作者：Ivan Zagan，邁來芯市場經理

全球范圍內，鮮有行業能如公路運輸這般影響深遠。卡車和重型貨車是幾乎所有關鍵市場和供應鏈的命脈，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的流通。鑒于歐盟77%的內陸貨運由卡車承擔，提升現代運輸車輛的效率、安全性和可靠性，對于汽車制造商和車隊運營商而言至關重要。

這三大核心需求，加上全球向電動汽車轉型以減少交通運輸網絡排放的趨勢，正推動現代卡車向智能化和多功能化方向發展。從高級駕駛輔助系統（ADAS）到全自動駕駛卡車，這些創新旨在使運輸網絡更高效、更安全，減少事故發生。

為增強功能性和可靠性，現代卡車正采用更先進的數字和電子傳感系統來監測各種參數，包括車道位置和車距。在這些功能中，輪胎監測系統尤為關鍵，因為輪胎的完整性直接關系到行車安全。胎壓監測系統（TPMS）通過持續評估輪胎狀況，對預防事故、提高燃油經濟性及降低維護成本至關重要。

對于利潤微薄且運營可靠性至關重要的卡車運輸行業，輪胎監測傳感器（TMS）的重要性。不言而喻。本文將探討大型車輛運輸網絡的發展歷程、對車輛設計的影響，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。

輪胎監測傳感器（TMS）

電動和自動駕駛卡車的關鍵助力

輪胎是重型車輛的關鍵故障點，尤其在長途運輸中，突然爆胎或輪胎不均勻磨損會導致嚴重的運營延誤和成本增加。據美國聯邦汽車運輸安全管理局（FMCSA）統計，輪胎故障導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測的必要性，以降低風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，對輪胎監測的需求更復雜。然而，行業向電動卡車的轉型及自動駕駛卡車的出現，進一步加劇了輪胎管理方面的挑戰。

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荷，加速了輪胎磨損并增加了輪胎故障的風險。TMS在管理這些壓力方面發揮著關鍵作用，通過確保輪胎處于最佳氣壓狀態，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，因為節省的能量意味著車輛能行駛更遠的距離。

自動駕駛卡車則增添了另一層復雜度。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來監測和應對車輛及道路狀況。在這種情況下，TMS成為了一個至關重要的指標，為車輛的控制系統提供關鍵數據以確保安全運行。例如，一旦檢測到輪胎故障，TMS可以與卡車的中央控制系統交互，采取諸如重新規劃路線或緊急制動等必要措施。

傳統的輪胎監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的數據，以確保在長距離行駛和不可預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載，有助于識別超載或不平衡的車輛。

創新的輪胎監測傳感器（TMS）技術

公路貨運需求的增長正推動更智能、更互聯的運輸網絡的發展。越來越多的車隊運營商采用先進的遠程信息處理和物聯網技術來優化物流。智能TMS能夠無縫融入這一環境，提供關鍵的輪胎數據，這些數據可以集成到車輛和車隊管理系統中，實現預測性維護，減少停機時間，并提高整體運營效率。

此外，全球范圍內有關輪胎安全的法規正日益嚴格。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測傳感器（TPMS）并進行注冊。未來，政府將對重型車輛，尤其是自動駕駛車輛進行越來越多的監管，以提高道路安全和環境質量。因此，汽車制造商將尋求超越傳統TPMS的更智能的輪胎監測系統，但關鍵是要確保新技術易于集成和擴展。

邁來芯輪胎監測傳感器解決方案

邁來芯在汽車行業創新方面有著悠久的歷史，其半導體解決方案旨在滿足車輛部署的嚴格要求。鑒于對更先進輪胎監測系統的需求不斷增長，邁來芯開發了MLX91805——一種智能輪胎傳感器，它在一個極其緊湊的4毫米×5毫米的系統級封裝（SIP）設計中集成了多種傳感功能。

高精度的壓力傳感元件是該設備的核心部件，能夠實現高達1400千帕的精確壓力測量，并確?？ㄜ囕喬毫ψx數的可靠性。然而，與傳統的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800g的XZ雙軸加速度計，其采樣頻率可達每秒10,000次。

在實際應用中，配備高精度加速度計能夠實現有價值的輪胎變形測量。這些數據可用于識別輪胎不均勻磨損的跡象、確定何時需要進行維護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據使復雜的控制系統能夠檢測輪胎狀況、車輛載荷和道路狀況，從而有助于主動監測輪胎健康狀況和實現自動駕駛操作的自動調整。

可高頻讀取的加速度數據有助于計算輪胎的變形以及接觸區域的變化情況

同時監測壓力和溫度還有助于更早地發現潛在問題，包括輪胎充氣不足、過熱以及機械故障（如輪胎旋轉緩慢），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頻段的射頻發射器和125KHz低頻收發器，確保了從輪胎內部到外部電子設備的穩定通信。再加上一些外部組件和電池，MLX91805設計為適用于卡車智能輪胎傳感器應用的最優解決方案，具備高性能和快速上市的優勢。

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計板（RDB），該板基于經過認證的藍牙低功耗（LE）收發器，并包含完整的硬件和軟件設計參考，從印刷電路板到軟件，涵蓋低頻/高頻性能優化等內容。

這極大地加快了開發速度，使得能夠在盡可能小的體積內打造出超低功耗的TMS解決方案，使主機廠能夠滿足商用重型車輛中強制性胎壓監測的最新規定，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。實時獲取詳細輪胎數據使運營商能夠實施預測性維護策略，減少意外停機時間，并延長輪胎的使用壽命。

通過盡早發現諸如異常磨損、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。

該系統監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更嚴重問題之前被識別并解決。此外，在自動駕駛卡車出現緊急情況（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的應對措施。這可能包括派遣路邊救援服務或將車輛引導至最近的服務地點，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。

運輸行業中TMS的未來

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

邁來芯的解決方案已被領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代交通工具提供詳細監測方面所具有的有效性。MLX91805以及其他類似傳感器（如MLX91804）設計得極其緊湊且高效，因此非常適合集成到現有的和未來的車輛中，而不會增加額外的復雜性。

通過提供兼具精準性、高效性和可擴展性的解決方案，邁來芯正在助力推動行業向更安全、更高效的運營模式轉變。隨著卡車技術的不斷發展，智能輪胎傳感器（TMS）將在整個運輸行業中繼續發揮關鍵作用，以提升安全性、可靠性和運營水平。