WO2024135704A1

WO2024135704A1 - 状態識別装置を生産する方法および状態識別装置

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Publication number: WO2024135704A1
Application number: PCT/JP2023/045571
Authority: WO
Inventors: 賢一熊谷; 佑太清水
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 2022-12-19
Filing date: 2023-12-19
Publication date: 2024-06-27
Anticipated expiration: 2025-06-19
Also published as: EP4640513A1; US20250313221A1; EP4640513A4

Abstract

ビークルの状態またはビークルの一部分の状態を識別する識別信号を出力する状態識別装置を生産する方法であって、ビークルの運転環境および運転状態の少なくとも一方の変化の影響により連続振動信号に信号乱れが生じているときの連続振動信号のデータであって、連続振動信号の振動の周期の乱れが生じていないときの連続振動信号の１周期の半分以上の長さの期間であり、且つ、１ドライビングサイクル中に複数回収まるような長さの期間である識別期間における、信号乱れが生じた連続振動信号の、増加と減少の両方を含む変動の影響を受けにくく、且つ、識別期間中に複数取得される単位期間毎の連続振動信号のデータに基づいて、ＭＴ法を用いて単位空間を算出する単位空間算出工程と、マハラノビス距離出力器を、算出された前記単位空間に基づいて生成するマハラノビス距離出力器生成工程と、を備えている。

Description

状態識別装置を生産する方法および状態識別装置

　この発明は、ビークルの状態またはビークルの一部分の状態を識別する信号を出力する状態識別装置を生産する方法、および、ビークルの状態またはビークルの一部分の状態を識別する信号を出力する状態識別装置に関する。

　従来、運転環境と運転状態が変化するビークルに設けられたセンサから出力された信号に基づいて、ビークルの状態またはビークルの一部分の状態を識別する信号を出力する状態識別装置がある。状態識別装置は、ビークルの制御に利用するか、利用者に報知するか、または、ビークルに関するデータを収集するために、ビークルの状態またはビークルの一部分の状態を識別する信号を出力する。

　例えば特許文献１には、触媒の劣化状態を識別する信号を出力する状態識別装置が開示されている。特許文献１の状態識別装置は、エンジンから排出された排ガスの流れ方向において触媒の下流に配置された下流酸素濃度センサの信号に基づいて、触媒の劣化状態を識別する信号を出力する。特許文献１の状態識別装置は、触媒の劣化状態を診断しないときの燃料量の制御とは異なる、触媒の劣化状態を診断するための燃料量の制御が行われているときに、下流酸素濃度センサの応答性に関するデータに基づいて、触媒の劣化状態を識別する信号を出力する。

　また、例えば特許文献２には、エンジンの失火の有無を識別する信号を出力する状態識別装置が開示されている。特許文献２の状態識別装置は、エンジン回転速度センサの信号を詳細に分析することで、エンジン回転速度センサに基づいてエンジンの失火の有無を識別する信号を出力する。

国際公開第２０２１／１８２５８４号公報国際公開第２０１６／１９４９５３号公報

　しかし、特許文献１の状態識別装置のように触媒の劣化状態を識別する信号を出力する場合、診断できる運転状況が制限される。また、特許文献２の状態識別装置のようにエンジンの失火の有無を識別する信号を出力する場合、状態識別装置は、複雑な演算処理を行う必要がある。そのため、状態識別装置には、処理能力の高いプロセッサや大容量のメモリなどの能力の高いハードウェアリソースが必要となる。そのため、状態識別装置のハードウェアリソースの設計自由度が低い。

　本発明は、ビークルの状態またはビークルの一部分の状態が所定状態であるか所定状態でないかを識別する状態識別装置を簡単に生産できる、状態識別装置を生産する方法、および、識別の頻度を増やすことができる、または、ハードウェアリソースの設計自由度を向上できる、ビークルの状態またはビークルの一部分の状態が所定状態であるか所定状態でないかを識別する状態識別装置を提供することを目的とする。

　本発明の一実施形態の状態識別装置を生産する方法は、以下の構成を有する。
　ビークルの制御に利用するか、利用者に報知するか、または、前記ビークルに関するデータを収集するために、運転環境と運転状態が変化する前記ビークルに設けられたセンサの出力信号または前記センサの出力信号から生成される所定信号に基づいて前記ビークルの状態または前記ビークルの一部分の状態が所定状態であるか前記所定状態でないかを識別する識別信号を出力する状態識別装置を生産する方法であって、
　前記センサの出力信号または前記所定信号が、少なくとも前記ビークルの運転環境と運転状態が変化しない定常状態において振動する連続振動信号であり、
　前記ビークルの運転環境および運転状態の少なくとも一方の変化の影響により、前記連続振動信号に振動の中心の変動、振動の振幅の変化および振動の周期の乱れのうちの少なくとも１つである信号乱れが生じているときの前記連続振動信号のデータであって、前記連続振動信号の振動の周期の乱れが生じていないときの前記連続振動信号の１周期の半分以上の長さの期間であり、且つ、１ドライビングサイクル中に複数回収まるような長さの期間である識別期間における、前記信号乱れが生じた前記連続振動信号の、増加と減少の両方を含む変動の影響を受けにくく、且つ、前記識別期間中に複数取得される単位期間毎の前記連続振動信号のデータに基づいて、ＭＴ法を用いて前記ビークルの状態または前記ビークルの一部分の状態が前記所定状態であるか前記所定状態でないかを分類する基準となる単位空間を算出する単位空間算出工程と、前記状態識別装置に含まれ、マハラノビス距離を出力するマハラノビス距離出力器を、算出された前記単位空間に基づいて生成するマハラノビス距離出力器生成工程と、を備えている。

　本構成によると、ビークルの状態またはビークルの一部分の状態が所定状態であるか所定状態でないかを識別する識別信号を出力する状態識別装置を生産する際にＭＴ法（マハラノビス・タグチ法）を用いて、信号乱れが生じているときの識別期間における単位期間毎の前記連続振動信号のデータに基づいて、ビークルの状態またはビークルの一部分の状態が所定状態であるか所定状態でないかを分類する基準となる単位空間を算出する。そして、状態識別装置に含まれ、マハラノビス距離を出力するマハラノビス距離出力器を、算出された単位空間に基づいて生成する。

　ここで、ＭＴ法はＭＴシステムに含まれる手法の１つである。ＭＴシステムに含まれる主な手法として、ＭＴ法のほかに、ＭＴＡ法、両側Ｔ法およびＲＴ法がある。しかし、ビークルの状態またはビークルの一部分の状態が所定状態であるか所定状態でないかを識別する識別信号を出力する状態識別装置を生産する場合には、ＭＴＡ法、両側Ｔ法またはＲＴ法よりもＭＴ法が適している。

　詳細に説明すると、ＭＴＡ法を用いて算出された単位空間に基づいてマハラノビス距離出力器を生成する場合には信号水準が必要であるのに対して、ＭＴ法を用いて算出された単位空間に基づいてマハラノビス距離出力器を生成する場合には信号水準が必要ない。ここで、信号水準における信号とは、対象システムの物理的な状態量のことであり、信号水準とは、状態を識別するために設定した形態の数のことである。
　また、ＭＴＡ法では、単位空間を算出するための計算がＭＴ法よりも複雑である。また、ＭＴＡ法では、算出された単位空間が適切であるか否かの検証がＭＴ法よりも複雑である。
　例えば、単位空間を算出する際には、単位空間を算出するための特徴量を選択する。ＭＴ法では、単位空間の算出に逆行列を用いており、単位空間のマハラノビス距離が１となるように単位空間を算出する。ＭＴ法では、単位空間の算出に逆行列を用いていることにより、単位空間の算出時に計算上の制約がある。単位空間の算出時の計算上の制約とは、標準偏差が０の特徴量が含まれていると単位空間を算出できないという制約、単位空間サンプル数が特徴量の数よりも少ないと単位空間を算出できないという制約、および、特徴量の間に多重共線性があると単位空間を算出できないという制約である。そのため、ＭＴ法により単位空間を算出する際には、選択した特徴量が、標準偏差が０の特徴量、または、特徴量の間に多重共線性がある複数の特徴量を含んでいると、上記計算上の制約により単位空間の算出ができない。その結果、選択した特徴量が適切でなかったことを把握して、特徴量を選択し直すことができる。
　これに対して、ＭＴＡ法では、単位空間の算出に余因子行列を用いており、単位空間の算出時に得られるマハラノビス距離（アジョイントマハラノビス距離）が１であるとは限らない。ＭＴＡ法では、単位空間の算出に余因子行列を用いているため、単位空間の算出時の計算上の制約がＭＴ法よりも緩和されている。そのため、ＭＴＡ法により単位空間を算出する際には、選択した特徴量が、標準偏差が０の特徴量、または、特徴量の間に多重共線性がある複数の特徴量を含んでいても、単位空間の算出ができてしまうことがある。そして、この場合には、単位空間が算出された後の、算出された単位空間に基づいて、ビークルの状態またはビークルの一部分の状態が所定状態であるか所定状態でないかを十分に識別することができるか否かを検証する段階まで、選択した特徴量が適切でなかったことを把握できないことがある。

　両側Ｔ法を用いて算出された単位空間に基づいてマハラノビス距離出力器を生成する場合には信号水準が必要であるのに対して、ＭＴ法を用いて算出された単位空間に基づいてマハラノビス距離出力器を生成する場合には信号水準が必要ない。また、両側Ｔ法は、２つの状態の平均的な状態を単位空間として設定し、単位空間から離れる方向に基づいてどちらの状態であるかを判定する方法である。これに対して、本構成の状態識別装置では、ビークルの状態またはビークルの一部分の状態が所定状態であるか所定状態でないかを識別することができればよく、単位空間に対して２方向のどちらに離れているのかを区別する必要がない。そのため、ビークルの状態またはビークルの一部分の状態が所定状態であるか所定状態でないかを識別する識別信号を出力する状態識別装置を生産する際に、あえて両側Ｔ法を用いて単位空間を算出し、算出された単位空間に基づいてマハラノビス距離出力器を生成することによって、マハラノビス距離出力器を複雑にする必要がない。

　ＲＴ法では、単位空間を算出するための計算がＭＴ法よりも複雑である。また、ＲＴ法では、ＭＴＡ法の場合と同様の理由で、算出された単位空間が適切であるか否かの検証がＭＴ法よりも複雑である。
　また、ＲＴ法は、単位空間を複数設定して３以上の状態のいずれであるかを判定することに適した方法であり、単位空間を１つだけ設定することも可能である。しかし、本構成の状態識別装置では、ビークルの状態またはビークルの一部分の状態が所定状態であるか所定状態でないかを識別することができればよい。そのため、ビークルの状態またはビークルの一部分の状態が所定状態であるか所定状態でないかを識別する識別信号を出力する状態識別装置を生産する際に、あえて、単位空間を複数設定する場合に適しているが、単位空間を算出するための計算が複雑で、算出された単位空間が適切であるか否かの検証が複雑なＲＴ法を用いて単位空間を算出し、算出された単位空間に基づいてマハラノビス距離出力器を生成することによって、マハラノビス距離出力器を複雑にする必要がない。

　以上のことから、ビークルの状態またはビークルの一部分の状態が所定状態であるか所定状態でないかを識別する識別信号を出力する状態識別装置を生産する場合には、ＭＴＡ法、両側Ｔ法またはＲＴ法よりもＭＴ法が適している。

　本発明の一実施形態の状態識別装置を生産する方法は、以下の構成を有してもよい。
　前記マハラノビス距離出力器生成工程において、信号水準を使用せずに前記マハラノビス距離出力器を生成する。

　本構成によると、ＭＴ法を用いて単位空間を算出し信号水準を使用せずにマハラノビス距離出力器を生成するため、ＭＴＡ法または両側Ｔ法により単位空間を算出し信号水準を使用してマハラノビス距離出力器を生成する場合よりも、ビークルの状態またはビークルの一部分の状態が所定状態であるか所定状態でないかを識別する状態識別装置を簡単に生産することができる。

　本発明の一実施形態の状態識別装置を生産する方法は、以下の構成を有してもよい。
　前記単位空間算出工程において、単一の単位空間を算出する。

　ビークルの状態またはビークルの一部分の状態が所定状態であるか所定状態でないかを識別する識別信号を出力する状態識別装置においては、単一の単位空間を設定して、マハラノビス距離出力器を生成すればよい。そのため、本構成によると、複数の単位空間を設定する場合に適しているが単位空間の算出のための計算がＭＴ法よりも複雑であり、算出された単位空間が適切であるか否かの検証がＭＴ法よりも複雑なＲＴ法を用いて単位空間を算出する場合よりも、ビークルの状態またはビークルの一部分の状態が所定状態であるか所定状態でないかを識別する識別信号を出力する状態識別装置を簡単に生産することができる。

　本発明の一実施形態の状態識別装置を生産する方法は、以下の構成を有してもよい。
　前記単位空間算出工程において、ＭＴ法を用いて、前記識別期間における、前記信号乱れが生じた前記連続振動信号の前記単位期間毎のデータと、前記ビークルに設けられた少なくとも１つの他のセンサから出力された信号のデータとに基づいて、前記単位空間を算出する。

　本構成によると、ＭＴ法を用いて、信号乱れが生じた連続振動信号のデータと、別のセンサの出力信号のデータとに基づいて単位空間を算出するため、信号乱れが生じた連続振動信号のデータのみに基づいて単位空間を算出する場合と比較して、算出される単位空間を、より適切なものとすることができる。

　本発明の一実施形態の状態識別装置を生産する方法は、以下の構成を有してもよい。
　前記単位空間算出工程において、
　前記ビークルの状態または前記ビークルの一部分の状態が前記所定状態であるときの前記連続振動信号のデータ、または、前記ビークルの状態または前記ビークルの一部分の状態が前記所定状態でないときの前記連続振動信号のデータに基づいて、ＭＴ法を用いて前記単位空間を算出する。

　本構成によると、ビークルの状態またはビークルの一部分の状態が所定状態であるときの連続振動信号のデータ、または、または、ビークルの状態またはビークルの一部分の状態が所定状態でないときの連続振動信号のデータに基づいて、ＭＴ法を用いて単位空間を算出し、算出された単位空間に基づいてマハラノビス距離出力器を生成することができる。

　本発明の一実施形態の状態識別装置を生産する方法は、以下の構成を有してもよい。
　前記ビークルが、エンジンと、前記エンジンから排出された排ガスを浄化するための触媒とを備え、前記単位空間算出工程において、ＭＴ法を用いて、前記触媒が正常であるか前記触媒が劣化しているかを分類する基準となる前記単位空間を算出する。

　本構成によると、識別期間における信号乱れが生じた連続振動信号の単位期間毎のデータに基づいて、ＭＴ法を用いて触媒が正常であるか前記触媒が劣化しているかを分類する基準となる単位空間を算出し、算出された単位空間に基づいてマハラノビス距離出力器を生成することによって、触媒が正常であるか触媒が劣化しているかを識別する識別信号を出力する状態識別装置を生産することができる。

　本発明の一実施形態の状態識別装置を生産する方法は、以下の構成を有してもよい。
　前記ビークルが、エンジンを備え、前記単位空間算出工程において、ＭＴ法を用いて、前記エンジンにおいて失火が生じているか失火が生じていないかを分類する基準となる前記単位空間を算出する。

　本構成によると、識別期間における信号乱れが生じた連続振動信号の単位期間毎のデータに基づいて、ＭＴ法を用いてエンジンにおいて失火が生じているか失火が生じていないかを分類する基準となる単位空間を算出し、算出された単位空間に基づいてマハラノビス距離出力器を生成することによって、エンジンにおいて失火が生じているか失火が生じていないかを識別する識別信号を出力する状態識別装置を生産することができる。

　本発明の一実施形態の状態識別装置は、以下の構成を有する。
　ビークルの制御に利用するか、利用者に報知するか、または、前記ビークルに関するデータを収集するために、運転環境と運転状態が変化する前記ビークルに設けられたセンサの出力信号または前記センサの出力信号から生成される所定信号に基づいてビークルの状態またはビークルの一部分の状態が所定状態であるか前記所定状態でないかを識別する識別信号を出力する状態識別装置であって、センサの出力信号または前記所定信号が、少なくとも前記ビークルの運転環境と運転状態が変化しない定常状態において振動する連続振動信号であり、前記ビークルの運転環境および運転状態の少なくとも一方の変化の影響により、前記連続振動信号に、振動の中心の変動、振動の振幅の変化および振動の周期の乱れのうちの少なくとも１つである信号乱れが生じているときに、前記連続振動信号に振動の周期の乱れが生じていないときの前記連続振動信号の１周期の半分以上の長さの期間であって、且つ、１ドライビングサイクル中に複数回収まるような長さの期間である識別期間における、前記信号乱れが生じた前記連続振動信号の、増加と減少の両方を含む変動の影響を受けにくく、且つ、前記識別期間中に複数取得される単位期間毎のデータに基づいて、ＭＴ法を用いて算出された単位空間に基づいて生成されたマハラノビス距離出力器を用いて、前記信号乱れが生じた前記連続振動信号の変化に関する特徴量が反映されたマハラノビス距離を出力し、前記マハラノビス距離に基づいて前記ビークルの状態または前記ビークルの一部分の状態が前記所定状態であるか前記所定状態でないかを識別する前記識別信号を出力する、識別信号出力処理を少なくとも実行するプロセッサを有する。

　本構成によると、状態識別装置は、識別期間における、信号乱れが生じた連続振動信号の、識別期間中に複数取得される単位期間毎のデータに基づいて、ＭＴ法を用いて算出された単位空間に基づいて生成されたマハラノビス距離出力器を用いて、信号乱れが生じた連続振動信号の特徴量の変化が反映されたマハラノビス距離を出力する。そして、マハラノビス距離に基づいてビークルの状態またはビークルの一部分の状態を識別する識別信号を出力する。識別期間は、連続振動信号の振動の周期の乱れが生じていないときの連続振動信号の１周期の半分以上の長さの期間であって、且つ、１ドライビングサイクル中に複数回収まるような長さの、比較的長い期間である。そのため、連続振動信号に信号乱れが生じていても、比較的長い期間である織別期間における連続振動信号には、ビークルの状態またはビークルの一部分の状態を識別できる特徴が現れる。そのため、連続振動信号に信号乱れが生じていても、識別期間中に複数取得される単位期間毎のデータに基づいて出力した、信号乱れが生じた連続振動信号の特徴量の変化が反映されたマハラノビス距離に基づいて、ビークルの状態またはビークルの一部分の状態を識別する識別信号を出力できる。信号乱れが生じた連続振動信号に基づいて、ビークルの状態またはビークルの一部分の状態を識別するため、識別信号を出力する頻度を増やすことができる。
　また、本構成において、識別期間における、信号乱れが生じた連続振動信号の、識別期間中に複数取得される単位期間毎のデータに基づいて、ＭＴ法を用いて算出された単位空間に基づいて生成されたマハラノビス距離出力器を用いてマハラノビス距離を出力し、マハラノビス距離に基づいてビークルの状態またはビークルの一部分の状態を識別する識別信号を出力するため、連続振動信号を詳細に分析するための複雑な演算処理を行う必要がなく、識別信号を容易に生成することができる。それにより、状態識別装置のハードウェアリソースの設計自由度を向上できる。また、本構成において、上記のように連続振動信号を詳細に分析するための複雑な演算処理を行う必要がなく、識別信号を容易に生成することができるため、ビークルの状態またはビークルの一部分の状態が所定状態であるか所定状態でないかをリアルタイムで識別することができる。

　本発明の一実施形態の状態識別装置は、以下の構成を有してもよい。
　前記プロセッサは、前記識別信号出力処理において、前記ビークルの運転環境および運転状態の少なくとも一方の変化の影響により、前記連続振動信号に前記信号乱れが生じているときに、前記識別期間における、前記信号乱れが生じた前記連続振動信号の前記単位期間毎のデータと、前記ビークルに設けられた少なくとも１つの他のセンサから出力された信号のデータとに基づいて、ＭＴ法を用いて算出された単位空間に基づいて生成されたマハラノビス距離出力器を用いて、前記信号乱れが生じた前記連続振動信号の変化に関する特徴量が反映されたマハラノビス距離を出力し、マハラノビス距離に基づいて前記ビークルの状態またはビークルの一部分の状態が前記所定状態であるか前記所定状態でないかを識別する前記識別信号を出力する。

　本構成によると、信号乱れが生じた連続振動信号のデータと、別のセンサの出力信号のデータとに基づいて、ＭＴ法を用いて算出された単位空間に基づいて生成されたマハラノビス距離出力器を用いてマハラノビス距離を出力し、マハラノビス距離に基づいてビークルの状態またはビークルの一部分の状態が所定状態であるか所定状態でないかを識別する識別信号を出力するため、識別信号の識別の精度を向上できる。１つのセンサの出力信号のみに基づいて識別の精度を向上させる場合に比べて、処理の増加を抑えることができる。そのため、識別の精度を向上させつつ、ハードウェアリソースの設計自由度を向上できる。

　本発明の一実施形態の状態識別装置は、以下の構成を有してもよい。
　前記プロセッサは、前記識別信号出力処理において、前記ビークルの状態または前記ビークルの一部分の状態が前記所定状態であるときの前記連続振動信号のデータに基づいてＭＴ法を用いて算出された単位空間に基づいて生成されたマハラノビス距離出力器、または、前記ビークルの状態または前記ビークルの一部分の状態が前記所定状態でないときの前記連続振動信号のデータに基づいてＭＴ法を用いて算出された単位空間に基づいて生成されたマハラノビス距離出力器を用いて、マハラノビス距離を出力する。

　本構成によると、ビークルの状態またはビークルの一部分の状態が所定状態であるときの連続振動信号のデータに基づいてＭＴ法を用いて算出された単位空間に基づいて生成されたマハラノビス距離出力器、または、ビークルの状態またはビークルの一部分の状態が所定状態でないときの連続振動信号のデータに基づいてＭＴ法を用いて算出された単位空間に基づいて生成されたマハラノビス距離出力器を用いてマハラノビス距離を出力することにより、マハラノビス距離に基づいて、ビークルの状態またはビークルの一部分の状態が所定状態であるか所定状態でないかを識別する識別信号を出力することができる。

　本発明の一実施形態の状態識別装置は、以下の構成を有してもよい。
　前記ビークルが、エンジンと、前記エンジンから排出された排ガスを浄化するための触媒とを備え、前記識別信号が、前記触媒が正常であるか前記触媒が劣化しているかを識別する信号を含む。

　本構成によると、識別期間における信号乱れが生じた連続振動信号の単位期間毎のデータに基づいて、ＭＴ法を用いて算出された単位空間に基づいて生成されたマハラノビス距離出力器を用いて、信号乱れが生じた前記連続振動信号の変化に関する特徴量が反映されたマハラノビス距離を出力し、マハラノビス距離に基づいて、ビークルの状態またはビークルの一部分の状態が所定状態であるか所定状態でないかを識別する識別信号として、触媒が正常であるか触媒が劣化しているかを識別する信号を出力することができる。

　本発明の一実施形態の状態識別装置は、以下の構成を有してもよい。
　前記ビークルが、エンジンを備え、前記識別信号が、前記エンジンにおいて失火が生じているか失火が生じていないかを識別する信号を含む。

　本構成によると、識別期間における信号乱れが生じた連続振動信号の単位期間毎のデータに基づいて、ＭＴ法を用いて算出された単位空間に基づいて生成されたマハラノビス距離出力器を用いて、信号乱れが生じた前記連続振動信号の変化に関する特徴量が反映されたマハラノビス距離を出力し、マハラノビス距離に基づいて、ビークルの状態またはビークルの一部分の状態が所定状態であるか所定状態でないかを識別する識別信号として、エンジンにおいて失火が生じているか失火が生じていないかを識別する信号を出力することができる。

　本発明および実施形態において、ビークルは、車輪を有してもよく、有さなくてもよい。ビークルは、鞍乗型車両を含んでもよい。鞍乗型車両は、運転者が鞍にまたがるような状態で乗車するビークル全般を指す。鞍乗型車両は、例えば、自動二輪車、自動三輪車（motor tricycle）、四輪バギー（ＡＴＶ：All Terrain Vehicle / 全地形型車両）、スノーモービル、水上オートバイ（パーソナルウォータークラフト）などである。ビークルは、自動車、船舶、または例えばドローン等の飛行体などでもよい。本発明および実施形態において、ビークルは、走行するための動力を発生させる動力源を有する。動力源は、エンジンでもよく、電気モータでもよく、電気モータとエンジンの両方でもよい。エンジンの種類は特に限定されない。本発明および実施形態において、１ドライビングサイクルとは、ビークルに設けられた動力源を始動してから動力源を停止させるまでの期間のことである。

　本発明および実施形態において、センサの出力信号または所定信号が、少なくとも定常状態において振動する連続振動信号である場合、センサの出力信号が少なくとも定常状態において連続振動信号であってもよい。あるいは、センサの出力信号または所定信号が、少なくとも定常状態において振動する連続振動信号である場合、センサの出力信号が連続振動信号ではなく、所定信号が少なくとも定常状態において連続振動信号であってもよい。但し、センサの出力信号または所定信号は、定常状態において必ず連続振動信号を出力するとは限らない。振動するとは、信号の値（電圧値または電流値）が増加と減少を繰り返すことを意味する。本発明および実施形態において、連続振動信号の振動の中心の変動が生じている状態は、連続振動信号の波形のうち最も高い箇所と最も低い箇所が時間経過とともに同じ傾向で変化している状態を指す。なお、当業者は、振動の中心を明確に特定できなくても、振動の中心が変動しているかどうかを判断することは可能である。本発明および実施形態において、連続振動信号の振動の振幅の変化が生じている状態は、連続振動信号の振動の振幅が一定ではない状態を指す。本発明および実施形態において、連続振動信号の振動の周期の乱れが生じている状態は、連続振動信号の振動が不規則に生じている状態を指す。

　本発明および実施形態において、ビークルの運転環境とは、ビークルの周囲の環境である。本発明および実施形態において、ビークルの運転状態は、ビークルに関する状態である。本発明および実施形態において、連続振動信号の振動の中心の変動、振動の振幅の変化および振動の周期の乱れのうちの少なくとも１つである信号乱れが生じる要因となる運転環境の変化には、例えば、ビークルが走行する路面の傾斜の変化、ビークルが走行する路面の凹凸の有無、追い風の変化、または、向かい風の変化などが含まれる。本発明および実施形態において、連続振動信号に信号乱れが生じる要因となる運転状態の変化には、例えば、ビークルが有するエンジンの燃焼室に供給される空気量の変化、ビークルが有するエンジンのエンジン回転速度の変化、ビークルが有する変速装置の変速比の変化などが含まれる。

　本発明および実施形態において、識別期間における連続振動信号の、増加および減少の両方を含む変動の影響を受けにくく、且つ、識別期間中に複数取得される単位期間毎のデータとは、連続振動信号の振動による増加と減少の両方の影響を受けにくい程度に短い単位期間毎に取得され、且つ、識別期間中に複数取得される単位期間毎のデータである。増加および減少の両方を含む変動とは、連続振動信号の１つの振動に含まれる増加および減少の両方を含む変動である。増加と減少の両方を含む変動の影響を受けにくいとは、１回の増加と１回の減少を含む変動の影響を受けにくいことを意味する。仮に、単位期間が長く、単位期間の間に、連続振動信号の増加と減少の両方の変動が含まれる場合、連続振動信号の単位期間あたりの変化量はゼロになる場合がある。このような長い単位期間毎のデータは、増加と減少の両方を含む変動の影響を受けている。本発明および実施形態において、連続振動信号の振動の周期の乱れが生じていないときの連続振動信号の１周期の半分以上の長さは、連続振動信号の振動の中心の変動が生じているときの連続振動信号の１周期の半分以上の長さでもよい。

　本発明および実施形態において、連続振動信号に信号乱れが生じているときの識別期間における単位期間毎の連続振動信号のデータに基づいて、ＭＴ法を用いて単位空間を算出し、算出された単位空間に基づいてマハラノビス距離出力器を生成する。そして、連続振動信号に信号乱れが生じているときに、識別期間における連続振動信号の単位期間毎のデータに基づいて、ＭＴ法を用いて算出された単位空間に基づいて生成されたマハラノビス距離出力器を用いて、信号乱れが生じた連続振動信号の変化に関する特徴量が反映されたマハラノビス距離が出力される。
　そして、このマハラノビス距離に基づいて、ビークルの状態またはビークルの一部分の状態を識別する識別信号が出力される。マハラノビス距離は、単位空間からどれだけ離れているかを示す。マハラノビス距離が１に近いほど、マハラノビス距離の算出の元となったデータが、単位空間の算出に用いたデータ群に近いことを示す。
　識別信号は、マハラノビス距離そのものを示す信号であってもよいし、マハラノビス距離に基づくがマハラノビス距離そのものを示さない信号であってもよい。
　識別信号が、マハラノビス距離そのものを示す信号である場合、識別信号は、例えば、マハラノビス距離の２乗の値を示す信号でもよい。マハラノビス距離が用いられる品質工学の分野においては、マハラノビス距離の２乗の値を、マハラノビス距離と称する場合がある。
　識別信号がマハラノビス距離そのものを示す信号でない場合、識別信号は、例えば、マハラノビス距離に基づく、ビークルの状態またはビークルの一部分の状態が所定状態にどの程度近いのかを示す信号を含んでいてもよい。また、例えば、識別信号は、マハラノビス距離に基づく、ビークルの状態またはビークルの一部分の状態が、所定状態ではない状態にどの程度近いのかを示す信号を含んでいてもよい。プロセッサは、識別信号を出力するときに、マハラノビス距離に基づいてビークルの状態またはビークルの一部分の状態を識別した結果を示す識別信号も出力してもよい。ビークルの状態またはビークルの一部分の状態を識別した結果とは、例えば、ビークルの状態またはビークルの一部分の状態が所定状態であるか所定状態でないかという識別結果（診断結果）でもよい。
　本発明および実施形態において、識別期間は１ドライビングサイクル中に複数回収まるような長さの期間である。但し、状態識別装置は、１つの識別期間の連続振動信号の単位期間毎のデータに基づいてマハラノビス距離を出力し、マハラノビス距離に基づいて識別信号を出力してもよいし、２つ以上の識別期間の連続振動信号の単位期間毎のデータに基づいてマハラノビス距離を出力し、マハラノビス距離に基づいて識別信号を出力してもよい。

　本発明および実施形態において、マハラノビス距離は、識別期間中に複数取得される単位期間毎のデータに基づいて、ＭＴ法を用いて算出された単位空間に基づいて生成されたマハラノビス距離出力器を用いて算出される。マハラノビス距離は、識別期間における信号乱れが生じた連続振動信号の変化に関する複数種類の特徴量が反映されたものでもよい。識別期間における信号乱れが生じた連続振動信号の変化に関する複数種類の特徴量が反映された信号は、識別期間における信号乱れが生じた連続振動信号の変化に関する複数種類の特徴量が反映された１つの値を示す信号でもよい。識別期間における信号乱れが生じた連続振動信号の変化に関する複数種類の特徴量は、信号乱れが生じた連続振動信号の、識別期間における単位期間毎に取得される変化量の平均値、中央値、最頻値、最大値、最小値、累積値、分散および標準偏差のうち少なくとも１つを含んでいてもよい。識別期間における信号乱れが生じた連続振動信号の変化に関する複数種類の特徴量は、信号乱れが生じた連続振動信号の、識別期間における単位期間毎に取得される変化量が特定の値（例えば最頻値）である頻度を含んでいてもよい。単位期間毎に取得される変化量は、単位期間毎の微分値でもよく、単位期間あたりの変化量でもよい。識別期間における信号乱れが生じた連続振動信号の変化に関する複数種類の特徴量は、信号乱れが生じた連続振動信号の、識別期間における単位期間毎の値の平均値、中央値、最頻値、最大値、最小値、累積値、分散および標準偏差の少なくとも１つを含んでいてもよい。識別期間における信号乱れが生じた連続振動信号の変化に関する複数種類の特徴量は、識別期間における単位期間毎の値の最大値と、識別期間における単位期間毎の値の最小値との差を含んでいてもよい。識別期間における信号乱れが生じた連続振動信号の変化に関する複数種類の特徴量は、信号乱れが生じた連続振動信号の、識別期間における単位期間毎の値が特定の値（例えば最頻値）である頻度を含んでいてもよい。識別期間における信号乱れが生じた連続振動信号の変化に関する複数種類の特徴量は、信号乱れが生じた連続振動信号の、識別期間における単位期間毎の値から算出される、信号乱れが生じた連続振動信号の歪度、尖度、反転回数、軌跡長、積分値、周期、周波数および振幅の少なくとも１つを含んでいてもよい。識別期間における信号乱れが生じた連続振動信号の変化に関する複数種類の特徴量は、信号乱れが生じた連続振動信号の識別期間における単位期間毎の値から算出される、信号乱れが生じた連続振動信号の反転回数の比率、軌跡長の比率、積分値の比率、および周波数の比率の少なくとも１つを含んでいてもよい。軌跡長の比率は、例えば、信号乱れが生じた識別期間全体の連続振動信号の軌跡長に対する、信号乱れが生じた連続振動信号が特定の状態である場合の軌跡長の比率でもよい。
　信号乱れが生じた連続振動信号の変化に関する複数種類の特徴量は、信号乱れが生じた連続振動信号の識別期間における単位期間毎の値から算出される、識別期間の時間の長さに対する、信号乱れが生じた連続振動信号が特定の状態である期間の時間の長さの比率を含んでいてもよい。
　但し、ＭＴ法においては計算上の制約があるため、信号乱れが生じた連続振動信号の変化に関する特徴量は、標準偏差が０でない特徴量である必要がある。また、ＭＴ法においては計算上の制約があるため、信号乱れが生じた連続振動信号の変化に関する複数種類の特徴量は、特徴量の間に多重共線性がない複数種類の特徴量である必要がある。例えば、信号乱れが生じた連続振動信号の、識別期間における単位期間毎に取得される変化量の平均値と積分値と軌跡長との間には多重共線性がある。また、例えば、信号乱れが生じた連続振動信号の、識別期間における単位期間毎に取得される変化量の分散と標準偏差との間には多重共線性がある。

　本発明および実施形態において、状態識別装置のプロセッサは、ビークルの制御に利用するか、利用者に報知するか、または、ビークルに関するデータを収集するために、識別信号を出力する。識別信号の用途がいずれの場合であっても、状態識別装置は、ビークルに設けられた装置でもよく、ビークルに設けられておらず、ビークルに設けられた装置と通信可能な装置でもよい。どちらの場合も、状態識別装置は、ビークルに設けられたセンサの出力信号またはセンサの出力信号から生成される所定信号のデータを取得する。状態識別装置が、ビークルに設けられたセンサの出力信号のデータを取得する場合、状態識別装置がセンサの出力信号から所定信号を出力してもよい。本発明および実施形態において、識別信号を出力するとは、状態識別装置の外部の装置に識別信号を出力することでもよく、識別信号出力処理を実行するプロセッサと同じまたは異なる、状態識別装置に含まれるプロセッサに出力することでもよい。状態識別装置の外部の装置は、ビークルに設けられていてもよく、ビークルに設けられていなくてもよい。識別信号が利用者に報知するために出力される場合、識別信号に基づいた利用者への報知を行う報知装置は、ビークルに設けられていてもよく、ビークルに設けられていなくてもよい。利用者は、例えば、ビークルの運転者でもよく、ビークルを整備する者でもよい。識別信号がビークルに関するデータを収集するために出力される場合、識別信号は、例えば、ビークルに関するデータを収集するデータ収集システムに送信されてもよい。

　本発明および実施形態において、状態識別装置は、プロセッサおよび記憶装置を有する。状態識別装置は、例えば、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）でもよい。プロセッサには、マイクロコントローラ、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、マイクロプロセッサ、マルチプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラム可能な論理回路（ＰＬＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）および本明細書に記載する処理を実行することができる任意の他の回路が含まれる。記憶装置は、データやプログラムの保存または記憶を行うための装置である。記憶装置は、識別信号を出力する処理を制御装置に実行させるプログラム指令を含む非一時記憶媒体を有する。記憶装置には、レジスタやキャッシュメモリ等の半導体メモリ、メインメモリ（主記憶装置／RAM）、ストレージ（外部記憶装置／補助記憶装置）等が含まれる。
　本発明におよび実施形態において、状態識別装置を生産するとは、状態識別装置を作り出すことである。本発明におよび実施形態において、状態識別装置を生産する方法は、状態識別装置の生産方法であってもよい。本発明におよび実施形態において、状態識別装置を生産する方法は、状態識別装置を製造する方法であってもよい。本発明におよび実施形態において、状態識別装置を生産する方法は、状態識別装置の製造方法であってもよい。

　本発明および実施形態において、複数の選択肢のうちの少なくとも１つ（一方）とは、複数の選択肢から考えられる全ての組み合わせを含む。複数の選択肢のうちの少なくとも１つ（一方）とは、複数の選択肢のいずれか１つであってもよく、複数の選択肢の全てであってもよい。例えば、ＡとＢとＣの少なくとも１つとは、Ａのみであってもよく、Ｂのみであってもよく、Ｃのみであってもよく、ＡとＢであってもよく、ＡとＣであってもよく、ＢとＣであってもよく、ＡとＢとＣであってもよい。

　特許請求の範囲において、ある構成要素の数を明確に特定しておらず、英語に翻訳された場合にこの構成要素が単数で表示される場合、本発明はこの構成要素を複数有してもよい。また、本発明はこの構成要素を１つだけ有してもよい。

　なお、本発明および実施形態において、含む（including）、有する（having）、備える（comprising）およびこれらの派生語は、列挙されたアイテム及びその等価物に加えて追加的アイテムをも包含することが意図されて用いられている。

　他に定義されない限り、本明細書および請求範囲で使用される全ての用語（技術用語および科学用語を含む）は、本発明が属する当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。一般的に使用される辞書に定義された用語のような用語は、関連する技術および本開示の文脈における意味と一致する意味を有すると解釈されるべきであり、理想化されたまたは過度に形式的な意味で解釈されることはない。

　本明細書において、「してもよい（でもよい）」という用語は非排他的なものである。「してもよい（でもよい）」は、「してもよい（でもよい）がこれに限定されるものではない」という意味である。本明細書において、「してもよい（でもよい）」は、「しない（ではない）」場合があることを暗黙的に含む。本明細書において、「してもよい（でもよい）」と記載された構成は、少なくとも、請求項１の構成により得られる上記効果を奏する。

　本発明の実施形態を詳細に説明する前に、本発明は、以下の説明に記載されたまたは図面に図示された構成要素の構成および配置の詳細に制限されないことが理解されるべきである。本発明は、後述する実施形態以外の実施形態でも可能である。本発明は、後述する実施形態に様々な変更を加えた実施形態でも可能である。

　本発明の状態識別装置によると、識別の頻度を増やすことができる、または、ハードウェアリソースの設計自由度を向上できる。

図１は本発明の第１実施形態の状態識別装置を説明するための図である。図２は本発明の第２実施形態の状態識別装置を説明するための図である。図３は本発明の第３実施形態の状態識別装置を説明するための図である。図４（ａ）は触媒が正常であるときのマハラノビス距離を示すグラフであって、図４（ｂ）は図４（ａ）のマハラノビス距離のヒストグラムである。図５は図４（ａ）のグラフの部分拡大グラフである。図６（ａ）は触媒が劣化しているときのマハラノビス距離を示すグラフであって、図６（ｂ）は図６（ａ）のマハラノビス距離のヒストグラムである。図７は図６（ａ）のグラフの部分拡大グラフである。図８は本発明の第４実施形態の状態識別装置を説明するための図である。

　＜第１実施形態＞
　本発明の第１実施形態の状態識別装置１について図１を参照しつつ説明する。第１実施形態の状態識別装置１は、ビークル１００の制御に利用するか、利用者に報知するか、または、ビークル１００に関するデータを収集するために、運転環境と運転状態が変化するビークル１００に設けられたセンサ１０１の出力信号またはセンサ１０１の出力信号から生成された所定信号に基づいてビークル１００の状態またはビークル１００の一部分の状態を識別する識別信号を出力する。図１は、状態識別装置１がビークル１００に設けられている例を示すが、状態識別装置１は、ビークル１００に設けられておらず、ビークル１００に設けられた装置と通信可能な装置でもよい。センサ１０１の出力信号または上記所定信号は、少なくとも運転環境と運転状態が変化しない定常状態において、振動する連続振動信号である。図１に含まれる３つのグラフは、運転環境および運転状態の少なくとも一方の変化の影響により、振動の中心の変動が生じた連続振動信号の例と、運転環境および運転状態の少なくとも一方の変化の影響により、振動の振幅の変化が生じた連続振動信号の例と、運転環境および運転状態の少なくとも一方の変化の影響により、振動の周期の乱れが生じた連続振動信号の例とを示す。図１に含まれる３つのグラフの縦軸は、センサ１０１の出力信号またはセンサ１０１の出力信号から生成された所定信号を示す。

　状態識別装置１は、プロセッサ２と記憶装置３とを有する。プロセッサ２は、運転環境および運転状態の少なくとも一方の変化の影響により、連続振動信号の振動の中心の変動、振動の振幅の変化および振動の周期の乱れの少なくとも１つである信号乱れが生じているときに、識別期間Ｔｄにおける、信号乱れが生じた連続振動信号の、増加と減少の両方を含む変動の影響を受けにくく、且つ、識別期間Ｔｄ中に複数取得される単位期間Ｔｕ毎のデータに基づいて、ＭＴ法を用いて算出された単位空間に基づいて生成された後述するマハラノビス距離出力器を用いて、信号乱れが生じた連続振動信号の変化に関する特徴量を反映したマハラノビス距離を出力し、マハラノビス距離に基づいてビークル１００の状態またはビークル１００の一部分の状態が所定状態であるか所定状態でないかを識別する識別信号を出力する識別信号出力処理を実行する。識別期間Ｔｄは、連続振動信号の振動の周期の乱れが生じていないときの１周期の半分以上の長さの期間であって、且つ、１ドライビングサイクル中に複数回収まるような長さの期間である。図１の識別期間Ｔｄは識別期間Ｔｄの一例に過ぎない。図１の単位期間Ｔｕは単位期間Ｔｕの一例に過ぎない。第１実施形態の状態識別装置１によると、識別信号を出力する頻度を増やすことができる、または、ハードウェアリソースの設計自由度を向上できる。

　プロセッサ２は、記憶装置３に予め記憶されたプログラムを読み込むことで、少なくとも識別信号出力処理を実行する。プロセッサ２は、例えば図１のフローチャートに沿って識別信号出力処理を行う。プロセッサ２は、ステップＳ１において、運転環境および運転状態の少なくとも一方の変化の影響により信号乱れが生じているときの連続振動信号の、識別期間Ｔｄ中に複数取得される単位期間Ｔｕ毎のデータを取得する。
　続いて、プロセッサ２は、ステップＳ２において、後述するマハラノビス距離出力プログラムを読み込んで処理を実行することによって、ステップＳ１で取得された複数のデータに基づいて、ＭＴ法を用いて算出された単位空間に基づいて生成された後述するマハラノビス距離出力器を用いてマハラノビス距離を出力する。ステップＳ１で取得された複数のデータは、信号乱れが生じているときの連続振動信号のデータであるため、ステップＳ２で算出されるマハラノビス距離は、信号乱れが生じた連続振動信号の変化に関する特徴量が反映されたものである。
　続いて、プロセッサ２は、ステップＳ３において、マハラノビス距離に基づいて、ビークル１００の状態またはビークル１００の一部分の状態が所定状態であるか所定状態でないかを識別する識別信号を出力する。

　第１実施形態の状態識別装置１は、連続振動信号に信号乱れが生じているときにだけ識別信号を出力するのではなく、連続振動信号に信号乱れが生じていないときにも識別信号を出力することが可能である。つまり、状態識別装置１は、連続振動信号に信号乱れが生じているか否かに関わらず、識別信号を出力することが可能である。

　ここで、ステップＳ２において、マハラノビス距離出力プログラムを読み込んで処理を実行することによって、ステップＳ１で取得された連続振動信号のデータに基づいて、ＭＴ法を用いて算出された単位空間に基づいて生成されたマハラノビス距離出力器を用いてマハラノビス距離を出力する処理について説明する。
　第１実施形態において、記憶装置３に記憶された、識別信号出力処理を実行するためのプログラムは、ステップＳ２において、ステップＳ１で取得された複数のデータに基づいてマハラノビス距離を出力する処理を実行するためのマハラノビス距離出力プログラムを含む。そして、第１実施形態において、プロセッサ２は、記憶装置３に記憶されたマハラノビス距離出力プログラムを読み込んで処理を実行することによって、マハラノビス距離を出力するマハラノビス距離出力器として機能する。
　プロセッサ２がマハラノビス距離出力プログラムを読み込んで処理を実行することにより出力するマハラノビス距離は、ステップＳ１で取得された複数のデータが、単位空間の算出に用いたデータ群に近いほど、ステップＳ２で算出されるマハラノビス距離が１に近い。

　また、第１実施形態において、記憶装置３に識別信号出力処理を実行するためのプログラムを記憶させて、プロセッサ２が、記憶装置３に記憶されたプログラムを読み込んで識別信号出力処理を実行できる状態にすることによって、ビークルの状態またはビークルの一部分の状態が所定状態であるか所定状態でないかを識別する識別信号を出力する状態識別装置を生産する。第１実施形態において、以下のようにして、状態識別装置１を生産する。
　まず、ビークル１００の外部に設けられた外部処理装置が、ステップＳ１１において、識別期間Ｔｄ中に複数取得される単位期間Ｔｕ毎の連続振動信号のデータを取得する。ステップＳ１１において取得される連続振動信号のデータは、信号乱れが生じた連続振動信号のデータを含む。また、ステップＳ１１で取得されるデータは、ビークル１００の状態またはビークル１００の一部分の状態が所定状態であるときの連続振動信号のデータ、または、ビークル１００の状態またはビークル１００の一部分の状態が所定状態でないときの連続振動信号のデータである。
　続いて、外部処理装置が、ステップＳ１２において、ステップＳ１１で取得した、連続振動信号の識別期間Ｔｄ中に複数取得される単位期間Ｔｕ毎のデータに基づいて、ＭＴ法を用いて単一の単位空間を算出する。ステップＳ１２において算出される単位空間は、ビークル１００またはビークル１００の一部分の状態が所定状態であるか所定状態でないかを分類する基準となる単位空間である。なお、第１実施形態において、ステップＳ１２が本発明の単位空間算出工程の一例に相当する。ＭＴ法自体は公知のものであるため、ステップＳ１２において単位空間を算出する方法の詳細については説明を省略する。
　ステップＳ１１で取得するデータが、ビークル１００の状態またはビークル１００の一部分の状態が所定状態であるときの連続振動信号のデータである場合、ステップＳ１２で算出される単位空間は、ビークル１００の状態またはビークル１００の一部分の状態が所定状態であることに対応する単位空間である。そして、この場合には、ステップＳ２で算出されるマハラノビス距離は、ビークル１００の状態またはビークル１００の一部分の状態が所定状態であるときに１に近く、ビークル１００の状態またはビークル１００の一部分の状態が所定状態でないときに１よりも大幅に大きい。
　ステップＳ１１で取得するデータが、ビークル１００の状態またはビークル１００の一部分の状態が所定状態でないときの連続振動信号のデータである場合、ステップＳ１２で算出される単位空間は、ビークル１００の状態またはビークル１００の一部分の状態が所定状態でないことに対応する単位空間である。そして、この場合には、ステップＳ２で算出されるマハラノビス距離は、ビークル１００の状態またはビークル１００の一部分の状態が所定状態でないときに１に近く、ビークル１００の状態またはビークル１００の一部分の状態が所定状態であるときに１よりも大幅に大きい。
　また、ステップＳ１１において、ビークル１００の様々な運転状態における連続振動信号のデータを取得し、ステップＳ１２において、ビークル１００の様々な運転状態における連続振動信号のデータに基づいて単一の単位空間を算出してもよい。

　続いて、外部処理装置が、ステップＳ１３において、識別信号出力処理を実行するためのプログラムを生成し、記憶装置３に記憶させる。上記の通り、識別信号出力処理を実行するためのプログラムは、マハラノビス距離出力プログラムを含む。そして、ステップＳ１３において識別信号出力処理を実行するためのプログラムを生成する際に、ステップＳ１２でＭＴ法を用いて算出された単位空間に基づいてマハラノビス距離出力プログラムを生成する。そして、上記ステップＳ１１～Ｓ１３により、状態識別装置１が生産される。

　なお、当然のことではあるが、ビークル１００の状態またはビークル１００の一部分の状態が所定状態であるか所定状態でないかを識別するために上述のステップＳ１において取得される連続振動信号のデータと、単位空間を算出するためにステップＳ１１において取得される連続振動信号のデータとは、異なるタイミングで取得される連続振動信号のデータである。

　＜第２実施形態＞
　次に、本発明の第２実施形態の状態識別装置１について図２を参照しつつ説明する。第２実施形態は、第１実施形態の構成を有する。第２実施形態において、外部処理装置は、ステップＳ１１において、識別期間Ｔｄ中に複数取得される単位期間Ｔｕ毎の連続振動信号のデータと、ビークル１００に設けられた少なくとも１つの他のセンサ１０２の出力信号のデータとを取得する。そして、外部処理装置は、ステップＳ１２において、ステップＳ１１で取得した、連続振動信号の識別期間Ｔｄ中に複数取得される単位期間Ｔｕ毎のデータと、他のセンサ１０２の出力信号のデータとに基づいて、ＭＴ法を用いて単位空間を算出する。そして、外部処理装置は、ステップＳ１３において、この単位空間に対応するマハラノビス距離出力プログラムを含む、識別信号出力処理を実行するためのプログラムを生成して状態識別装置１の記憶装置３に記憶させる。これにより、第２実施形態において状態識別装置１が生産される。
　第２実施形態の状態識別装置１のプロセッサ２は、識別信号出力処理のステップＳ２において、記憶装置３に記憶されたマハラノビス距離出力プログラムを読み込んで処理を実行することによって、センサ１０１の出力信号またはセンサ１０１の出力信号から生成された所定信号のいずれかである連続振動信号の識別期間Ｔｄ中に複数取得される単位期間Ｔｕ毎のデータと、ビークル１００に設けられた少なくとも１つの他のセンサ１０２の出力信号のデータとに基づいて、ＭＴ法を用いて算出された単位空間に基づいて生成されたマハラノビス距離出力器を用いてマハラノビス距離を出力する。そして、プロセッサ２はステップＳ３において、マハラノビス距離に基づいて識別信号を出力する。第２実施形態において、センサ１０１の出力信号またはセンサ１０１の出力信号から生成された所定信号のいずれかである連続振動信号を、第１の連続振動信号と称する。
　第１の連続振動信号の識別期間Ｔｄ中に複数取得される単位期間Ｔｕ毎のデータと、少なくとも１つの他のセンサ１０２の出力信号のデータとに基づいて、ＭＴ法を用いて単位空間を算出することは、第１の連続振動信号の識別期間Ｔｄ中に複数取得される単位期間Ｔｕ毎のデータと、少なくとも１つの他のセンサ１０２の出力信号自体のデータとに基づいて、ＭＴ法を用いて単位空間を算出することであってもよい。この場合、第１の連続振動信号の識別期間Ｔｄ中に複数取得される単位期間Ｔｕ毎のデータと、少なくとも１つの他のセンサ１０２の出力信号のデータとに基づいて、ＭＴ法を用いて算出された単位空間に基づいて生成されたマハラノビス距離出力器を用いてマハラノビス距離を出力することは、第１の連続振動信号の識別期間Ｔｄ中に複数取得される単位期間Ｔｕ毎のデータと、少なくとも１つの他のセンサ１０２の出力信号自体のデータとに基づいて、ＭＴ法を用いて算出された単位空間に基づいて生成されたマハラノビス距離出力器を用いてマハラノビス距離を出力することである。
　第１の連続振動信号の識別期間Ｔｄ中に複数取得される単位期間Ｔｕ毎のデータと、少なくとも１つの他のセンサ１０２の出力信号のデータとに基づいて、ＭＴ法を用いて単位空間を算出することは、第１の連続振動信号の識別期間Ｔｄ中に複数取得される単位期間Ｔｕ毎のデータと、少なくとも１つの他のセンサ１０２の出力信号から生成された他の信号のデータとに基づいて、ＭＴ法を用いて単位空間を算出することであってもよい。この場合には、第１の連続振動信号の識別期間Ｔｄ中に複数取得される単位期間Ｔｕ毎のデータと、少なくとも１つの他のセンサ１０２の出力信号のデータとに基づいて、ＭＴ法を用いて算出された単位空間に基づいて生成されたマハラノビス距離出力器を用いてマハラノビス距離を出力することは、第１の連続振動信号の識別期間Ｔｄ中に複数取得される単位期間Ｔｕ毎のデータと、少なくとも１つの他のセンサ１０２の出力信号から生成された他の信号のデータとに基づいて、ＭＴ法を用いて算出された単位空間に基づいて生成されたマハラノビス距離出力器を用いてマハラノビス距離を出力することである。
　他のセンサ１０２の出力信号または他のセンサ１０２の出力信号から生成された他の信号が、少なくとも定常状態において振動する第２の連続振動信号であってもよい。この場合に、ステップＳ１２において、運転環境および運転状態の少なくとも一方の変化の影響により、第１の連続振動信号および第２の連続振動信号に信号乱れが生じているときに、第１の連続振動信号の識別期間Ｔｄ中に複数取得される単位期間Ｔｕ毎のデータと、第２の連続振動信号の識別期間Ｔｄ中に複数取得される単位期間Ｔｕ毎のデータとに基づいて、ＭＴ法を用いて単位空間を算出してもよい。この場合、プロセッサ２は、識別信号出力処理のステップＳ２において、運転環境および運転状態の少なくとも一方の変化の影響により、第１の連続振動信号および第２の連続振動信号に信号乱れが生じているときに、第１の連続振動信号の識別期間Ｔｄ中に複数取得される単位期間Ｔｕ毎のデータと、第２の連続振動信号の識別期間Ｔｄ中に複数取得される単位期間Ｔｕ毎のデータとに基づいて、ＭＴ法を用いて算出された単位空間に基づいて生成されたマハラノビス距離出力器を用いて信号乱れが生じた第１の連続振動信号の変化および信号乱れが生じた第２の連続振動信号の変化に関する特徴量が反映されたマハラノビス距離を出力する。少なくとも１つの他のセンサ１０２の数は、図２では１つであるが、複数でもよい。

　＜第３実施形態＞
　次に、本発明の第３実施形態の状態識別装置１について図３を参照しつつ説明する。第３実施形態は、第１実施形態の構成を有する。第３実施形態の状態識別装置１は、本発明の状態識別装置を、触媒の劣化状態を識別する識別信号を出力する触媒劣化診断装置に適用した一例である。但し、本発明の状態識別装置を触媒劣化診断装置に適用した例は、第３実施形態に限らない。

　第３実施形態において、ビークル１００は、エンジンユニット１１１と、触媒１２１と、上流酸素濃度センサ１２２と、下流酸素濃度センサ１２３とを有する。下流酸素濃度センサ１２３は、第１実施形態のセンサ１０１の一例に相当する。エンジンユニット１１１は、エンジン１１２と、エンジン１１２の燃焼室１１３に燃料を供給する図示しない燃料供給装置とを有する。触媒１２１は、エンジン１１２の燃焼室１１３から排出された排ガスを浄化する。触媒１２１は、例えば三元触媒でもよい。上流酸素濃度センサ１２２および下流酸素濃度センサ１２３は、燃焼室１１３から排出された排ガス中の酸素濃度を検出する。上流酸素濃度センサ１２２は、燃焼室１１３から排出された排ガスの流れ方向において触媒１２１の上流に配置される。下流酸素濃度センサ１２３は、排ガスの流れ方向における触媒１２１の下流に配置される。上流酸素濃度センサ１２２および下流酸素濃度センサ１２３は、少なくとも、排ガス中の酸素濃度が第１の濃度より高いことと、第２の濃度より低いことを検出する。第１の濃度は、第２の濃度より高くてもよく、同じでもよい。図３は、上流酸素濃度センサ１２２の出力信号の変化と、燃料供給装置から燃焼室１１３へ供給される燃料量の変化と、触媒１２１が劣化しているときおよび触媒１２１が劣化していないときの下流酸素濃度センサ１２３の出力信号の変化との関係の一例を示す。

　上流酸素濃度センサ１２２の出力信号は、混合気の空燃比がリッチであるかリーンであるかに応じた信号である。混合気の空燃比がリッチであるときに、上流酸素濃度センサ１２２の出力信号はリッチ状態となり、混合気の空燃比がリーンであるときに、上流酸素濃度センサ１２２の出力信号はリーン状態となる。なお、混合気の空燃比がリッチであるとは、目標空燃比に対して燃料が過剰な状態をいう。混合気の空燃比がリーンであるとは、目標空燃比に対して空気が過剰な状態をいう。

　エンジン１１２は、上流酸素濃度センサ１２２の出力信号のリッチ状態とリーン状態との切り換わりのタイミングに基づいて、燃料供給装置から燃焼室１１３へ供給される燃料量の増加と減少が切り換わるように運転される。より詳細に説明すると、上流酸素濃度センサ１２２の出力信号がリーン状態に切り換わることに基づいて、燃料量が減少する状態から増加する状態へ切り換わるように燃料量は制御される。上流酸素濃度センサ１２２の出力信号がリッチ状態に切り換わることに基づいて、燃料量が増加する状態から減少する状態へ切り換わるように燃料量は制御される。

　下流酸素濃度センサ１２３の出力信号は、触媒１２１が正常であるか触媒１２１が劣化しているかによって異なる。触媒１２１が正常である場合、下流酸素濃度センサ１２３の出力信号は、ほとんど変化しない。触媒１２１が正常であり、且つ、少なくとも運転環境と運転状態が変化しない定常状態である場合、下流酸素濃度センサ１２３の出力信号は、基本的に、排ガス中の酸素濃度が所定の濃度よりも低いことを示す第１状態、または、排ガス中の酸素濃度が所定の濃度よりも高いことを示す第２状態で維持される。但し、運転環境および運転状態の少なくとも一方が変化しなくても、触媒１２１が正常である場合に、下流酸素濃度センサ１２３の出力信号が、第１状態で維持されている状態から第２状態で維持される状態へ、または、第２状態で維持されている状態から第１状態で維持される状態へ変化する場合がある。運転環境および運転状態の少なくとも一方が変化しなくても、触媒１２１が正常であって、下流酸素濃度センサ１２３の出力信号が第１状態または第２状態で維持されている間、下流酸素濃度センサ１２３の出力信号の値はわずかに増減する連続振動信号である場合がある。また、触媒１２１が正常であり、且つ、運転環境および運転状態の少なくとも一方が変化した場合、下流酸素濃度センサ１２３の出力信号は、運転環境および運転状態の少なくとも一方の変化に応じて変化する場合がある。例えば、触媒１２１が正常であり、且つ、運転環境および運転状態の少なくとも一方が変化した場合、下流酸素濃度センサ１２３の出力信号が第１状態から第２状態へまたは第２状態から第１状態に変化する場合がある。一方、触媒１２１が劣化している場合、下流酸素濃度センサ１２３の出力信号は、燃料供給装置から燃焼室１１３へ供給される燃料量の変化に応じて振動する連続振動信号である。つまり、触媒１２１が劣化しており、且つ、少なくとも運転環境と運転状態が変化しない定常状態である場合、下流酸素濃度センサ１２３の出力信号は連続振動信号である。触媒１２１が劣化しており、且つ、少なくとも運転環境と運転状態が変化しない定常状態である場合、ある期間中の燃料量の周期が短いほど、当該期間中の下流酸素濃度センサ１２３の連続振動信号の周期は短くなりやすい。触媒１２１が劣化しており、且つ、運転環境および運転状態の少なくとも一方が変化した場合、下流酸素濃度センサ１２３の出力信号は、運転環境および運転状態の少なくとも一方の変化の影響により振動の周期の乱れが生じた連続振動信号となる場合がある。より詳細には、触媒１２１が劣化している場合、下流酸素濃度センサ１２３の出力信号は、運転環境および運転状態の少なくとも一方の変化の影響による燃料量の周期の乱れの影響により振動の周期の乱れが生じた連続振動信号となる場合がある。触媒１２１が劣化しており、且つ、運転環境および運転状態の少なくとも一方が変化した場合、下流酸素濃度センサ１２３の出力信号は、運転環境および運転状態の少なくとも一方の変化の影響により振動の周期の乱れと振動の振幅の変化が生じた連続振動信号となる場合がある。

　第３実施形態において、外部処理装置は、ステップＳ１２において、運転環境および運転状態の少なくとも一方の変化の影響により振動の周期の乱れおよび振動の振幅の変化の少なくとも一方である信号乱れが生じた連続振動信号である下流酸素濃度センサ１２３の出力信号の、識別期間Ｔｄ中に複数取得される単位期間Ｔｕ毎のデータに基づいて、ＭＴ法を用いて単位空間を算出する。第３実施形態のステップＳ１２において算出される単位空間は、触媒１２１が正常であるか触媒１２１が劣化しているかを分類する基準となる単位空間である。そして、外部処理装置は、ステップＳ１３において、この単位空間に対応するマハラノビス距離出力プログラムを含む、識別信号出力処理を実行するためのプログラムを生成して、状態識別装置１の記憶装置３に記憶させる。これにより、第３実施形態において状態識別装置１が生産される。
　状態識別装置１のプロセッサ２は、識別信号出力処理のステップＳ２において、記憶装置３に記憶されたマハラノビス距離出力プログラムを読み込んで処理を実行することによって、運転環境および運転状態の少なくとも一方の変化の影響により振動の周期の乱れおよび振動の振幅の変化の少なくとも一方である信号乱れが生じた連続振動信号である下流酸素濃度センサ１２３の出力信号の、識別期間Ｔｄ中に複数取得される単位期間Ｔｕ毎のデータに基づいて、ＭＴ法を用いて算出された単位空間に基づいて生成されたマハラノビス距離出力器を用いて、信号乱れが生じた連続振動信号の変化に関する特徴量が反映されたマハラノビス距離を出力する。そして、プロセッサ２は、ステップＳ３において、マハラノビス距離に基づいて、触媒１２１の劣化状態を識別する識別信号を出力する。触媒１２１の劣化状態を識別する識別信号は、触媒１２１が正常であるか触媒１２１が劣化しているかを識別する信号である。識別期間Ｔｄは、下流酸素濃度センサ１２３の連続振動信号の振動の周期の乱れが生じていないときの１周期の半分以上の長さの期間であって、且つ、１ドライビングサイクル中に複数回収まるような長さの期間である。仮に、識別期間Ｔｄが、下流酸素濃度センサ１２３の連続振動信号の振動の周期の乱れが生じていないときの１周期の半分よりも短い長さの期間であるとする。この場合、識別期間Ｔｄに、下流酸素濃度センサ１２３の出力信号が第１状態から第２状態へまたは第２状態から第１状態に１回だけ変化した場合に、触媒１２１が劣化しているかどうかを判断することが難しい。識別期間Ｔｄが、下流酸素濃度センサ１２３の連続振動信号の振動の周期の乱れが生じていないときの１周期の半分以上の長さの期間であることにより、識別期間Ｔｄにおける下流酸素濃度センサの出力信号に、触媒１２１の劣化状態を判断できる特徴が現れる。識別期間Ｔｄの長さは、燃料量の周期の長さによらずに設定されてもよく、燃料量の周期の長さに応じて設定されてもよい。識別期間Ｔｄは、例えば、１秒程度の期間であってもよい。識別期間Ｔｄは、例えば、燃料量の周期４つ分程度の長さの期間であってもよい。単位期間Ｔｕは、例えば、１０～３０ｍｓｅｃ程度の期間であってもよい。

　状態識別装置１のプロセッサ２は、識別信号出力処理のステップＳ２において、ＭＴ法を用いて算出された単位空間に基づいて生成されたマハラノビス距離出力器を用いて、識別期間Ｔｄにおける信号乱れが生じた連続振動信号の変化に関する複数種類の特徴量が反映されたマハラノビス距離を出力してもよい。
　第３実施形態において、外部処理装置は、ステップＳ１２において、触媒１２１が正常であるときの下流酸素濃度センサ１２３の出力信号のデータに基づいて単位空間を算出してもよい。この場合、プロセッサ２は、識別信号出力処理のステップＳ２において、触媒１２１が正常であるときの下流酸素濃度センサ１２３の出力信号のデータに基づいて算出された単位空間に基づいて生成されたマハラノビス距離出力器を用いてマハラノビス距離を出力する。
　第３実施形態において、外部処理装置は、ステップＳ１２において、触媒１２１が劣化しているときの下流酸素濃度センサ１２３の出力信号のデータに基づいて単位空間を算出してもよい。この場合、プロセッサ２は、識別信号出力処理のステップＳ２において、触媒１２１が劣化しているときの下流酸素濃度センサ１２３の出力信号のデータに基づいて算出された単位空間に基づいて生成されたマハラノビス距離出力器を用いてマハラノビス距離を出力する。
　また、第３実施形態において、外部処理装置は、ステップＳ１２において、ビークル１００の様々な運転状態における下流酸素濃度センサ１２３の出力信号のデータに基づいて単位空間を算出してもよい。例えば、エンジン１１２の様々な運転領域における下流酸素濃度センサ１２３の出力信号のデータに基づいて単位空間を算出してもよい。より具体的には、例えば、エンジン回転速度が異なる場合の下流酸素濃度センサ１２３の出力信号のデータに基づいて単位空間を算出してもよい。また、外部処理装置は、ステップＳ１２において、ビークル１００の様々な運転環境における下流酸素濃度センサ１２３の出力信号のデータに基づいて単位空間を算出してもよい。
　また、第３実施形態において、触媒が正常であることが、第１実施形態の所定状態であることの一例に相当し、触媒が劣化していることが、第１実施形態の所定状態でないことの一例に相当してもよい。あるいは、触媒が劣化していることが第１実施形態の所定状態であることの一例に相当し、触媒が正常であることが第１実施形態の所定状態でないことの一例に相当してもよい。

　状態識別装置１のプロセッサ２は、触媒１２１の劣化状態の診断のためではなく燃料量が制御されているときの下流酸素濃度センサ１２３の出力信号を用いて、識別信号出力処理を行ってもよい。あるいは、状態識別装置１のプロセッサ２は、触媒１２１の劣化状態の診断のために燃料量が制御されているときの下流酸素濃度センサ１２３の出力信号を用いて、識別信号出力処理を行ってもよい。

　第３実施形態は、第２実施形態の構成を有してもよく、有さなくてもよい。第３実施形態が、第２実施形態の構成を有する場合、上流酸素濃度センサ１２２が、第２実施形態の他のセンサ１０２の一例に相当してもよい。

　第３実施形態の状態識別装置１のプロセッサ２は、本発明の識別信号出力処理に加えて、本発明の識別信号出力処理とは異なる、触媒１２１の劣化状態を識別する識別信号を出力する識別信号出力処理も実行するように構成されていてもよい。

　ここで、第３実施形態と異なり、例えば特許文献１に記載されているように下流酸素濃度センサ１２３の応答性に関するデータに基づいて触媒１２１の劣化状態を診断する場合、触媒１２１が劣化していても、運転環境および運転状態の少なくとも一方の変化の影響により下流酸素濃度センサ１２３の連続振動信号の振動の周期の乱れが生じている場合、触媒１２１の劣化状態を正しく識別（診断）する識別信号を出力できなくなることがある。
　これに対して、第３実施形態の状態識別装置１においては、比較的長い識別期間Ｔｄにおける下流酸素濃度センサ１２３の出力信号（連続振動信号）の、単位期間Ｔｕ毎の複数のデータに基づいて、ＭＴ法を用いて算出された単位空間に基づいて生成されたマハラノビス距離出力器を用いてマハラノビス距離を出力し、マハラノビス距離に基づいて触媒１２１の劣化状態を識別する識別信号を出力する。そのため、触媒１２１が劣化している場合に、運転環境および運転状態の少なくとも一方の変化の影響により下流酸素濃度センサ１２３の出力信号である連続振動信号に信号乱れが生じていても、触媒１２１の劣化状態をより精度良く識別する識別信号を出力できる。

　また、第３実施形態の状態識別装置１によると、識別期間Ｔｄが比較的長いため、触媒１２１が劣化している場合に、識別期間Ｔｄにおける下流酸素濃度センサ１２３の出力信号（連続振動信号）に、触媒１２１の劣化状態を識別できる特徴が現れる。そのため、ＭＴ法を用いて算出された単位空間に基づいて生成されたマハラノビス距離出力器によりマハラノビス距離を出力し、マハラノビス距離に基づいて触媒１２１の劣化状態を識別する識別信号を出力することによって、触媒１２１の劣化状態を識別する識別信号を容易に出力できる。
　ＭＴ法を用いて算出された単位空間に基づいて生成されたマハラノビス距離出力器によりマハラノビス距離を出力し、マハラノビス距離に基づいて触媒１２１の劣化状態を識別（診断）する識別信号を出力する場合には、下流酸素濃度センサ１２３の応答性に基づいて触媒１２１の劣化状態を識別（診断）する識別信号を出力する場合と比較して、触媒１２１の劣化状態を識別するための処理を簡単にすることができる。これにより、状態識別装置１の開発工数を少なくすることができる。また、プロセッサ２の演算負荷を低減でき、ハードウェアリソースの設計の自由度を高くすることができる。
　また、ＭＴ法を用いて算出された単位空間に基づいて生成されたマハラノビス距離出力器によりマハラノビス距離を出力し、マハラノビス距離に基づいて触媒１２１の劣化状態を識別（診断）する識別信号を出力する場合には、下流酸素濃度センサ１２３の応答性に関するデータに基づいて触媒１２１の劣化状態を識別（診断）する識別信号を出力する場合と比較して、識別信号を出力するのに必要な時間を短くすることができる。これにより、リアルタイムで触媒１２１の劣化状態を診断することができる。

　また、第３実施形態と異なり、下流酸素濃度センサ１２３の応答性に関するデータに基づいて触媒１２１の劣化状態を診断する場合、燃料量の変化の周期および振幅を大きくする必要がある。
　これに対して、第３実施形態の状態識別装置１においては、識別期間Ｔｄにおける下流酸素濃度センサ１２３の出力信号の単位期間Ｔｕ毎の複数のデータに基づいて、ＭＴ法を用いて算出された単位空間に基づいて生成されたマハラノビス距離出力器を用いてマハラノビス距離を出力し、マハラノビス距離に基づいて触媒１２１の劣化状態を識別（診断）する識別信号を出力する。したがって、下流酸素濃度センサ１２３の応答性に関するデータに基づいて触媒１２１の劣化状態を診断するときほどは、燃料量の変化の周期および振幅を大きくしなくても触媒１２１の劣化状態を診断できる。
　また、燃料量の変化の周期および振幅を大きくする場合には、触媒１２１を、燃料量の変化の周期および振幅を大きくしたときに排ガスを浄化できる程度に大きいものにする必要がある。これに対して、第３実施形態においては、燃料量の変化の周期および振幅を大きくしなくても触媒１２１の劣化状態を診断できる。これにより、触媒１２１の大型化を抑えることができる。
　また、実際の空燃比と理論空燃比の差が小さいときほど触媒１２１による排ガスの浄化性能が高くなるが、燃料量の変化の周期および振幅を大きくする場合には、実際の空燃比と理論空燃比との差が大きくなることがある。これに対して、第３実施形態においては、燃料量の変化の周期および振幅を大きくしなくても触媒１２１の劣化状態を診断できる。これにより、実際の空燃比と理論空燃比との差を小さくして、触媒１２１による排ガスの浄化性能を高くすることができる。
　また、第３実施形態においては、下流酸素濃度センサ１２３の応答性に関するデータに基づいて触媒１２１の劣化状態を診断するときほど燃料量の変化の周期および振幅を大きくする必要がないため、ビークル１００のドライバビリティを向上させることができる。触媒１２１の劣化状態の診断のために燃料量を制御せずに、触媒１２１の劣化状態を診断するときには、この効果は特に顕著である。
　また、第３実施形態においては、下流酸素濃度センサ１２３の応答性に関するデータに基づいて触媒１２１の劣化状態を診断するときほど触媒１２１の劣化状態の診断のために燃料量の変化の周期および振幅を大きくする必要がないため、触媒１２１の劣化状態を診断する機会を確保しやすい。
　下流酸素濃度センサ１２３の応答性に関するデータに基づいて触媒１２１の劣化状態を診断する場合、診断可能なエンジン１１２の運転領域が制限される。一方、第３実施形態の状態識別装置１のプロセッサ２は、識別信号出力処理のステップＳ２において、ビークル１００の運転環境および運転状態の少なくとも一方の変化の影響により下流酸素濃度センサ１２３の出力信号（連続振動信号）に信号乱れが生じているときに、識別期間Ｔｄにおける下流酸素濃度センサ１２３の連続振動信号の、増加と減少の両方を含む変動の影響を受けにくく、且つ、識別期間Ｔｄ中に複数取得される単位期間毎のデータに基づいて、ＭＴ法を用いて算出された単位空間に基づいて生成されたマハラノビス距離出力器を用いて、信号乱れが生じた連続振動信号の変化に関する特徴量が反映されたマハラノビス距離を出力する。そして、プロセッサ２は、ステップＳ３において、マハラノビス距離に基づいて触媒１２１が正常であるか触媒１２１が劣化しているかを識別（診断）する識別信号を出力する。それにより、下流酸素濃度センサ１２３の応答性に関するデータに基づいて触媒１２１の劣化状態が正常であるか触媒１２１が劣化しているかを診断する場合に比べて、診断可能なエンジン１１２の運転領域を広げることができる。そのため、触媒１２１の劣化状態を診断する機会を増やすことができる。例えば、診断可能なエンジン回転速度の領域をより低速の領域に広げることができる場合がある。それにより、例えば、エンジン回転速度の領域を２等分した場合に低い方の領域において、触媒１２１の劣化状態を診断することができる場合がある。また、例えば、エンジン回転速度の領域を３等分した場合に３つの領域のうち最も低速の領域において、触媒１２１の劣化状態を診断することができる場合がある。また、例えば、エンジン回転速度がアイドリング回転速度のときに、触媒１２１の劣化状態を診断することができる場合がある。また、例えば、診断可能なエンジン回転速度の領域をより高速の領域に広げることができる場合がある。診断可能なエンジン１１２の運転領域を広げることができることにより、診断可能なビークル１００の車速領域を広げることができる。例えば、診断可能な車速領域をより低速の領域に広げることができる場合がある。それにより、例えば、車速領域を２等分した場合に低い方の領域において、触媒１２１の劣化状態を診断することができる場合がある。また、例えば、車速領域を３等分した場合に３つの領域のうち最も低速の領域において、触媒１２１の劣化状態を診断することができる場合がある。また、例えば、エンジン回転速度がアイドリング回転速度のときの車速において、触媒１２１の劣化状態を診断することができる場合がある。また、例えば、診断可能な車速領域をより高速の領域に広げることができる場合がある。

　＜第３実施形態の具体例＞
　次に、第３実施形態の具体例の状態識別装置１について、図４（ａ）、図４（ｂ）、図５、図６（ａ）、図６（ｂ）および図７を用いて説明する。但し、第３実施形態の具体例は、以下に説明する具体例に限定されない。この具体例における状態識別装置１のプロセッサ２は、識別信号出力処理において、ＭＴ法を用いて算出された単位空間に基づいて生成されたマハラノビス距離出力器を用いて、識別期間Ｔｄにおける下流酸素濃度センサ１２３の出力信号（連続振動信号）の変化に関する複数種類の特徴量が反映されたマハラノビス距離を出力し、触媒１２１の劣化状態を識別（診断）する識別信号として、マハラノビス距離に関する信号を出力する。この具体例において、識別期間Ｔｄにおける下流酸素濃度センサ１２３の出力信号（連続振動信号）の変化に関する複数種類の特徴量は、識別期間Ｔｄにおける単位期間Ｔｕ毎に取得される変化量の平均値、最大値、および標準偏差を少なくとも含む。この具体例において、識別期間Ｔｄの長さは、燃料量の周期の長さに関わらず一定である。この具体例において、外部処理装置は、ステップＳ１２において、触媒１２１が正常であるときの下流酸素濃度センサ１２３および上流酸素濃度センサ１２２の出力信号のデータに基づいて単位空間を算出する。そして、外部処理装置は、ステップＳ１３において、この単位空間に対応するマハラノビス距離出力プログラムを含む、識別信号出力処理を実行するためのプログラムを生成して状態識別装置１の記憶装置３に記憶させる。これにより、この具体例において状態識別装置１が生産される。この具体例において、ビークル１００は、多段変速機（より詳細には６段変速機）を有する。

　図４（ａ）および図６（ａ）は、１ドライビングサイクルにおけるエンジン回転速度ＥＳ、車速ＶＳ、スロットル開度ＴＰ、多段変速機のギヤ位置（ギヤ段）ＧＰ、上流酸素濃度センサ１２２の出力信号、および下流酸素濃度センサ１２３の出力信号を示す。図４（ａ）および図６（ａ）の横軸は時間を示すグラフを含む。スロットル開度ＴＰとは、エンジン１１２に供給される空気量を調整するスロットル弁の開度である。図４（ａ）および図６（ａ）において、エンジン回転速度ＥＳ、車速ＶＳ、スロットル開度ＴＰ、ギヤ位置ＧＰ、および上流酸素濃度センサ１２２の出力信号の推移は、ほぼ同じである。図４（ａ）および図６（ａ）の最下段のグラフは、１ドライビングサイクルの全域にわたって識別期間Ｔｄと同じ長さの期間毎に出力されたマハラノビス距離を示す。但し、この具体例の状態識別装置１は、１ドライビングサイクルの全域にわたってマハラノビス距離を出力する必要はない。この具体例の状態識別装置１は、１ドライビングサイクルにおける少なくとも１つの識別期間Ｔｄのマハラノビス距離を出力して、触媒１２１の劣化状態を診断する。図４（ａ）および図６（ａ）の最下段のグラフの縦軸は、厳密には、マハラノビス距離の２乗の値を示す。以下の説明において、マハラノビス距離の２乗の値を、マハラノビス距離と称する。図４（ａ）および図６（ａ）の最下段のグラフの縦軸の最大値は１８０である。

　図４（ａ）は、触媒１２１が正常であるときのグラフである。図４（ｂ）は、図４（ａ）のマハラノビス距離のヒストグラムである。図４（ｂ）の横軸は、マハラノビス距離の区間を示し、縦軸は各区間に含まれるマハラノビス距離の数を示す。図４（ｂ）に示すように、図４（ａ）の１ドライビングサイクルにおけるマハラノビス距離の大半は、１付近の値である。図５は、図４（ａ）のグラフの４つの箇所の部分拡大グラフである。但し、図５におけるマハラノビス距離を示す縦軸の最大値は２０である。図５の４つのグラフにおける時間の長さｔ１は、互いに同じであって、識別期間Ｔｄの複数倍の長さである。

　図５の４つのグラフのうちの左端のグラフは、ビークル１００の運転状態がほぼ変化しない定常運転時を示し、下流酸素濃度センサ１２３の出力信号はほとんど変化せず、マハラノビス距離はほぼ１で維持されている。左から２番目のグラフは、ギヤ位置ＧＰが変更されたときを示す。ギヤ位置ＧＰが変更されたときに、スロットル開度ＴＰは一時的に大幅に小さくなり、エンジン回転速度ＥＳは緩やかに増加した状態から一時的に減少状態となっている。ギヤ位置ＧＰが変更された時に、下流酸素濃度センサ１２３の出力信号が変化し、マハラノビス距離が１よりも大幅に大きくなっている。左から３番目のグラフは、スロットル弁が閉じてビークル１００が減速するときを示す。スロットル弁が閉じたときに下流酸素濃度センサ１２３の出力信号が変化し、マハラノビス距離が１よりも大幅に大きくなっている。左から４番目のグラフは、ビークル１００の運転状態がほぼ変化しない定常運転時であるものの、下流酸素濃度センサ１２３の出力信号が全く変化しないことでマハラノビス距離が１よりも大幅に大きくなっている。左から４番目のグラフのようなパターンはほとんど生じないが、このようなパターンが生じても触媒１２１の劣化状態を精度良く診断するために、状態識別装置１は複数の識別期間Ｔｄのマハラノビス距離を用いて触媒１２１の劣化状態を診断してもよい。つまり、識別期間Ｔｄのうち所定個数以上の識別期間Ｔｄについての診断結果が、触媒１２１が劣化していることを示している場合に、状態識別装置１は触媒１２１が劣化していると診断してもよい。また、左から２番目および３番目のグラフのように、触媒１２１が正常であってもビークル１００の運転状態が大きく変化すると、下流酸素濃度センサ１２３の出力信号が大きく変化してマハラノビス距離が１よりも大幅に大きくなる。そのため、状態識別装置１は、ビークル１００の運転状態が大きく変化していないときにのみ診断してもよい。

　図６（ａ）は、触媒１２１が劣化しているときのグラフである。図６（ｂ）は、図６（ａ）のマハラノビス距離のヒストグラムである。図６（ｂ）に示すように、図６（ａ）の１ドライビングサイクルにおけるマハラノビス距離の大半は、１０以上の値である。図７は、図６（ａ）のグラフの４つの箇所の部分拡大グラフである。図７におけるマハラノビス距離を示す縦軸の最大値は１８０である。図７の４つのグラフにおける時間の長さｔ２は、互いに同じであって、識別期間Ｔｄの複数倍の長さであって、時間ｔ１よりも長い。

　図７の４つのグラフは、ビークル１００の運転状態が、状態識別装置１が触媒１２１の劣化状態を診断できる条件を満たすときのグラフである。４つのグラフはいずれもビークル１００の運転状態がほぼ変化しない定常運転時を示す。４つのグラフのうち左端のグラフでは、車速ＶＳはゼロで、エンジン回転速度ＥＳはアイドリング回転速度であり、マハラノビス距離の平均値は５である。マハラノビス距離の平均値５は、触媒１２１が正常であるときの値である１よりも十分に大きいことから、状態識別装置１は、エンジン回転速度ＥＳがアイドリング回転速度であっても触媒１２１の劣化状態を診断することができる。左から２番目のグラフでは、車速ＶＳが低車速領域内の値であって、マハラノビス距離の平均値が２９である。左から３番目のグラフでは、車速ＶＳが低車速領域より高い中車速領域内の値であって、マハラノビス距離の平均値が９０である。左から４番目のグラフでは、車速ＶＳが中車速領域より高い高車速領域内の値であって、マハラノビス距離の平均値が１１７である。車速ＶＳが高くなるほど、マハラノビス距離の値は大きくなっている。上述したように、この具体例では、識別期間Ｔｄの長さは、燃料量の増加／減少の反転の周期の長さに関わらず一定である。そのため、車速ＶＳが高くなるほど、識別期間Ｔｄにおける燃料量の増加／減少の反転の回数が多くなり、診断精度が向上する。

　＜第４実施形態＞
　次に、本発明の第４実施形態の状態識別装置１について図８を参照しつつ説明する。第４実施形態は、第１実施形態の構成を有する。第４実施形態の状態識別装置１は、本発明の状態識別装置を、エンジンの失火の有無を識別する識別信号を出力する失火診断装置に適用した一例である。但し、本発明の状態識別装置を失火診断装置に適用した例は、第４実施形態に限らない。

　第４実施形態において、ビークル１００は、エンジン１１２と、エンジン回転速度センサ１３１とを有する。エンジン回転速度センサ１３１は、第１実施形態のセンサ１０１の一例に相当する。エンジン１１２は燃焼室１１３を有する。エンジン１１２と燃焼室１１３の符号は、第３実施形態の符号と同じであるが、第４実施形態は、第３実施形態の構成を有してもよく、有さなくてもよい。エンジン１１２は、クランクシャフト１１４を有する。エンジン１１２の動力は、クランクシャフト１１４から出力される。エンジン回転速度センサ１３１は、クランクシャフト１１４の回転速度であるエンジン回転速度を検出する。エンジン回転速度センサ１３１の出力信号は、パルス信号であり、連続振動信号ではない。プロセッサ２は、エンジン回転速度センサ１３１の出力信号から、エンジン１１２の回転速度の変化を示す回転速度信号を生成する。回転速度信号は、第１実施形態の所定信号の一例に相当する。図８は、失火が生じているときの回転速度信号の変化の一例と、失火が生じていないときの回転速度信号の変化の一例を示す。

　失火が生じているか否かに関わらず、回転速度信号は、エンジン１１２の１サイクルにおける特定の行程（例えば燃焼行程）のタイミングに対応して振動する連続振動信号である。失火が生じているか否かに関わらず、運転環境および運転状態の少なくとも一方が変化した場合、運転環境および運転状態の少なくとも一方の変化の影響により、回転速度信号（連続振動信号）の振動の中心が変動する場合がある。例えば、燃焼室１１３に供給される空気量が増加して車速が上昇するとき、連続振動信号の振動の中心が上昇する。失火が生じているか否かに関わらず、運転環境および運転状態の少なくとも一方が変化した場合、運転環境および運転状態の少なくとも一方の変化の影響により、回転速度信号（連続振動信号）の振動の振幅が変化する場合がある。失火が生じているか否かに関わらず、運転環境および運転状態の少なくとも一方が変化した場合、運転環境および運転状態の少なくとも一方の変化の影響により、回転速度信号（連続振動信号）の振動の周期が乱れる場合がある。失火（特に間欠失火）が生じているときの回転速度信号（連続振動信号）の振動の振幅は、失火が生じていないときの回転速度信号（連続振動信号）の振動の振幅よりも大きい。

　第４実施形態において、外部処理装置は、ステップＳ１２において、運転環境および運転状態の少なくとも一方の変化の影響により振動の中心の変動、振動の振幅の変化および振動の周期の乱れの少なくとも１つである信号乱れが生じている回転速度信号（連続振動信号）の、識別期間Ｔｄ中に複数取得される単位期間Ｔｕ毎のデータに基づいて、ＭＴ法を用いて単位空間を算出する。第４実施形態のステップＳ１２において算出される単位空間は、エンジン１１２に失火が生じているか失火が生じていないかを分類する基準となる単位空間である。そして、外部処理装置は、ステップＳ１３において、この単位空間に対応するマハラノビス距離出力プログラムを含む、識別信号出力処理を実行するためのプログラムを生成して、状態識別装置１の記憶装置３に記憶させる。これにより、第４実施形態において状態識別装置１が生産される。
　状態識別装置１のプロセッサ２は、識別信号出力処理のステップＳ２において、記憶装置３に記憶されたマハラノビス距離出力プログラムを読み込んで処理を実行することによって、信号乱れが生じている回転速度信号（連続振動信号）の、識別期間Ｔｄ中に複数取得される単位期間Ｔｕ毎のデータに基づいて、ＭＴ法を用いて算出された単位空間に基づいて生成されたマハラノビス距離出力器を用いて、信号乱れが生じた連続振動信号の変化に関する特徴量が反映されたマハラノビス距離を出力出力する。そして、ステップＳ３において、マハラノビス距離に基づいて、エンジン１１２において失火が生じているか失火が生じていないかを識別する識別信号を出力する。識別期間Ｔｄの長さは、エンジン回転速度によらずに設定されてもよく、エンジン回転速度に応じて設定されてもよい。識別期間Ｔｄは、例えば、１秒程度の期間であってもよい。単位期間Ｔｕは、例えば、１０～１００ｍｓｅｃ程度の期間であってもよい。第４実施形態の状態識別装置１は、特に、エンジン１１２において間欠失火が生じている状態であるか間欠失火が生じていない状態であるかを識別する識別信号を出力する。エンジンの失火には、間欠失火、連続失火などがある。間欠失火とは、例えばエンジンの１つの気筒において間欠的に失火が生じる、複数の気筒のうち失火が生じている気筒が時間の経過によって切り換わる等、失火が散発していることである。連続失火とは、エンジンの１つの気筒において常に失火が生じていることである。

　ここで、第４実施形態において、外部処理装置は、ステップＳ１２において、間欠失火が生じているときの回転速度信号のデータに基づいて単位空間を算出してもよい。そして、識別信号出力処理のステップＳ２において、間欠失火が生じているときの回転速度信号のデータに基づいて算出された単位空間に基づいて生成されたマハラノビス距離出力器を用いて、マハラノビス距離を出力出力してもよい。また、第４実施形態において、間欠失火が生じている状態が第１実施形態の所定状態であることの一例に相当し、間欠失火が生じていない状態が第１実施形態の所定状態でないことの一例に相当する。

　第４実施形態は、第２実施形態の構成を有してもよく、有さなくてもよい。第４実施形態が、第２実施形態の構成を有する場合、例えば、ビークル１００が有する車輪の回転速度を検出する車輪速度センサが、第２実施形態の他のセンサ１０２の一例に相当してもよい。第４実施形態が、第２実施形態の構成を有する場合、例えば、燃焼室１１３に供給される空気量を調整するスロットル弁の開度を検出するスロットルセンサが、第２実施形態の他のセンサ１０２の一例に相当してもよい。

　第４実施形態の状態識別装置１のプロセッサ２は、本発明の識別信号出力処理に加えて、本発明の識別信号出力処理とは異なる、エンジン１１２において失火が発生しているか失火が発生していないかを識別する識別信号を出力する識別信号出力処理も実行するように構成されていてもよい。

　１：状態識別装置、２：プロセッサ、１００：ビークル、１０１、１２３、１３１：センサ、１０２：他のセンサ

Claims

　ビークルの制御に利用するか、利用者に報知するか、または、前記ビークルに関するデータを収集するために、運転環境と運転状態が変化する前記ビークルに設けられたセンサの出力信号または前記センサの出力信号から生成される所定信号に基づいて前記ビークルの状態または前記ビークルの一部分の状態が所定状態であるか前記所定状態でないかを識別する識別信号を出力する状態識別装置を生産する方法であって、
　前記センサの出力信号または前記所定信号が、少なくとも前記ビークルの運転環境と運転状態が変化しない定常状態において振動する連続振動信号であり、
　前記ビークルの運転環境および運転状態の少なくとも一方の変化の影響により、前記連続振動信号に振動の中心の変動、振動の振幅の変化および振動の周期の乱れのうちの少なくとも１つである信号乱れが生じているときの前記連続振動信号のデータであって、前記連続振動信号の振動の周期の乱れが生じていないときの前記連続振動信号の１周期の半分以上の長さの期間であり、且つ、１ドライビングサイクル中に複数回収まるような長さの期間である識別期間における、前記信号乱れが生じた前記連続振動信号の、増加と減少の両方を含む変動の影響を受けにくく、且つ、前記識別期間中に複数取得される単位期間毎の前記連続振動信号のデータに基づいて、ＭＴ法を用いて前記ビークルの状態または前記ビークルの一部分の状態が前記所定状態であるか前記所定状態でないかを分類する基準となる単位空間を算出する単位空間算出工程と、
　前記状態識別装置に含まれ、マハラノビス距離を出力するマハラノビス距離出力器を、算出された前記単位空間に基づいて生成するマハラノビス距離出力器生成工程と、を備えていることを特徴とする状態識別装置を生産する方法。
　前記マハラノビス距離出力器生成工程において、
　信号水準を使用せずに前記マハラノビス距離出力器を生成することを特徴とする請求項１に記載の状態識別装置を生産する方法。
　前記単位空間算出工程において、単一の単位空間を算出することを特徴とする請求項１に記載の状態識別装置を生産する方法。
　前記単位空間算出工程において、
　前記識別期間における、前記信号乱れが生じた前記連続振動信号の前記単位期間毎のデータと、前記ビークルに設けられた少なくとも１つの他のセンサから出力された信号のデータとに基づいて、ＭＴ法を用いて前記単位空間を算出することを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の状態識別装置を生産する方法。
　前記単位空間算出工程において、
　前記ビークルの状態または前記ビークルの一部分の状態が前記所定状態であるときの前記連続振動信号のデータ、または、前記ビークルの状態または前記ビークルの一部分の状態が前記所定状態でないときの前記連続振動信号のデータに基づいて、ＭＴ法を用いて前記単位空間を算出することを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の状態識別装置を生産する方法。
　前記ビークルが、エンジンと、前記エンジンから排出された排ガスを浄化するための触媒とを備え、
　前記単位空間算出工程において、
　ＭＴ法を用いて、前記触媒が正常であるか前記触媒が劣化しているかを分類する基準となる前記単位空間を算出することを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載の状態識別装置を生産する方法。
　前記ビークルが、エンジンを備え、
　前記単位空間算出工程において、
　ＭＴ法を用いて、前記エンジンにおいて失火が生じているか失火が生じていないかを分類する基準となる前記単位空間を算出することを特徴とする請求項１～６のいずれかに記載の状態識別装置を生産する方法。
　ビークルの制御に利用するか、利用者に報知するか、または、前記ビークルに関するデータを収集するために、運転環境と運転状態が変化する前記ビークルに設けられたセンサの出力信号または前記センサの出力信号から生成される所定信号に基づいてビークルの状態またはビークルの一部分の状態が所定状態であるか前記所定状態でないかを識別する識別信号を出力する状態識別装置であって、
　センサの出力信号または前記所定信号が、少なくとも前記ビークルの運転環境と運転状態が変化しない定常状態において振動する連続振動信号であり、
　前記ビークルの運転環境および運転状態の少なくとも一方の変化の影響により、前記連続振動信号に、振動の中心の変動、振動の振幅の変化および振動の周期の乱れのうちの少なくとも１つである信号乱れが生じているときに、
　前記連続振動信号に振動の周期の乱れが生じていないときの前記連続振動信号の１周期の半分以上の長さの期間であって、且つ、１ドライビングサイクル中に複数回収まるような長さの期間である識別期間における、前記信号乱れが生じた前記連続振動信号の、増加と減少の両方を含む変動の影響を受けにくく、且つ、前記識別期間中に複数取得される単位期間毎のデータに基づいて、ＭＴ法を用いて算出された単位空間に基づいて生成されたマハラノビス距離出力器を用いて、前記信号乱れが生じた前記連続振動信号の変化に関する特徴量が反映されたマハラノビス距離を出力し、前記マハラノビス距離に基づいて前記ビークルの状態または前記ビークルの一部分の状態が前記所定状態であるか前記所定状態でないかを識別する前記識別信号を出力する、識別信号出力処理を少なくとも実行するプロセッサを有することを特徴とする状態識別装置。
　前記プロセッサは、前記識別信号出力処理において、
　前記ビークルの運転環境および運転状態の少なくとも一方の変化の影響により、前記連続振動信号に前記信号乱れが生じているときに、
　前記識別期間における、前記信号乱れが生じた前記連続振動信号の前記単位期間毎のデータと、前記ビークルに設けられた少なくとも１つの他のセンサから出力された信号のデータとに基づいて、ＭＴ法を用いて算出された単位空間に基づいて生成されたマハラノビス距離出力器を用いて、前記信号乱れが生じた前記連続振動信号の変化に関する特徴量が反映されたマハラノビス距離を出力し、マハラノビス距離に基づいて前記ビークルの状態またはビークルの一部分の状態が前記所定状態であるか前記所定状態でないかを識別する前記識別信号を出力することを特徴とする請求項８に記載の状態識別装置。
　前記プロセッサは、前記識別信号出力処理において、
　前記ビークルの状態または前記ビークルの一部分の状態が前記所定状態であるときの前記連続振動信号のデータに基づいてＭＴ法を用いて算出された単位空間に基づいて生成されたマハラノビス距離出力器、または、前記ビークルの状態または前記ビークルの一部分の状態が前記所定状態でないときの前記連続振動信号のデータに基づいてＭＴ法を用いて算出された単位空間に基づいて生成されたマハラノビス距離出力器を用いて、マハラノビス距離を出力することを特徴とする請求項８または９に記載の状態識別装置。
　前記ビークルが、エンジンと、前記エンジンから排出された排ガスを浄化するための触媒とを備え、
　前記識別信号が、前記触媒が正常であるか前記触媒が劣化しているかを識別する信号を含むことを特徴とする請求項８～１０のいずれかに記載の状態識別装置。
　前記ビークルが、エンジンを備え、
　前記識別信号が、前記エンジンにおいて失火が生じているか失火が生じていないかを識別する信号を含むことを特徴とする請求項８～１１のいずれかに記載の状態識別装置。