作者：Ivan Zagan，邁來芯市場經(jīng)理

全球范圍內(nèi)，鮮有行業(yè)能如公路運輸這般影響深遠(yuǎn)?？ㄜ嚭椭匦拓涇囀菐缀跛嘘P(guān)鍵市場和供應(yīng)鏈的命脈，推動著從食品、藥品到燃料、電子元件等各類物品在全球范圍內(nèi)的流通。鑒于歐盟77%的內(nèi)陸貨運由卡車承擔(dān)，提升現(xiàn)代運輸車輛的效率、安全性和可靠性，對于汽車制造商和車隊運營商而言至關(guān)重要。

這三大核心需求，加上全球向電動汽車轉(zhuǎn)型以減少交通運輸網(wǎng)絡(luò)排放的趨勢，正推動現(xiàn)代卡車向智能化和多功能化方向發(fā)展。從高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）到全自動駕駛卡車，這些創(chuàng)新旨在使運輸網(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)代卡車正采用更先進(jìn)的數(shù)字和電子傳感系統(tǒng)來監(jiān)測各種參數(shù)，包括車道位置和車距。在這些功能中，輪胎監(jiān)測系統(tǒng)尤為關(guān)鍵，因為輪胎的完整性直接關(guān)系到行車安全。胎壓監(jiān)測系統(tǒng)（TPMS）通過持續(xù)評估輪胎狀況，對預(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。

對于利潤微薄且運營可靠性至關(guān)重要的卡車運輸行業(yè)，輪胎監(jiān)測傳感器（TMS）的重要性。不言而喻。本文將探討大型車輛運輸網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷程、對車輛設(shè)計的影響，以及邁來芯的解決方案如何提升車隊運營商的安全性和效率。

輪胎監(jiān)測傳感器（TMS）

電動和自動駕駛卡車的關(guān)鍵助力

輪胎是重型車輛的關(guān)鍵故障點，尤其在長途運輸中，突然爆胎或輪胎不均勻磨損會導(dǎo)致嚴(yán)重的運營延誤和成本增加。據(jù)美國聯(lián)邦汽車運輸安全管理局（FMCSA）統(tǒng)計，輪胎故障導(dǎo)致的事故約占美國卡車事故的6%，每年約8000起。這凸顯了有效輪胎監(jiān)測的必要性，以降低風(fēng)險并確保運營可靠性。

與乘用車電動汽車相比，重型車輛由于車軸數(shù)量更多、掛車整合、運行范圍更廣及車輛總重顯著增加，對輪胎監(jiān)測的需求更復(fù)雜。然而，行業(yè)向電動卡車的轉(zhuǎn)型及自動駕駛卡車的出現(xiàn)，進(jìn)一步加劇了輪胎管理方面的挑戰(zhàn)。

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

自動駕駛卡車則增添了另一層復(fù)雜度。由于沒有能夠察覺輪胎問題的駕駛員，因此必須完全依賴集成電子系統(tǒng)來監(jiān)測和應(yīng)對車輛及道路狀況。在這種情況下，TMS成為了一個至關(guān)重要的指標(biāo)，為車輛的控制系統(tǒng)提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)以確保安全運行。例如，一旦檢測到輪胎故障，TMS可以與卡車的中央控制系統(tǒng)交互，采取諸如重新規(guī)劃路線或緊急制動等必要措施。

傳統(tǒng)的輪胎監(jiān)測主要局限于氣壓測量。然而，完全自動駕駛汽車需要更詳細(xì)的數(shù)據(jù)，以確保在長距離行駛和不可預(yù)測的駕駛條件下可靠運行。通過集成加速度計等輔助傳感功能，自動駕駛汽車能夠智能檢測路面狀況及輪胎負(fù)載，有助于識別超載或不平衡的車輛。

創(chuàng)新的輪胎監(jiān)測傳感器（TMS）技術(shù)

公路貨運需求的增長正推動更智能、更互聯(lián)的運輸網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。越來越多的車隊運營商采用先進(jìn)的遠(yuǎn)程信息處理和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來優(yōu)化物流。智能TMS能夠無縫融入這一環(huán)境，提供關(guān)鍵的輪胎數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以集成到車輛和車隊管理系統(tǒng)中，實現(xiàn)預(yù)測性維護(hù)，減少停機(jī)時間，并提高整體運營效率。

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，在歐洲銷售的所有新卡車、拖車、客車和校車都必須配備胎壓監(jiān)測傳感器（TPMS）并進(jìn)行注冊。未來，政府將對重型車輛，尤其是自動駕駛車輛進(jìn)行越來越多的監(jiān)管，以提高道路安全和環(huán)境質(zhì)量。因此，汽車制造商將尋求超越傳統(tǒng)TPMS的更智能的輪胎監(jiān)測系統(tǒng)，但關(guān)鍵是要確保新技術(shù)易于集成和擴(kuò)展。

邁來芯輪胎監(jiān)測傳感器解決方案

邁來芯在汽車行業(yè)創(chuàng)新方面有著悠久的歷史，其半導(dǎo)體解決方案旨在滿足車輛部署的嚴(yán)格要求。鑒于對更先進(jìn)輪胎監(jiān)測系統(tǒng)的需求不斷增長，邁來芯開發(fā)了MLX91805——一種智能輪胎傳感器，它在一個極其緊湊的4毫米×5毫米的系統(tǒng)級封裝（SIP）設(shè)計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量，并確保卡車輪胎壓力讀數(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，以及一個量程范圍達(dá)800g的XZ雙軸加速度計，其采樣頻率可達(dá)每秒10,000次。

在實際應(yīng)用中，配備高精度加速度計能夠?qū)崿F(xiàn)有價值的輪胎變形測量。這些數(shù)據(jù)可用于識別輪胎不均勻磨損的跡象、確定何時需要進(jìn)行維護(hù)以及估算輪胎接觸面和車輛載荷分布情況（圖1）。對于重型卡車的運營者來說，這些信息尤為重要，因為不均勻的貨物重量可能會影響效率，甚至危及安全。此外，在自動駕駛車輛中，MLX91805提供的實時多傳感器數(shù)據(jù)使復(fù)雜的控制系統(tǒng)能夠檢測輪胎狀況、車輛載荷和道路狀況，從而有助于主動監(jiān)測輪胎健康狀況和實現(xiàn)自動駕駛操作的自動調(diào)整。

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

同時監(jiān)測壓力和溫度還有助于更早地發(fā)現(xiàn)潛在問題，包括輪胎充氣不足、過熱以及機(jī)械故障（如輪胎旋轉(zhuǎn)緩慢），從而避免輪胎過早磨損。對于重型電動卡車而言，有效地管理輪胎應(yīng)力（考慮到車輛總重量）對于延長輪胎使用壽命和提高運營效率至關(guān)重要。

這款超低功耗傳感器由一個集成的16位精簡指令集微控制器（RISC）控制，采用定制的、經(jīng)過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)高效運行，睡眠電流低至90nA，有助于最大程度地延長電池使用壽命。通過嵌入式無線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)計為適用于卡車智能輪胎傳感器應(yīng)用的最優(yōu)解決方案，具備高性能和快速上市的優(yōu)勢。

為了更好地為工程師們提供支持，邁來芯還推出了一個全面的參考設(shè)計板（RDB），該板基于經(jīng)過認(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)廠能夠滿足商用重型車輛中強(qiáng)制性胎壓監(jiān)測的最新規(guī)定，同時支持新一代智能輪胎。

車隊管理：提升洞察力以提高運營效率

除了在提升安全性和車輛性能方面發(fā)揮重要作用外，MLX91805還為車隊運營商帶來了其他的價值。實時獲取詳細(xì)輪胎數(shù)據(jù)使運營商能夠?qū)嵤╊A(yù)測性維護(hù)策略，減少意外停機(jī)時間，并延長輪胎的使用壽命。

通過盡早發(fā)現(xiàn)諸如異常磨損、充氣不足或過熱等問題，車隊管理者能夠為定期維護(hù)工作帶來更高的智能化水平，從而避免昂貴的維修費用，并提高整體運營效率。這種前瞻性的方法不僅減少了車輛停機(jī)時間，還幫助車隊降低了總擁有成本（TCO），這在競爭激烈的物流市場中是一個重要的考量因素。

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

運輸行業(yè)中TMS的未來

將智能TMS系統(tǒng)集成到運輸車輛中是運輸行業(yè)演變過程中一個幾乎看不見但至關(guān)重要的一步。對于電動和自動駕駛卡車而言，TMS提供了確保安全、效率和可靠性的關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

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

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