀取設備主要包括：發射板、控制器、控制柜、檢測開關。胎壓讀取設備的動作步驟如下：

掃描車輛識別碼（一般為車輛的VIN碼）→車輛進入讀取工位→進位檢測開關感應車身進入→右前輪胎感應開關觸發→胎壓喚醒程序啟動，發射板向右前輪胎發身低頻信號→輪胎內的胎壓傳感器被喚醒，返回帶ID的字符→設備接收帶ID字符，并存儲在工控機內→完成右前輪胎壓讀取→進入左前輪喚醒程序。

在胎壓讀取的過程中，四個胎壓傳感器會先后交替被喚醒，動作流程一般為前右輪（FR）→前左輪（FF）→后右輪（RR）→后左輪（RF）。如果其中某個輪胎的ID喚醒失敗，則整個讀取過程的結果為FAIL（失敗），必須四個輪胎都喚醒成功，讀取設備才會判定為成功（PASS），如圖1所示。

圖1 胎壓讀取與寫入示意圖

2 胎壓設備布置影響因素分析

在安裝布置胎壓讀取設備時，應當考慮以下幾個主要影響胎壓讀取成功率的因素：

設備的安裝位置。讀取設備的安裝位置應當以能夠依次觸發單個輪胎的胎壓傳感器，并且不會對其他輪胎造成觸發為布置原則。設備的安裝位置應當盡量遠離干擾源，且必須保證胎壓讀取區域內，無其他運動設備干擾胎壓讀取。在生產線規劃時，可以根據現場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，在設計布置時，應當盡量為胎壓讀取設備留出單獨的一個物理崗位，設備安裝完成之后，應當將讀取設備及相關的覆蓋區域進行隔離，防止人員或者其他運動物體誤觸發檢測開關。

對于有輪胎輸送線的生產線，胎壓讀取設備應當避開輪胎輸送線2M以上的距離，以確保輪胎輸送線上的輪胎不會被誤觸發。如果因工藝布局需要將胎壓設備布置在輪胎輸送線附近，則需要對胎壓設備覆蓋范圍內的輪胎輸送線進行屏蔽保護，如圖2所示。

圖2 胎壓讀取設備的安裝布置示意圖

尤其需要注意的是，當兩個胎壓讀取設備布置在并行的兩條生產線上時，由于胎壓傳感器被喚醒后，發射的RF高頻信號可以輸送較遠的距離（一般在35 m左右），若兩條生產線上的胎壓讀取設備距離較小時，有可能會導致兩條生產的胎壓信息誤接收。因此，在設備布置時，應當考慮將兩條生產線的水平距離是否會造成胎壓信號誤接收的問題，兩套并行胎壓讀取設備之前的距離應＞胎壓RF信息的最小傳輸距離（如圖3）。

圖3 并行胎壓讀取設備布置示意圖

2.1 讀取設備的發射功率

胎壓讀取設備通過發送低頻信號來喚醒胎壓傳感器，胎壓讀取設備的發射功率將影響胎壓是否能夠正常讀取到正確的胎壓。在布置胎壓讀取設備時，應當結合胎壓傳感器的功率、讀取設備發射板與輪胎的距離以及輪胎的大小等因素綜合設定發射功率。一般來說，發射功率越大，所能夠讀取到的距離就越遠。為了保證能夠準確地讀到每個輪胎的胎壓信號，發射信息的覆蓋范圍應當在0.3M～0.6M左右。

當出現胎壓讀到對面一側的輪胎ID時，表明胎壓設備的功率設置過高，應當適當降低；當胎壓讀取頻繁出現胎壓讀取失敗，其中一輪或者多個輪胎無法讀取ID時，可以通過適當調高設備的發射功率來提升通過率。發射功率調整后，應當進行跟蹤驗證，以確保能夠保證胎壓被準確地讀取。

2.2 機運線的運行速度

由于胎壓讀取過程中，胎壓設備是固定不動的，需要通過機運線帶動車輛穿過胎壓設備的讀取范圍區域，因此，機運線的運行速度，直接影響胎壓讀取完成的周期時間，也與胎壓讀取的成功率有緊密的聯系。

為了保證胎壓讀取的成功率，一般要求機運線勻速通過讀取設備天線覆蓋的范圍，通過的速度可參照如下公式計算機運線的運行速度：

以上公式計算得出的機運線運行速度，是指從讀取設備完成胎壓讀取的方面考慮，在實際的生產過程中，應當結合整個流水線的節拍綜合調整，以既能夠滿足流水線的正常運行，又能夠準確讀取胎壓為宜。

特別需要注意的是，當車輛需要加速通過讀取設備時，車輛的加速起始點應當避開前后輪的胎壓讀取點，可將加速的起始點或者結束點設置在車輛的前后軸之間（如圖4）。

圖4 機運提速與胎壓讀取設備布置關聯圖

當車輛的四個輪胎都讀取通過之后，帶有車輛VIN碼和胎壓ID的信息會通過無線以太網傳送給胎壓寫入設備，胎壓寫入設備通過連接車輛的OBD接頭，將ID信息寫入胎壓接收模塊。當車輛通過檢測線，速度達到設置的轉速以上時，胎壓傳感器會被觸發，檢測輪胎氣壓后將氣壓值顯示在儀表上。

當兩套胎壓讀取設備同時安裝在同一個區域內時，根據上文的介紹，有可能會導致兩套設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，總裝車間檢測線批量出現胎壓讀取失敗的問題，經過分析BC底盤二工段的胎壓讀取記錄，發現BC線的同時生產同一款車型時，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，同時被兩條生產的讀取設備捕捉記錄，從而造成了其中一臺車在寫入ID后，過檢測線時無法正常的讀取輪胎氣壓值而報錯。

由于生產線的布局已經確定，通過將BC線的設備距離擴大至大于胎壓傳感器信號的最小傳輸距離顯然改成本過高且時間周期長，應當考慮更加經濟的問題解決方式。

經過分析發現，當前胎壓傳感器發出的RF信號沒有生產線的標識位，設備無法做區分其接收到的信號是哪一條線上的傳感器發射出來的。假設能夠在載波喚醒模式里設有隨機碼，由讀設備通過低頻命令發給傳感器，傳感器響應后將隨機碼加載在射頻數據中回傳給讀設備，讀設備則根據隨機碼校驗接收對應的信號，即可以實現B、C線的信號區分開來不產生串擾，由此也可以解決兩條產線的串碼問題（如圖5）。

圖5 通過修改傳感器載波模式區分產線信息

通過修改傳感器的載波模式，將傳感器的RF幀信號進行區分，B線幀頭字節改為0X4C，C線的幀頭字節改為0X4D.B線胎壓傳感器通過1號程序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RF1的信號，由B線胎壓傳感器接收；C線胎壓傳感器通過2號程序LF2喚醒胎壓傳感器，胎壓傳感器返回以0X4D為幀頭字節的RF2信號，由C線胎壓傳感器接收。由于兩條生產線的傳感器的觸發和返回信號帶有產線標識碼，因此無法串寫，由此即解決了兩條產線胎壓串碼問題。

4 結束語

本文主要介紹了TPMS讀取的基本原理，現場讀取和寫入設備的布置要求和注意事項，以及串碼問題的分析和解決，可為新設備在生產現場的安裝、調試及問題解決提供借鑒和參考。