新一代胎壓感測利器-SP49

TPMS-Tire Presure Monitoring Sensor, 顧名思義就是專門監控輪胎壓力的Sensor產品, 目的在於當輪胎壓力不足時能即時偵測並通知駕駛, 以避免交通意外, 在大部分先進國家中已將胎壓系統列為標配. 圖一是胎壓系統的基本組成.


作為汽車電子領頭羊英飛凌布局胎壓Sensor已超過15年, 第一顆整合ASIC,Flash memory, Sensor,RF transmitter於單一晶片產品SP37至今已超過10年, 因為穩定耐用且設計簡單優點, 不僅是許多知名車廠的長青產品, 也是各家競爭著的學習目標. 下一代產品SP40在2016年發布, 進一步優化了package size, 更低靜態功耗, 提升了ADC解析度及Flash size,  SP40為SP37的繼承者, 沿用了簡單直覺的軟件架構, 保持堅固耐用的穩定特質, 在業界廣受好評, 市場上極具競爭力. 圖二是英飛凌胎壓Sensor演進及產品特色.

英飛凌最新一代胎壓Sensor SP49於2023年Q3發布, 基於新一代汽車需求及趨勢, SP49集成了幾個重要的功能以因應車廠需求:

Fully design compatible
SP49與上一代SP40包裝以及pin 腳定義相同, 原SP40 PCB設計可以直接焊上SP49替代使用, 對於原本廣泛使用SP40的客戶可以無痛升級. 大大縮短新產品的開發週期. 圖三是SP49胎壓Sensor.
ARM Core
SP49採用32-bit Arm Cortex M0核心, 提升整體運算效能, 在Flash部分提升至19KB並且提供彈性的規劃功能, 足以滿足應用程式, 使用者參數及bootload空間需求. RAM部分提供1KB空間包含192bytes of retention RAM. 在通訊介面支援硬體Master/Slave I2C, 以及透過軟體函式庫實現的UART, SPI及PWM等.

RF & LF
在RF的部分, 除了原本支持的編碼包含Manchester/Inverted Manchester/differential Manchester等, 新增了NRZ編碼. Output power除了標準的5dBm設計外, 也擴充至10dBm滿足特殊場景需求. 對於LF部分沿用SP40高感度設計, 用戶在設計選擇LF coil更加彈性.

Localization
輪胎自動定位功能是近幾年熱門的需求, 相較於傳統人工定位方式, 自動定位不需要在安裝後手動去設定輪胎位置的Sensor ID於接收端, 而是在車子啟動行駛中自動計算並配對正確的ID, 節省了工廠安裝時間及人力成本. SP49提供自動定位的庫函式及參考軟件, 搭配英飛凌的自動定位專利演算法, 可以容易的實現自動定位功能. 圖四為自動定位系統. 自動定位系統需ABS資訊, 並實現演算於BCM中.



Sensor On-Tire
有別於傳統鎖汽門嘴的方式, On-Tire是直接把sensor內嵌於輪胎皮. On-Tire主要的需求是實現更多智能的系統需求, 例如, 胎紋檢測: 當胎紋深度不夠時, 汽車儀表可以顯示並通知駕駛更換輪胎; 車輛負載檢測: 因為貨車載重過重導致輪胎扁平, Sensor可即時偵測並顯示於駕駛儀表; SP49提供了兩種版本: 標準版與On-Tire版本, 用戶可以根據需求選擇以滿足系統功能.圖五是胎壓Sensor智能應用趨勢.