JP2024060703A - 車両管理システム - Google Patents

Abstract

【課題】車両のパワートレイン系統を構成する部品の劣化を確実に検知することが可能な車両管理システムを提供する。【解決手段】エンジン１１を含む複数の部品１１～１４からなるパワートレイン系統１０を有する車両１０１を管理する車両管理システム３００において、車両１０１に設けられたセンサ１０１ａにより検出される車両１０１の情報に基づいて、複数の部品１１～１４のうちの１つの部品の入出力エネルギを算出する処理装置２０２を備え、処理装置２０２は、車両１０１の走行区間のうち前記入出力エネルギが安定する走行区間を安定走行区間として設定し、前記安定走行区間における前記入出力エネルギの値を集計し、前記安定走行区間において集計された前記入出力エネルギの値に基づいて前記１つの部品の劣化を検出する。【選択図】 図３

Description

本発明は、車両のパワートレイン系統を構成する部品の劣化を検知するシステムに関する。

近年、車両データを特定条件において分析することにより車載発電装置の異常を検知する技術（特許文献１）、あるいはエンジンの異常を検知する技術（特許文献２）が開示されている。特許文献１では特定のサイクル条件において発電電力を学習し、評価時は学習時と同じサイクル条件が成立した場合の発電電力と前記学習した発電電力を比較し、学習時よりも発電電力が小さくなったときに発電電力装置に劣化が発生したと判断している。また特許文献２では、エンジン高負荷となる条件でブローバイ圧のピーク値を計算し、ピーク値が所定値よりも大きい場合はエンジンの異常と判断している。

米国特許出願公開第２０２１－０１１４５８３号 特開２０００－３０５６１８号公報

しかし、特許文献１においては発電電力量に大きく影響する積載重量に関する検討が不十分であり、積載量が多ければ異常を見逃し、逆に積載重量が少ない場合においては劣化と誤判断する恐れがある。また特許文献２についてはクランクケースに吹き抜けたガスを吸気経路に戻すブローバイ圧制御が導入されている場合、クランク圧が一定に保たれるため、エンジンの異常判定が困難になる恐れがあった。これら課題を解決するため、さらなる稼働条件を追加することも考えられるが、診断の確度が改善する代わりに、適合工数が増加するとともに劣化判定機会も減ってしまう。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、車両のパワートレイン系統を構成する部品の劣化を確実に検知することが可能な車両管理システムを提供することにある。

上記目的を達成するために、エンジンを含む複数の部品からなるパワートレイン系統を有する車両を管理する車両管理システムにおいて、前記車両に設けられたセンサにより検出される前記車両の情報に基づいて、前記複数の部品のうちの１つの部品の入出力エネルギを算出する処理装置を備え、前記処理装置は、前記車両の走行区間のうち前記入出力エネルギが安定する走行区間を安定走行区間として設定し、前記安定走行区間における前記入出力エネルギの値を集計し、前記安定走行区間において集計された前記入出力エネルギの値に基づいて前記１つの部品の劣化を検出するものとする。

本発明によれば、車両のパワートレイン系統を構成する部品の入出力エネルギが安定する走行区間における当該入出力エネルギの集計結果に基づいて当該部品の劣化を判定することにより、当該部品の劣化判定機会が増加するため、当該部品の劣化を確実に検知することが可能となる。

鉱山管理システムの全体像を示す図 鉱山ダンプが有するパワートレイン系統のエネルギフローを示す図 パワトレ系の劣化判別処理の一例を示すブロック図 劣化判定部の処理の一例を示すフローチャート 安定走行区間をデータベース等に登録する処理の一例を示すフローチャート 車両１台の１週間分の走行データを可視化した結果の一例を示す図 安定走行区間の走行頻度を車両毎に集計した結果を表示する画面の一例を示す図 安定走行区間における平均燃料エネルギを車両毎に集計した結果を表示する画面の一例を示す図 安定走行区間における平均燃料エネルギの算出に用いた燃料エネルギの分布の一例を示す図 燃料エネルギおよび回生電力の時系列変化を表示する画面の一例を示す図 安定走行区間走行時の燃料エネルギの時系列変化の一例を示すチャート 安定走行区間走行時のブローバイ圧の時系列変化の一例を示すチャート 燃料エネルギの増加要因を分離する処理の一例を示すフローチャート 安定走行区間走行時のグリッド温度の時系列変化の一例を示すチャート グリッドファンの劣化判定処理の一例を示すフローチャート

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、各図中、同等の要素には同一の符号を付し、重複した説明は適宜省略する。

本発明の第１の実施例について、図１から図７を用いて説明する。

図１は、鉱山管理システムの全体像を示す図である。鉱山管理システム２００は、まとめて管理される同一の鉱山エリア１００を走行する複数の鉱山機械（鉱山ダンプ１０１、ショベル１０２、ドーザ１０３等）からそれぞれの位置情報および稼働情報を集約する記憶装置２０１（例えばデータベース）と、各鉱山機械１０１～１０３の位置情報および稼働情報を基に鉱山の生産性指標を算出するとともに、鉱山ダンプ１０１で使用されている部品の劣化・異常状態等を判別する処理装置２０２（例えばサーバ）と、生産性指標、劣化・異常状態等をダッシュボード形式で表示する表示端末装置２０３（例えばノートパソコンや携帯端末）とを備えている。ここで、各鉱山機械１０１～１０３の稼働データは鉱山管理システム２００に逐次送信されることが望ましいが、通信状況および通信コストを考えると必ずしも逐次送信できるとはかぎらない。そこで本実施例における処理装置２０２は、稼働データをある程度バッファリングした後に処理を開始するものとする。稼働データをどの程度バッファリングするかは、例えば、積荷から次の積荷までの過去最長サイクルに相当する時間あるいは、最長サイクルに相当するデータ量に基づいて決定される。鉱山ダンプ１０１（以下適宜「車両」と称する）には、車両１０１の情報を検出するセンサ１０１ａ（ＧＰＳセンサ、ピッチ角度センサ、ペイロードセンサ、電流センサ、電圧センサ等）が搭載されている。なお表示端末装置２０３は、ノートパソコンや携帯端末を含むため、表示先は1台に限られるものではなく、複数台であってもよい。その場合、パソコンと携帯端末とでは表示領域の大きさが異なるため、オフィスのパソコンにはダッシュボート形式で表示される情報を表示し、鉱山機械の車載モニタやスマホなどの携帯端末には、オフィスで編集・選択した情報のみを表示するといった形式であってもよい。利用環境に応じた柔軟な情報を提供することを実現することが可能になる。

鉱山管理システム２００のユーザは、表示端末装置２０３に表示される情報（ダッシュボード情報）を用いて鉱山の生産性低下を早期に検知し、生産性の低下要因に基づいた対策を実施することで鉱山の生産性を維持・管理できる。例えば、鉱山の運行計画者３０１は、ダッシュボード情報を用いて各鉱山ダンプ１０１の運行計画を修正できる。オペレータ指導者３０２は、ダッシュボード情報から運転を改善すべきオペレータを発見し、運転指導を行うことができる。路面保守員３０３は、ダッシュボード情報から生産性低下につながっている路面個所を早期に特定して修理を行うことができる。機器保守員３０４は、ダッシュボード情報から鉱山機械１０１～１０３で使用されている機器の劣化や故障を特定し、修理やキャリブレーションを行うことができる。また、インターネット４００を介して取得した天候情報（履歴・予測）や鉱物価格（履歴・予測）とダッシュボード情報とを組み合わせることにより、採掘責任者３０５に採掘・保守計画の修正指示を出したり、運行計画者３０１、オペレータ指導者３０２、路面保守員３０３、機器保守員３０４に生産性低下を防止するための改善指示を出すことができる。なお、表示端末装置２０３の表示形式はダッシュボード形式に限られず、レポート形式やメール形式であっても良い。本実施例における車両管理システム３００は、機器保守員３０４に鉱山ダンプ１０１の劣化状態を通知する鉱山管理システム２００のサブシステムとして構成されているが、鉱山管理システム２００から独立したシステムとして構築しても良い。

図２は、鉱山ダンプ１０１が有するパワートレイン系統（以下適宜「パワトレ系」と称する）のエネルギフローを示す図である。パワトレ系１０は、エンジン１１と、主発電機１２（整流器を含む）と、インバータ１３と、モータ１４とを有する。エンジン１１は、回転数指令、ブースト圧、排気温度、および冷却温度に応じて制御される。主発電機１２は、発電指令および発電機温度に応じて制御される。インバータ１３は、トルク指令およびインバータ温度に応じて制御される。モータ１４は、走行抵抗（勾配、加速度）およびモータ温度に応じて制御される。

エンジン１１に投入された熱エネルギ（燃料エネルギ）はエンジン１１によって運動エネルギ（エンジン出力）に変換される。モータ力行時は、このエンジン出力を用いて主発電機１２を回転させ、整流器により電気エネルギ（直流電力）に変換し、さらにインバータ１３でトルク指令に応じた電気エネルギ（交流電力）に変換した後にモータ１４により再び運動エネルギ（モータ出力）に変わる。このため力行時に投入される燃料エネルギは、ドライバ要求（アクセル操作）により大きく変動する。

一方、モータ回生時は車両１０１の運動エネルギは、タイヤを介してモータ１４を回転させることで電気エネルギ（回生電力）となり、インバータ１３により直流変換されたあとチョッパ回路１５を通してグリッド抵抗１６で熱エネルギとして放出される。チョッパ回路１５は、ブレーキ指令およびグリッド抵抗温度に応じて制御される。また、このとき主発電機１２は発電を停止しており、エンジン１１に投入された熱エネルギは補助発電機１７でグリッド抵抗１６を冷やすためのグリッドファン１８の駆動電力により消費される。グリッドファンは、回転数指令およびグリッド抵抗温度に応じて制御される。一般的にこのグリッドファン１８はモータ１４と比較すると出力が小さく出力変化も少ないため、力行時に比べて燃料エネルギの変動が小さくなる（安定する）。

また、エンジン１１にはステアリングや摩擦ブレーキを駆動するためのアキュムレータポンプ１９が連結されており、アキュムレータ圧が低下するとアキュムレータポンプ１９を駆動するために負荷がかかり、エンジン１１の回転変動や回転変動を抑えるための燃料増量となって現れる。しかし、例えば空荷の下り急勾配（１０％スロープ程度）では、安全性確保のため直線路でありハンドル操作もなく、かつ回生ブレーキを最大限かけるためアクセル操作もなく、グリッドファン１８は最大出力固定となり、燃料エネルギが安定する。本実施例では、このような熱エネルギが安定する走行区間を安定走行区間として予め定め、その安定走行区間における熱エネルギ集計値を用いてエンジン劣化を判別する方法について説明する。

また、図２に示したパワトレ系１０のエネルギ効率は温度や運転条件によって大きく異なる。例えば回生電力は減速度と積載重量あるいは勾配の大きさによって大きく異なるため、単純に回生電力を比較するだけでは劣化判定は困難である。空荷の下り急勾配は、この回生電力が最も安定する走行区間であり、本実施例ではこの走行区間における回生電力の集計値からモータ１４またはインバータ１３の劣化を判定する方法を開示する。さらに、この走行区間において主発電機１２は休止状態であり、主発電機１２が稼働している空荷走行時のパワトレ系効率に基づいて主発電機１２の劣化を判定する方法も開示する。以下詳細を説明する。

図３は、パワトレ系１０の劣化判別処理の一例を示すブロック図である。安定走行区間判定部２１は、車両１０１が走行している走行区間が安定走行区間であるか否かを判定する。具体的には、下り急勾配であるか否かをＧＰＳセンサの高度情報または車体前後のピッチ角度センサを用いて判別し、空荷運転であるか否かをタイヤのサスペンション圧力（ペイロードセンサにより検出）で判別する。一般的に鉱山の採掘が進むに従って道路形状が変わるものの、後述するような方法で予め安定走行区間を定めておけば、診断時は勾配計算をせず、ＧＰＳの位置情報だけで安定走行区間を判別することが可能となる。あるいは鉱山サイトの地図情報からトロリ架線脇の下り急勾配等のＧＰＳ座標が予め分かっている場合は、それを用いて安定走行区間を判別してもよい。

入出力エネルギ算出部２２は、車体コントローラ（車両１０１を制御するコントローラ）が持つトルク・回転数情報からエンジン１１やモータ１４の運動エネルギ（エンジン出力やモータ出力）を算出し、回路の電圧・電流（電圧センサおよび電流センサにより検出）から主発電機１２、インバータ１３、チョッパ回路１５で変換される電気エネルギを算出し、さらにエンジン１１に投入される燃料流量からエンジン１１に投入される燃料エネルギを算出する。

劣化判定部２３は、安定走行区間における入出力エネルギ（運動エネルギ、電気エネルギ、燃料エネルギ等）を集計し、これら入出力エネルギの値に基づいてパワトレ系１０の劣化を判定する。なお、これら処理ブロック２１～２３のすべてをサーバ２０２に実装しても良いが、その一部ブロックを鉱山ダンプ１０１に実装しても良い。例えば安定走行区間判定部２１および入出力エネルギ算出部２２を鉱山ダンプ１０１に搭載し、劣化判定部２３のみをサーバ２０２に搭載すれば、鉱山ダンプ１０１からサーバ２０２へ送信するデータが安定走行区間の入出力エネルギに限定されるため、より少ない通信量で劣化判定を実現できる。

図４は、劣化判定部２３の処理の一例を示すフローチャートである。ステップＳ４０１では、ユーザによる表示端末装置２０３の操作に応じて、入出力エネルギの集計期間および安定走行区間を設定する。本実施例では後述するように安定走行区間をメッシュＩＤで管理しており、ここでは入出力エネルギを集計するメッシュＩＤと期間をダッシュボード等のＧＵＩを使ってユーザが指定できる。

ステップＳ４０２では、少なくとも１つの安定走行区間における入出力エネルギを集計する。この際、メッシュＩＤ数を多く集計期間を短く設定してあれば、路面や大気温度等の条件が他車両とより等しくなるため、後述する入出力エネルギの相対比較により保守対象車両の選定をより適切に行うことができる。逆に、メッシュＩＤ数を少なく集計期間を長く設定してあれば、同じ条件で一つの車両の入出力エネルギを集計することとなり、これにより車両の経年変化による劣化を判定しやすくなる。よって最初は１週間・２０箇所程度のメッシュＩＤ数で劣化判定を行い、そこで劣化判定された車両について、期間を短くして他の車両との相対比較をしたり、期間を長くして経年変化を調べたりし、より確実に劣化判定を実現できる。

ステップＳ４０３以下は、パワトレ系１０の劣化した部品を判別する処理である。ステップＳ４０３では、集計した平均燃料エネルギ（ここでは平均値としているが、中央値や最頻値など他の統計量を用いても良い）が予め決めた閾値１よりも大きいか否かを判定し、閾値１よりも大きい場合（ＹＥＳ）はステップＳ４０４に進み、閾値１以下である場合（ＮＯ）はステップＳ４０５に進む。

ステップＳ４０４では、燃料エネルギの増加がエンジン劣化によるものとして、その旨をユーザに通知し、当該フローを終了する。ステップＳ４０５では、集計した平均回生電力エネルギが予め決めた閾値２よりも小さいか否かを判定し、閾値２よりも小さい場合（ＹＥＳ）はステップＳ４０６に進み、閾値２以上である場合（ＮＯ）はステップＳ４０７に進む。

ステップＳ４０６では、回生電力の低下がモータあるいはインバータの劣化によるものとして、その旨をユーザに通知し、当該フローを終了する。ステップＳ４０７では、空荷走行時のパワトレ効率を集計する。具体的には、集計期間において、積載量から空荷であると判断されている際の燃料エネルギとモータ出力から平均効率（Σモータ効率／Σ燃料出力）を集計する。続くステップＳ４０８では、平均パワトレ効率が予め決めた閾値３よりも小さいか否かを判定し、閾値３よりも小さい場合（ＹＥＳ）はステップＳ４０９に進み、閾値３以上である場合（ＮＯ）はステップＳ４１０に進む。

ステップＳ４０９では、ステップＳ４０３，Ｓ４０５でエンジン１１、モータ１４およびインバータ１３が正常と判定されていることから、消去法で平均パワトレ効率の低下が主発電機１２の劣化によるものと判断し、その旨をユーザに通知して当該フローを終了する。ステップＳ４１０では、ユーザにパワトレ系１０が正常である旨を通知し、当該フローを終了する。

なおステップＳ４０４，Ｓ４０６，Ｓ４０９における劣化判定の通知は、劣化の程度に応じて時系列の変化をグラフ形式で示したり、あるいはAからCなど段階別で簡易的なテキスト形式で示したりなど、通知される利用者が認識可能であればその形式は問わない。また通知先の表示端末装置２０３は、上記のとおりノートパソコンや携帯端末を含むため、たとえば、エンジン劣化の通知はノートパソコンおよび車載モニタに、モータ・インバータの劣化の通知は携帯端末のみなど、通知先の設定は任意に組み合わせることとしてよい。さらに、エンジン劣化の通知は毎日、モータ・インバータの通知は週ごとになど、通知の頻度も利用者が任意に設定可能である。

これによりユーザは、パワトレ系１０が劣化している車両だけでなく、具体的にパワトレ系１０のどの部分が劣化しているかを知ることができるため、保守パーツの手配や検査機器の事前準備が可能となる。また、安定走行区間の数と集計期間を変えることでより確実な劣化判定が可能となる。

図５および図６を用いて本実施例における安定走行区間の決定方法について説明する。

図５は、安定走行区間をデータベース等に登録する処理の一例を示すフローチャートである。本フローチャートを用いて予め安定走行区間のメッシュ情報（メッシュＩＤ、ＧＰＳ位置情報）を設定することで、走行時のＧＰＳおよび積載量情報から安定走行区間を判定できる。

ステップＳ５０１では集計期間を設定する。集計期間は鉱山ダンプ１０１が鉱山の主要経路を走行するのにかかる時間であり、鉱山の規模にもよるが概ね１週間前後の期間を設定すれば良い。なお本フローチャートでは車両の１台分のデータを用いて安定走行区間を設定する場合を示しているが、複数車両のデータを用いる場合はこの期間を短くすることができる。

ステップＳ５０２ではＧＰＳの高度座標および車両の速度情報から下り傾斜角を計算する。スロープは例えば１秒間の高度変化ΔＨ［ｍ／ｓ］および速度Ｖ［ｍ／ｓ］からΔＨ／Ｖ［％］と計算できる。

ステップＳ５０３では下り傾斜角が予め定めた閾値４（例えば急勾配とみなされる１０％）以上でかつ積載量がゼロ（空荷状態）であるか否かを判定し、下り傾斜角が閾値４以上でかつ空荷状態の場合（ＹＥＳ）はステップＳ５０４に進み、下り傾斜角が閾値４未満または積荷状態の場合（ＮＯ）は当該フローを終了する。

ステップＳ５０４では燃料流量から燃料エネルギの集計を行う。燃料エネルギの計算は燃料流量ｌ［ｌ／ｈ］に燃料密度Ｄ［ｋｇ／ｌ］と低発熱量Ｈ［ｋＷ／ｋｇ］を用いて、ｌ＊Ｄ＊Ｈで算出できる。

ステップＳ５０５では燃料エネルギの変動幅が予め決めた閾値５よりも小さいか否かを判定し、閾値５よりも小さい場合（ＹＥＳ）はステップＳ５０６に進み、閾値５以上である場合（ＮＯ）は当該フローを終了する。これにより急勾配開始でアクセルを戻していない状態や勾配が終了しアクセルを踏み込む場所を除去できる。図６に車両１台の１週間分の走行データを可視化した結果の一例を示す。ここではＧＰＳデータを約３０ｍのメッシュで区分し、一度でも通過したメッシュをグレーで表示している。ステップＳ５０６では空荷下り急勾配のメッシュ毎に走行頻度を計算する。続くステップＳ５０７では頻度順位が予め決めた閾値６よりも小さいか否かを判定し、閾値６よりも小さい場合（ＹＥＳ）はステップＳ５０８に進み、閾値６以上である場合（ＮＯ）は当該フローを終了する。図６（ａ）は、ステップＳ５０７で走行頻度の順位が閾値６以下と判定された安定走行区間のメッシュを丸で表している。

ステップＳ５０８でメッシュＩＤを安定走行区間として設定し、当該フローを終了する。ＧＰＳからメッシュＩＤを特定する方法は何でも良いが、例えばquadkeyを使うと簡単にＧＰＳ座標からメッシュＩＤを算出することが可能となる。このような構成にすることで、より多く走行する空荷下り急勾配でかつ燃料エネルギのばらつきが少ない安定走行区間をユーザが選択できる。なお、ここで説明した処理は一例であり、スロープの代わりにピッチセンサのピッチ角を用いて下り勾配を判定しても、燃料エネルギの代わりに回生電力を用いても同様に安定走行区間の設定ができる。

また、本実施例では、すべての空荷下り急勾配において劣化判定を行うのではなく、図５で説明したように走行頻度が高い空荷下り急勾配を安定走行区間として登録し、その中から実際に入出力エネルギを集計する安定走行区間をユーザが選択する（図４のステップＳ４０１）。図６（ｂ）は、図６（ａ）に丸で表したメッシュのうち、図４のステップＳ４０１で安定走行区間に設定されたメッシュを四角で表している。このように安定走行区間を設定することにより、複数車両を同一条件で比較することができ、後述する相対比較により確実な劣化判定が可能となる。

図７は、安定走行区間の走行頻度を車両毎に集計した結果を表示する画面の一例を示す図である。ｘｘｘ１とｘｘｘ２は各々、別々の車両を示す。各車両の走行頻度が予め決めた閾値（誤判定防止閾値）よりも大きいか否かをユーザに提示することにより、外れ値による誤判定を防止するためメッシュＩＤを多く設定するか、あるいは集計期間を長くするかをユーザが判断できるようになる。例えばｘｘｘ１号機は誤判定防止閾値よりも走行頻度が高いため、劣化判定の結果は信頼でき、ｘｘｘ２号機は劣化判定がなされていても信頼性は低い。よってｘｘｘ２号機の劣化判定をより確実にするためには、集計期間を伸ばすか安定走行区間を増やす必要がある旨をユーザマニュアルに記載するか、システム上でその旨をユーザに通知すれば良い。また、誤判定防止閾値よりも走行頻度が低い場合、対象機のｘｘｘ２号機の車載モニタに「集計値が少ないため、信頼度が十分でない」旨を表示することとしてもよい。

（まとめ）
本実施例では、エンジン１１を含む複数の部品１１～１４からなるパワートレイン系統１０を有する車両１０１を管理する車両管理システム３００において、車両１０１に設けられたセンサ１０１ａにより検出される車両１０１の情報に基づいて、複数の部品１１～１４のうちの１つの部品の入出力エネルギ（燃料エネルギや回生電力）を算出する処理装置２０２を備え、処理装置２０２は、車両１０１の走行区間のうち前記入出力エネルギが安定する走行区間を安定走行区間として設定し、前記安定走行区間における前記入出力エネルギの値を集計し、前記安定走行区間において集計された前記入出力エネルギの値に基づいて前記１つの部品の劣化を検出する。

以上のように構成した本実施例によれば、車両１０１のパワートレイン系統１０を構成する部品１１～１４の入出力エネルギが安定する走行区間における当該入出力エネルギの集計結果に基づいて部品１１～１４の劣化を判定することにより、部品１１～１４の劣化判定機会が増加するため、部品１１～１４の劣化を確実に検知することが可能となる。

また、本実施例におけるパワートレイン系統１０は、エンジン１１によって駆動される主発電機１２と、車両１０１を駆動するモータ１４と、主発電機１２からモータ１４に電力を供給するインバータ１３とを有し、前記安定走行区間は、主発電機１２が発電を停止している走行区間である。これにより、入出力エネルギがより安定する走行区間を安定走行区間として設定することが可能となる。

また、本実施例における安定走行区間は、車両１０１が空荷状態で走行する下り勾配の走行区間である。これにより、鉱山ダンプ１０１のパワートレイン系統１０の劣化を確実に検知することが可能となる。

また、本実施例におけるセンサ１０１ａは、ピッチ角度センサまたはＧＰＳセンサを含み、処理装置２０２は、前記ピッチ角度センサにより検出される車両１０１のピッチ角、または前記ＧＰＳセンサで検出される高度情報に基づいて、下り勾配を検知する。これにより、下り勾配の検出精度を向上させることが可能と直る。

また、本実施例における処理装置２０２は、前記安定走行区間において集計された、エンジン１１に投入される燃料エネルギに基づいてエンジン１１の劣化を検知する。これにより、エンジン１１の劣化を確実に検知することが可能となる。

また、本実施例における処理装置２０２は、前記安定走行区間において集計されたモータ１４の回生電力に基づいてモータ１４またはインバータ１３の劣化を検知する。これにより、モータ１４またはインバータ１３の劣化を確実に検知することが可能となる。

また、本実施例における処理装置２０２は、エンジン１１、モータ１４またはインバータ１３の劣化を検出しなかった場合に、空荷走行時に集計されたパワートレイン系統１０の効率に基づいて主発電機１２の劣化を検知する。これにより、主発電機１２の劣化を確実に検知することが可能となる。

また、本実施例における処理装置２０２は、所定期間における前記燃料エネルギが所定の閾値よりも大きい車両１０１、前記所定期間における前記回生電力が所定の閾値よりも小さい車両１０１、または、前記所定期間におけるパワートレイン系統１０の効率が所定の閾値よりも小さい車両１０１を保守対象車両として通知する。これにより、パワートレイン系統１０が劣化した車両１０１の保守作業を速やかに行うことが可能となる。

本発明の第２の実施例について図８から図１０を用いて説明する。第１の実施例では、パワトレ系１０の劣化判定において誤判定を防止しつつ、エンジン１１、主発電機１２、インバータ１３またはモータ１４の劣化を検知する方法について説明した。また、安定走行区間の個数や集計期間を調整することで外れ値による誤判定を防止できることも説明した。本実施例では、パワトレ系１０の劣化には至っていない車両の中から定期保守を優先的に行うべき車両（定期保守対象車両）を選定する方法について説明する。

図８は、安定走行区間における平均燃料エネルギを車両毎に集計した結果を表示する画面の一例を示す図である。図中の劣化判定閾値はエンジン１１の劣化判定閾値（図４のステップＳ４０３の閾値１）であり、これを超えた車両が保守対象車両であることはすでに説明したが、本実施例では劣化判定閾値を下回っている車両の中から定期保守対象車両を選定する。これはダンプパワトレ系の保守は準備も工数もかかることから、予め決められた周期でメンテナンス（定期保守）を実施する場合が多く、その場合には最も劣化が進んだ車両から保守をするのが好ましいと考えられるからである。よって図８では平均燃料エネルギが大きい車両順に号機ＩＤを並べた相対比較を行っている。ここで定期保守対象車両の候補は図８の最も左側の車両（平均燃料エネルギが最も高い車両）から順に選定される。なお、図示は省略するが、安定走行区間における平均回生電力を車両毎に集計した結果を表示してもよい。

図９は、安定走行区間における平均燃料エネルギの算出に用いた燃料エネルギの分布の一例を示す図である。図９（ａ）及び図９（ｂ）において、平均燃料エネルギＥｘｘ１が高いｘｘｘ１号機の燃料エネルギ分布を破線で表し、他の全車両の燃料エネルギ分布を実線で表している。図９（ａ）は、ｘｘｘ１号機のエンジン１１が機械摩耗等により劣化した場合の分布であり、燃料エネルギの分布が他の全車両の分布に対して右側にずれている。このような劣化は急激に進展することは少ない。一方図９（ｂ）は、ｘｘｘ１号機のエンジン１１に時々異常が発生している場合の分布であり、エンジン電気系のトラブルなどの異常によりｘｘｘ１号機が走行不能となる可能性がある。よって、図８において左側の平均燃料エネルギが高い車両から順に燃料エネルギ分布を調査し、すべての車両の燃料エネルギ分布が図９（ａ）の破線で示すような分布であれば平均燃料エネルギが最も高い車両から順に定期保守対象車両とし、図９（ｂ）の破線で示すような燃料エネルギ分布の車両が存在する場合は当該車両を優先して定期保守対象車両とする。なお図９は平均燃料エネルギの算出に用いた燃料エネルギを分布図を用いて表示した一例だが、（ｂ）のように時々異常が発生している車両は、緊急性が高い。そこのため、当該車両を担当する担当保守員のＩＤや携帯端末の識別情報（たとえば電話番号）と対応付けておき、通知先として優先度を高くするように設定してもよい。また、保守点検の必要性・緊急性などの簡易的な情報を携帯端末に、詳細な情報はオフィスの表示端末装置２０３に表示するなどの設定をしておけば、さらに柔軟な対応が可能になる。

図１０は、燃料エネルギおよび回生電力の時系列変化を表示する画面の一例を示す図である。図１０（ａ）は図９（ｂ）に対応する時系列変化を示しており、劣化判定閾値を超えた場所や時刻のデータをより詳細に分析することで、劣化要因を判別できることもある（実施例３，４で詳述）。また、図１０（ｂ）はある特定の期間だけすべての車両の回生電力が低下している状況を表している。この状況は天候による路面状況の悪化に起因するものであり、このような期間のデータを入出力エネルギ（燃料エネルギや回生電力）の集計期間から除く（診断を禁止する）ことでより確実な劣化判定が可能となる。

以上の説明のように入出力エネルギの平均値だけではなく、他の号機との比較や、エネルギ量の分布や時系列変化をユーザに提示することで、パワトレ系の状態に応じた保守対象車両の選定が可能となる。また、これまで燃料エネルギを用いてエンジン１１の劣化を判定する方法を説明したが、燃料性状（燃料密度・低発熱量）が変わらない場合は燃料流量で代替しても同じ結果が得られる。

（まとめ）
本実施例における車両管理システム３００は、燃料エネルギまたは回生電力の時系列変化を表示する表示端末装置２０３を備える。

以上のように構成した本実施例によれば、パワトレ系１０の劣化要因を判別するための分析を行うことが可能となる。

また、本実施例における車両管理システム３００は、安定走行区間における平均燃料エネルギまたは平均回生電力を車両毎に集計した結果を表示する表示端末装置２０３を備える。これにより、保守対象車両の選定をより適切に行うことが可能となる。

また、本実施例における処理装置２０２は、複数の車両１０１の回生電力が特定の期間で同時に低下した場合に、燃料エネルギまたは回生電力の集計期間から前記特定の期間を除外する。これにより、エンジン１１、モータ１４またはインバータ１３の劣化を確実に判定することが可能となる。

本発明の第３の実施例について、図１１から図１３を用いて説明する。本実施例では、図４のステップＳ４０４でエンジン１１が劣化と判定された場合の劣化要因を安定走行区間走行時（空荷下り急勾配走行時）の稼働データから判定する方法について説明する。

図１１は、安定走行区間走行時の燃料エネルギの時系列変化の一例を示すチャートである。アキュムレータ圧が低下するとアキュムレータポンプ１９を駆動するためにエンジン１１に追加の負荷がかかる。そのため、エンジン１１の回転変動や回転変動を抑えるために燃料エネルギが周期的に増加し、ピーク周期が観測される。ピーク周期はアキュムレータの劣化に応じて短くなる。劣化がさらに進むと最終的にアキュムレータポンプ１９を常時駆動することとなり、ピーク周期が観測できなくなる。従って、ピーク周期が短くなる現象を捉えることでアキュムレータの劣化を検知できる。

図１２は、安定走行区間走行時のブローバイ圧の時系列変化の一例を示すチャートである。この図に示すように安定走行区間走行時のブローバイ圧を観測し、その値が所定の閾値を超えた場合にはブローバイ異常によりエンジン１１が劣化判定されたことが分かる。これはグリッドファン１８を補助発電機１７で回している際のエンジン１１はアイドル状態であり、一般的にアイドル状態は非加給状態であるためブローバイ圧の逃げ場所がなく、ブローバイ制御を行ってもブローバイ圧が下がらないという性質を利用している。よって安定走行区間走行中がブローバイ吹き抜けによる圧力上昇を最も検知しやすく、これによりエンジン劣化の要因がブローバイの吹き抜け（圧縮不足）によるものだと判断できる。

図１３は、燃料エネルギの増加要因を分離する処理の一例を示すフローチャートである。ステップＳ１３０１では燃料エネルギの増加判定（図４のステップＳ４０１～Ｓ４０４に相当）あるいは他の車両との比較（実施例２で詳述）により、エンジン劣化判定を実施する。ステップＳ１３０２では安定走行区間走行時の燃料エネルギのピーク周期を算出する。ステップＳ１３０３では、ピーク周期が予め定めた閾値７よりも小さいか否かを判定し、閾値７よりも小さい場合（ＹＥＳ）はステップＳ１３０４に進み、閾値７以上である場合（ＮＯ）はステップＳ１３０５に進む。

ステップＳ１３０４では、アキュムレータの起動間隔が短くなっているため、リークもしくはアキュムレータポンプ１９の出力低下（アキュムレータ異常）が発生している旨をユーザに通知し、当該フローを終了する。ステップＳ１３０５では安定走行区間におけるブローバイ圧を算出する。ステップＳ１３０６ではブローバイ圧のピーク値が予め決めた閾値８よりも大きいか否かを判定し、閾値８よりも大きい場合（ＹＥＳ）はステップＳ１３０７に進み、閾値８以下である場合（ＮＯ）はステップＳ１３０８に進む。

ステップＳ１３０７ではブローバイの吹き抜けが増加している旨を通知し、ピストンリングやガスケット等に異常が発生していることをユーザに通知する。ステップＳ１３０８ではアキュムレータもしくピストンリング以外の部品に異常が発生していることを通知する。これによりユーザは、エンジン劣化検知時にどの箇所を調べれば良いかを適切に判断できる。

（まとめ）
本実施例における処理装置２０２は、エンジン１１の劣化を検知した場合に、安定走行区間におけるエンジン１１のブローバイ圧に基づいて、エンジン１１のシリンダリングまたはガスケットの異常を検知する。

また、本実施例における処理装置２０２は、エンジン１１の劣化を検知した場合に、安定走行区間においてエンジン１１に供給される燃料エネルギのピーク周期に基づいて、エンジン１１に供給される燃料を蓄圧するアキュムレータの異常を検知する。

以上のように構成した本実施例によれば、エンジン１１の劣化が検知された際時にどの箇所を調べれば良いかをユーザが適切に判断することが可能となる。

本発明の第４の実施例について、図１４および図１５を用いて説明する。本実施例では、図４のフローチャートでエンジン１１、モータ１４及びインバータ１３が正常判定された場合に、グリッドファン１８の劣化を検知する方法について説明する。

図１４は、安定走行区間走行時のグリッド温度の時系列変化の一例を示すチャートである。劣化によりグリッドファン１８の回転数が遅くなる、あるいはフィルタ詰まりによりグリッド抵抗１６にあたる空気流量が少なくなると、正常時と比較してグリッド温度が高くなる。そこで、グリッド温度が予め決めた判定閾値を超えた場合にグリッドファン１８を劣化と判定する。また、安定走行区間走行時は回生電力がほぼ最大であり、これに対応するためグリッドファン１８も最大運転となるため、グリッドファン１８の劣化による回転数低下の影響がグリッド温度に最も現れる。

図１５は、グリッドファン１８の劣化判定処理の一例を示すフローチャートである。ステップＳ１５０１（図４のステップＳ４０１～Ｓ４０６に相当）では、エンジン１１、モータ１４及びインバータ１３が正常であるか否かを燃料エネルギもしくは回生電力の大きさに基づき判定する。ステップＳ１５０１で正常判定された場合（ＹＥＳ）はステップＳ１５０２に進み、異常判定された場合（ＮＯ）は当該フローを終了する。

ステップＳ１５０２では安定走行区間のグリッド温度を集計する。そしてステップＳ１５０３では、集計したグリッド温度が予め決めた閾値９よりも大きいか否かを判定し、閾値９よりも大きい場合（ＹＥＳ）はステップＳ１５０４に進み、閾値９以下である場合（ＮＯ）は当該フローを終了する。

ステップＳ１５０４では、回生電力の増加は無く、かつエンジン１１が正常であるため、グリッドファン１８が劣化したと判定し、その旨をユーザに通知する。本実施例のポイントはエンジン１１、モータ１４及びインバータ１３が正常状態であることを事前に判定していることであり、これによりエンジン出力低下や回生電力低下による、グリッドファン劣化の誤判定を防止できる。

（まとめ）
本実施例における処理装置２０２は、エンジン１１、モータ１４またはインバータ１３の劣化を検知しなかった場合に、回生電力を熱に変換するグリッド抵抗１６の、安定走行区間における温度（グリッド温度）に基づいて、グリッド抵抗１６を冷却するグリッドファン１８の異常を検知する。

以上のように構成した本実施例によれば、グリッドファン１８の異常を適切に検知することが可能となる。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成の一部を加えることも可能であり、ある実施例の構成の一部を削除し、あるいは、他の実施例の一部と置き換えることも可能である。

１０…パワートレイン系統、１１…エンジン（部品）、１２…主発電機（部品）、１３…インバータ（部品）、１４…モータ（部品）、１５…チョッパ回路、１６…グリッド抵抗、１７…補助発電機、１８…グリッドファン、１９…アキュムレータポンプ、２１…安定走行区間判定部、２２…入出力エネルギ算出部、２３…劣化判定部、１００…鉱山エリア、１０１…鉱山ダンプ（車両）、１０１ａ…センサ、１０２…ショベル、１０３…ドーザ、２００…鉱山管理システム、２０１…記憶装置、２０２…サーバ（処理装置）、２０３…表示端末装置、３００…車両管理システム、３０１…運行計画者、３０２…オペレータ指導者、３０３…路面保守員、３０４…機器保守員、３０５…採掘責任者、４００…インターネット。

Claims (14)

1. エンジンを含む複数の部品からなるパワートレイン系統を有する車両を管理する車両管理システムにおいて、
   前記車両に設けられたセンサにより検出される前記車両の情報に基づいて、前記複数の部品のうちの１つの部品の入出力エネルギを算出する処理装置を備え、
   前記処理装置は、
   前記車両の走行区間のうち前記入出力エネルギが安定する走行区間を安定走行区間として設定し、
   前記安定走行区間における前記入出力エネルギの値を集計し、
   前記安定走行区間において集計された前記入出力エネルギの値に基づいて前記１つの部品の劣化を検出する
   ことを特徴とする車両管理システム。
2. 請求項１に記載の車両管理システムにおいて、
   前記パワートレイン系統は、前記エンジンによって駆動される主発電機と、前記車両を駆動するモータと、前記主発電機から前記モータに電力を供給するインバータとを有し、
   前記安定走行区間は、前記主発電機が発電を停止している走行区間である
   ことを特徴とする車両管理システム。
3. 請求項２に記載の車両管理システムにおいて、
   前記安定走行区間は、前記車両が空荷状態で走行する下り勾配の走行区間である
   ことを特徴とする車両管理システム。
4. 請求項３に記載の車両管理システムにおいて、
   前記センサは、ピッチ角度センサまたはＧＰＳセンサを含み、
   前記処理装置は、前記ピッチ角度センサにより検出される前記車両のピッチ角、または前記ＧＰＳセンサで検出される高度情報に基づいて、前記下り勾配を検知する
   ことを特徴とする車両管理システム。
5. 請求項２に記載の車両管理システムにおいて、
   前記処理装置は、前記安定走行区間において集計された、前記エンジンに投入される燃料エネルギに基づいて前記エンジンの劣化を検知する
   ことを特徴とする車両管理システム。
6. 請求項５に記載の車両管理システムにおいて、
   前記処理装置は、前記安定走行区間において集計された前記モータの回生電力に基づいて前記モータまたは前記インバータの劣化を検知する
   ことを特徴とする車両管理システム。
7. 請求項６に記載の車両管理システムにおいて、
   前記処理装置は、前記エンジン、前記モータまたは前記インバータの劣化を検出しなかった場合に、空荷走行時に集計された前記パワートレイン系統の効率に基づいて前記主発電機の劣化を検知する
   ことを特徴とする車両管理システム。
8. 請求項７に記載の車両管理システムにおいて、
   前記処理装置は、所定期間における前記燃料エネルギが所定の閾値よりも大きい前記車両、前記所定期間における前記回生電力が所定の閾値よりも小さい前記車両、または、前記所定期間における前記パワートレイン系統の効率が所定の閾値よりも小さい前記車両を保守対象車両として通知する
   ことを特徴とする車両管理システム。
9. 請求項６に記載の車両管理システムにおいて、
   前記燃料エネルギまたは前記回生電力の時系列変化を表示する表示端末装置を備える
   ことを特徴とする車両管理システム。
10. 請求項９に記載の車両管理システムにおいて、
    前記安定走行区間における平均燃料エネルギまたは平均回生電力を前記車両毎に集計した結果を表示する表示端末装置を備える
    ことを特徴とする車両管理システム。
11. 請求項５に記載の車両管理システムにおいて、
    前記処理装置は、前記エンジンの劣化を検知した場合に、前記安定走行区間における前記エンジンのブローバイ圧に基づいて、前記エンジンのシリンダリングまたはガスケットの異常を検知する
    ことを特徴とする車両管理システム。
12. 請求項５に記載の車両管理システムにおいて、
    前記処理装置は、前記エンジンの劣化を検知した場合に、前記安定走行区間において前記エンジンに供給される燃料エネルギのピーク周期に基づいて、前記エンジンに供給される燃料を蓄圧するアキュムレータの異常を検知する
    ことを特徴とする車両管理システム。
13. 請求項６に記載の車両管理システムにおいて、
    前記処理装置は、前記エンジン、前記モータまたは前記インバータの劣化を検知しなかった場合に、前記回生電力を熱に変換するグリッド抵抗の、前記安定走行区間における温度に基づいて、前記グリッド抵抗を冷却するグリッドファンの異常を検知する
    ことを特徴とする車両管理システム。
14. 請求項６に記載の車両管理システムにおいて、
    前記処理装置は、複数の前記車両の前記回生電力が特定の期間で同時に低下した場合に、前記燃料エネルギまたは前記回生電力の集計期間から前記特定の期間を除外する
    ことを特徴とする車両管理システム。

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