JP6564363B2 - 車両システムの健全性の状態を監視するための方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両の寿命にわたって車両システムの健全性の状態を監視するための方法に関し、更にそのような方法を実行するためのコンピュータプログラム及びコンピュータプログラム製品に関する。

車両及び車両部品は、車両の製造中に検査される。大抵の部品は、部品が製造される時に下請け供給業者において検査及び確認することができる。しかしながら、多くの部品は、複数の異なる部品が構成するシステムに含まれている。そのようなシステムは、完全に組み立てられた時にしか検査及び確認することができない。一部のシステムは、他のシステムからの入力を必要とするため、車両に取り付けられた時にしか検査及び確認することができない。

システムに含まれている各部品を確認し、必要な公差に適合する場合であっても、システム自体はそれにもかかわらず様々な部品によって追加された公差のために公差から外れることになることがある。従って、標準偏差で、一部のシステムは公差から外れることがある。車両では、複数の異なるサブシステムで、追加された公差が互いに補うことになり、一部の車両が他の車両とは若干異なって機能することになる可能性がある。一部の車両は、公差が最適な方法で追加された場合、平均的な車両よりもはるかに良く機能することがある。

通常、各部品又はシステムは所定の公差に適合しなければならない。そのような公差は、大抵の部品及びシステムが適切に機能するように決定されるが、その部品又はシステムに関する測定値と比較することができる固定値である。固定公差値の範囲外の部品は、たとえその部品がその測定値に適応する他の部品と共に適切に機能することができたとしても、廃棄される。また、車両の完全なシステムは、一定の固定公差の範囲内でなければならないことになる。

部品又はシステムが公差限界付近であれば、公差範囲内であることになる。部品又はシステムがしばらく使用されていると、たとえその部品又はシステムがそれほど摩耗していなくても、摩耗により公差限界の範囲外になることがある。従って、点検では、その部品又はシステムは欠陥があるとみなされる。

一部の部品及びシステムは、その他のものよりも大きな偏差を有する。例えば、厳しい公差内のバルブを製造するのは実に簡単で費用効果的であるが、規定公差内の電子部品を製造するのはより困難又は不可能である。そこで、必要な公差に到達する唯一の方法は、複数の部品を製造し、その後で全ての部品を測定し、異なる公差を有する異なる部品クラスにそれらをグループ化することになる。これは、コストと時間がかかる作業である。更に、このグループ化は、様々な部品が異なって経年劣化することになるため、その部品が新しい時しか有効にならない。たとえ新しい部品が公差内であったとしても、使用後に測定すると公差から外れているとみなされることがある。

一部の部品又はシステムは、車両上に取り付けることもでき、その後で規定公差に調整することができる。これは、取り付け後に較正が行われる特定の電子部品及びシステムにあてはまる。

一部の部品及びシステムには予測経年劣化挙動があり、その部品又はシステムにいつ点検又は交換を実行すべきか決めるのに使用することができる。部品又はシステムに対して予測経年劣化を使用することの１つの短所は、一部の部品又はシステムが不必要に点検又は交換されることがあることである。その他の部品又はシステムは、予測よりも激しい摩耗のために、点検又は交換が遅れてしまうことがある。

従って、車両の寿命にわたって車両システムの健全性の状態を監視するための方法改善の余地がある。

従って、本発明の目的は、車両システムの健全性の状態を監視するための改善された方法を提供することである。

本発明による問題解決法は、請求項１の特徴部分に記載されている。その他の請求項は、本発明の方法の有利な更なる発展形態を含んでいる。特許請求の範囲は、そのような方法を実行するためのコンピュータプログラム及びコンピュータプログラム製品も含んでいる。

車両システムの健全性の状態を監視するための方法には、ライン検査の最後に様々な走行状態でシステムの複数のパラメータ値を測定するステップと、識別特徴ファイルにパラメータ値を記憶するステップと、所定の時間間隔後に識別特徴ファイルに含まれているのと同じ複数のパラメータ値を測定するステップと、識別特徴ファイルに予測経年劣化補正を追加するステップであって、その経年劣化補正は所定の時間間隔の間のシステムの予測摩耗に相当するものであり、それによってシステムの時間修正識別特徴ファイルを得るステップと、測定値を時間修正識別特徴ファイルと比較するステップと、測定値が時間修正識別特徴ファイルから外れている場合にメッセージを発するステップとが含まれる。

本方法のこの第１の実施形態によって、本方法は、車両システムの健全性の状態を監視し、健全性の状態が所定の限界内であるかどうかを決定することができる。これは、まず、車両のシステムが新しい時に、例えば、製造工場におけるライン検査の最後に、特定のシステムの複数のパラメータ値を測定することによって行われる。パラメータは、様々な走行状態、例えば、低負荷、中負荷、及び高負荷等の様々な負荷状態で測定される。様々な負荷状態のパラメータ値は、車両制御システム内のメモリに保存される識別特徴ファイルに記憶される。従って、このオリジナルの識別特徴ファイルは、それが送られた時のシステムの実際のパフォーマンスを含むことになる。同じパラメータが少ししてから同様の負荷状態で測定され、追加識別特徴ファイルに記憶される。同様の負荷状態は、車両が静止している時に例えば作業場でシミュレートしても、車両が道路上を走行している時に発見してもよい。満載車両の加速は例えば全負荷状態に相当し、低速のマーシャリングは例えば低負荷状態に相当することになる。様々な測定値が追加識別特徴ファイルに記憶され、そこでその測定値が許容範囲に限定されるため、様々な負荷状態が全く同じであることは重要ではない。測定値を様々な負荷状態で測定することの重要性は変わらない。

更に、経年劣化補正がオリジナル識別特徴ファイルに追加され、修正識別特徴ファイルに記憶される。経年劣化補正は、システムの所定の経年劣化挙動からなり、時間、又は車両の走行距離に依存するものである。追加識別特徴ファイルに含まれる測定値は、修正識別特徴ファイルと比較される。測定値、即ち追加識別特徴ファイルが修正識別特徴ファイルから外れている場合、メッセージが発せられる。メッセージは車両のオペレータに与えても、車両のエラーログに保存してもよく、後の段階で、又は定期点検予約時に作業場で原因を調査することができる。

本方法の発展形態では、追加識別特徴ファイルが測定される時点が定期点検間隔に相当する。このようにして、複数のパラメータの測定を制御環境において作業場で実行してもよい。作業場では、同じ状態を静止状態で容易にシミュレートすることができるため、最終ライン検査として同じ状態で様々な測定を実行するのがより容易である。一部の測定では、実負荷の代わりに人工的な模擬負荷を使用するのが有利になることがある。そのような負荷はエンジン負荷であってよく、高負荷状態を路上で発見するよりも作業場でそのような状態をシミュレートするのがより容易になる。

追加識別特徴ファイルは、様々な時間間隔で測定される。時間間隔は、１カ月又はそれ以上であってよい所定の時間間隔であっても、車両の走行距離に基づくものであってもよい。当然、他の時点、例えばより短い時間間隔で追加識別特徴ファイルを測定することも可能であるが、システムの経年劣化が通常比較的ゆっくりで、危険な劣化が発生するまで数年かかることがあるので、１カ月又はそれ以上で十分である。特定のシステム又は部品の追加識別特徴ファイルを得るために、サービスセンターから追加識別特徴測定を開始することも可能である。

追加識別特徴ファイルは、統計的追跡を行うことができるように、メモリに保存することもできる。追加識別特徴ファイルは、車両制御システムに記憶しても、製造業者の中央データベースに転送してもよい。製造業者で追加識別特徴ファイルを記憶することの利点は、不良が見つかった、又はデザイン変更された様々な部品の追跡調査を実行するために、製造業者が複数の異なる車両から収集した追加識別特徴ファイルを使用することができることである。

車両は、好ましくは、燃焼エンジンと、バッテリ又はその他の電源で駆動する電気エンジンとを含むハイブリッド車である。車両システムは、例えば、ディーゼルエンジン、電気エンジン、排気後処理システム、冷却システム、又はバッテリであってよい。経年劣化補正は、温度、高度、湿度、地理的位置、又は空中の粒子数等の、車両の外部条件に依存するものであってよい。経年劣化補正は、車両が走行した距離に依存するものであってもよい。

本方法の発展形態では、少なくとも２つの追加識別特徴ファイルを識別特徴マトリックスに結合することができる。この発展形態では、複数のオリジナル識別特徴ファイルが、最終ライン検査の測定値からなるオリジナル識別特徴マトリックスに結合される。所定の時間間隔の後、複数の追加識別特徴ファイルが測定され、続いて追加識別特徴マトリックスに結合され、これがオリジナル識別特徴マトリックスと比較される。メッセージは、追加識別特徴マトリックスがオリジナル識別特徴マトリックスから外れている場合に発せられる。識別特徴マトリックスを使用することの利点は、複数のシステムを同時に比較することができることと、異なるシステム間の関係をマトリックス内で直接補うことができることである。このようにして、比較には、簡単な方法で異なる関係を考慮することができる。

添付図面を参照して、以下でより詳細に本発明を説明する。

図１は、車両システムを含む概略的なハイブリッド車を示す。 図２は、識別特徴ファイル内の測定値の一例を示す。 図３は、ハイブリッド車の健全性の状態を監視するための本発明の方法の概略フローチャートを示す。

以下で説明される更なる発展形態を有する本発明の実施形態は、単なる例とみなされるべきであり、特許請求の範囲によって与えられる保護の範囲を決して限定するものではない。

図１は、概略的なハイブリッド車１を示しており、ここでは配達用トラックとして示されている。ハイブリッド車は、通常のハイブリッド車又はプラグインハイブリッド車であってよい。他の種類の大型ハイブリッド車、例えば、バス、ごみ運搬車、ホイールローダ等もまた、本発明の方法と共に使用することができる。ハイブリッド車は、燃焼エンジン２を備えており、通常はディーゼルエンジンであるが、液化天然ガス又は圧縮天然ガス等の他の種類の燃料も当然使用することができる。ハイブリッド車は、エンジン２に接続された電気機械３を更に備えている。電気機械は、好ましくはエンジンの近くに配置されるが、エンジンから離れて、例えば車両の駆動車軸に設置することもできる。

電気機械は駆動モードにおいて使用することができ、その場合、車両を駆動するための電気モータとして使用される。駆動モードでは、電気機械はバッテリ４から電流を受け取る。ハイブリッド車の種類に応じて、電気モータは、余計な電力を必要とする時、例えば、スタート、加速、及び上り坂において燃焼エンジンを補完すること、又は、燃焼エンジンが止まっている時に全車両を駆動することができる。電気機械はブレーキモードにおいて使用することもでき、その場合、車両が減速する時にバッテリへのエネルギーを再生する。減速中、電気機械は電気ブレーキとして使用され、エネルギーはバッテリを再充電するのに使用することができる。電気機械は、道路上を走行している車両が燃焼エンジンで駆動している時はバッテリを充電する通常の発電機として使用することもでき、その時、電気機械は駆動モード又はブレーキモードにおいて使用されない。

車両は、加速の要求、スピードの要求、又はブレーキ力の要求等の、車両制御システムから受信した指示に応じて、バッテリへの、そして、バッテリからの電流の流れを制御するバッテリ管理機能を備えた制御装置５を更に備えている。制御装置は、車両内の他の電子制御装置（ＥＣＵ）からの測定値を収集することができる測定機能を更に備えている。ＥＣＵは、ローカルデータバスで通信し、１つ以上の専用ＥＣＵは燃焼エンジンを制御し、あるＥＣＵはギアボックスを制御し、あるＥＣＵはライトを制御する等、車両の様々な機能を制御することができる。各ＥＣＵは、データバスを通じて制御装置５に測定値を送信することができる。制御装置５は、スタンドアロン装置であっても、別の制御装置に組み込んでもよい。

電気機械は、好ましくは燃焼エンジンを補完するように設計される。このようにして、燃焼エンジンは、最適速度範囲、最適エネルギー消費、及び最小限の有害排気ガスで動作することができる。電気機械は、この場合、電気モータとして動作している時に最大トルクを頻繁に供給するように最適化することができる。最適速度範囲で動作している燃焼エンジンと電気モータからの複合トルクが、例えば急勾配で、十分でない場合、燃焼エンジンの速度を上げることができる。このようにして、電気機械のサイズを比較的小型且つ軽量に保持することができる。同じ理由から、電気機械は、平均減速度の電気ブレーキとして使用される時、最大電流を供給するように設計される。より速い又はより強い減速が要求される場合、電気ブレーキを補完するためにエンジンブレーキ又はサービスブレーキ等の補助ブレーキが使用される。

電気機械は、例えば作業場で又はライン検査の最後に、車両が静止している時、燃焼エンジンへの負荷をシミュレートするために使用することもできるが、車両が駐車している時に検査を実行することもまた可能である。これは、システムが例えば駆動システム上の重大な欠陥を示している場合に有利になり得る。このようにして、様々な走行状態での負荷を容易にシミュレートすることができる。車両がラインの最後に又は作業場で検査されている時、燃焼エンジン又は駆動ラインを検査すべき場合は、外部負荷を駆動ラインに接続することも可能である。

ライン検査の終了時において、燃焼エンジンは動作しており、バッテリを充電する、車両のハイブリッド駆動システム内の電気機械に電力を供給している。好ましくは、車両に搭載されたセンサは様々なパラメータ値を測定するのに使用されるが、より高い精度が要求される場合は、より高い解像度の外部センサを使用することも可能である。センサからの結果は記録及び保存され、そのデータが分析される。好ましくは、駆動サイクルは車両の全システムを検査するように設計される。一例では、燃焼エンジンは、まず、発電機としての電気機械と共に様々な速度及び様々な電力レベルでバッテリを充電し、その時の燃焼エンジンのトルク及び供給された電流が測定される。その後、バッテリは、様々な速度及び様々な電力レベルで燃焼エンジンを回転させる電気モータとして電気機械を動かすことによって、例えば、様々なレベルでエンジンブレーキ又は排気ブレーキを係合することによって、放電される。電気機械のトルク及び供給された電流が測定される。この例では、バッテリの健全性の状態（ＳＯＨ）は、充電及び放電力の統合によって検査することができる。

様々な負荷状態でのシステムのパラメータが識別特徴ファイルに記憶される。測定曲線は、記憶データの量を制限するために限られた数のパラメータ値にパラメータ化することができる。パラメータ化は、車両の数学モデルの助けを借りて行うことができる。データを更に減らすために、測定曲線の許容範囲を規定することも可能である。この場合、許容範囲は識別特徴ファイルに含まれる。部品が交換されると、その部品が含まれるシステムの新たな識別特徴ファイルをそのシステムのオリジナル識別特徴ファイルとして測定及び記憶することができる。

各車両システムの最初のオリジナル識別特徴ファイルは、車両制御システム及び／又は製造業者のデータベースに記憶することができる。このオリジナル識別特徴ファイルは、後の測定のための参照ファイルとして機能することになる。同じ車両システムの新たな測定が所定の時間間隔の後で実行されると、新たな測定値が追加の中間識別特徴ファイルに記憶されることになる。所定の経年劣化補正がオリジナル識別特徴ファイルに追加され、時間修正識別特徴ファイルとして記憶される。経年劣化補正は、所定の時間間隔及び／又は走行距離に対するシステムの予測摩耗に相当する。測定値、即ち、追加識別特徴ファイルは、時間修正識別特徴ファイルと比較される。測定値が時間修正識別特徴ファイルから外れると、メッセージが発せられる。メッセージは、次の点検でそのシステムに対して徹底的なチェックを実行すべきだということを示す、オペレータへの点検通知であっても、メモリに記憶されたフラグであってもよい。

同じパラメータの新たな測定は、少ししてから、所定の期間、所定の走行距離、又は他の指定時点の後、同様の負荷状態で測定される。負荷状態は、オリジナル識別特徴ファイルに関するものと同じであってもよく、それらは同様だが同一ではなくてもよい。同じ負荷状態は、例えば作業場において車両が静止している時、又は車両が駐車している時にシミュレートすることができる。同様の負荷状態は、様々な負荷状態が確認されて車両の使用中の測定に使用されるように、車両が道路上を走行している時に使用することができる。満載車両の加速は例えば全負荷状態に相当し、低速のマーシャリングは例えば低負荷状態に相当することになる。様々な運転状態を様々な負荷状態に使用してもよい。測定は、適切な負荷状態を見つけるために、長い期間、例えば１日又は１週間にわたって実行してもよい。識別特徴ファイルを作成するために、中間の負荷状態と極端な負荷状態の両方を使用するのが有利である。様々な測定値が追加識別特徴ファイルに記憶され、そこでその測定値が許容範囲に限定されるため、様々な負荷状態が全く同じであること、又はそれらが同時に測定されることは重要ではない。しかしながら、様々な負荷状態で測定値が測定されることは重要である。

図２では、識別特徴ファイルに記憶された様々な負荷状態で測定された一連の測定値１０が示されている。図示の例では、測定値は識別特徴ファイルの許容範囲１１に限定されており、これにより記憶空間要件が削減される。時間修正識別特徴ファイル１２は、点線で示されている。上記の例に対応して、ｘ軸は、例えば、バッテリへの、そして、バッテリからの電流の流れを示し、ｙ軸は、例えば、燃焼エンジン又は電気機械のトルクを示すことになる。

所定の時間間隔は任意の時間間隔であってよいが、好ましくは、１カ月又は２，３週間等の比較的長い時間間隔であってよいが、更に最大１年であってよい。様々な車両システムに様々な時間間隔を使用することが可能である。燃焼エンジン等の大抵のシステムは比較的ゆっくり経年劣化するが、バッテリ等の一部のシステムはより速く経年劣化する。一例では、燃焼エンジンの時間間隔は６カ月であり、バッテリの時間間隔は２週間である。

時間間隔は、車両の走行距離、又は温度等のその他のパラメータに依存するものであってもよい。一部のシステムは時間と共に経年劣化し、一部のシステムは走行距離によって更に経年劣化する。バッテリでは、容量及び経年劣化の両方が周囲温度に依存している。

測定値と、車両の寿命にわたるそれぞれの時間修正識別特徴ファイルとの間の比較の結果は、車両システムの寿命にわたる健全性の状態曲線を作成するために記憶して使用することができる。これは、点検間隔や部品の交換を示唆するために使用することができる。

様々な車両システムを様々な走行状態の下で測定することができる。燃焼エンジンの変化、例えば摩擦トルク、エンジン効率、噴射時期等を測定することが可能である。その他の測定値は、様々な負荷状態、例えばバッテリの充放電中の燃焼エンジン、電気機械及びバッテリの温度及び温度変化である。排気ガス後処理システム７内の温度又は温度変化及び排気ガス組成は、例えばバッテリの充放電中に測定することができる。これが、排気ガス後処理システムの経年劣化、更に燃焼エンジンの変化の尺度となる。

更なる測定値は、ターボシステムの摩耗を検出するための、ターボ回転速度、ターボ圧力、及びターボ温度である。シャーシの疲労を検出するために、加速度計によってシャーシの振動を測定することも可能である。

これらの測定値は、様々な走行状態で得ることができる。一部の測定値に関しては、低負荷及び高負荷等の極端な負荷状態で測定するのが有利である。燃焼エンジンでは、複数の回転速度及び複数の負荷で燃料消費を測定することによってトルク曲線を測定することが可能であるが、低速及び高速回転速度で測定すれば十分であろう。

ランプ、ファン、及びバルブ等のその他の車両部品及び車両パラメータもまた、本発明の方法によって監視することができる。部品を流れる電流を測定して、経時的な変化を見ることが可能である。例えば、温度、空気湿度及び圧力に依存する様々な電気システムのアイソレーション値を測定することができる。

図３は、車両システムの健全性の状態を監視するための方法の概略フローチャートを示す。この方法は、様々な車両システムの長期劣化を監視するために、長い期間が過ぎる前に実行される。この方法ステップは、好ましくは、車両の電子制御システムに含まれ、その電子制御システムで動作するコンピュータプログラム及びコンピュータプログラム製品によって実行される。

ステップ１００では、車両システムの複数のパラメータ値がライン検査の最後に様々な走行状態で測定される。パラメータ値は識別特徴ファイルに記憶されるが、その場合、識別特徴ファイルは、全ての測定値を包含する許容範囲を含むことになる。そのような識別特徴ファイルの一例が、図２に示されている。

ステップ１１０では、識別特徴ファイルに含まれる同じ複数のパラメータ値が、所定の時間間隔後に同様の負荷状態で測定され、追加識別特徴ファイルに記憶される。この時間間隔は、数週間から数カ月の範囲であってよい。

ステップ１２０では、所定の経年劣化補正が識別特徴ファイルに追加されるが、その場合、経年劣化補正は所定の時間間隔の間のシステムの予測摩耗に相当する。その結果は、車両システムの時間修正識別特徴ファイルに記憶される。

ステップ１３０では、追加識別特徴ファイルの測定値が時間修正識別特徴ファイルと比較される。

ステップ１４０では、測定値が時間修正識別特徴ファイルから外れている場合、メッセージが発せられる。メッセージは、後の使用のためにメモリに記憶しても、追跡用にサービスセンターに送信してもよい。

本発明は上記の実施形態に限定されるものとみなすべきではなく、多数の更なる変形形態及び修正形態が特許請求の範囲の技術的範囲内で可能である。

１： 車両
２： 燃焼エンジン
３： 電気機械
４： バッテリ
５： 制御装置
６： 冷却システム
７： 排気ガス後処理システム
１０： 測定値
１１： 許容範囲
１２： 修正識別特徴ファイル

Claims (14)

1. 車両システムの健全性の状態を監視するための方法であって、
   − ライン検査の最後に様々な負荷状態で前記車両システムの複数のパラメータ値を測定するステップと、
   − 識別特徴ファイルに前記パラメータ値を記憶するステップと、
   − 所定の時間間隔後に前記識別特徴ファイルに含まれているのと同じ複数のパラメータ値を同様の負荷状態で測定し、追加識別特徴ファイルに記憶するステップと、
   − 前記識別特徴ファイルに記憶されている各パラメータ値にそれぞれの予測経年劣化補正値を追加するステップであって、前記予測経年劣化補正値は所定の時間間隔の間の前記システムの予測劣化に相当する値であり、それによって前記システムの時間修正識別特徴ファイルを得るステップと、
   − 前記追加識別特徴ファイルに記憶されている各パラメータ値を前記時間修正識別特徴ファイルに記憶されている各パラメータ値と比較するステップと、
   − 前記追加識別特徴ファイルに記憶されている各パラメータ値が前記時間修正識別特徴ファイルに記憶されている各パラメータ値から外れている場合にメッセージを発するステップと、を含む方法。
2. 前記測定されたパラメータ値は、前記測定値の時間に関する情報と共に追加識別特徴ファイルに記憶される、請求項１に記載の方法。
3. 前記所定の時間間隔は１年未満である、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記所定の時間間隔は１カ月未満である、請求項１乃至３のいずれかに記載の方法。
5. 前記所定の時間間隔は通常点検間隔に相当する、請求項１又は２に記載の方法。
6. 前記時間間隔は走行距離に依存するものである、請求項１乃至５のいずれかに記載の方法。
7. 前記車両は、燃焼エンジンと電気機械とを含むハイブリッド車である、請求項１乃至６のいずれかに記載の方法。
8. 前記パラメータ値は、前記燃焼エンジンの負荷として作用する前記電気機械で測定される、請求項７に記載の方法。
9. 前記パラメータ値は、前記電気機械の負荷として作用する前記燃焼エンジンで測定される、請求項７又は８に記載の方法。
10. 前記車両システムは、ディーゼルエンジン、電気機械、排気後処理システム、冷却システム、又はバッテリのうちの１つである、請求項１乃至９のいずれかに記載の方法。
11. 前記最終ライン検査は、前記車両は供給の準備ができている、生産ラインの終了時に実行される、請求項１乃至１０のいずれかに記載の方法。
12. 前記経年劣化補正は、温度、高度、湿度、地理的位置、又は空中の粒子数のうちの１つである、前記車両の外部条件に依存するものである、請求項１乃至１１のいずれかに記載の方法。
13. コンピュータ上で実行される時、請求項１乃至１２のいずれかに記載の全てのステップを実行するためのプログラムコード手段を含む、コンピュータプログラム。
14. コンピュータ上で実行される時、請求項１乃至１２のいずれかに記載の全てのステップを実行するためにコンピュータ可読媒体上に記憶されたプログラムコード手段を含む、コンピュータプログラム製品。

Images