JP4680647B2

JP4680647B2 - 車両用無線データロギング装置および方法

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Publication number: JP4680647B2
Application number: JP2005086092A
Authority: JP
Inventors: 寿晶武下; 泰仕岡田; 和久佐藤
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2005-03-24
Filing date: 2005-03-24
Publication date: 2011-05-11
Anticipated expiration: 2025-03-24
Also published as: JP2006270544A

Description

この発明は、車両用無線データロギング装置および方法に関する。

車両には多くの測定器（センサ）が配置され、それらは搭載される駆動源も含めた機器の状態を通じて車両の運転状態を測定して得た測定データを出力する。出力された測定データはマイクロコンピュータからなるＥＣＵ（Electronic Control Unit。電子制御ユニット）に入力され、そこで車両の動作が制御される。そのような測定データは、車両を製造・販売する会社などでも必要なことから、定期的に車両から会社などにロギングされることが望ましい。その場合、例えば燃料電池を搭載している車両などは測定データも増加することから、ロギングすべきデータ量を削減する必要がある。尚、この明細書において、「ロギング」とは、データを送信して受信側で取得させることを意味する。

そのようなデータのロギングに関し、例えば、以下の特許文献１，２記載の技術が知られている。特許文献１記載の技術にあっては、無人車の走行経路情報に対して分岐点と停止点以外の経由点を示すデータを削除すると共に、必要に応じて分岐点における分岐方向を示すデータを付加することで、走行経路の内容を保持したまま、走行経路情報の通信量を削減している。

特許文献２記載の技術にあっては、異常情報を電話網を介して送信すると共に、データ収集装置から送信要求があるまで、測定データをデータ記憶部に一時的に記憶しておき、要求があったとき、データ記憶部からパケット化して読み出すようにしている。
特開２０００−０３５８２０号公報特開２００４−３１２３５４号公報

しかしながら、特許文献１記載の技術においては、データを部分的に削除することで通信量の削減を図っていることから、測定して得たデータを全て送ろうとする場合には利用することができない。その点で、特許文献２記載の技術においては、そのような不都合が生じることなく、大量のデータを送信することが可能となるが、電話網として専用のＩＰ通信回線を必要とすることから、車両のような移動体には適当ではない。

従って、この発明の目的は上記した課題を解決し、車両で得た測定データをその内容を実質的に変えることなく圧縮すると共に、無線通信網を介して効率的にロギングするようにした車両用無線データロギング装置および方法を提供することにある。

上記の目的を解決するために、請求項１に係る車両用無線データロギング装置にあっては、車両の状態を測定して得た測定データを出力する複数個の測定器と、前記複数個の測定器から出力された複数個の測定データを所定時間ごとに配列した時系列データとして記憶、より具体的には一時的に記憶するデータ記憶部と、前記データ記憶部に記憶された時系列データの配列を規定時間ごとに転置して前記複数個の測定器ごとの転置行列に変更する第１の転置手段と、前記転置行列の内、経時的に連続する値を、前記値と異なる値に置き換えて前記転置行列を圧縮する圧縮手段と、前記圧縮された転置行列を無線通信網を介して送信する送信手段と、前記送信された転置行列を受信する受信手段と、前記受信された転置行列を伸張するデータ伸張手段と、前記伸張された転置行列を前記規定時間ごとに転置して前記時系列データの配列に変更する第２の転置手段とを備える如く構成した。

請求項２に係る車両用無線データロギング装置にあっては、前記複数個の測定器と、前記データ記憶部と、前記第１の転置手段と、前記圧縮手段と、前記送信手段とを前記車両に搭載してなる如く構成した。

請求項３に係る車両用無線データロギング方法にあっては、車両の状態を測定して複数個の測定データを取得するステップと、前記取得された複数個の測定データを所定時間ごとに配列した時系列データとして記憶するステップと、前記記憶された時系列データの配列を規定時間ごとに転置して前記複数個の測定器ごとの転置行列に変更するステップと、前記転置行列の内、経時的に連続する値を、前記値と異なる値に置き換えて前記転置行列を圧縮するステップと、前記圧縮された転置行列を無線通信網を介して送信するステップと、前記送信された転置行列を受信するステップと、前記受信された転置行列を伸張するステップと、前記伸張された転置行列を前記規定時間ごとに転置して前記時系列データの配列に変更するステップからなる如く構成した。

請求項１に係る車両用無線データロギング装置にあっては、車両の状態を測定して得た複数個の測定データを所定時間ごとに配列した時系列データとして記憶し、記憶された時系列データの配列を転置して複数個の測定器ごとの転置行列に変更し、転置行列の内、経時的に連続する値を、前記値と異なる値に置き換えて転置行列を圧縮し、無線通信網を介して送信し、無線通信網を介して送信された転置行列を受信して伸張した後、再び配列を転置して時系列データの配列に変更するように構成したので、転置によって測定データ同士を、より具体的には同種の測定データを隣接させることができることから、測定データの中に経時的に頻繁に変動しないデータが含まれるとき、同じ値をより多く連続させることで効率的に圧縮することができ、同一の容量でより多くのデータを送信することとなって、効率的にロギングすることができる。

また、配列を転置して圧縮、換言すれば転置してから圧縮することから、可逆圧縮（損失のない圧縮）となり、測定データの変更や部分的な削除などを生じることなく、効率的にロギングすることができる。さらに、無線通信網を介して送信することで、送信側（車両）から受信側（車両を製造・販売する会社など）に利便性良くデータをロギングすることができ、受信側では必要なデータを入手して解析することができる。尚、無線通信網を介してのデータ送信（転送）速度は比較的遅いが、上記のように圧縮することで、そのデータ送信速度の不足を補うことが可能となる。

また、無線通信網を介して送信された転置行列を受信して伸張した後、再び配列を転置して時系列データの配列に変更するように構成したので、同様に、測定データを効率的にロギングできると共に、受信側である車両を製造・販売する会社などでも、必要なデータを入手して解析することができる。

請求項２に係る車両用無線データロギング装置にあっては、複数個の測定器と、データ記憶部と、第１の転置手段と、圧縮手段と、送信手段とを前記車両に搭載するように構成したので、同様に、測定データを効率的にロギングすることができる。

請求項３に係る車両用無線データロギング方法にあっては、車両の状態を測定して得た複数個の測定データを所定時間ごとに配列した時系列データとして記憶し、記憶された時系列データの配列を規定時間ごとに転置して前記複数個の測定器ごとの転置行列に変更し、転置行列の内、経時的に連続する値を、前記値と異なる値に置き換えて転置行列を圧縮し、無線通信網を介して送信し、無線通信網を介して送信された転置行列を受信して伸張した後、再び転置して時系列データの配列に変更するように構成したので、同様に測定データを効率的にロギングすることができる。

さらに、無線通信網を介して送信された転置行列を受信して伸張した後、再び転置して時系列データの配列に変更するように構成したので、同様に、測定データを効率的にロギングできると共に、受信側である車両を製造・販売する会社などでも、必要なデータを入手して解析することができる。

以下、添付図面に即してこの発明に係る車両用無線データロギング装置および方法を実施するための最良の形態について説明する。

図１はこの発明の第１実施例に係る車両用無線データロギング装置および方法が適用される車両を模式的に示す全体図であり、図２はその車両用無線データロギング装置（および車両用無線データロギング方法が実現される装置）を模式的に示す全体図である。

図１において、符号１０は車両を示し、車両１０の適宜位置には燃料電池（Fuel Cell。図に「ＦＣ」と示す）１２が搭載される。燃料電池１２は陽イオン交換膜などからなる固体高分子電解質膜をアノード触媒とガス拡散層からなる燃料極（アノード）と、カソード触媒とガス拡散層からなる酸化極（カソード）とで挟んでなる電解質電極構造体を一対のセパレータで挟んでなる燃料電池セルを多数組積層してなる。

燃料電池の燃料極は水素ガスボンベ（図示せず）に接続され、水素からなる燃料ガス（反応ガス）が供給される。アノード触媒上で触媒反応によってイオン化された水素は、適度に加湿された固体高分子電解質膜を介して酸化極に移動し、その移動に伴って発生する電子が外部回路（図示せず）に取り出され、直流の電気エネルギとして供給され、利用される。

酸化極にはエアコンプレッサ（図示せず）によって例えば酸素を含む酸化剤ガス（反応ガス）である空気が供給され、そこで水素イオンと電子と酸素とが反応して水が生成される。

燃料電池１２は発電電動機（図に「モータ」と示す）１４に接続され、発電電動機１４に上記した電気エネルギを供給して動作させ、駆動輪１６を回転させて車両１０を走行させる。このように、車両１０は、燃料電池搭載型電気自動車（燃料電池自動車）として構成される。尚、燃料電池自動車には、実際には他にバッテリなども備えるが、記載は省略する。

車両１０には種々の測定器（センサ）が配置される。即ち、燃料電池１２の燃料ガス通路（図示せず）の付近には水素センサ２０ａが配置されてその部位の水素の濃度を測定して得た測定データ（検出信号）を出力すると共に、その外部回路の付近には電流センサ２０ｂが配置され、発生する電気エネルギの電流値を測定して得た測定データ（検出信号）を出力する。さらに、燃料電池１２の適宜位置には温度センサ２０ｃが配置され、その部位の温度を測定して得た測定データ（検出信号）を出力する。また、車両１０の適宜位置には外気温センサ２０ｄが配置され、外気温を測定して得た測定データ（検出信号）を出力する。

さらに、図示は省略するが、燃料電池１２の外部回路の付近には電圧センサが配置され、発生する電気エネルギの電圧値を測定して得た測定データ（検出信号）を出力する。また、車両１０のアクセルペダル（図示せず）の付近にはアクセル開度センサが配置され、運転者によるアクセルペダル踏み込み量を測定して得た測定データ（検出信号）を出力すると共に、ドライブシャフト（図示せず）の付近には車速センサが配置され、車両１０の走行速度を測定して得た測定データ（検出信号）を出力する。

特に、車両１０が燃料電池自動車であってその挙動が十分に解明されていないことから、車両１０には図示した４個のセンサ（測定器）２０に加え、多くのセンサ（測定器）、例えば１００個程度のセンサが配置され、それらは、車両１０の状態、より具体的には車両１０の運転状態および車両１０に搭載される燃料電池１２の状態などを測定して得た測定データを出力する。

上記したセンサ２０の出力（複数個の測定データ）はＥＣＵ（電子制御ユニット）２２に送られ、そのＲＡＭに格納される。ＥＣＵ２２は入力した出力に基づいて車両１０の動作および挙動を制御する。ＥＣＵ２２にはＴＣＵ（Telematics Control Unit。情報制御装置）２４が接続される。

図２は車両用無線データロギング装置（あるいはシステム）３０を模式的に示す全体図であるが、同図に示す如く、装置３０においてＴＣＵ２４はメモリカード２４ａを備える。ＥＣＵ２２のＲＡＭに格納されたセンサ２０の出力（測定データ）は、ＴＣＵ２４から所定時間（１ｓｅｃ）ごとにアクセスされ、メモリカード２４ａに入力（収集）され、一時的に記憶される。

図１に示す如く、ＴＣＵ２４は後述する測定データ送信のための送信アンテナ２４ｂを備えると共に、受信アンテナ２４ｃ（図１に示す）を備えてＧＰＳ信号を受信する。

次いで、所定時間を通算した送信時間、例えば１０ｓｅｃから１０ｍｉｎ程度の時間になると、ＴＣＵ２４から送信アンテナ２４ｂにより、無線通信網、より具体的には８００ＭＨｚ付近の携帯電話用の周波数を用いた無線通信網を介して送信される。

送信された測定データは、受信側（車両１０を製造・販売する会社など）に設置されたファイルサーバ（コンピュータ）３２で受信される。即ち、無線通信網を介して送信された測定データは、受信側のインフラストラクチャ（図に「インフラ」と示す）３４に設置された受信アンテナ３４ａで受信され、インターネット通信網３４ｂを介してファイルサーバ３２に送られる。受信側にあっては、かく送信された測定データを解析して車両１０の挙動を解析する。

次いで、この実施例に係る車両用無線データロギング装置３０の動作（および車両用無線データロギング方法の構成）を説明する。

図３は送信側、即ち、車両１０に搭載されたＴＣＵ２４が行う処理（動作）と、受信側、即ち、ファイルサーバ３２が行う処理（動作）を示すフロー・チャートである。

図３フロー・チャートに示す処理はイグニションスイッチ・オンによって開始し、所定時間（１ｓｅｃ）ごとにＥＣＵ２２にアクセスしてそのＲＡＭに格納された測定データを収集（入力）して時系列データとしてメモリカード２４ａに記憶する（Ｓ１０）。

図４は、メモリカード２４ａが収集（入力）する複数個の測定データの記憶形式を示す説明図である。図示の如く、収集されたデータは所定時間（１ｓｅｃ）ごとの時系列データとして記憶される。即ち、収集されたｎ×ｍ個の行列形式で記憶される。同図において、行に示すＣＨ−１、ＣＨ−２からＣＨ−ｎまでのチャネルには複数個の測定データがそれぞれ、例えばＣＨ−１には水素センサ２０ａの測定データ、ＣＨ−２には電流センサ２０ｂの測定データなどとして記載される。また、列には所定時間（１ｓｅｃ）ごとの時間が記載される。

図３フロー・チャートの説明を続ける前に、この実施例に係る装置３０のデータ送信について説明すると、図示のような時系列データを送信するとき、無線通信ではシリアル通信となるので、図５に示す如く、所定時間（列）ごとの行データ（ＣＨ−ｎの測定データ）を順次送信することになる。

このとき、行と列を入れ替えると、図６に示す如くになり、転置行列となる。この転置行列では、１ｓｅｃ（所定時間）を通算した１０ｓｅｃから１０ｍｉｎ程度の送信時間ごとに測定データ同士を連続させることから、同種の測定データを連続させることができる。測定データの中には経時的に頻繁に値が変化するものも含まれるが、温度など多くの測定データの変化は緩慢であって、送信時間間隔の間では同一値となることが多い。

従って、行列形式の時系列データをこのように転置することにより、同一の値をより多く連続させることができる。従って、それらを、例えばＡＡＡＡＡＡというデータが連続するとき、６Ａと置き換えるように約束、即ち、圧縮するとき、一層効率的に圧縮することができ、送信すべきデータ量を低減することができる。尚、圧縮手法としてはＺＩＰ、ＢＺ２、ＬＺＨ、ＣＡＢなど種々の手法が使用されているが、可逆圧縮であれば、それらのいずれかで良く、あるいはそれら以外の適宜な手法であっても良い。

上記を前提として図３フロー・チャートの説明に戻ると、次いで、図６に示す如く、行と列の入れ換え（転置）を行い（Ｓ１２）、上記の如く時系列データを圧縮し（Ｓ１４）、送信時間に達したら、時系列データを無線通信網を介して送信する（Ｓ１６）。次いで、イグニションスイッチがオフされたか否か判断し（Ｓ１８）、否定されるときはＳ１０に戻って上記した処理を繰り返すと共に、肯定されるときはプログラムを終了する。

次いで、ファイルサーバ３２が行う受信側の処理について同図フロー・チャートの右側部分を参照して説明すると、図示のプログラムは無線を受信することで開始し（Ｓ１００）、時系列データを受信したか否か判断する（Ｓ１０２）。

肯定されるときは、次いでデータを伸張（解凍）する（Ｓ１０４）。即ち、圧縮されたデータを元の形に復元する。上記した例でいえば、６Ａと表現されたデータをＡＡＡＡＡＡに戻す処理を意味し、具体的には図６の形に戻す処理を意味する。

次いで行列の入れ換え（転置）を再び行ってデータを図４に示す形式に変換し（Ｓ１０６）、変換された時系列データを適宜な記憶部に保存する（Ｓ１０８）。尚、この後、保存されたデータの解析などが行われることは前記した通りである。また、Ｓ１０２で否定されるときはプログラムを終了する。

上記した如く、この実施例に係る車両用無線データロギング装置（あるいはシステム）３０にあっては、車両１０の状態を測定して得た測定データを出力する複数個の測定器（水素センサ２０ａ、電流センサ２０ｂ、温度センサ２０ｃ、外気温センサ２０ｄなど）と、前記複数個の測定器から出力された複数個の測定データを所定時間ごとに配列した時系列データとして記憶、より具体的には一時的に記憶するデータ記憶部（メモリカード２４ａ）と、前記データ記憶部に記憶された時系列データの配列を規定時間ごとに転置して前記複数個の測定器ごとの転置行列に変更する第１の転置手段（ＴＣＵ２４。より具体的にはＳ１０からＳ１２）と、前記転置行列の内、経時的に連続する値を、前記値と異なる値に置き換えて前記転置行列を圧縮する圧縮手段（ＴＣＵ２４。より具体的にはＳ１４）と、前記圧縮された転置行列を無線通信網を介して送信する送信手段（ＴＣＵ２４、送信アンテナ２４ｂ）と、前記送信された転置行列を受信する受信手段（ファイルサーバ３２、インフラストラクチャ３４、受信アンテナ３４ａ、インターネット通信網３４ｂ。Ｓ１００からＳ１０２）と、前記受信された転置行列を伸張するデータ伸張手段（ファイルサーバ３２。Ｓ１０４）と、前記伸張された転置行列を前記規定時間ごとに転置して前記時系列データの配列に変更する第２の転置手段（ファイルサーバ３２。Ｓ１０６）とを備える如く構成した。

このように、車両１０の状態を測定して得た複数個の測定データを所定時間ごとに配列した時系列データとして記憶し、記憶された時系列データの配列を規定時間ごとに転置して複数個の測定器ごとの転置行列に変更し、転置行列の内、経時的に連続する値を、前記値と異なる値に置き換えて転置行列を圧縮し、圧縮された転置行列を無線通信網を介して送受信すると共に、受信された転置行列を伸張した後、再び転置して時系列データの配列に変更するように構成したので、転置によって測定データ同士を、より具体的には同種の測定データを隣接させることができることから、測定データの中に経時的に頻繁に変動しないデータが含まれるとき、同じ値をより多く連続させることで効果的に圧縮することができ、同一の容量でより多くのデータを送信することとなって、効率的にロギングすることができる。

図７は、この実施例における処理、即ち、転置して圧縮した場合（同図に「転置行列」と示す）を、転置しないで圧縮した場合（同図に「通常行列」と示す）に比較して示す説明図である。同図から明らかな如く、サンプリング数が５００個未満でも５％程度の圧縮率の向上が見られると共に、５００個を超えると、圧縮率の差がさらに上がって８％程度まで達するのが理解できよう。尚、同図の縦軸の「圧縮率」は、圧縮後のデータ量／圧縮前のデータ量を意味する。

また、配列を転置した後に圧縮することから、可逆圧縮（損失のない圧縮）となり、測定データの変更や部分的な削除などを生じることなく、効率的にロギングすることができる。さらに、無線通信網を介して送信することで、送信側（車両１０）から受信側（車両を製造・販売する会社など）に利便性良くデータをロギングでき、受信側では必要なデータを入手して解析することができる。尚、無線通信網を介してのデータ送信（転送）速度は比較的遅いが、上記のように圧縮することで、そのデータ送信速度の不足を補うことが可能となる。

従って、この明細書において「時系列データの配列を転置して圧縮」とは、行列形式に記載された時系列データの行と列を転置して圧縮するに止まるものではなく、従って「転置して圧縮」することは、データの記載形式を変更することで圧縮し、よってロギング（送信）すべきデータ量を低減する全ての処理を含む意味で使用する。

また、この実施例に係る車両用無線データロギング方法にあっては、車両１０の状態を測定して複数個の測定データを取得するステップと、前記得られた複数個の測定データを所定時間ごとに配列した時系列データとして記憶するステップ（Ｓ１０）と、前記記憶された時系列データの配列を規定時間ごとに転置して前記複数個の測定器ごとの転置行列に変更するステップ（Ｓ１２）、前記転置行列の内、経時的に連続する値を、前記値と異なる値に置き換えて前記転置行列を圧縮するステップ（Ｓ１４）と、前記圧縮された転置行列を無線通信網を介して送信するステップ（Ｓ１６）と、前記送信された転置行列を受信するステップ（Ｓ１００からＳ１０２）と、前記受信された転置行列を伸張するステップ（Ｓ１０４）と、前記伸張された転置行列を前記規定時間ごとに転置して前記時系列データの配列に変更するステップ（Ｓ１０６）からなる如く構成したので、同様に測定データを効率的にロギングすることができる。

さらに、前記送信された転置行列を受信するステップ（Ｓ１００からＳ１０２）と、前記受信された転置行列を伸張するステップ（Ｓ１０４）と、前記伸張された転置行列を前記規定時間ごとに転置して前記時系列データの配列に変更するステップ（Ｓ１０６）からなる如く構成した。同様に、測定データを効率的にロギングできると共に、受信側である車両を製造・販売する会社などでも、必要なデータを入手して解析することができる。

尚、上記において無線通信網として携帯電話用通信網を使用したが、無線ＬＡＮ用あるいはＰＨＳ用の通信網を用いても良い。

また、上記において車両として燃料電池自動車を示したが、それは一例であり、車両はガソリン自動車やハイブリッド車両などどのような車両であっても良い。

この発明の第１実施例に係る車両用無線データロギング装置および方法が適用される車両を模式的に示す全体図である。上記の車両用無線データロギング装置（および車両用無線データロギング方法が実現される装置）を模式的に示す全体図である。図２に示す装置の動作である、送信側と受信側が行う処理（動作）を示すフロー・チャートである。図３の動作の中、図２に示すメモリカードが収集（入力）する複数個の測定データの記憶形式を示す説明図である。図４に示す時系列データを送信するときのシリアル通信による一般的な送信形式を示す説明図である。図４に示す時系列データの行と列を入れ替えた場合を示す説明図である。この実施例における処理、即ち、転置して圧縮した場合を、転置しないで圧縮した場合に比較して示す説明図である。

符号の説明

１０車両、１２燃料電池（ＦＣ）、２０センサ（測定器）、２２ＥＣＵ、２４ＴＣＵ（送信手段）、２４ａメモリカード（記憶部）、２４ｂ送信アンテナ（送信手段）、３０車両用無線データロギング装置、３２ファイルサーバ、３４インフラストラクチャ（受信手段）、３４ａ受信アンテナ（受信手段）

Claims

車両の状態を測定して得た測定データを出力する複数個の測定器と、前記複数個の測定器から出力された複数個の測定データを所定時間ごとに配列した時系列データとして記憶するデータ記憶部と、前記データ記憶部に記憶された時系列データの配列を規定時間ごとに転置して前記複数個の測定器ごとの転置行列に変更する第１の転置手段と、前記転置行列の内、経時的に連続する値を、前記値と異なる値に置き換えて前記転置行列を圧縮する圧縮手段と、前記圧縮された転置行列を無線通信網を介して送信する送信手段と、前記送信された転置行列を受信する受信手段と、前記受信された転置行列を伸張するデータ伸張手段と、前記伸張された転置行列を前記規定時間ごとに転置して前記時系列データの配列に変更する第２の転置手段とを備えることを特徴とする車両用無線データロギング装置。
前記複数個の測定器と、前記データ記憶部と、前記第１の転置手段と、前記圧縮手段と、前記送信手段とを前記車両に搭載してなることを特徴とする請求項１記載の車両用無線データロギング装置。
車両の状態を測定して複数個の測定データを取得するステップと、前記取得された複数個の測定データを所定時間ごとに配列した時系列データとして記憶するステップと、前記記憶された時系列データの配列を規定時間ごとに転置して前記複数個の測定器ごとの転置行列に変更するステップと、前記転置行列の内、経時的に連続する値を、前記値と異なる値に置き換えて前記転置行列を圧縮するステップと、前記圧縮された転置行列を無線通信網を介して送信するステップと、前記送信された転置行列を受信するステップと、前記受信された転置行列を伸張するステップと、前記伸張された転置行列を前記規定時間ごとに転置して前記時系列データの配列に変更するステップからなることを特徴とする車両用無線データロギング方法。