ダイレクトTPMS

ダイレクトTPMS、またはダイレクトタイヤ空気圧監視システム（ダイレクトセンサーTPMS）とは、車両のホイールまたはタイヤに直接取り付けられた圧力センサーを使用することを指します。 [ 1 ]タイヤ内の圧力は圧力トランスデューサーを使用して測定され、圧力情報は車両に送信され、タイヤの空気圧不足または過剰をドライバーに警告します。圧力情報は通常、無線周波数（RF）技術を使用して車両に送信されますが、近年では機械的、電気的、または磁気的方法を使用したシステムも使用されています。 [ 2 ]

標準システム

バルブシステムに直接取り付けられたTPMセンサー、メーカー： VDO

現在のダイレクトTPMSの設計のほとんどでは、タイヤの内側に取​​り付けられるほど頑丈な小型電子アセンブリが、微小電気機械システム（MEMS）[ 1 ]圧力センサーを使用して圧力を測定し、この情報と他の情報を1台以上の車両受信機に送信します。[ 1 ]他の情報には、シリアル番号、温度、加速度、回転方向、完全なタイヤ空気圧監視システムの状態が含まれます。[ 3 ]シリアル番号の目的は、車両が他の車両からの送信を無視し、独自のデータフィールドで動作できるようにすることです。一般的なダイレクトTPMS（例：Ford、[ 4 ] 、 BMW [ 5 ]、またはToyota [ 6 ]）は、車両上で次のコンポーネントで構成されています。

ほとんどのダイレクトTPMSシステムは、データ送信に「無認可」ISMバンド（産業、科学、医療用）の1つである極超短波（UHF）無線を使用します。 [ 7 ]ヨーロッパでは433MHz 、その他の地域では315MHz帯がよく使用されます。一部のシステムでは、各車輪の近くに個別の受信機またはアンテナが設置されていますが、より一般的には、車両のすべての車輪からデータを受信する単一の受信機が設置されています。この受信機は、通常UHF無線伝送を使用するリモートキーレスエントリーシステム（RKE）にも使用されることが多いです。

TPMセンサーは様々な方法でホイールに取り付けることができます。タイヤのバルブステムの裏側に取り付ける方法[ 8 ]や、接着剤やバンドで固定し、タイヤの内側（通常はドロップゾーン）のリムにしっかりと巻き付ける方法[ 9 ]などがあります。

直接タイヤ空気圧監視システム警告灯

ダイレクトTPMS警告灯が点灯した場合、タイヤの空気圧が不足しているか、過度に過剰であるか、あるいはシステムに不具合があることを示しています。[ 1 ]警告灯が点灯している場合は、適正な空気圧まで空気を入れると消灯します。そうでない場合は、パンクが発生していることを示しています。警告灯が断続的に点灯している場合、または適正な空気圧まで空気を入れた後、あるいはパンクしたタイヤを交換した後も点灯し続ける場合は、ダイレクトTPMSシステムに不具合があることを示しています。[ 1 ]

直接TPMS IDの登録

ダイレクトTPMSシステムを工場で装着する際には、TPM（タイヤ空気圧監視）センサーの固有ID番号と車両上の位置をタイヤ空気圧監視ECUに登録する必要があります。これは、タイヤのローテーション、センサーの交換、ECUの交換など、システムコンポーネントのいずれかが後から変更された場合にも当てはまります。[ 4 ]

このプロセスでは、低周波（LF）無線を用いてダイレクトTPMSセンサーをアクティブ化し、UHFデータを受信することが必要となる。このデータには、ダイレクトTPMS ID、圧力、温度が含まれる。自動車製造工場では大型アンテナシステムを用いてアクティブ化が行われるが、ディーラーやタイヤショップでは手工具が用いられる。これらの工具は、分解前にダイレクトTPMSの故障を検査するためにも使用される。TPMセンサーやその車両への取り付け位置がIDの再登録なしに変更されると、TPMS警告灯が点灯し、IDが再登録されるまで点灯したままとなる。[ 1 ]

ローカリゼーション

複数のアンテナまたは受信機があれば、TPMの位置を特定し、車両はどのタイヤから圧力データが送信されたかを判断できます。この方法の代替として、車両の製造時にタイヤの位置とTPMのシリアル番号をプログラムすることも可能です。これにより、車両はどのタイヤの空気圧が低いかを表示できます。[ 10 ]

また、一部の車両では、各車輪の近くに低周波無線送信機が搭載されており、これを用いて個々のTPMから任意の送信を強制することができます。これらの送信機は通常、125kHzのRFIDタグと同様の技術を用いており、送信磁界は主に磁気であり、TPMに搭載された小型のLFアンテナによって容易に検出できます。この位置特定方法は、しばしばハイラインシステムと呼ばれます。

LF アンテナは、TPM によって構成や送信の強制にもよく使用され、センサーが変更されたり、車輪が回転したりした場合に、車両が位置を再学習できるようになります。

3つ目の方法は、UHF信号の強度を利用します。この強度は、TPMから受信機までの距離に比例します。受信機が車両の前方に設置されている場合、前輪のTPMからの信号は後輪のTPMからの信号よりも強くなります。

これらのシステムでは、TPMは車輪の回転方向を検出する機能を備えており、この情報は受信機に送信されるメッセージの一部となります。この情報により、受信機はTPMSが車両のどちら側から送信しているかを識別できます。信号強度と組み合わせることで、正しい車輪を特定できます。

TPMセンサーの特徴

現在、世界中で量産されているTPMセンサーは、バッテリー駆動の自己完結型ユニットで、タイヤの空気圧、そして多くの場合は温度と加速度を定期的に測定します。このセンサーには、タイヤ内の測定圧力などを送信するRF送信回路が搭載されています。[ 11 ]

TPMは、バッテリー寿命を最大限に延ばすために、消費電力を可能な限り抑えるように設計されています。これは、非常に低消費電力の回路を使用し、データの送信頻度を可能な限り低くし、消費電力を可能な限り低く抑えることで実現されます。TPMのUHF送信機は、通常約250μW（1μWは1ワットの100万分の1（10 -6 ）に相当）を送信します。

TPMはUHF受信機を内蔵していません。これは、この技術が比較的高い電力を必要とするためです。つまり、他のTPMと同時に送信しているかどうかを判断できません。ほとんどのTPMは、電力をほとんど消費しない、あるいは全く消費しないLF受信機を内蔵しています。

圧力、温度、加速度センサーはアナログ信号を生成し、アナログ-デジタルコンバーターを用いてデジタル信号に変換されます。加速度センサーは、車輪の回転時に発生する遠心力を測定し、この力は回転速度に比例します。加速度センサーは、アナログ変換器（加速度計）ではなく、単純なスイッチである場合もあります。これは通常、ロールスイッチと呼ばれます。加速度センサーにより、車両が停止しているときにTPMを低電力通信デバイスモードに設定できるため、バッテリー寿命を延ばすことができます。ロールスイッチが加速度計よりも優れている点は、スイッチが純粋に機械式であり、測定に電力を消費しないことです。[ 12 ]

車両が停止しているとき、TPMは定期的に車両に送信することがあります。これにより（車両の受信機が常にオンになっている限り）、ドライバーまたは車両オペレーターは、車両が動き出すまで待つことなく、イグニッションシステムがオンになった直後に圧力低下の警告を受け取ることができます。

車両上のすべてのTPMユニットは同じRFチャネル周波数で動作し、各メッセージには圧力データ、温度データ、固有IDコード、動作状態データ、ステータス情報、およびチェックデジットが含まれます。チェックデジットはチェックサムまたは巡回冗長検査（CRC）のいずれかです。

TPMは通常、タイヤの適正空気圧に関する情報を保持していません。これは、サポートが非常に困難で、場合によっては危険を伴うためです。しかし、TPMには、緩やかな空気圧変化と急激な空気圧変化の両方を検出するアルゴリズムが組み込まれている場合があります。この状態はTPMのステータスの一部として送信される可能性があります。また、TPMの送信頻度が上昇する原因となる場合もあります。

直接タイヤ空気圧監視システム

現在使用されている直接タイヤ空気圧監視システムには主に2つのタイプがあり、「ハイライン」と「ローライン」と呼ばれています。[ 13 ]

ハイラインシステム

車両の各車輪付近に低周波（LF）送信機が取り付けられている場合、車両はそれらを使用してセンサーに強制的に送信させることができます。この場合、TPMは独自に送信しない可能性がありますが、車両は定期的にセンサーに情報を送信するよう指示します。[ 14 ]

さらに、TPMはイグニッションスイッチがオンになると強制的に送信を開始します。これにより、車両が使用されていないときに車両の受信機をオンにしておく必要がなくなり、タイヤの空気圧低下を早期に検知できます。送信機は通常、1つずつ順番に起動され、車両はタイヤの空気圧が低下した位置をドライバーに知らせます。この情報は、TPMの固有IDと、この順番に起動された位置を照合することで、位置特定に利用できます。この方法は、TPMが定期的に送信を行う一部のハイラインシステムで使用されています。

一部の車両では、コスト削減のため、LFトランスミッターを3つだけ使用しています。車両は、LFトランスミッターによって起動されていない近くのTPMからの送信を、LFトランスミッターが設置されていない場所にあるTPMからのものと認識します。

ハイラインシステムはローラインシステムよりも本質的に高価ですが、車両のメインバッテリーを消耗させることなく始動時に車両が圧力を認識し、位置特定ができるという利点があります。これらのシステムは、上位モデルに搭載される傾向があります。

ローラインシステム

このシステムでは、TPMユニットは一定間隔またはランダム間隔で独自に送信します。車両上の個々のTPMは、他のTPMが同時に送信しているかどうかを認識しないため、送信されたメッセージ間で衝突が発生する可能性があります。メッセージが車両に確実に受信されるように対策を講じる必要があります。一部のシステムでは、干渉（通信）の影響を減らすために、メッセージは複数回再送信されます。送信パターンは、車両上のセンサーからの送信間の衝突の可能性を減らすために、ランダムまたは疑似ランダムにすることができます。 [ 14 ]

衝突を回避するもう一つの方法は、1分に1回など、送信頻度を上げることです。さらに、TPMが急激な圧力変化や高温を検知すると、車両が情報を受信する可能性を高めるため、送信頻度を上げます。ローラインシステムはコストが低いため、ほとんどの車両で採用されています。

アフターマーケットTPMS

アフターマーケットTPMSシステムは、元々この技術が搭載されていない車両に後付けできるように設計されています。これらのシステムは、自転車やトレーラーから大型トラックまで、幅広い車両に利用できます。[ 15 ]

商用車隊では、アフターマーケットTPMSを車隊テレマティクスシステムおよび車隊デジタル化に統合することができる。車両追跡システムの一部として、各タイヤのセンサーはリアルタイムの圧力と温度のデータを無線で車両内の中央テレマティクス制御ユニットまたはGPS追跡ユニットに送信する。 [ 16 ]このテレマティクスデータは、自動車両位置検出​​および追跡操作のためにGPSデータと組み合わせることができる。データは車隊管理プラットフォームに中継され、車隊管理者は資産追跡の一形態としてタイヤの状態を遠隔監視することができる。この監視はパンク防止に役立ち、正しいタイヤ空気圧を確保することで燃費を向上させることができる。これは多くの場合、燃料レベルセンサーのデータと組み合わせて全体的な燃料消費量の監視に役立てられる。[ 17 ]一部のシステムでは、TPMSデータをダッシュ​​カムのビデオテレマティクスとドライバースコアリングモデルの一部として統合している。

アメリカ合衆国

米国における車両へのTPMSの使用は、2008年に運輸リコール強化・説明責任・文書化法（TREAD）によって義務付けられました。この法律では、車両の運転者はタイヤ空気圧が25%不足している場合に警告を受ける必要があると規定されています。[ 18 ]警告は、連邦自動車安全基準（FMVSS） 49 CFR Part 571に従って運転者に表示されます。警告の最低要件は、ダッシュボード上の単純な点灯シンボルの形で、警告灯が対応するホイールの位置を示す車のグラフィック表示が追加されることがよくあります。2008年モデルの新型軽自動車はすべて、車両のタイヤの1つ以上（最大4つすべて）が、製造業者が推奨する空気圧（プラカード圧力）または基準で指定された最小作動圧力のいずれか高い方より25%以上低いことを検出できるTPMS（直接または間接）を装備する必要があります。[ 19 ]

EUと極東

欧州連合（EU）と極東の立法者は、TPMSを二酸化炭素排出量の削減策として検討した。[ 20 ] 2014年11月（ECE-R 64 EU指令）以降、EUで販売されるすべての新型乗用車にはTPMSの搭載が義務付けられている。[ 21 ]

参照

注記

  1. ^ a b c d e fホーズ、1ページ
  2. ^ホーズ、2ページ。
  3. ^ホーズ、123ページ。
  4. ^ a bホーズ、185ページ。
  5. ^ホーズ、51ページ。
  6. ^ホーズ、690ページ。
  7. ^ 「よくある質問」 . Itu.int. 2001年6月1日. 2021年12月3日閲覧。
  8. ^ホーズ、3ページ。
  9. ^ホーズ、459ページ。
  10. ^ 「WO2006104484 タイヤ圧力監視システムの自動位置特定」 . Wipo.int. 2005年3月28日. 2025年6月3日閲覧。
  11. ^ 「NXP® Semiconductors オフィシャルサイト | ホーム」 . Freescale.com. 2021年11月23日. 2021年12月3日閲覧。
  12. ^ 「アーカイブコピー」（PDF） 。 2009年2月5日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。2009年1月15日閲覧。{{cite web}}: CS1 maint: アーカイブされたコピーをタイトルとして (リンク)
  13. ^ホーズ、361ページ。
  14. ^ a bホーズ、363ページ。
  15. ^ディサナヤケ、ドン (2010年9月28日).音響波. BoD – Books on Demand. p. 344. ISBN 978-953-307-111-4。
  16. ^ A. Gentile; SLRC Pinto (2019年1月). 「タイヤ空気圧モニタリングへの革新的な決定ルールアプローチ」 . SAE技術論文. doi : 10.4271/ 2019-01-0731
  17. ^ 「セミトレーラーのタイヤ空気圧と温度制御：Wialonベースのソリューション」 Wialon . 2025年9月30日閲覧。
  18. ^ 「アーカイブコピー」（PDF） 。 2008年9月21日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。 2008年11月6日閲覧。{{cite web}}: CS1 maint: アーカイブされたコピーをタイトルとして (リンク)
  19. ^ 「タイヤ空気圧モニタリング最終規則」 。 2009年2月9日時点のオリジナルよりアーカイブ。2009年1月15日閲覧。
  20. ^ 「アーカイブコピー」（PDF） 。 2009年1月17日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。 2009年1月15日閲覧。{{cite web}}: CS1 maint: アーカイブされたコピーをタイトルとして (リンク)
  21. ^国連欧州経済委員会規則第64号

参考文献

  • ホーズ、ジェームズ、フィッシャー、ジョン、マーサー、トッド（2008年）、タイヤ空気圧モニタリングシステムガイド、ミッチェル1、ISBN 978-1-58718-177-1。
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