TpMS胎壓監(jiān)測系統(tǒng)分為間接式和到直接式，直接式在監(jiān)測上更精準(zhǔn)，目前市場上胎壓監(jiān)測報(bào)警器的工作原理也多采用后者，國外AIRONE、ACCUTIRETpMS及國內(nèi)的鐵將軍胎壓監(jiān)測報(bào)警器等均采用直接式對汽車輪胎進(jìn)行胎壓監(jiān)測，以防止因輪胎故障引發(fā)交通事故，確保行車安全。不過，在對產(chǎn)品功能及使用便利度要求之外，電池的使用壽命也是車主考慮的要素。針對這一問題，歐洲微電子研究中心IMEC開發(fā)出的一款微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)芯片，能夠從汽車輪胎內(nèi)部的振動采集能量，讓胎壓監(jiān)測系統(tǒng)(TpMS)不再要使用電池。

在探究MEMS芯片如何打造免電池胎壓監(jiān)測系統(tǒng)之前，我們不妨先了解一下間接式胎壓監(jiān)測系統(tǒng)和直接式胎壓監(jiān)測系統(tǒng)。間接式胎壓監(jiān)測系統(tǒng)是通過輪胎的轉(zhuǎn)速差來判斷輪胎是否異常，直接式胎壓監(jiān)測系統(tǒng)通過在輪胎里面加裝四個(gè)胎壓監(jiān)測傳感器，胎壓監(jiān)測傳感器要電池供應(yīng)能量，在汽車靜止或者行駛過程中對輪胎氣壓和溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)自動監(jiān)測，并對輪胎高壓、低壓、高溫進(jìn)行及時(shí)報(bào)警。那么，IMEC研發(fā)的MEMS芯片如何讓胎壓監(jiān)測系統(tǒng)(TpMS)不再要使用電池呢？

這個(gè)MEMS能源采集器包含一個(gè)具有壓電層(氮化鋁)夾層的懸臂支架，這個(gè)壓電層夾在金屬電極之間形成一個(gè)電容器。一個(gè)質(zhì)量塊(mass)連接到懸臂的一端，使其成為可隨著壓電層彎曲而將振動轉(zhuǎn)換為電能的轉(zhuǎn)換器。電容兩端的電壓也能被采集，用來驅(qū)動無線電路。

MEMS能源采集器可采集輪胎內(nèi)部振動出現(xiàn)的能量

在1KHz的自然共振頻率下，新的MEMS能量采集器最大輸出功率低于500微瓦(microwatt)。在每小時(shí)40英哩時(shí)速下，汽車輪胎能源出現(xiàn)的能量大約僅比40微瓦多出一些，不過，IMEC表示這已經(jīng)足夠?yàn)閴毫鞲衅骱蚑pMS系統(tǒng)的無線通訊電路供電了。

IMEC已經(jīng)證實(shí)，這種微型能源采集器可在6吋晶圓上用真空制程來制造。IMEC表示，這種全新的MEMS能量采集技術(shù)將在許多應(yīng)用中被用于無線傳感器節(jié)點(diǎn)，為任何一種低電流的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)供電，這類應(yīng)用包括汽車引擎到工業(yè)應(yīng)用等，其共同特點(diǎn)是電池都不大方便充電。