車を運転しているとき、いくつかのアイデアが頭に浮かぶことがあります。例えば、タイヤが壊れたらどう対処すればいいでしょうか？タイヤの作動状態を監視するにはどうすればよいですか? 私の車にはタイヤの状態を警告したり監視したりするシステムが付いていますか? 心配しないでください。RF-star は、タイヤ空気圧監視システム (TPMS) について学習するのに役立ちます。その後、TPMS で RF-star CC2340 Bluetooth Low Energy ( BLE ) モジュールを使用するアプリケーションと利点を探ることができます。

まず、TPMS の定義とモードについて説明します。

TPMSとは何ですか?

TPMS は、車両のタイヤの空気圧を監視する必須の機能です。ドライバーにリアルタイムの情報を提供し、最適な運転条件を確保し、事故のリスクを軽減します。

TPMS モードには、間接モードと直接モードの 2 つがあります。まず、 WSB (Wheel-Speed Based) TPMSとも呼ばれる間接 TPMSを見てみましょう。この種のシステムは、車両の車輪速度センサーを使用してタイヤ間の速度差を比較し、タイヤ空気圧監視を実現します。タイヤの空気圧が低下すると、タイヤの直径が通常よりも小さくなり、車速が変化します。

次に、ダイレクト TPMSを見てみましょう。PSB (圧力センサーベース) TPMS とも呼ばれます。つまり、各タイヤに圧力センサーを直接取り付けて空気圧を測定します。また、圧力情報を中央受信システム (車両センター コントロール パネルまたは外部受信パネル) に送信し、タイヤ空気圧データをドライバーに表示するには、無線送信機が必要です。タイヤの空気圧が低すぎる場合、または空気が漏れている場合、システムは自動的に警報を発します。

図1 PSB (圧力センサーベース) TPMS

TPMS ではどのような無線テクノロジーが使用されていますか?

前述したように、PSB TPMS にはワイヤレス トランシーバーが必要です。RF-star および他のほとんどの TPMS ソリューション サプライヤーは、通常、低コストと高い RF パフォーマンスを考慮して、BLUETOOTH LOW ENERGY (BLE) テクノロジーを推奨しています。

図2 BLE技術のメリット

PSB TPMSには、内蔵型（タイヤ内部）と外付け型（タイヤバルブに固定）の2つの取り付け方式があります。どちらのモードでも、無線周波数 (RF の略) に対する高い要件があります。

RF-star が推奨する BLE モジュールはどれですか?

RF-star は、Texas Instruments CC2340Rx をベースにした幅広いBLE モジュールシリーズをリリースしました。これらのワイヤレス モジュールは、フレンドリーなデザインと高品質のパフォーマンスにより、車載アプリケーションで人気があります。

IC パッケージが異なれば、モジュールの寸法も異なります。BLE モジュールRF-BM-2340B1およびRF-BM-2340B1Iは、CC2340R5 5*5 IC をベースにしており、24 個の GPIO がリードアウトされています。RF-BM-2340A2およびRF-BM-2340A2Iは CC2340R5 4*4 IC を使用しており、12 個の GPIOS がすべて利用可能です。各シリーズには、さまざまなサイズと伝送範囲の要件を満たすことができる、実行可能な外部アンテナ用の高性能 PCB アンテナ バージョンと IPEX コネクタ バージョンがあります。8mm*8mm は、RF-star CC2340 BLE モジュール シリーズの中で最小のモジュール、つまりRF-BM-2340C2です。

図 3 さまざまな寸法の CC2340 モジュール

CC2340 チップセットを搭載した BLE モジュールのスタンバイ電流は業界トップクラスの 710 nA 未満で、これは競合デバイスより 40% 低いです。また、TPMS アプリケーションで使用している場合は、優れた電源管理による10 年以上のコイン電池寿命により、メンテナンスと交換のコストが削減されます。

図4 RF-BM-2340B1 BLEモジュールの特長

次のステップでは、新しい CC2340 SoC が TI からリリースされます。これは、AEC-Q100 認証を取得し、-40 °C ～ 125 °C の工業用温度範囲をサポートします。RF-star もこれに倣い、独自の自動車用 CC2340 Bluetooth LE モジュールをリリースします。したがって、車両の組立前および組立後の TPMS 市場に関係なく、RF-star はお客様の要件を満たし、車両のインターネット (IoV) での適切な作業をサポートします。

図5 CC2340 SoCの展望

最新の CC2340 BLE モジュールの利点を念頭に置いたら、CC2340 モジュールを例にして TPMS の動作理論を探求します。

BLE モジュールは TPMS でどのように動作しますか?

CC2340 BLE モジュールを TPMS に組み込むと、システムはどのように動作しますか? まずは全体のブロック図を見てみましょう。

図6 TPMS での BLE モジュールの動作を示すブロック図

センターコントロールパネルまたは外部受信パネルによって電源供給がサポートされると、TPMS が動作を開始します。MCU 1 は、CC2340 マスター モジュールにコマンドを送信して、CC2340 スレーブ モジュールにセンサー データをリアルタイムで要求します。すると、走行中はTPMSが完全に作動します。

タイヤの空気圧が高い場合や空気漏れがある場合、BLE テクノロジーを搭載した TPMS は画面上でアラームを鳴らし、正確なタイヤの位置を指示します。

したがって、Bluetooth LE TPMS ソリューションは、車両の安全性、パフォーマンス、運転体験の向上に役立ちます。もちろん、タイヤの端に 4 つの MCU を追加するのは費用対効果が低いと思われる場合は、モジュールを MCU と見なすこともできます。リソースと GPIO の数は十分であり、開発が容易です。

結論

図 7 CC2340 BLE モジュールが TPMS で優れている理由

要約すると、CC2340 Bluetooth モジュールは、現代の車両における TPMS の利便性と高度なリアルタイム性を高める上で重要な役割を果たしています。効率的な無線通信、低消費電力、小型設計により、自動車メーカーにとって理想的な選択肢となります。

TPMS が CC2340 モジュールに組み込まれているため、ドライバーはタイヤが常に最適なパフォーマンスと安全性を監視されていることを知り、安心できます。

視覚的に学びたい場合は、RF-star ビデオ ライブラリにアクセスしてください。

詳細または CC2340 サンプルについては、www.rfstariot.com を参照するか、 info@szrfstar.comまでお問い合わせください。