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JP7377826B2 - 故障予兆検知システム、自動車、故障予兆検知方法、及びプログラム - Google Patents
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故障予兆検知システム、自動車、故障予兆検知方法、及びプログラム Download PDF

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Description

本発明は、故障予兆検知システム、車両、故障予兆検知方法、及びプログラムに関する。
特許文献1には、複数の動作から成り立つ製造動作を行う製造装置を対象として、故障の予兆を検知する故障予兆検知システムが記載されている。
[先行技術文献]
[特許文献]
[特許文献1] 特開2020-154896号公報
本発明の一態様に係る故障予兆検知システムは、車両の駆動機能が動作中、車両の状態を検知するセンサからデータを取得する取得部を備えてよい。故障予兆検知システムは、複数のデータから予め定められたアルゴリズムに従ってデータのそれぞれの特徴量を示す特徴量データを生成する生成部を備えてよい。故障予兆検知システムは、車両の駆動機能を停止させる指示を検知すると、特徴量データと、予め定められた基準の特徴量データとに基づいて、車両の故障の兆候があるか否かを検知する検知部を備えてよい。
取得部は、データを取得すると、データを記憶部に格納してよい。生成部は、記憶部から読み出したデータに基づいて特徴量データを生成した後、特徴量データを記憶部に格納し、データを記憶部から削除してよい。
検知部は、特徴量データと、予め定められた基準の特徴量データとに基づいて、車両の故障の兆候があるか否かを検知した後、特徴量データを記憶部から削除してよい。
検知部は、特徴量データと、予め定められた基準の特徴量データとに基づいて、車両の故障の兆候があるか否かを検知した後、車両の故障の兆候があると検知された場合、記憶部に検知結果を格納してよい。
故障予兆検知システムは、検知部が、記憶部に検知結果を格納した後、または、車両の故障の兆候がないと検知した後、車両の駆動機能を停止させる処理を完了させる処理部をさらに備えてよい。
検知部は、車両の駆動機能を起動させる指示を検知すると、記憶部に車両の故障の兆候があることを示す検知結果が格納されている場合、検知結果に従った情報を外部に通知してよい。
生成部は、車両の駆動機能を停止させる指示を検知すると、記憶部に格納された特徴量データに基づいて、予め定められた基準の特徴量データを生成してよい。検知部は、車両が駆動機能を停止させる指示を検知すると、生成部が生成した予め定められた基準の特徴量データと、記憶部に格納された特徴量データとに基づいて、車両の故障の兆候があるか否かを検知してよい。
検知部は、車両の駆動機能を停止させる指示を検知すると、車両に搭載され故障予兆検知システムに電力を供給するバッテリの充電状態が予め定められた充電状態を満たすか否かを判定し、バッテリの充電状態が予め定められた充電状態を満たす場合、特徴量データと、予め定められた基準の特徴量データとに基づいて、車両の故障の兆候があるか否かを検知してよい。
本発明の一態様に係る車両は、上記故障予兆検知システムを搭載して、移動する車両でよい。
本発明の一態様に係る故障予兆検知方法は、車両の駆動機能が動作中に、車両の状態を検知するセンサからデータを取得する段階を備えてよい。故障予兆検知方法は、データから予め定められたアルゴリズムに従ってデータのそれぞれの特徴量を示す特徴量データを生成する段階を備えてよい。故障予兆検知方法は、車両の駆動機能を停止させる指示を検知すると、特徴量データと、予め定められた基準の特徴量データとに基づいて、車両の故障の兆候があるか否かを検知する段階を備えてよい。
本発明の一態様に係るプログラムは、車両の駆動機能が動作中に、車両の状態を検知するセンサからデータを取得する段階をコンピュータに実行させてよい。プログラムは、データから予め定められたアルゴリズムに従ってデータのそれぞれの特徴量を示す特徴量データを生成する段階をコンピュータに実行させてよい。プログラムは、車両の駆動機能を停止させる指示を検知すると、特徴量データと、予め定められた基準の特徴量データとに基づいて、車両の故障の兆候があるか否かを検知する段階をコンピュータに実行させてよい。
なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
車両を模式的に示す図である。 制御システムのシステム構成を模式的に示す図である。 センサから取得されるデータの一例を示す図である。 数値ベクトルの一例を示す図である。 コアベクトルの一例を示す図である。 特徴量の数値の出現頻度を表すヒストグラムの一例を示す図である。 特徴量の数値の出現頻度を表すヒストグラムの一例を示す図である。 特徴量の数値の出現頻度を表すヒストグラムの一例を示す図である。 特徴量の数値の出現頻度を表すヒストグラムの一例を示す図である。 基準値の範囲の設定手順について説明するための図である。 基準値の範囲の設定手順について説明するための図である。 基準値の範囲の設定手順について説明するための図である。 基準値の範囲の設定手順について説明するための図である。 HVECUによる故障予兆検知処理の手順の一例を示すフローチャートである。 HVECUによる故障予兆検知処理の手順の一例を示すフローチャートである。 基準値生成処理の手順の一例を示すフローチャートである。 ハードウェア構成の一例を示す図である。
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
図1は、本実施形態に係る車両10を模式的に示す。車両10は、車両10を制御する制御システム200を備える。本実施形態では、車両10として、ハイブリッド車両を例に説明する。しかし、車両10は、エンジン車両、電動車両など如何なる駆動方式の車両であってもよい。
図2は、制御システム200のシステム構成を模式的に示す。制御システム200は、HVECU210、各種ECU230、各種センサ250、MID271、IVI272、GNSS受信機273、及びTCU274を備える。
HVECU210は、車両10を制御するハイブリッドECU(Electronic Control Unit)である。HVECU210及び各種ECU230は、CPU、ROM、RAM、及び入出力インタフェースなどから成るいわゆるマイクロコンピュータを含んで構成されてよい。HVECU210は、RAMの一時記憶機能を利用しつつROMに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を行う。
HVECU210は、MID271、IVI272、TCU274、及び各ECU230と車内通信回路を介して接続される。HVECU210は、MID271、IVI272、TCU274、及び各種ECU230と車内通信回路を介して通信する。HVECU210は、MID271、IVI272、TCU274、及び各ECU230を車内通信回路を介して統括制御する。車内通信回路は、例えばCAN(Controller Area Network)またはイーサ・ネットワーク等を含んで構成されてよい。
MID271は、マルチインフォメーションディスプレイである。IVI272は、車内インフォテインメント情報機器(IVI)である。MID271及びIVI272は、車内通信回線を介してHVECU210に接続される。MID271及びIVI272は、表示制御部として機能し得る。IVI272は、無線LAN通信機能を備える。GNSS(Global Navigation Satellite System)衛星から受信した信号に基づいて、車両10の位置を特定する。IVI272は、GNSS受信機273から車両10の位置情報を取得する。IVI272は、GNSS受信機273から取得した位置情報をHVECU210に出力する。
TCU274は、テレマティクス制御ユニット(Telematics Control Unit)である。TCU274は、主として移動体通信を担う。TCU274は、HVECU210の制御に基づいて、外部装置との間でデータの送受信を行う。
各ECU230は、MGECU231、エンジンECU232、変速機ECU233、及びバッテリECU234を含む。MGECU231は、車両10に搭載される駆動用のモータジェネレータを制御する。エンジンECU232は、車両10に搭載されるエンジンを制御する。変速機ECU233は、車両10に搭載される変速機を制御する。バッテリECU234は、車両10に搭載される高圧バッテリであるバッテリを制御する。
HVECU210は、MGECU231を介したモータジェネレータと、エンジンECU232を介したエンジンとに関するハイブリッド駆動制御を実行する。HVECU210は、変速機ECU233を介した変速機の変速制御を実行する。HVECU210は、バッテリECU234を介したバッテリの充放電制御を実行する。
各種センサ250は、車速センサ251、アクセル開度センサ252、傾斜角度センサ253、MG回転数センサ254、シフトポジションセンサ255、エンジン回転数センサ256、スロットル開度センサ257、振動センサ258、AEセンサ259、油温センサ260、水温センサ261、バッテリ温度センサ262、バッテリ電流センサ263、加速度センサ264を含む。各種センサ250は、他のセンサを含んでよい。
車速センサ251は、車両10の車速を検出する。アクセル開度センサ252は、運転者の操作によるアクセル開度、すなわちアクセルペダルの操作量を検出する。傾斜角度センサ253は、車両10の傾きを検出する。MG回転数センサ254は、モータジェネレータの回転数を検出する。シフトポジションセンサ255は、シフトレバーのシフトポジションを検出する。エンジン回転数センサ256は、エンジンの回転数を検出する。スロットル開度センサ257は、エンジンのスロットル弁の開度を検出する。バッテリ温度センサ262は、バッテリの温度を検出する。バッテリ電流センサ263は、バッテリの充放電電流を検出する。
HVECU210は、車速センサ251で検出される車速、及びアクセル開度センサ252で検出されるアクセル開度に基づいて要求駆動力を設定する。HVECU210は、車速センサ251で検出される車速に基づいて、車両10が発進時であるか否かを判定する。HVECU210は、傾斜角度センサ253で検出される傾斜角度に基づいて、車両10が登坂路また降坂路であるか否かを判定する。エンジンECU232は、HVECU210からの指示に基づいて、設定された要求駆動力に応じて、エンジンからの出力トルクを制御する。MGECU231は、HVECU210からの指示に基づいて、設定された要求駆動力に応じて、モータジェネレータからの出力トルクを制御する。変速機ECU233は、設定された要求駆動力に応じて、変速機の変速制御を行う。
バッテリECU234は、バッテリの端子間電圧、バッテリ電流センサ263からのバッテリの充放電電流、及びバッテリ温度センサ262からのバッテリ温度などのバッテリの状態を示すバッテリ情報に基づいて、バッテリの充放電を制御する。バッテリECU234は、バッテリの充放電電流の積算値に基づいて充電量(SOC)を演算する。
振動センサ258は、例えば、車両10の振動、エンジンの振動、サスペンションの振動など車両10の故障の予兆を検知できる車両10のいずれかの部位の振動を検知する。AEセンサ259は、アコースティック・エミッション(Acoustic Emission)センサである。AEセンサ259は、物体の変形、割れの進展、剥離等の現象に伴って発生する超音波および弾性波エネルギーを検出するセンサである。AEセンサ259は、エンジンなどの車両10の故障の予兆を検知できる車両10のいずれかの部位に設けられてよい。油温センサ260は、例えば、エンジンオイルの温度(油温)を検出する。水温センサ261は、例えば、シリンダヘッド及びシリンダに形成された冷却水流路であるウォータージャケット内を流れる冷却水の温度を検出する。加速度センサ264は、車両10が加速状態にあるか、減速状態にあるか、定速状態(クルーズ状態)にあるかを判断するための車両10の加速度を検出する。
以上のように構成された制御システム200において、各種センサ250から収集される各種データに基づいて、車両10の故障の予兆を検知する。
本実施形態では、HVECU210が、車両10の故障の予兆を検知する故障予兆検知システムとして機能する。HVECU210は、取得部211、生成部212、検知部213、処理部214、及び記憶部215を備える。なお、HVECU210以外の他のECU230が、故障予兆検知システムとして機能してもよい。
取得部211は、車両10が移動中、すなわち走行中に、車両10の状態を検知する複数のセンサ250から複数のデータを取得する。取得部211は、車両10が移動中に、予め定められた期間ごとに、車両10の状態を検知する複数のセンサ250から複数のデータを取得する。取得部211は、例えば、図3に示すように、複数のデータとして、エンジン回転数センサ256からエンジン回転数(R)、車速センサ251から車両10の車速(V)、及び水温センサ261からエンジンの冷却水の温度を示す冷却水温(T)を0.2秒間隔で取得し、記憶部215に格納する。
生成部212は、取得部211により取得された複数のデータから予め定められたアルゴリズムに従って複数のデータのそれぞれの特徴量を示す特徴量データを生成する。生成部212は、複数のデータのそれぞれの特徴量を示す特徴量データである数値ベクトルを生成してよい。生成部212は、予め定められた時間帯(例えば、3秒)ごとのデータの平均値、最大値、最小値、傾きの平均値を算出することで、複数のデータのそれぞれの数値ベクトルを生成してよい。生成部212は、図4に示すように、3秒ごとにエンジン回転数(R)について、平均値(Rav)、最大値(Rmx)、最小値(Rmn)、傾きの平均値(Rin)を算出してよい。生成部212は、3秒ごとに車速(V)について、平均値(Vav)、最大値(Vmx)、最小値(Vmn)、傾きの平均値(Vin)を算出してよい。生成部212は、3秒ごとに冷却水温(T)について、平均値(Tav)、最大値(Tmx)、最小値(Tmn)、傾きの平均値(Tin)を算出してよい。生成部212は、統計学で用いられる標準偏差、振幅値、振動数、最小傾き、最大傾き、歪度、及び尖度の少なくとも1つをデータの特徴量として算出してよい。
ここで、傾きは、車両10が加速中、減速中の程度、もしくはクルーズ運転(定速運転)中であることの判断指標となる特徴量である。傾きは、時間経過(h)に対するパラメータ値f(x)の変化量を微分することで得られる値であり、次式(1)で算出される。デジタル演算では、傾きは、パラメータ値f(x)の差分の演算で算出される。
Figure 0007377826000001
生成部212は、生成された複数の特徴量データに基づいて、車両10の故障の予兆の有無を判断するための基準となる基準の特徴量データを生成する。生成部212は、複数の数値ベクトルから基準の特徴量データである基準値を生成してよい。
生成部212は、基準値を生成するために、複数の数値ベクトルをクラスタリング処理してよい。クラスタリング処理は、外的基準なしにデータをグループ化するデータ解析手法である。本実施形態では、K-means法と呼ばれる手法を用いる。この手法は、データをパラメータの数に対応する次元の空間にプロットし、その距離によってデータを分類する手法である。
生成部212は、各種センサ250のデータのうち、例えば、エンジン回転数(R)、車速(V)、及び冷却水温(T)の3つのパラメータの特徴量で「20」にクラスタリング(1次クラスタリング)する。さらに、生成部212は、1次クラスタリングで抽出された「20」のクラスタをさらに全てのパラメータで「30」にクラスタリング(2次クラスタリング)して「600」のクラスタすなわち運転条件を抽出する。
より具体的には、生成部212は、まず、それぞれの時間帯の数値ベクトルを、コアベクトルに基づいて、1次クラスタリングにより、例えば、図5に示すように、20個の1次クラスタDjに分類する。コアベクトルがまだ設定されていない初期状態では、生成部212は、20個の1次クラスタの中心となるコアベクトルをランダムに設定する。コアベクトルの初期値は、限られた数の実験データから経験則に従って設定されてもよい。
jを1から20の整数として、j番目のクラスタの中心となるコアベクトルを(Rav-cj,Rmx-cj,Rmn-cj,Rin-cj,Vav-cj,Vmx-cj,Vmn-cj,Vin-cj,Tav-cj,Tmx-cj,Tmn-cj,Tin-cj)と表すと、図4に示す第1時間帯(0~3秒)の数値ベクトルと20個のクラスタDjのそれぞれのコアベクトルとのマンハッタン距離D1jは、次式(2)で表される。
D1j=|Rav-1-Rav-cj|+|Rmx-1-Rmx-cj|+|Rmn-1-Rmn-cj|+|Rin-1-Rin-cj|+|Vav-1-Vav-cj|+|Vmx-1-Vmx-cj|+|Vmn-1-Vmn-cj|+|Vin-1-Vin-cj|+|Tav-1-Tav-cj|+|Tmx-1-Tmx-cj|+|Tmn-1-Tmn-cj|+|Tin-1-Tin-cj| ・・・(2)
生成部212は、第1時間帯での1つの数値ベクトル(R,V,T)について、j=1,2,3,・・・,20について(2)式の演算を行ったマンハッタン距離を算出し、最も小さい値となったコアベクトルのクラスタDjにその数値ベクトル(R,V,T)を所属させる。生成部212は、各時間帯(3~6秒)のそれぞれの数値ベクトルについてマンハッタン距離を算出し、それぞれの数値ベクトルをいずれかのクラスタDjに所属させる。
次いで、生成部212は、20個の1次クラスタDjのそれぞれについて、所属する数値ベクトルの平均値を算出し、この平均値を各クラスタのコアベクトルとする。生成部212は、更新されたコアベクトルを用いて、上記のクラスタリングを再度実行する。2度目のクラスタリングで各クラスタのコアベクトルが更新されると、生成部212は、更新されたコアベクトルを用いてさらに3度目のクラスタリングを行う。生成部212は、この繰り返しを、コアベクトルが収束するまで、または予め設定された試行回数が終了するまで実行する。
初期設定のコアベクトルによって、収束の仕方が異なることがある。そこで、生成部212は、例えば10個の異なる初期設定をランダムに設定して、それぞれの初期設定を用いてクラスタリングを繰り返し、最もよく収束した試行のクラスタリング結果を採用してよい。これにより、生成部212は、20個の1次クラスタDjのそれぞれについて最終的なコアベクトル(重心)を生成する。
次いで、生成部212は、2次クラスタリング処理を実行する。生成部212は、20個の1次クラスタDjのそれぞれにおいて、そのクラスタに含まれる全パラメータの数値ベクトル(図4の数値ベクトルを全パラメータに拡張したもの)に関してさらにクラスタリングを行って、各1次クラスタを30個の2次クラスタに分類する。すなわち、それぞれ異なる運転状態に対応する20個の1次クラスタのそれぞれを、30個の2次クラスタに細分する。
それぞれの1次クラスタが2次クラスタリングされて30個の2次クラスタを形成するので、全体では600個(20×30)の2次クラスタが得られる。それぞれの数値ベクトルは、この600個の2次クラスタの一つに属する。
生成部212は、2次クラスタリングに用いられる30個の2次クラスタのコアベクトルの初期値を、1次クラスタリングと同様にランダムに設定してよい。生成部212は、この初期値を、過去のデータに照らして経験則に従って設定してもよい。生成部212は、このコアベクトルを、1次クラスタリングと同じ手法で更新されて最終的なコアベクトルを生成してよく、30個の最終的なコアベクトルを用いて最終的なクラスタリングを行い、600個の2次クラスタを生成してよい。
次いで、生成部212は、600個の2次クラスタのデータから、パラメータごとに横軸をパラメータの値、縦軸をデータ数とする図6Aに示すような20分割のヒストグラムを作成する。生成部212は、図6Bに示すように、縦軸の値が予め定められた値(たとえば全体のa%)以下の階級を除外する。さらに、生成部212は、残った階級を隣り合うもの同士でグループとしてまとめて、図6Cに示すように、グループに属するデータ数がb%以上になるようグループ化する。生成部212は、この処理を、クラスタごとに、すなわち600個の2次クラスタについて個別に実行する。
生成部212は、2次クラスタ内でデータの散らばりの目安となるクラスタリングのパラメータ残差によって、a%、b%の値を調整する。パラメータ残差は、数値ベクトルのそれぞれのパラメータの値が、その数値ベクトルが属するクラスタの重心であるコアベクトルからどの程度離れているかを評価した値である。本実施形態では、それぞれの数値ベクトルについて、その属するクラスタの重心との差をとり、その2乗平均(2乗和の平方根)で残差を表す。単純な差は、プラスまたはマイナスの符号をもつので、差の大きさを見るため2乗平均を用いる。生成部212は、パラメータ残差が大きく、散らばりが大きいパラメータほど、a%、b%を小さくし、図6Dに示すように、幅広く正常値の範囲を抽出する。生成部212は、正常値の範囲を一つにまとめて故障予兆検知に用いる基準値の範囲とする。
例えば、あるパラメータの特徴量の一つとして、図7Aに示すようなヒストグラムが得られたとする。このクラスタには、100個の数値ベクトルが含まれているとすると、カウント数の合計は100になる。カウント総数のa%以下のカウントの「列の値の範囲」を削除する。ここで、a%を1%とすると、1以下のカウント数の「列の値の範囲」は削除されるので、図7Bに示す「列の値の範囲」が残る。
生成部212は、図7Cに示すように、残った「列の値の範囲」のうち、隣り合う「列の値の範囲」を結合してグループ化する。さらに、生成部212は、グループのうち、カウント数がカウント総数のb%以下のものを削除する。例えば、生成部212は、20%以下のグループとして、グループIDが3のグループを削除して、図7Dに示すグループを残す。
生成部212は、上記ように残したグループにおける列、すなわちパラメータの特徴量の範囲を正常値の範囲とする。この例では、0.0-0.1および0.3-0.7が正常値の範囲である。データ処理を簡単にするため、正常値の範囲を一つにまとめて故障予知検知に用いる基準値の範囲とする。この例では、生成部212は、基準値の範囲を、0.0-0.7と決定する。
以上のようなクラスタリング処理、基準値の設定、故障の予兆の検知には、メモリ容量を消費し、電力の消費も大きく、ECUの処理負担も大きい。例えば、HVECU210が、車両10の走行中に、走行制御の処理と平行して、上記のような処理を行う場合、HVECU210の処理負担が増大する。
そこで、本実施形態では、HVECU210は、車両10の駆動機能を停止させる指示を検知すると、クラスタリング処理、基準値の設定、故障の予兆の検知を実行する。これにより、HVECU210の処理負担を低減させる。ひいては、車両10が走行中におけるメモリ容量の消費、及び電力の消費を抑制する。
取得部211は、車両10の駆動機能が動作中に、車両10の状態を検知する少なくとも1つのセンサ250からデータを取得する。車両10の駆動機能が動作中とは、車両10が走行可能な状態のことをいう。車両10の駆動機能が動作中とは、イグニッションスイッチがオンされたイグニッションオン状態のことをいう。車両10の駆動機能が動作中とは、例えば、エンジンが作動中であることをいう。車両10の駆動機能が動作中とは、制御システム200が起動中であり、車両10の走行に必要なECU等の各種機器が電源オン状態であることをいう。取得部211は、車両10が走行中に、車両10の状態を検知する複数のセンサ250から複数のデータを取得する。取得部211は、複数のデータを取得すると、複数のデータを記憶部215に格納する。
生成部212は、車両10が走行中に、複数のデータから予め定められたアルゴリズムに従って複数のデータの特徴量を示す特徴量データとして数値ベクトルを生成する。生成部212は、記憶部215から読み出した複数のデータに基づいて数値ベクトルを生成した後、数値ベクトルを記憶部215に格納し、複数のデータを記憶部215から削除する。
生成部212は、車両10の駆動機能を停止させる指示を検知すると、記憶部215に格納された複数の数値ベクトルに基づいて、予め定められた基準の特徴量データを生成する。つまり、生成部212は、基準値の範囲を決定する。例えば、イグニッションスイッチのオン/オフを検出するセンサから、ユーザによるイグニッションオフ用操作に応じて、HVECU210がイグニッションスイッチのオフを示すオフ信号を検知することで、生成部212は、車両10の駆動機能を停止させる指示を検知する。
ここで、イグニッションオフ用操作は、ユーザが車両10をイグニッションオフ状態にするために行う操作であり、例えば、イグニッションキーシリンダに挿入されている車両10のキーを捻ってイグニッションスイッチをオフする操作、エンジンなどの駆動機構の始動/停止用プッシュスイッチのボタンを一定時間押し続ける操作などである。また、イグニッションオフ状態とは、車両におけるイグニッション系の電源ラインにバッテリ電圧が供給されない状態であり、逆に、イグニッションオン状態とは、車両におけるイグニッション系の電源ラインにバッテリ電圧が供給される状態であって、車両の全ての電装品が動作可能になる状態のことである。
HVECU210がシフトポジションセンサ255を介して車両10のシフトレバーが、パーキングポジションに位置したことを示す信号を検知すると、車両10の駆動機能を停止させる指示を検知してもよい。
検知部213は、車両10の駆動機能を停止させる指示を検知すると、特徴量データと、予め定められた基準の特徴量データとに基づいて、車両10の故障の兆候があるか否かを検知する。検知部213は、記憶部215に記憶された複数の数値ベクトルのそれぞれについて、それぞれの値が基準値の範囲に含まれるか否かを判定することで、車両10の故障の兆候があるか否かを検知する。
検知部213は、車両10の駆動機能を停止させる指示を検知すると、HVECU210に電力を供給するバッテリの充電状態(SOC)が予め定められた充電状態を満たすか否かを判定してよい。そして、検知部213は、バッテリの充電状態(SOC)が予め定められた充電状態を満たす場合、つまり、バッテリの充電量が閾値以上である場合、クラスタリング処理、基準値の設定、故障の予兆の検知を実行してよい。検知部213は、バッテリの充電状態(SOC)が予め定められた充電状態を満たさない場合、つまり、バッテリの充電量が閾値より小さい場合、クラスタリング処理、基準値の設定、故障の予兆の検知を実行しなくてよい。
検知部213は、車両10の故障の兆候があるか否かを検知した後、特徴量データを記憶部215から削除する。検知部213は、車両10の故障の兆候があるか否かを検知した後、車両10が走行中に生成部212により生成された複数の数値ベクトルを記憶部215から削除する。
検知部213は、車両10の故障の兆候があるか否かを検知した後、検知結果に従って記憶部215に格納された車両情報を更新してよい。検知部213は、車両10の特定の部位に故障の予兆があることを検知すると、車両10の特定の部位に故障の予兆があることを示すように車両情報を更新する。検知部213は、検知した時刻とともに、車両10の特定の部位に故障の予兆があることを示すように車両情報を更新する。検知部213は、車両10の故障の兆候がないことを検知した場合、検知した時刻とともに、検知した車両10の故障の兆候がないことを示すように車両情報を更新してよい。検知部213は、車両10の故障の兆候がないことを検知した場合、記憶部215に記憶されている現在の車両情報を更新せず、処理を終了してもよい。
処理部214は、車両10の駆動機能を停止させる指示を受けた後、検知部213が記憶部215に格納された車両情報を更新した後、車両10の駆動機能を停止させる処理を完了させてよい。処理部214は、イグニッションスイッチのオフ信号を検知した後、クラスタリング処理、基準値の設定、及び故障の予兆の検知が完了して、記憶部215の車両情報の更新が完了した後、車両10の駆動機能を停止させる処理すべく、制御システム200のシャットダウン処理を完了させてよい。制御システム200のシャットダウン処理が完了すると、車両10はイグニッションオフ状態となり、車両10におけるイグニッション系の電源ラインにバッテリ電圧が供給されない状態となる。
検知部213は、車両10の駆動機能を起動させる指示を検知すると、記憶部215に格納された車両情報が車両10の故障の兆候があることを示すか否かを判定する。検知部213は、記憶部215に格納された車両情報が車両10の故障の兆候があることを示す場合、検知結果に従った車両情報を外部に通知する。検知部213は、例えば、イグニッションスイッチのオン信号を検知すると、記憶部215に格納された車両情報が車両10の故障の兆候があることを示すか否かを判定する。そして、検知部213は、記憶部215に格納された車両情報が車両10の故障の兆候があることを示す場合、車両10の故障の予兆がある部位とともの故障の予兆があることを示すメッセージをMID271などのディスプレイに表示することでユーザに通知する。
図8A及び図8Bは、HVECU210による故障予兆検知処理の手順の一例を示すフローチャートである。
取得部211が、イグニッションスイッチのオン信号を検知すると(S100)、記憶部215を参照して、前回の検知結果及び故障予知箇所を呼び出す(S102)。検知部213は、故障予兆箇所があれば、MID271などのディスプレイに故障予兆箇所とともに故障予兆がある旨、及びディーラへ行くことを促すメッセージを表示する(S106)。一方、検知部213は、故障予兆箇所がなければ、MID271などのディスプレイには故障予兆の表示を行わない(S108)。
その後、取得部211は、車両10が走行中に、各種センサ250のそれぞれから予め定められた間隔(例えば、0.2秒)でデータを取得する(S110)。生成部212は、各種センサ250のそれぞれから予め定められた時間帯ごとに、取得された複数のデータから予め定められたアルゴリズムに従って数値ベクトルを生成し、記憶部215に保存する(S112)。生成部212が、数値ベクトルが生成されると、その数値ベクトルの作成に用いた各種センサ250からの複数のデータを記憶部215から削除する(S214)。取得部211は、イグニッションスイッチのオフ信号を検知するまで(S116)、ステップS110からステップS114の処理を繰り返す。
生成部212は、イグニッションスイッチのオフ信号を検知すると、HVECU210に電力を供給するバッテリの充電状態(SOC)を取得して、充電状態が閾値以上であることを示すか否かを判定する(S120)。バッテリの充電状態が閾値より小さいことを示す場合、処理部214は、セルフシャットダウン処理を完了させる。すなわち、処理部214は、車両10の駆動機能を停止させ、車両10の走行に必要な各種ECU230などの機器の電源をオフする。
一方、バッテリの充電状態が閾値以上であることを示す場合、生成部212は、基準値生成処理を実行する(S122)。次いで、検知部213は、記憶部215に記憶された数値ベクトル及び基準値を呼び出して、故障予兆検知処理を実行する(S216)。検知部213は、故障予兆検知箇所があれば(S126)、検知部213は、故障予兆箇所の情報を記憶部215に格納する(S128)。検知部213は、故障予兆検知処理を実行した後、記憶部215に記憶された数値ベクトルを削除してよい。
検知部213が故障予兆箇所の情報を記憶部215に格納した後、または故障予兆検知箇所がなければ、処理部214は、セルフシャットダウン処理を完了させる(S130)。
図9は、生成部212による基準値生成処理の手順の一例を示すフローチャートである。まず、生成部212は、過去にクラスタリング処理を実行しているか否かを判定する(S220)。生成部212は、記憶部215に過去に生成されたコアベクトルが格納されているか否かで、過去にクラスタリング処理を実行しているか否かを判定してよい。
過去にクラスタリング処理を実行していなければ、生成部212は、今回の車両10の駆動機能が動作中に生成した複数の数値ベクトルを記憶部215から呼び出す(S204)。次いで、生成部212は、ランダムに設定したコアベクトルに従って1次クラスタリング処理を実行する(S204)。さらに、生成部212は、ランダムに設定したコアベクトルに従って2次クラスタリング処理を実行する(S206)。
一方、過去にクラスタリング処理を実行してれば、生成部212は、今回の車両10の駆動機能が動作中に生成した複数の数値ベクトルを記憶部215から呼び出す(S208)。次いで、生成部212は、前回生成した1次クラスタリング用のコアベクトルを記憶部215から呼び出し、そのコアベクトルに従って1次クラスタリング処理を実行する(S210)。さらに、生成部212は、前回生成した2次クラスタリング用のコアベクトルを記憶部215から呼び出し、そのコアベクトルに従って2次クラスタリング処理を実行する(S212)。
生成部212は、1次クラスタリング処理、及び2次クラスタリング処理を実行した後、出現頻度の高い値の範囲を各種センサ250のデータの正常値の範囲と決定し(S214)、データの正常値の範囲を1つにまとめて、基準値の範囲を決定する(S216)。
以上の通り、本実施形態によれば、HVECU210は、車両10の駆動機能を停止させる指示を検知した後、クラスタリング処理、基準値の設定、故障の予兆の検知を実行する。これにより、車両10の駆動機能が動作している間のHVECU210の処理負担を低減させることができる。また、車両10が走行中におけるメモリ容量の消費、及び電力の消費を抑制できる。
図10は、本発明の複数の態様が全体的または部分的に具現化してよいコンピュータ1200の一例を示す。コンピュータ1200にインストールされたプログラムは、コンピュータ1200に、本発明の実施形態に係る装置に関連付けられるオペレーションまたは当該装置の1または複数の「部」として機能させることができる。または、当該プログラムは、コンピュータ1200に当該オペレーションまたは当該1または複数の「部」を実行させることができる。当該プログラムは、コンピュータ1200に、本発明の実施形態に係るプロセスまたは当該プロセスの段階を実行させることができる。そのようなプログラムは、コンピュータ1200に、本明細書に記載のフローチャート及びブロック図のブロックのうちのいくつかまたはすべてに関連付けられた特定のオペレーションを実行させるべく、CPU1212によって実行されてよい。
本実施形態によるコンピュータ1200は、CPU1212、及びRAM1214を含み、それらはホストコントローラ1210によって相互に接続されている。コンピュータ1200はまた、通信インタフェース1222、入力/出力ユニットを含み、それらは入力/出力コントローラ1220を介してホストコントローラ1210に接続されている。コンピュータ1200はまた、ROM1230を含む。CPU1212は、ROM1230及びRAM1214内に格納されたプログラムに従い動作し、それにより各ユニットを制御する。
通信インタフェース1222は、ネットワークを介して他の電子デバイスと通信する。ハードディスクドライブが、コンピュータ1200内のCPU1212によって使用されるプログラム及びデータを格納してよい。ROM1230はその中に、アクティブ化時にコンピュータ1200によって実行されるブートプログラム等、及び/またはコンピュータ1200のハードウェアに依存するプログラムを格納する。プログラムが、CR-ROM、USBメモリまたはICカードのようなコンピュータ可読記録媒体またはネットワークを介して提供される。プログラムは、コンピュータ可読記録媒体の例でもあるRAM1214、またはROM1230にインストールされ、CPU1212によって実行される。これらのプログラム内に記述される情報処理は、コンピュータ1200に読み取られ、プログラムと、上記様々なタイプのハードウェアリソースとの間の連携をもたらす。装置または方法が、コンピュータ1200の使用に従い情報のオペレーションまたは処理を実現することによって構成されてよい。
例えば、通信がコンピュータ1200及び外部デバイス間で実行される場合、CPU1212は、RAM1214にロードされた通信プログラムを実行し、通信プログラムに記述された処理に基づいて、通信インタフェース1222に対し、通信処理を命令してよい。通信インタフェース1222は、CPU1212の制御の下、RAM1214、またはUSBメモリのような記録媒体内に提供される送信バッファ領域に格納された送信データを読み取り、読み取られた送信データをネットワークに送信し、またはネットワークから受信した受信データを記録媒体上に提供される受信バッファ領域等に書き込む。
また、CPU1212は、USBメモリ等のような外部記録媒体に格納されたファイルまたはデータベースの全部または必要な部分がRAM1214に読み取られるようにし、RAM1214上のデータに対し様々なタイプの処理を実行してよい。CPU1212は次に、処理されたデータを外部記録媒体にライトバックしてよい。
様々なタイプのプログラム、データ、テーブル、及びデータベースのような様々なタイプの情報が記録媒体に格納され、情報処理を受けてよい。CPU1212は、RAM1214から読み取られたデータに対し、本開示の随所に記載され、プログラムの命令シーケンスによって指定される様々なタイプのオペレーション、情報処理、条件判断、条件分岐、無条件分岐、情報の検索/置換等を含む、様々なタイプの処理を実行してよく、結果をRAM1214に対しライトバックする。また、CPU1212は、記録媒体内のファイル、データベース等における情報を検索してよい。例えば、各々が第2の属性の属性値に関連付けられた第1の属性の属性値を有する複数のエントリが記録媒体内に格納される場合、CPU1212は、第1の属性の属性値が指定される、条件に一致するエントリを当該複数のエントリの中から検索し、当該エントリ内に格納された第2の属性の属性値を読み取り、それにより予め定められた条件を満たす第1の属性に関連付けられた第2の属性の属性値を取得してよい。
上で説明したプログラムまたはソフトウェアモジュールは、コンピュータ1200上またはコンピュータ1200近傍のコンピュータ可読記憶媒体に格納されてよい。また、専用通信ネットワークまたはインターネットに接続されたサーバーシステム内に提供されるハードディスクまたはRAMのような記録媒体が、コンピュータ可読記憶媒体として使用可能であり、それによりプログラムを、ネットワークを介してコンピュータ1200に提供する。
コンピュータ可読媒体は、適切なデバイスによって実行される命令を格納可能な任意の有形なデバイスを含んでよい。その結果、そこに格納される命令を有するコンピュータ可読媒体は、フローチャートまたはブロック図で指定された操作を実行するための手段を作成すべく実行され得る命令を含む、製品を備えることになる。コンピュータ可読媒体の例としては、電子記憶媒体、磁気記憶媒体、光記憶媒体、電磁記憶媒体、半導体記憶媒体等が含まれてよい。コンピュータ可読媒体のより具体的な例としては、フロッピー(登録商標)ディスク、ディスケット、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ(RAM)、リードオンリメモリ(ROM)、消去可能プログラマブルリードオンリメモリ(EPROMまたはフラッシュメモリ)、電気的消去可能プログラマブルリードオンリメモリ(EEPROM)、静的ランダムアクセスメモリ(SRAM)、コンパクトディスクリードオンリメモリ(CD-ROM)、デジタル多用途ディスク(DVD)、ブルーレイ(RTM)ディスク、メモリスティック、集積回路カード等が含まれてよい。
コンピュータ可読命令は、1または複数のプログラミング言語の任意の組み合わせで記述されたソースコードまたはオブジェクトコードの何れかを含んでよい。ソースコードまたはオブジェクトコードは、従来の手続型プログラミング言語を含む。従来の手続型プログラミング言語は、アセンブラ命令、命令セットアーキテクチャ(ISA)命令、マシン命令、マシン依存命令、マイクロコード、ファームウェア命令、状態設定データ、またはSmalltalk(登録商標)、JAVA(登録商標)、C++等のようなオブジェクト指向プログラミング言語、及び「C」プログラミング言語または同様のプログラミング言語でよい。コンピュータ可読命令は、汎用コンピュータ、特殊目的のコンピュータ、若しくは他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサまたはプログラマブル回路に対し、ローカルにまたはローカルエリアネットワーク(LAN)、インターネット等のようなワイドエリアネットワーク(WAN)を介して提供されてよい。プロセッサまたはプログラマブル回路は、フローチャートまたはブロック図で指定された操作を実行するための手段を作成すべく、コンピュータ可読命令を実行してよい。プロセッサの例としては、コンピュータプロセッサ、処理ユニット、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ等を含む。
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
10 車両
200 制御システム
210 HVECU
211 取得部
212 生成部
213 検知部
214 処理部
215 記憶部
230 ECU
231 MGECU
232 エンジンECU
233 変速機ECU
234 バッテリECU
250 センサ
251 車速センサ
252 アクセル開度センサ
253 傾斜角度センサ
254 MG回転数センサ
255 シフトポジションセンサ
256 エンジン回転数センサ
257 スロットル開度センサ
258 振動センサ
259 AEセンサ
260 油温センサ
261 水温センサ
262 バッテリ温度センサ
263 バッテリ電流センサ
264 加速度センサ
271 MID
272 IVI
273 GNSS受信機
274 TCU
1200 コンピュータ
1210 ホストコントローラ
1212 CPU
1214 RAM
1230 ROM
1220 入力/出力コントローラ
1222 通信インタフェース

Claims (11)

  1. ハイブリッド車両、エンジン車両、または電動車両である自動車を走行させるための駆動機能が動作中、前記自動車の状態を検知するセンサからデータを取得する取得部と、
    前記データから予め定められたアルゴリズムに従って前記データの特徴量を示す特徴量データを生成する生成部と、
    前記自動車の前記駆動機能を停止させる指示を検知すると、前記特徴量データと、予め定められた基準の特徴量データとに基づいて、自動車の故障の兆候があるか否かを検知する検知部と
    を備える故障予兆検知システム。
  2. 前記検知部は、前記特徴量データと、前記予め定められた基準の特徴量データとに基づいて、前記自動車の故障の兆候があるか否かを検知した後、前記自動車の故障の予兆があると検知された場合、記憶部に検知結果を格納する、請求項1に記載の故障予兆検知システム。
  3. 前記検知部が、前記記憶部に前記検知結果を格納した後、または、前記自動車の故障の予兆がないと検知した後、前記自動車の前記駆動機能を停止させる処理を完了させる処理部をさらに備える、請求項2に記載の故障予兆検知システム。
  4. 前記取得部は、前記データを取得すると、前記データを前記記憶部に格納し、
    前記生成部は、前記記憶部から読み出した前記データに基づいて前記特徴量データを生成した後、前記特徴量データを前記記憶部に格納し、前記データを前記記憶部から削除する、請求項2に記載の故障予兆検知システム。
  5. 前記検知部は、前記特徴量データと、前記予め定められた基準の特徴量データとに基づいて、前記自動車の故障の兆候があるか否かを検知した後、前記特徴量データを前記記憶部から削除する、請求項4に記載の故障予兆検知システム。
  6. 前記検知部は、前記自動車の前記駆動機能を起動させる指示を検知すると、前記記憶部に前記自動車の故障の兆候があることを示す前記検知結果が格納されている場合、前記検知結果に従った情報を外部に通知する、請求項2から5の何れか1つに記載の故障予兆検知システム。
  7. 前記生成部は、前記自動車の前記駆動機能を停止させる指示を検知すると、前記記憶部に格納された前記特徴量データに基づいて、前記予め定められた基準の特徴量データを生成し、
    前記検知部は、前記自動車が前記駆動機能を停止させる指示を検知すると、前記生成部が生成した前記予め定められた基準の特徴量データと、前記記憶部に格納された前記特徴量データとに基づいて、前記自動車の故障の兆候があるか否かを検知する、請求項2から6の何れか1つに記載の故障予兆検知システム。
  8. 前記検知部は、前記自動車の前記駆動機能を停止させる指示を検知すると、前記自動車に搭載され前記故障予兆検知システムに電力を供給するバッテリの充電状態が予め定められた充電状態を満たすか否かを判定し、前記バッテリの充電状態が前記予め定められた充電状態を満たす場合、前記特徴量データと、予め定められた基準の特徴量データとに基づいて、前記自動車の故障の兆候があるか否かを検知する、請求項1から7の何れか1つに記載の故障予兆検知システム。
  9. 請求項1から8の何れか1つに記載の故障予兆検知システムを搭載して、移動する自動車
  10. ハイブリッド車両、エンジン車両、または電動車両である自動車を走行させるための駆動機能が動作中に、前記自動車の状態を検知するセンサからデータを取得する段階と、
    前記データから予め定められたアルゴリズムに従って前記データの特徴量を示す特徴量データを生成する段階と、
    前記自動車の前記駆動機能を停止させる指示を検知すると、前記特徴量データと、予め定められた基準の特徴量データとに基づいて、前記自動車の故障の兆候があるか否かを検知する段階と
    を備える故障予兆検知方法。
  11. ハイブリッド車両、エンジン車両、または電動車両である自動車を走行させるための駆動機能が動作中に、前記自動車の状態を検知するセンサからデータを取得する段階と、
    前記データから予め定められたアルゴリズムに従って前記データの特徴量を示す特徴量データを生成する段階と、
    前記自動車の前記駆動機能を停止させる指示を検知すると、前記特徴量データと、予め定められた基準の特徴量データとに基づいて、前記自動車の故障の兆候があるか否かを検知する段階と
    をコンピュータに実行させるためのプログラム。
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