TPMSセンサー
TPMSセンサーは、自動車の各タイヤ内部またはバルブ一体部に取り付けられ、タイヤ内圧と温度を計測して車両へ無線送信する小型デバイスである。運転者に適正な空気圧維持を促し、燃費・摩耗・制動性能・耐久性・環境負荷の面で効果をもたらす。システムとしてのTPMSは「直接式（タイヤ内にセンサーを搭載）」と「間接式（ABSの回転差から推定）」に大別されるが、一般にTPMSセンサーと呼ぶ場合は直接式のセンサーノードを指すことが多い。
構成要素と搭載形態
典型的な直接式TPMSセンサーは、圧力MEMS、温度センサー、加速度センサー、低消費電力MCU、RF送信回路、電池、アンテナ、ハウジング（バルブ一体型またはバンド固定型）で構成される。搭載形態は、金属バルブに固定する「クランプイン」、ゴムバルブに嵌合する「スナップイン」、リムにバンドで固定する「バンド型」がある。軽量・耐遠心力・耐振動・耐湿性を満たしつつ、バランスウエイトの追加を最小化する設計が求められる。
測定原理と補正
圧力はMEMSの容量変化やピエゾ抵抗の変化として検出し、温度センサーで温度依存性を補正する。静止時と走行時でリム内温度が大きく変化するため、温度補正を行い実圧力と表示圧の整合を図る。加速度センサーは走行検知や低周波起動の抑制、送信間隔の最適化に用いられる。
通信方式と識別
車両との通信はUHF帯（例: 315/433 MHz）でASK/FSKなどを用いる。ペイロードには圧力、温度、電池状態、加速度情報、故障フラグ、固有IDが含まれる。IDは車両側の受信機（BCM/Tire Pressure ECU）で学習・登録され、車両へCAN経由で可視化される。近距離の125 kHz帯低周波（LF）による起動・アドレッシングを併用する構成も一般的である。
電源と寿命
内蔵電池は長寿命一次電池を用い、設計寿命は使用条件により5〜10年程度とされる。送信周期の最適化、スリープ制御、温度条件の管理が寿命に直結する。寿命末期は送信出力低下や送信間隔の異常として検出される。
システム閾値と警報
警報ロジックは、基準圧に対する相対低下率、絶対圧、温度異常、急減圧イベントなどを組み合わせる。急激なリークは短周期送信で即時通知し、緩慢な低下はしきい値超過時に警報とする。フラグにはセンサー無応答、ID未学習、受信不良、ハード故障が含まれる。
規格・法規への適合
各地域の保安基準や国連規則（例: UN規則）に適合する必要がある。要件には、検出精度、応答時間、耐環境性、警報の視認性、フェイルセーフ設計などが含まれる。周波数や電波出力は地域の電波法規に従う。
整備・交換とサービスパーツ
- バルブ周り: シール、ワッシャ、ナット、コアの交換と規定トルク管理が重要である。異種金属接触による電食対策（ニッケルメッキコア等）を行う。
- 学習/登録: OBD経由のID登録、または自動学習方式がある。タイヤローテーション後は位置学習が必要な場合がある。
- 再利用可否: 電池交換不可の一体型は寿命到来でユニット交換となる。クローン対応のアフターマーケット品は既存IDを書き込み、車両側設定を簡略化できる。
信頼性と環境条件
-40〜125℃級の温度範囲、数千G相当の遠心荷重、振動、湿熱、塩水噴霧、薬剤（タイヤシーラント）への耐性が求められる。ハウジングは気密封止と樹脂ポッティングで実装部品を保護し、アンテナはリム・タイヤでの電波減衰を見込んだ利得設計とする。
故障モードと診断
- 電池枯渇: 送信停止/低出力化。故障コードで検出。
- 圧力ドリフト: 温度補正不良や素子経年で指示ズレが発生。
- 機械損傷: バルブ折損やハウジング割れ。タイヤ交換時の取扱い不良が要因。
- 無線障害: 電波干渉や受信機感度低下。位置推定アルゴリズムが誤割当を起こすことがある。
設計留意点（OEM/サプライヤ視点）
低消費電力ファーム設計、温度・圧力の多点校正、自己診断（BIST）、暗号化や改ざん耐性、ソフト更新方針、製造ばらつき吸収、トレーサビリティ（ロット/ID管理）を確立する。ホイール材質・形状に依存するアンテナ放射特性は、実機リム・タイヤでのOTA評価が必要である。
ユーザー価値と経済性
TPMSセンサーは、早期の低圧検知により燃費悪化や偏摩耗を抑え、タイヤ寿命と安全性を高める。適正空気圧の維持はCO2排出低減にも資する。車両全体のTCOでは、センサー寿命と交換費用、サービス時間、工具要件（起動/学習ツール）の最適化が重要である。
用語注記
「直接式TPMS」は各輪のTPMSセンサーが実測した圧力を送信する方式である。「間接式TPMS」はホイール速度差から空気圧低下を推定するシステムであり、センサー自体はABS系の活用であってタイヤ内圧の実測は行わない。
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