LabVIEW とPXI を使用したタイヤ空気圧監視テストシステム（TPMS）

Author(s):
マツダ株式会社 車両組立技術グループ - 岩本 悟氏
市川 物産 - 株式会社
株式 会社 - 松浦電弘社

Industry:
Automotive

Products:
PXI/CompactPCI, LabVIEW, Data Acquisition, RF Measurements

The Challenge:
TPMS センサを搭載したタイヤを検査するには、LF（Low Frequency）信号により、センサID の確認や、タイヤの空気圧等を適合しているかを判断する必要があります。

The Solution:
今回の検査システムでは、松浦電弘社のアンテナに関するノウハウから、今回の要求に合うアンテナ技術を実現し、ソフトウェアとプラットフォームには、ナショナルインスツルメンツ社のLabVIEW とPXI を採用しました。

【背景】

現在、自動車の安全性に関する規制「TREAD 法（Transportation Recall Enhancement Accountability and DocumentAct）」の成立により、タイヤの空気圧を監視するシステム（TPMS：Tire Pressure Monitoring System）の装着がアメリカ・ヨーロッパで義務付けられています。アメリカ・ヨーロッパ向けに輸出する自動車はもちろんのこと、日本においても同じようにTPMS を搭載した自動車が増えてきています。

【課題】

TPMS センサを搭載したタイヤを検査するには、LF（Low Frequency）信号により、センサID の確認や、タイヤの空気圧等を適合しているかを判断する必要があります。マツダ株式会社では、単一のRF（Radio Frequency）周波数のTPMS センサを既設の検査装置を使用してタイヤを検査していましたが、TPMS 対応の仕向け先の増加で、従来は国毎にRF 周波数が異なるため、その都度システム改造を実施し、設備投資を発生させていました。

その異なる周波数をソフトウェアの設定で切替えるようにし、その都度実施していましたシステム改造の必要が無くなり、設備投資無しで対応できるシステム開発を行いました。

【システム構成】

タイヤの内部に装着されているTPMS センサからデータを取得するには、無線通信を行う必要があります。今回導入した検査システムは、TPMS センサに対して任意のコマンドデータをASK 形式で変調しLF 信号として送信します。コマンドを受信したセンサは、タイヤの空気圧や温度、センサ固有の情報をパッケージ化して、FSK 形式で変調しRF信号として返信します。検査システムは、センサから受け取ったRF信号を復調してそのデータを解析し、上位層でデータ管理をしているシーケンサに必要なデータを受け渡します。

そこで、今回の検査システムでは、松浦電弘社のアンテナに関するノウハウから、今回の要求に合うアンテナ技術を実現し、ソフトウェアとプラットフォームには、ナショナルインスツルメンツ社のNI LabVIEW とPXI を採用しました。LabVIEW には、スペクトル計測ツールキットやモジュレーションツールキットなど、無線信号の周波数特性を見たり、信号の変調や復調を行うためのアドオンツールが用意されているので、様々な機能を検査システムの仕様に合わせて追加・変更することができます。また、LF 信号の発信とRF 信号の受信を行うために、ボードタイプの任意波形発生器「NI PXI-5412」とRF ベクトル信号アナライザ「NI PXI-5661」をPXI シャーシに装着しました。これらの送受信用のハードウェアは、スペックの範囲内で任意の周波数の信号を送受信することができるため、様々な仕様のTPMS センサに対応させることが可能です。この他、シーケンサなどの既存の外部機器と通信するために、シリアルボードとM シリーズDAQ ボードもPXI シャーシに追加しました。

【導入効果】

システム検討の段階で、TPMS センサとの通信が本当に行えるのかどうかを検証するにあたり、LabVIEW を用いた通信アルゴリズムの開発が短期間で行えたため、採用までの時間を抑えることができました。また、単一の検査システムで異なるRF 周波数のTPMS センサに対応できるようになりました。そのため、今後、設備投資無しで新たなRF 周波数のTPMS センサにも対応することが可能となり、設備投資のコストを抑えることができるようになりました。また、今後CAN 通信モジュールを追加することにより、ECU のテストなどとも統合することができるなど、拡張性の高い検査システムを実現することができました。

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マツダ株式会社 車両組立技術グループ
岩本 悟氏

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