朱玉龙

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特斯拉的无线网络之 TPMS

特斯拉

2022-05-24

作者:朱玉龙

在整理线束架构的时候,一个很让人感兴趣的方向,就是汽车里面的无线网络按照什么样的结构来发展 —— 像 TPMS、无线钥匙、手机钥匙和是否会出现更多的车内无线通信(无线 BMS),我觉得从这个架构来分析比较合适。

特斯拉的迭代特别快:2020 年初 Model Y 上把大陆的 TPMS 传感器切换以后,在 2020 年年底也把 Model 3 的产品也进行了切换。而供应商也出现了代工,我想第一个讨论的是整个特斯拉无线单元的演变和 TPMS 的演变。

▲图 1. 特斯拉的主要两台车的系统迭代

特斯拉的无线网络和天线

目前特斯拉要进行认证的主要包括以下的几个部件,涵盖安防系统、钥匙、胎压传感器和无线充电这么几个单元。

▲图 2. 特斯拉需要进行无线认证的部件

从整个设计演变来看,特斯拉把整个频段集中在 2.4Ghz,取消了原有 TPMS 的 315MHz 和 433MHZ,在最新一代的系统中引入了 6.5Ghz-8Ghz 的频段(这个我们在后面分析车辆安防系统再讨论)。整个天线系统包括不同部件的天线。

▲图 3. 特斯拉的主要天线单元

特斯拉蓝牙 TPMS

特斯拉在早起的 TPMS 供应商是 Continental,主要的缺陷是在 Model 3 中,特斯拉专门用了一个接收机来收取 TPMS 的 RF 信号,而且从射频到蓝牙,特斯拉在这方面做了特制的变化。如下图所示,不光 4 个 TPMS Sensor 这个和大家相似,大陆的 TPMS ECU 并没有集成,单独放在上面。

▲图 4. 射频 TPMS 和 TPMS ECU

大陆主要基于 TPMS 单芯片方案,就是那种我们都知道的。

▲图 5. 大陆的 TPMS 方案

这个设计方向是通过蓝牙的方案,让代工厂家系统电蓝牙 TPMS 成功取代传统射频式产品,这个在 2020 年开始尝试,让这家台湾企业独家供应 Model Y 单一车款,然后在 2020 年 10 月导入 Model 3。而 2021 年 1 月中,特斯拉加码下单,把所有的 TPMS 都切换成了蓝牙的版本。早起版本中采用了 M96403 的胎压传感器和 TI 的 CC2640 单片机。

▲图 6.TPMS 的早起蓝牙版本

而这个部件采用 Murata 和 Maxell 两种不同锂电池,然后采用 TI 的低功耗 CC2642 单片机。

▲图 7. 蓝牙 TPMS
▲图 8. 蓝牙 TPMS 主要方案

这是最新的方案设计,我感觉蓝牙部分是集成到 MCU 里面,然后等于摆脱了原有的 TPMS 芯片的束缚,其实最主要的好处是在 MCU 有更多的权限自己做 Coding,然后使用蓝牙可以摆脱原有 433MHZ 和 315MHZ 频段的限制,也可以在 2.4GHZ 上面免接收机接收,完全看自己的软件能力了。

▲图 9. 无线蓝牙单片机

从这种方案来看,特斯拉自己拉上代工厂变成了一个产品的提供商,可以在前装和后续售后上面持续挣钱,还真的是很有意思的想法,因为你没办法拿到它的代码,市场上也就掌握了独家供应。

小结:特斯拉的很多创新,从成本初期来看是不划算的,从主要的目标还是要有自己的定义的可能性,然后通过消费电子和工业级里面选取那种量大被验证过的逻辑

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