作者：Ivan Zagan，邁來(lái)芯市場(chǎng)經(jīng)理

全球范圍內(nèi)，鮮有行業(yè)能如公路運(yùn)輸這般影響深遠(yuǎn)?？ㄜ?chē)和重型貨車(chē)是幾乎所有關(guān)鍵市場(chǎng)和供應(yīng)鏈的命脈，推動(dòng)著從食品、藥品到燃料、電子元件等各類(lèi)物品在全球范圍內(nèi)的流通。鑒于歐盟77%的內(nèi)陸貨運(yùn)由卡車(chē)承擔(dān)，提升現(xiàn)代運(yùn)輸車(chē)輛的效率、安全性和可靠性，對(duì)于汽車(chē)制造商和車(chē)隊(duì)運(yùn)營(yíng)商而言至關(guān)重要。

這三大核心需求，加上全球向電動(dòng)汽車(chē)轉(zhuǎn)型以減少交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)排放的趨勢(shì)，正推動(dòng)現(xiàn)代卡車(chē)向智能化和多功能化方向發(fā)展。從高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）到全自動(dòng)駕駛卡車(chē)，這些創(chuàng)新旨在使運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)更高效、更安全，減少事故發(fā)生。

為增強(qiáng)功能性和可靠性，現(xiàn)代卡車(chē)正采用更先進(jìn)的數(shù)字和電子傳感系統(tǒng)來(lái)監(jiān)測(cè)各種參數(shù)，包括車(chē)道位置和車(chē)距。在這些功能中，輪胎監(jiān)測(cè)系統(tǒng)尤為關(guān)鍵，因?yàn)檩喬サ耐暾灾苯雨P(guān)系到行車(chē)安全。胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（TPMS）通過(guò)持續(xù)評(píng)估輪胎狀況，對(duì)預(yù)防事故、提高燃油經(jīng)濟(jì)性及降低維護(hù)成本至關(guān)重要。

對(duì)于利潤(rùn)微薄且運(yùn)營(yíng)可靠性至關(guān)重要的卡車(chē)運(yùn)輸行業(yè)，輪胎監(jiān)測(cè)傳感器（TMS）的重要性。不言而喻。本文將探討大型車(chē)輛運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷程、對(duì)車(chē)輛設(shè)計(jì)的影響，以及邁來(lái)芯的解決方案如何提升車(chē)隊(duì)運(yùn)營(yíng)商的安全性和效率。

輪胎監(jiān)測(cè)傳感器（TMS）

電動(dòng)和自動(dòng)駕駛卡車(chē)的關(guān)鍵助力

輪胎是重型車(chē)輛的關(guān)鍵故障點(diǎn)，尤其在長(zhǎng)途運(yùn)輸中，突然爆胎或輪胎不均勻磨損會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的運(yùn)營(yíng)延誤和成本增加。據(jù)美國(guó)聯(lián)邦汽車(chē)運(yùn)輸安全管理局（FMCSA）統(tǒng)計(jì)，輪胎故障導(dǎo)致的事故約占美國(guó)卡車(chē)事故的6%，每年約8000起。這凸顯了有效輪胎監(jiān)測(cè)的必要性，以降低風(fēng)險(xiǎn)并確保運(yùn)營(yíng)可靠性。

與乘用車(chē)電動(dòng)汽車(chē)相比，重型車(chē)輛由于車(chē)軸數(shù)量更多、掛車(chē)整合、運(yùn)行范圍更廣及車(chē)輛總重顯著增加，對(duì)輪胎監(jiān)測(cè)的需求更復(fù)雜。然而，行業(yè)向電動(dòng)卡車(chē)的轉(zhuǎn)型及自動(dòng)駕駛卡車(chē)的出現(xiàn)，進(jìn)一步加劇了輪胎管理方面的挑戰(zhàn)。

對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)（EV）而言，電池增加的重量加大了卡車(chē)輪胎的負(fù)荷，加速了輪胎磨損并增加了輪胎故障的風(fēng)險(xiǎn)。TMS在管理這些壓力方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用，通過(guò)確保輪胎處于最佳氣壓狀態(tài)，提高安全性，延長(zhǎng)輪胎使用壽命，并通過(guò)降低滾動(dòng)阻力提升車(chē)輛效率。這在電動(dòng)汽車(chē)中尤為重要，因?yàn)楣?jié)省的能量意味著車(chē)輛能行駛更遠(yuǎn)的距離。

自動(dòng)駕駛卡車(chē)則增添了另一層復(fù)雜度。由于沒(méi)有能夠察覺(jué)輪胎問(wèn)題的駕駛員，因此必須完全依賴(lài)集成電子系統(tǒng)來(lái)監(jiān)測(cè)和應(yīng)對(duì)車(chē)輛及道路狀況。在這種情況下，TMS成為了一個(gè)至關(guān)重要的指標(biāo)，為車(chē)輛的控制系統(tǒng)提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)以確保安全運(yùn)行。例如，一旦檢測(cè)到輪胎故障，TMS可以與卡車(chē)的中央控制系統(tǒng)交互，采取諸如重新規(guī)劃路線(xiàn)或緊急制動(dòng)等必要措施。

傳統(tǒng)的輪胎監(jiān)測(cè)主要局限于氣壓測(cè)量。然而，完全自動(dòng)駕駛汽車(chē)需要更詳細(xì)的數(shù)據(jù)，以確保在長(zhǎng)距離行駛和不可預(yù)測(cè)的駕駛條件下可靠運(yùn)行。通過(guò)集成加速度計(jì)等輔助傳感功能，自動(dòng)駕駛汽車(chē)能夠智能檢測(cè)路面狀況及輪胎負(fù)載，有助于識(shí)別超載或不平衡的車(chē)輛。

創(chuàng)新的輪胎監(jiān)測(cè)傳感器（TMS）技術(shù)

公路貨運(yùn)需求的增長(zhǎng)正推動(dòng)更智能、更互聯(lián)的運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。越來(lái)越多的車(chē)隊(duì)運(yùn)營(yíng)商采用先進(jìn)的遠(yuǎn)程信息處理和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來(lái)優(yōu)化物流。智能TMS能夠無(wú)縫融入這一環(huán)境，提供關(guān)鍵的輪胎數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以集成到車(chē)輛和車(chē)隊(duì)管理系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)性維護(hù)，減少停機(jī)時(shí)間，并提高整體運(yùn)營(yíng)效率。

此外，全球范圍內(nèi)有關(guān)輪胎安全的法規(guī)正日益嚴(yán)格。從2024年7月起，在歐洲銷(xiāo)售的所有新卡車(chē)、拖車(chē)、客車(chē)和校車(chē)都必須配備胎壓監(jiān)測(cè)傳感器（TPMS）并進(jìn)行注冊(cè)。未來(lái)，政府將對(duì)重型車(chē)輛，尤其是自動(dòng)駕駛車(chē)輛進(jìn)行越來(lái)越多的監(jiān)管，以提高道路安全和環(huán)境質(zhì)量。因此，汽車(chē)制造商將尋求超越傳統(tǒng)TPMS的更智能的輪胎監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，但關(guān)鍵是要確保新技術(shù)易于集成和擴(kuò)展。

邁來(lái)芯輪胎監(jiān)測(cè)傳感器解決方案

邁來(lái)芯在汽車(chē)行業(yè)創(chuàng)新方面有著悠久的歷史，其半導(dǎo)體解決方案旨在滿(mǎn)足車(chē)輛部署的嚴(yán)格要求。鑒于對(duì)更先進(jìn)輪胎監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的需求不斷增長(zhǎng)，邁來(lái)芯開(kāi)發(fā)了MLX91805——一種智能輪胎傳感器，它在一個(gè)極其緊湊的4毫米×5毫米的系統(tǒng)級(jí)封裝（SIP）設(shè)計(jì)中集成了多種傳感功能。

高精度的壓力傳感元件是該設(shè)備的核心部件，能夠?qū)崿F(xiàn)高達(dá)1400千帕的精確壓力測(cè)量，并確保卡車(chē)輪胎壓力讀數(shù)的可靠性。然而，與傳統(tǒng)的TPMS傳感器不同，邁來(lái)芯的智能傳感器具備更廣泛的功能，包括額外的溫度和電壓傳感器，以及一個(gè)量程范圍達(dá)800g的XZ雙軸加速度計(jì)，其采樣頻率可達(dá)每秒10,000次。

在實(shí)際應(yīng)用中，配備高精度加速度計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)有價(jià)值的輪胎變形測(cè)量。這些數(shù)據(jù)可用于識(shí)別輪胎不均勻磨損的跡象、確定何時(shí)需要進(jìn)行維護(hù)以及估算輪胎接觸面和車(chē)輛載荷分布情況（圖1）。對(duì)于重型卡車(chē)的運(yùn)營(yíng)者來(lái)說(shuō)，這些信息尤為重要，因?yàn)椴痪鶆虻呢浳镏亓靠赡軙?huì)影響效率，甚至危及安全。此外，在自動(dòng)駕駛車(chē)輛中，MLX91805提供的實(shí)時(shí)多傳感器數(shù)據(jù)使復(fù)雜的控制系統(tǒng)能夠檢測(cè)輪胎狀況、車(chē)輛載荷和道路狀況，從而有助于主動(dòng)監(jiān)測(cè)輪胎健康狀況和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛操作的自動(dòng)調(diào)整。

可高頻讀取的加速度數(shù)據(jù)有助于計(jì)算輪胎的變形以及接觸區(qū)域的變化情況

同時(shí)監(jiān)測(cè)壓力和溫度還有助于更早地發(fā)現(xiàn)潛在問(wèn)題，包括輪胎充氣不足、過(guò)熱以及機(jī)械故障（如輪胎旋轉(zhuǎn)緩慢），從而避免輪胎過(guò)早磨損。對(duì)于重型電動(dòng)卡車(chē)而言，有效地管理輪胎應(yīng)力（考慮到車(chē)輛總重量）對(duì)于延長(zhǎng)輪胎使用壽命和提高運(yùn)營(yíng)效率至關(guān)重要。

這款超低功耗傳感器由一個(gè)集成的16位精簡(jiǎn)指令集微控制器（RISC）控制，采用定制的、經(jīng)過(guò)壓力密封處理的塑料DFN14封裝形式。這使得該傳感器能夠在3.6V至1.8V的低電壓范圍內(nèi)高效運(yùn)行，睡眠電流低至90nA，有助于最大程度地延長(zhǎng)電池使用壽命。通過(guò)嵌入式無(wú)線(xiàn)315/433MHz頻段的射頻發(fā)射器和125KHz低頻收發(fā)器，確保了從輪胎內(nèi)部到外部電子設(shè)備的穩(wěn)定通信。再加上一些外部組件和電池，MLX91805設(shè)計(jì)為適用于卡車(chē)智能輪胎傳感器應(yīng)用的最優(yōu)解決方案，具備高性能和快速上市的優(yōu)勢(shì)。

為了更好地為工程師們提供支持，邁來(lái)芯還推出了一個(gè)全面的參考設(shè)計(jì)板（RDB），該板基于經(jīng)過(guò)認(rèn)證的藍(lán)牙低功耗（LE）收發(fā)器，并包含完整的硬件和軟件設(shè)計(jì)參考，從印刷電路板到軟件，涵蓋低頻/高頻性能優(yōu)化等內(nèi)容。

這極大地加快了開(kāi)發(fā)速度，使得能夠在盡可能小的體積內(nèi)打造出超低功耗的TMS解決方案，使主機(jī)廠能夠滿(mǎn)足商用重型車(chē)輛中強(qiáng)制性胎壓監(jiān)測(cè)的最新規(guī)定，同時(shí)支持新一代智能輪胎。

車(chē)隊(duì)管理：提升洞察力以提高運(yùn)營(yíng)效率

除了在提升安全性和車(chē)輛性能方面發(fā)揮重要作用外，MLX91805還為車(chē)隊(duì)運(yùn)營(yíng)商帶來(lái)了其他的價(jià)值。實(shí)時(shí)獲取詳細(xì)輪胎數(shù)據(jù)使運(yùn)營(yíng)商能夠?qū)嵤╊A(yù)測(cè)性維護(hù)策略，減少意外停機(jī)時(shí)間，并延長(zhǎng)輪胎的使用壽命。

通過(guò)盡早發(fā)現(xiàn)諸如異常磨損、充氣不足或過(guò)熱等問(wèn)題，車(chē)隊(duì)管理者能夠?yàn)槎ㄆ诰S護(hù)工作帶來(lái)更高的智能化水平，從而避免昂貴的維修費(fèi)用，并提高整體運(yùn)營(yíng)效率。這種前瞻性的方法不僅減少了車(chē)輛停機(jī)時(shí)間，還幫助車(chē)隊(duì)降低了總擁有成本（TCO），這在競(jìng)爭(zhēng)激烈的物流市場(chǎng)中是一個(gè)重要的考量因素。

該系統(tǒng)監(jiān)測(cè)輪胎變形和載荷分布的能力還能夠確保運(yùn)輸過(guò)程更加安全和高效。在重載運(yùn)輸中常見(jiàn)的不均勻載荷分布問(wèn)題可以在出現(xiàn)更嚴(yán)重問(wèn)題之前被識(shí)別并解決。此外，在自動(dòng)駕駛卡車(chē)出現(xiàn)緊急情況（例如突然的輪胎壓力下降）時(shí)，TMS可以立即通知車(chē)隊(duì)管理人員并啟動(dòng)適當(dāng)?shù)膽?yīng)對(duì)措施。這可能包括派遣路邊救援服務(wù)或?qū)④?chē)輛引導(dǎo)至最近的服務(wù)地點(diǎn)，不論哪種方式，都能最大程度地減少干擾，幫助車(chē)隊(duì)保持正常運(yùn)行。

運(yùn)輸行業(yè)中TMS的未來(lái)

將智能TMS系統(tǒng)集成到運(yùn)輸車(chē)輛中是運(yùn)輸行業(yè)演變過(guò)程中一個(gè)幾乎看不見(jiàn)但至關(guān)重要的一步。對(duì)于電動(dòng)和自動(dòng)駕駛卡車(chē)而言，TMS提供了確保安全、效率和可靠性的關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

邁來(lái)芯的解決方案已被領(lǐng)先的汽車(chē)制造商在其自動(dòng)駕駛車(chē)輛中所采用，這充分證明了其在向現(xiàn)代交通工具提供詳細(xì)監(jiān)測(cè)方面所具有的有效性。MLX91805以及其他類(lèi)似傳感器（如MLX91804）設(shè)計(jì)得極其緊湊且高效，因此非常適合集成到現(xiàn)有的和未來(lái)的車(chē)輛中，而不會(huì)增加額外的復(fù)雜性。

通過(guò)提供兼具精準(zhǔn)性、高效性和可擴(kuò)展性的解決方案，邁來(lái)芯正在助力推動(dòng)行業(yè)向更安全、更高效的運(yùn)營(yíng)模式轉(zhuǎn)變。隨著卡車(chē)技術(shù)的不斷發(fā)展，智能輪胎傳感器（TMS）將在整個(gè)運(yùn)輸行業(yè)中繼續(xù)發(fā)揮關(guān)鍵作用，以提升安全性、可靠性和運(yùn)營(yíng)水平。