タイヤ空気圧センサーはどのようにして電力を得るのですか? TPMS バッテリーとハーベスティングの説明

ほとんどのドライバーは、タイヤ空気圧センサーを維持するバッテリーについて考えたこともありません。 「タイヤ空気圧低下」を報告するモジュールはホイールの内側にあり、高速道路の速度で回転していますが、数秒ごとに測定してブロードキャストするのに十分なエネルギーがまだあります。タイヤ空気圧センサーがどのように電力を得るのかという答えは、通常、人々が予想するよりも単純です。センサー アセンブリ内に封入された小さなリチウム コイン電池が、パッケージ全体に 5 ～ 10 年間電力を供給します。 TPMS モジュールを設計している場合、その 1 つのバッテリーによって、センサー、無線機、およびマイクロコントローラーの現在の割り当てが決まります。

タイヤ空気圧センサーはダイレクト TPMS システムでどのように電力を得るのですか?

乗用車に搭載されているすべての直接 TPMS センサーは、再充電不可能なリチウム コイン電池から電力を供給します。

バッテリーは、バルブステムにクリップで留められるセンサーモジュールの一部です。使用不可能です。セルが寿命に達したら、センサー全体をホイールから切り離して交換する必要があります。このため、TPMS センサーの耐用年数は、ほとんどの場合、センサー素子自体ではなく、バッテリーの寿命によって決まります。

業界ではいくつかの形式が標準化されています。 CR1632 は約 130mAh、CR2032 は約 220mAh、CR2450 は 520mAh に近づきます。セルが大きいほど、センサーがタイヤ内に長く留まることができますが、バルブステムで占めるスペースが大きくなります。 3V コイン型電池は、振動、ブレーキによる熱、-40℃ までの温度にも耐える必要があるため、電解質の化学的性質も容量と同じくらい重要です。

TPMS センサーは毎日どのくらいの電力を消費しますか?

TPMS センサーは寿命のほとんどを眠ったままにしており、それがまさに小さなバッテリーが何年も長持ちする原因となっています。

コントローラーはセンサーを起動して圧力と温度を測定し、短い RF バーストを送信します。スリープ モードでは、デバイスは約 1 uA を消費します。測定中、数ミリ秒間で約 2 ～ 3 mA に跳ね上がります。送信中、10 ミリ秒未満の間に 5 ～ 10 mA を流すことができます。したがって、1 日の平均エネルギー消費量は非常に少なくなります。

• スリープモードからの復帰
• 圧力と温度を測定する
• 結果をデジタルフレームに変換します
• RFパケットを送信する
• 眠りに戻る

このパターンは、バッテリーを充電することなく 1 日に何千回も実行されます。

220 mAh のセルはこのデューティ サイクルを何年もサポートできるため、依然として 3 V リチウム バッテリがデフォルトの選択肢となっています。

タイヤ空気圧センサーはどのようにして環境発電から電力を得るのですか?

エネルギーハーベスティング TPMS センサーは実際の製品ですが、大衆向け乗用車のバッテリーに取って代わるものではありません。

圧電素子はタイヤからの振動を捕捉し、電磁コイルは回転エネルギーを収集し、一部のプロトタイプは車両からビームされた RF 電力を使用します。これらのアプローチはバッテリーを方程式から排除し、センサーのメンテナンスフリーを約束します。ただし、コスト、サイズ、複雑さが増加します。 10 年後に廃棄される車の場合、20 ドルのハーベスターよりも 1 ドルのコイン電池の方がまだ合理的です。

• 圧電振動ハーベスティング
• 電磁回転エネルギーハーベスティング
• 高周波パワービーム

タイヤ空気圧センサーは有線車両システムでどのように電力を供給しますか?

商用車や産業機器では、シャーシのバッテリーから直接電力を供給する有線 TPMS モジュールが使用されています。

トラック、バス、およびトレーラー システムは、12 V または 24 V の電源ラインを各センサーに配線します。これにより電池交換が不要となり、継続的な監視が可能になります。その代償として、配線、コネクタの数が増え、ケーブル損傷のリスクが高まります。センサーは一度設置すれば二度と触れることはないため、多くの車両管理者はこれを受け入れています。これらのシステムは、次のことを思い出させるのにも役立ちます。 圧力センサーが現代の車両にどのように電力を供給するか より広範な電気アーキテクチャにおいて。

コイン型電池による電力の制約がないため、ハードワイヤードモジュールでは異なるセンシングトポロジが使用されることがよくあります。センサーは継続的に実行でき、受信機は 1 秒間に複数回ポーリングできます。

バッテリー寿命が MEMS 圧力センサーの設計をどのように形作るか

バッテリーの制約により、MEMS 圧力センサー チップを含む TPMS モジュール全体の電力量が決まります。

製品設計者がバッテリー駆動の TPMS 用の MEMS 圧力センサーを選択する場合、電源電圧はいくらか、ブリッジが消費する電流はどのくらいか、センサーはスリープ モードをサポートしているか、という直接的な疑問が生じます。 MemsTech - MEMS 圧力センサー メーカーである無錫 Mems Tech Co., Ltd. は、タイヤの温度範囲全体で低電力動作と安定した出力を実現する自動車グレードのセンサーを設計することで、この問題に対処しています。

供給電圧と電流が重要な仕様です

ほとんどの TPMS モジュールはコイン電池からの 3V レールを使用するため、センサーは約 2.1V ～ 3.6V で動作する必要があります。検知素子は、アクティブ モードではわずか数百マイクロアンペア、スタンバイでは数分の 1 マイクロアンペアしか消費しません。センサーが予想より 1 mA 多く消費すると、バッテリー寿命が数年短縮されます。

MCPJ10、MCPJ11、MCPJ12 車載用絶対圧センサ これらの校正済み絶対圧力センサーはアナログまたはデジタル出力を提供し、2.1V ～ 3.6V で動作し、TPMS バッテリーの制約に適合します。消費電力が低いため、コイン型電池の寿命を延ばすことができます。 製品を見る→

MCPJ10、MCPJ11、および MCPJ12 シリーズは、自動車環境向けに構築された絶対圧力センサーで、ほとんどの TPMS モジュールで使用される 3V バッテリー スタックに一致する供給電圧定格を備えています。

Wuxi Mems Tech Co., Ltd. も 2,000 平方メートルの標準化された生産スペースを運営しており、出荷前にすべてのセンサーがゼロ/フルスケール校正、温度ドリフト テスト、および長期安定性チェックに合格しており、年間生産量 6,000 万ユニットを報告しています。

TPMS モジュール用の MEMS センサーの選択

タイヤ空気圧モジュール用のセンサーの選択は、圧力範囲、供給電圧、パッケージ サイズの 3 つの仕様によって決まります。

タイヤ空気圧センサーは通常、100 kPa ～ 450 kPa の絶対圧力を測定します。検知素子は密閉されたパッケージ内の真空を参照するため、絶対圧センサーが TPMS の標準的な選択肢となります。デジタル出力は、マイクロコントローラーの負荷を軽減し、追加の ADC ノイズを回避するため、一般的です。センサーはバルブステムの非常に小さなスペースに設置されるため、パッケージサイズが重要になります。 MemsTech MCPJ20 シリーズは、これらの要件を満たすように設計されています。

最適な選択は、モジュールにデジタル インターフェイスが必要かどうか、および顧客がどれだけの校正作業を希望しているかによって異なります。 MCPJ10、MCPJ11、および MCPJ12 はデジタル出力オプションを提供しますが、MCPJ20 ファミリはよりシンプルな信号チェーンのためにアナログのままです。詳しい背景については、以下をお読みください。 MEMS圧力センサー技術の包括的なガイド .

MCPJ20シリーズ 車載マニホールド用アナログ圧力センサ MCPJ20 ファミリは、カスタマイズ可能な範囲と低電力を備えた、インテークマニホールド圧力測定用の校正済みアナログ出力を提供します。シンプルな信号チェーンを必要とする自動車モジュールに適合します。 製品を見る→

よくある質問

タイヤ空気圧センサーのバッテリーの寿命はどのくらいですか?

一般的なダイレクト TPMS センサーは 3V リチウム コイン電池を使用しており、通常の使用で 5 ～ 7 年間持続します。寒冷地や頻繁な短い旅行では、センサーが頻繁に起動するため、寿命が短くなる可能性があります。

TPMSセンサーのバッテリーを交換できますか?

いいえ。消費者向け TPMS センサーは密閉型ユニットです。バッテリーはモジュール内にモールドされているため、セルが切れるとセンサー全体が交換されます。

車両が配線されている場合、タイヤ空気圧センサーにはバッテリーが必要ですか?

有線フリート システムはバッテリーを使用しません。車両の電気システムから電力を供給するため、バッテリーを交換せずに継続的な監視が可能になります。

TPMS で MEMS 圧力センサーが使用されるのはなぜですか?

MEMS 圧力センサーは小型で正確で、消費電流が非常に少ないため、タイヤ バルブ内に取り付ける必要があるバッテリー駆動のモジュールとしては唯一の実用的な選択肢となります。

TPMS モジュールを設計していて、小型コイン電池で確実に動作するセンサーが必要な場合、MCPJ20A、MCPJ20B、および MCPJ20C バリアントは、同じ 3V 電源レールのさまざまな出力範囲をカバーします。

3V アプリケーション用の MCPJ20A、J20B、および J20C 圧力センサー これらのバリエーションは、3V 電源でさまざまな圧力範囲 (10 ～ 1000 kPa または 10 ～ 400 kPa) をカバーし、TPMS モジュールに柔軟性を提供します。高精度でコンパクトなパッケージは、信頼性の高いコイン電池動作をサポートします。 製品を見る→