T PM S设备布置及串码问题解决

2017-03-08潘子文于功琦王旻璐

装备制造技术 2017年12期

潘子文，于功琦，王旻璐

（上汽通用五菱汽车股份有限公司，广西柳州545005）

0 引言

胎压监测是汽车主动安全的重要配置之一，目前大多数的主流汽车均已经配备了胎压监测系统。在汽车制造过程中，胎压监测系统的实现需要通过胎压读写设备将胎压ID与整车的VIN进行绑定和写入，而胎压设备的布置会直接影响到胎压是否能够读写成功。本文通过阐述胎压设备布置的影响因素及典型胎压问题的解决，为胎压设备的安装布置提供了参考和借鉴，同时也为因胎压设备布置不当造成的问题提供了一种解决思路。

1 T PM S主要原理介绍

TPMS是指胎压监测系统（Tire Pressure Moni toring Systems），是通过安装有轮胎上的胎压传感器实时监测轮胎气压参数，并以视觉信号（或者听觉信号）进行显示和报警，以提高汽车行驶安全性，并减少因气压不足或过高造成轮胎加速磨损和车辆能耗增加的辅助系统。

在汽车的制造过程中，TPMS系统的安装和检测主要包括胎压传感器安装、胎压ID读取、胎压ID写入、TPMS功能测试四个主要工艺过程。其中胎压ID读取和胎压ID写入两个工序是决定胎压系统能否正常工作的关键，因此本文主要阐述胎压读取和胎压写入设备的布置基本要求，以及因为设备布置不当所产生串码问题的解决。

胎压ID读取设备，主要功能是通过发射低频信息唤醒胎压传感器，同时将接收传感器返回的带有胎压ID信息的信号字段，并将这些字段通过以太网传送给写入设备。胎压读取设备主要包括：发射板、控制器、控制柜、检测开关。胎压读取设备的动作步骤如下：

扫描车辆识别码（一般为车辆的VIN码）→车辆进入读取工位→进位检测开关感应车身进入→右前轮胎感应开关触发→胎压唤醒程序启动，发射板向右前轮胎发身低频信号→轮胎内的胎压传感器被唤醒，返回带ID的字符→设备接收带ID字符，并存储在工控机内→完成右前轮胎压读取→进入左前轮唤醒程序。

在胎压读取的过程中，四个胎压传感器会先后交替被唤醒，动作流程一般为前右轮（FR）→前左轮（FF）→后右轮（RR）→后左轮（RF）。如果其中某个轮胎的ID唤醒失败，则整个读取过程的结果为FAIL（失败），必须四个轮胎都唤醒成功，读取设备才会判定为成功（PASS），如图1所示。

图1 胎压读取与写入示意图

2 胎压设备布置影响因素分析

在安装布置胎压读取设备时，应当考虑以下几个主要影响胎压读取成功率的因素：

设备的安装位置。读取设备的安装位置应当以能够依次触发单个轮胎的胎压传感器，并且不会对其他轮胎造成触发为布置原则。设备的安装位置应当尽量远离干扰源，且必须保证胎压读取区域内，无其他运动设备干扰胎压读取。在生产线规划时，可以根据现场的工艺布局将胎压传感器安装在底盘工段的半高岗位，也可以安装在终线工段的滑板链旁边，但为了提高胎压读取的成功率，在设计布置时，应当尽量为胎压读取设备留出单独的一个物理岗位，设备安装完成之后，应当将读取设备及相关的覆盖区域进行隔离，防止人员或者其他运动物体误触发检测开关。

对于有轮胎输送线的生产线，胎压读取设备应当避开轮胎输送线2M以上的距离，以确保轮胎输送线上的轮胎不会被误触发。如果因工艺布局需要将胎压设备布置在轮胎输送线附近，则需要对胎压设备覆盖范围内的轮胎输送线进行屏蔽保护，如图2所示。

图2 胎压读取设备的安装布置示意图

尤其需要注意的是，当两个胎压读取设备布置在并行的两条生产线上时，由于胎压传感器被唤醒后，发射的RF高频信号可以输送较远的距离（一般在35 m左右），若两条生产线上的胎压读取设备距离较小时，有可能会导致两条生产的胎压信息误接收。因此，在设备布置时，应当考虑将两条生产线的水平距离是否会造成胎压信号误接收的问题，两套并行胎压读取设备之前的距离应＞胎压RF信息的最小传输距离（如图3）。

图3 并行胎压读取设备布置示意图

2.1 读取设备的发射功率

胎压读取设备通过发送低频信号来唤醒胎压传感器，胎压读取设备的发射功率将影响胎压是否能够正常读取到正确的胎压。在布置胎压读取设备时，应当结合胎压传感器的功率、读取设备发射板与轮胎的距离以及轮胎的大小等因素综合设定发射功率。一般来说，发射功率越大，所能够读取到的距离就越远。为了保证能够准确地读到每个轮胎的胎压信号，发射信息的覆盖范围应当在0.3M～0.6M左右。

当出现胎压读到对面一侧的轮胎ID时，表明胎压设备的功率设置过高，应当适当降低；当胎压读取频繁出现胎压读取失败，其中一轮或者多个轮胎无法读取ID时，可以通过适当调高设备的发射功率来提升通过率。发射功率调整后，应当进行跟踪验证，以确保能够保证胎压被准确地读取。

2.2 机运线的运行速度

由于胎压读取过程中，胎压设备是固定不动的，需要通过机运线带动车辆穿过胎压设备的读取范围区域，因此，机运线的运行速度，直接影响胎压读取完成的周期时间，也与胎压读取的成功率有紧密的联系。

为了保证胎压读取的成功率，一般要求机运线匀速通过读取设备天线覆盖的范围，通过的速度可参照如下公式计算机运线的运行速度：

以上公式计算得出的机运线运行速度，是指从读取设备完成胎压读取的方面考虑，在实际的生产过程中，应当结合整个流水线的节拍综合调整，以既能够满足流水线的正常运行，又能够准确读取胎压为宜。

特别需要注意的是，当车辆需要加速通过读取设备时，车辆的加速起始点应当避开前后轮的胎压读取点，可将加速的起始点或者结束点设置在车辆的前后轴之间（如图4）。

图4 机运提速与胎压读取设备布置关联图

当车辆的四个轮胎都读取通过之后，带有车辆VIN码和胎压ID的信息会通过无线以太网传送给胎压写入设备，胎压写入设备通过连接车辆的OBD接头，将ID信息写入胎压接收模块。当车辆通过检测线，速度达到设置的转速以上时，胎压传感器会被触发，检测轮胎气压后将气压值显示在仪表上。

当两套胎压读取设备同时安装在同一个区域内时，根据上文的介绍，有可能会导致两套设备之间胎压读取串码的问题。以下将以某车型的串码问题解决为案例，介绍胎压串码问题分析和解决方法。

3 串码问题解决分析

2017年1 月，总装车间检测线批量出现胎压读取失败的问题，经过分析BC底盘二工段的胎压读取记录，发现BC线的同时生产同一款车型时，由于胎压传感器零件完全相同，部分车辆的胎压传感器被唤醒后，同时被两条生产的读取设备捕捉记录，从而造成了其中一台车在写入ID后，过检测线时无法正常的读取轮胎气压值而报错。

由于生产线的布局已经确定，通过将BC线的设备距离扩大至大于胎压传感器信号的最小传输距离显然改成本过高且时间周期长，应当考虑更加经济的问题解决方式。

经过分析发现，当前胎压传感器发出的RF信号没有生产线的标识位，设备无法做区分其接收到的信号是哪一条线上的传感器发射出来的。假设能够在载波唤醒模式里设有随机码，由读设备通过低频命令发给传感器，传感器响应后将随机码加载在射频数据中回传给读设备，读设备则根据随机码校验接收对应的信号，即可以实现B、C线的信号区分开来不产生串扰，由此也可以解决两条产线的串码问题（如图5）。

图5 通过修改传感器载波模式区分产线信息

通过修改传感器的载波模式，将传感器的RF帧信号进行区分，B线帧头字节改为0X4C，C线的帧头字节改为0X4D.B线胎压传感器通过1号程序LF1唤醒胎压传感器，胎压传感器被唤醒后，返回以0X4C为帧头字节RF1的信号，由B线胎压传感器接收；C线胎压传感器通过2号程序LF2唤醒胎压传感器，胎压传感器返回以0X4D为帧头字节的RF2信号，由C线胎压传感器接收。由于两条生产线的传感器的触发和返回信号带有产线标识码，因此无法串写，由此即解决了两条产线胎压串码问题。