JP2007198290A

JP2007198290A - 車両の異常診断装置

Info

Publication number: JP2007198290A
Application number: JP2006018978A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Tanaka; 宏幸田中
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-01-27
Filing date: 2006-01-27
Publication date: 2007-08-09

Abstract

【課題】車両に発生した異常の原因を推定するために用いるデータの記憶量を削減しつつ、異常が生じないように適切に制御へ反映することが可能な車両の異常診断装置を提供する。
【解決手段】車両の異常診断装置において、時間差分データ算出手段は、複数のセンサごとに時間差分データを算出し、記憶手段は時間差分データを記憶する。そして、更新手段は、記憶手段に記憶された時間差分データの更新を行う。これにより、異常の原因を推定するために用いるデータの記憶量を削減することができる。また、異常原因推定手段は、異常が発生していると判定された場合に時間差分データに基づいて異常の原因を推定し、制御反映手段は、推定された異常の原因に基づいて、異常が再発生しないように制御へ反映する。これにより、今後の異常の発生を適切に抑制することが可能となる。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両に設けられた複数のセンサからデータを取得して、車両に生じた異常を診断する車両の異常診断装置に関する。

従来から、車両内に設けられた各種センサの検出値を取得し、この検出値に基づいて車両内の故障診断などが行われている。例えば、特許文献１には、データを基準値と照合して故障箇所を解析する技術が記載されている。また、特許文献２には、センサの検出値だけでなく車外情報を取得し、これらに基づいて車両に生じた事象の原因を解析する技術が記載されている。その他にも、特許文献３及び４に、車両の故障診断を行う技術が提案されている。

特開２００５−１４７４３号公報特開２００２−１０６４１２号公報特開２００２−１０６４１１号公報特開平１０−１３８７８０号公報

しかしながら、上記した特許文献１乃至４に記載された技術では、故障が生じるまでに取得されたデータを記憶し続けていたため、大容量のメモリが必要となると共に、メモリなどに負荷がかかってしまう場合があった。また、上記した特許文献１乃至４に記載された技術では、故障に対するその後の対応を行ってはいない。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、車両に発生した異常の原因を推定するために用いるデータの記憶量を削減しつつ、異常が生じないように適切に制御へ反映することが可能な車両の異常診断装置を提供することを目的とする。

本発明の１つの観点では、車両に設けられた複数のセンサからデータを取得し、前記データに基づいて前記車両に生じた異常を診断する車両の異常診断装置は、前記複数のセンサごとに、現在取得されたデータと所定時間前に取得されたデータとの時間差分データを算出する時間差分データ算出手段と、前記時間差分データを記憶する記憶手段と、前記時間差分データが算出されるごとに、前記記憶手段に記憶された前記時間差分データを、算出された新たな時間差分データによって更新する更新手段と、を備えることを特徴とする。

上記の車両の異常診断装置は、車両に設けられた複数のセンサからデータを取得し、取得したデータに基づいて車両に発生している異常に対して診断を行う装置である。時間差分データ算出手段は、複数のセンサごとに、現在取得されたデータと所定時間前に取得されたデータとの時間差分データを算出し、記憶手段は時間差分データを記憶する。そして、更新手段は、時間差分データが算出されるごとに、記憶手段に記憶された時間差分データを算出された新たな時間差分データによって更新する。これにより、上記した車両の異常診断装置によれば、異常の原因などを推定するために用いるデータの記憶量を削減することが可能となる。

上記の車両の異常診断装置の一態様では、前記車両において異常が発生しているか否かを判定する異常判定手段と、前記異常判定手段によって異常が発生していると判定された場合に、前記記憶手段に記憶された時間差分データに基づいて前記異常の原因を推定する異常原因推定手段と、前記異常原因推定手段によって推定された異常の原因に基づいて、前記異常が再発生しないように制御へ反映する制御反映手段と、を更に備える。

この態様では、異常判定手段は、車両において異常が発生しているか否かを判定し、異常原因推定手段は、異常が発生していると判定された場合に、記憶手段に記憶された時間差分データに基づいて異常の原因を推定する。即ち、異常原因推定手段は、運転状況の中で、何が影響して異常が発生したかを判断する。そして、制御反映手段は、異常原因推定手段によって推定された異常の原因に基づいて、異常が再発生しないように制御へ反映する。上記の車両の異常診断装置によれば、推定された異常の原因に応じた制御への反映を行うため、今後の異常の発生を適切に抑制することが可能となる。

上記の車両の異常診断装置の他の一態様では、前記更新手段は、前記異常判定手段によって異常が発生していると判定された場合に、前記時間差分データの更新を停止する。これにより、異常発生時に取得された時間差分データが書き換えられて消去されてしまうことを防止することができる。即ち、異常発生時に取得された時間差分データを保持しておくことができる。

上記の車両の異常診断装置において好適には、前記異常判定手段は、前記車両にエンストが発生しているか否かを判定し、前記異常原因推定手段は、前記エンストが生じた原因を推定し、前記制御反映手段は、前記異常原因判断手段が内燃機関の回転数の急変化及びシフトポジションの変化によって前記エンストが生じたと推定した場合、今後、前記内燃機関の回転数の急変化及び前記シフトポジションの変化が生じた場合に、エアコンをオンからオフにするための操作が禁止されるように制御へ反映する。

これにより、エンスト（エンジンストップ）の原因の推定を適切に行いつつ、エンストの原因を推定するために用いるデータの記憶量を削減することが可能となる。また、エンストの原因に応じた制御を今後行うことができるため、再度のエンストの発生を適切に抑制することが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。

［全体構成］
まず、本発明の実施形態に係る内燃機関の構成について説明する。

図１は、本実施形態に係る車両の異常診断装置が適用された車両１００の構成を示す概略図である。なお、図１では、実線矢印がガスの流れを示し、破線矢印が信号の入出力を示している。

車両１００は、主に、内燃機関（エンジン）１、及び制御ユニット５０を有する。内燃機関１は、吸気通路３と、スロットルバルブ４と、燃料噴射弁５と、気筒６ａと、吸気弁７と、排気弁８と、排気通路９と、点火プラグ１０と、を有する。なお、図１においては、説明の便宜上、１つの気筒６ａのみを示しているが、実際には内燃機関１は複数の気筒６ａを有する。

吸気通路３には外部から導入された空気が通過し、スロットルバルブ４は吸気通路３を通過する空気の流量を調整する。吸気通路３を通過した空気は、気筒６ａの燃焼室６ｂに供給される。また、燃焼室６ｂには、燃料噴射弁５によって噴射された燃料が供給される。燃焼室６ｂ内では、点火プラグ１０の点火により着火されることによって、供給された吸気と燃料との混合気が燃焼される。この場合、燃焼によってピストン６ｃが往復運動し、この往復運動がコンロッド６ｄを介してクランク軸（不図示）に伝達され、クランク軸が回転する。また、内燃機関１には排気通路９が接続されており、燃焼によって生じた排気は排気通路９から排出される。

内燃機関１の燃焼室６ｂには、吸気弁７と排気弁８が設けられている。吸気弁７は、開閉することによって、吸気通路３と燃焼室６ｂとの導通／遮断を制御する。また、排気弁８は、開閉することによって、排気通路９と燃焼室６ｂとの導通／遮断を制御する。

更に、車両１００は、回転数センサ２１と、シフトポジションセンサ２２と、エアコンスイッチ２３と、を有する。回転数センサ２１は、内燃機関１の回転数を検出するセンサであり、シフトポジションセンサ２２は、シフト（ギアシフト）の現在位置を検出するセンサである。また、エアコンスイッチ２３は、車両１００に設けられたエアコン（エアコンディショナー）のオン・オフを切り換えるスイッチであり、運転者又は乗員によって操作される。

制御ユニット５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器及び入出力インターフェースなどを含んで構成されている。より詳しくは、制御ユニット５０は、図示しないＥＣＴ(Electronic Controlled Transmission)やＥＦＩ(Electronic Fuel Injection)などの複数のＥＣＵ（Electronic Control Unit）を有する。これらのＥＣＵは、ＣＡＮ(Controller Area Network)によって情報の通信が行われる。具体的には、制御ユニット５０は、回転数センサ２１が検出した内燃機関１の回転数や、シフトポジションセンサ２２が検出したシフトポジションや、エアコンスイッチ２３のオン又はオフの情報などのデータが供給される。そして、制御ユニット５０は、これらの供給されたデータに基づいて、スロットルバルブ４の開度の制御や、燃料噴射弁５からの燃料噴射量の制御や、点火プラグ１０による点火時期の制御などを実行する。また、制御ユニット５０は、エアコンをオンからオフにするための操作が禁止されるような制御も行う。なお、上記した各センサは一例であり、実際には、制御ユニット５０は多数のセンサから対応する情報が供給される。また、制御ユニット５０が制御する制御対象も、上記したものに限定はされない。

本実施形態においては、制御ユニット５０は、上記したセンサなどから供給されるデータを記憶すると共に、車両１００において異常が発生している場合に、記憶されたデータに基づいて異常の原因を推定する。詳しくは、制御ユニット５０は、複数のセンサごとに、現在取得されたデータと所定時間前に取得されたデータとの差分を示す時間差分データを算出し、時間差分データが算出されるごとに、記憶している時間差分データを新たな時間差分データによって更新する。また、制御ユニット５０は、異常が発生した際に時間差分データの更新を停止すると共に、この際に、複数のセンサに対応する時間差分データに基づいて異常の原因を推定する。これにより、本実施形態によれば、異常の原因の推定を適切に行いつつ、異常の原因を推定するために用いるデータの記憶量を削減することが可能となる。なお、車両１００に生じる異常とは、運転状況の変化などによって車両１００に生じた、エンスト（エンジンストップ）などの状態を意味するものとする。

更に、制御ユニット５０は、上記のようにして推定された異常の原因に基づいて、今後、車両１００においてその異常が発生しないように制御へ反映する。言い換えると、制御ユニット５０は、今後、異常が発生し得るような状態になった際に、その異常の発生が防止されるような措置を決定する。そして、制御ユニット５０は、このような異常が発生し得る状態になった際に、決定された措置を実行する。これにより、本実施形態によれば、異常の再発を適切に抑制することが可能となる。

このように、制御ユニット５０は、本発明における車両の異常診断装置として機能する。具体的には、制御ユニット５０は、時間差分データ算出手段、記憶手段、更新手段、異常判定手段、異常原因推定手段、及び制御反映手段、として動作する。

［エンスト診断／防止処理］
次に、上記した制御ユニット５０が行う処理の一例として、エンストに対する診断及びエンストの防止を行うための処理（以下、「エンスト診断／防止処理」と呼ぶ。）について説明する。この処理では、制御ユニット５０は、車両１００にエンストが発生しているか否かを判定し、エンストが発生していると判定された場合に、記憶している時間差分データに基づいてエンストの原因を推定する。そして、制御ユニット５０は、推定されたエンストの原因に基づいて、車両１００においてエンストが再発生しないように制御への反映を行う。

図２は、エンスト診断／防止処理を示すフローチャートである。この処理は、制御ユニット５０によって所定の周期で繰り返し実行される。

まず、ステップＳ１０１では、制御ユニット５０は、複数のセンサごとに、現在取得されたデータと所定時間前に取得されたデータとの差分を示す時間差分データを算出し、記憶している時間差分データを算出された新たな時間差分データによって更新する。具体的には、現在取得されたデータを「Ｘ_ｉ(ｔ)」と表記し、所定時間Ｔ０前に取得されたデータを「Ｘ_ｉ(ｔ−Ｔ０)」と表記し、時間差分データを「ΔＸ_ｉ(ｔ)」と表記すると、時間差分データは「ΔＸ_ｉ(ｔ)＝Ｘ_ｉ(ｔ)−Ｘ_ｉ(ｔ−Ｔ０)」と表される（「ｉ」は、各センサのインデックスを示す）。時間Ｔ１ごとに時間差分データを更新する場合、更新前には時間差分データΔＸ_ｉ(ｔ−Ｔ１)が記憶されている。よって、制御ユニット５０は、この記憶している時間差分データΔＸ_ｉ(ｔ−Ｔ１)を、算出された時間差分データΔＸ_ｉ(ｔ)によって更新する。なお、制御ユニット５０が取得するデータには、制御データも含まれる。また、制御ユニット５０は、時間差分データΔＸ_ｉ(ｔ)をＲＡＭなどに記憶する。以上のステップＳ１０１の処理が終了すると、処理はステップＳ１０２に進む。

ステップＳ１０２では、制御ユニット５０は、内燃機関１の回転数に基づいてエンストが発生しているか否かを判定する。具体的には、制御ユニット５０は、回転数センサ２１が検出した内燃機関１の回転数を取得し、取得された内燃機関１の回転数が所定値以下であるか否かを判定することによって、エンストが発生しているか否かを判定する。エンストが発生している場合（ステップＳ１０２；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０３に進む。一方、エンストが発生していない場合（ステップＳ１０２；Ｎｏ）、処理はステップＳ１０１に戻る。この場合には、制御ユニット５０は、時間差分データΔＸ_ｉ(ｔ)の算出、及び更新を再度行う。つまり、制御ユニット５０は、エンストが発生していると判定されるまで、時間差分データΔＸ_ｉ(ｔ)の算出、及び更新を繰り返し実行する。

ステップＳ１０３では、制御ユニット５０は、時間差分データΔＸ_ｉ(ｔ)の更新を停止する。こうするのは、時間差分データΔＸ_ｉ(ｔ)の更新を停止しないと、エンスト発生時における時間差分データΔＸ_ｉ(ｔ)が書き換えられて消去されてしまうからである。即ち、制御ユニット５０は、エンスト発生時の時間差分データΔＸ_ｉ(ｔ)を保持しておくために、更新を停止する。以上のステップＳ１０３の処理が終了すると、処理はステップＳ１０４に進む。

ステップＳ１０４では、制御ユニット５０は、複数のセンサに対応する時間差分データに基づいてエンストの原因を推定する。詳しくは、制御ユニット５０は、複数のセンサから得られた時間差分データに基づいて、エンストの発生に影響を与えた項目（「項目」とは、センサの検出対象を意味する。）を抽出する。ここで、エンストの原因を推定する方法の具体例を挙げる。一つの例では、制御ユニット５０は、複数のセンサごとに時間差分データを正規化し、正規化したデータにおいて値が大きい項目（即ち、エンスト発生時にデータの変化分が大きくなった項目）を抽出することができる。この場合、制御ユニット５０は、正規化したデータと閾値とを比較することによって、エンストの原因となった項目を抽出する。また、他の例では、制御ユニット５０は、複数のセンサから得られた時間差分データを分布にし、この分布に基づいてエンストの原因となった項目を抽出することもできる。なお、制御ユニット５０は、複数の項目を抽出することができる。

例えば、内燃機関１の回転数の時間差分データが大きな値であった場合（この場合、エンストの前後で回転数が急変化している）、制御ユニット５０は、内燃機関１の回転数を項目として抽出する。また、制御ユニット５０は、シフトポジションの変化を示す時間変化データが大きな値となった場合（この場合、エンストの前後でシフトポジションが変化している）、シフトポジションを項目として抽出する。更に、制御ユニット５０は、エアコンのオン／オフを示す時間差分データが大きな値であった場合（この場合、エンストの前後でエアコンがオンからオフにされたり、オフからオンにされている）、エアコンのオン／オフを項目として抽出する。上記したような例の場合、制御ユニット５０は、内燃機関１の回転数の急変化や、シフトポジションの変化や、エアコンのオン／オフなどを、エンストの原因として推定する。以上のステップＳ１０４の処理が終了すると、処理はステップＳ１０５に進む。

ステップＳ１０５では、制御ユニット５０は、ステップＳ１０４で推定されたエンストの原因に基づいて、車両１００においてエンストが再発生しないように制御へ反映を行う。言い換えると、制御ユニット５０は、今後エンストが発生し得る状態において、エンストの発生が防止されるような措置を決定する。具体的には、制御ユニット５０内には複数の措置が項目に対応付けられて記憶されており、制御ユニット５０は、記憶されている措置の中から、ステップＳ１０４で抽出された項目に対応する措置を選択する。例えば、制御ユニット５０は、ステップＳ１０４において内燃機関１の回転数の急変化及びシフトポジションの変化によってエンストが生じたと推定された場合、エアコンのオンからオフへの操作を禁止する措置を選択する。そして、制御ユニット５０は、今後、内燃機関１の回転数の急変化及びシフトポジションの変化が生じた場合に、エアコンスイッチ２３がオンからオフへ切り換わらないように、エアコンスイッチ２３を制御する。以上の処理が終了すると、処理は当該フローを抜ける。

このように、上記したエンスト診断／防止処理によれば、エンストの原因の推定を適切に行いつつ、エンストの原因を推定するために用いるデータの記憶量を削減することが可能となる。また、今後エンストが発生した際に、エンストの原因に応じた適切な制御を行うことができるため、再度のエンストの発生を抑制することが可能となる。

なお、上記した実施形態では、エンストに対する診断及びエンストの防止を行うための処理を示したが、本発明はこれに限定はされない。本発明は、エンスト以外の車両１００に発生する異常に対しても、適用することができる。

本発明の本実施形態に係る車両の異常診断装置が適用された車両の構成を示す概略図である。エンスト診断／防止処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１内燃機関
３吸気通路
４スロットルバルブ
５燃料噴射弁
６ａ気筒
９排気通路
２１回転数センサ
２２シフトポジションセンサ
２３エアコンスイッチ
５０制御ユニット
１００車両

Claims

車両に設けられた複数のセンサからデータを取得し、前記データに基づいて前記車両に生じた異常を診断する車両の異常診断装置であって、
前記複数のセンサごとに、現在取得されたデータと所定時間前に取得されたデータとの時間差分データを算出する時間差分データ算出手段と、
前記時間差分データを記憶する記憶手段と、
前記時間差分データが算出されるごとに、前記記憶手段に記憶された前記時間差分データを、算出された新たな時間差分データによって更新する更新手段と、を備えることを特徴とする車両の異常診断装置。
前記車両において異常が発生しているか否かを判定する異常判定手段と、
前記異常判定手段によって異常が発生していると判定された場合に、前記記憶手段に記憶された時間差分データに基づいて前記異常の原因を推定する異常原因推定手段と、
前記異常原因推定手段によって推定された異常の原因に基づいて、前記異常が再発生しないように制御へ反映する制御反映手段と、を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の車両の異常診断装置。
前記更新手段は、前記異常判定手段によって異常が発生していると判定された場合に、前記時間差分データの更新を停止することを特徴とする請求項２に記載の車両の異常診断装置。
前記異常判定手段は、前記車両にエンストが発生しているか否かを判定し、
前記異常原因推定手段は、前記エンストが生じた原因を推定し、
前記制御反映手段は、前記異常原因判断手段が内燃機関の回転数の急変化及びシフトポジションの変化によって前記エンストが生じたと推定した場合、今後、前記内燃機関の回転数の急変化及び前記シフトポジションの変化が生じた場合に、エアコンをオンからオフにするための操作が禁止されるように制御へ反映することを特徴とする請求項２又は３に記載の車両の異常診断装置。