JP4193779B2 - 車両の故障診断方法、故障診断システム、車載装置、故障解析装置、故障診断装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の故障診断方法、故障診断システムに関する。

マイクロプロセッサの進歩に伴い近年の車両にはマイクロプロセッサを使った電子制御装置が各所に採用されている。こうした電子制御装置（以下、ＥＣＵという。）は車両の走行性能、安全性、快適性等の改善に大きく寄与するものであるが、制御が電子的に行なわれ複雑、高度であるため故障の発生や原因を勘と経験だけで見つけることは困難である。このためそれらのＥＣＵには自己診断プログラムが搭載されており、センサやマイクロプロセッサ自体の動作状態を周期的にチェックして記録したり、異常、故障発生時にはその内容を特定するダイアグコード（ダイアグノーシスコードの略称で異常、故障コードの意味。）やフリーズフレーム・データ（異常、故障を判断した場合にその時点での各種センサのデータ等を保持したデータ列をいう。）を記録したりすることが行なわれている。

しかし、最近の車両は複数のＥＣＵが相互に連携しながら制御を行なっている場合も多いため、ダイアグコードやフリーズフレーム・データから異常、故障の具体的発生個所やその発生原因を特定するが困難な場合が多い。このような問題を解決するために記録されたダイアグコードを専用のコンピュータに取り込み、専用の故障診断プログラムにより不具合個所、不具合発生原因を特定する試みが行なわれている。

例えば、特許文献１にはダイアグコード等をユーザやカーディーラーのコンピュータに取り込んで解析するシステムが開示さている。しかし、このシステムの場合には状態検出手段としての各種センサで得られた情報が解析用のコンピュータに取り込まれるだけであるため、これらの情報だけでは具体的な故障個所を特定するには至らない場合が多い。
また、特許文献２には、複数のＥＣＵからの情報を集めて故障診断を行なう管理用コンピュータを車両に搭載し、該搭載したコンピュータに車両外のサーバから故障診断プログラムを送り込んで故障個所を特定する技術が開示されている。

しかし、異常や故障として検出される不具合の中には、特定の道路状況の下で走行している場合にのみ現れる不具合、特定の道路状況の下で走行している場合に発生しやすい傾向を持つ不具合がある。例えば、上り勾配を走行中、下り勾配を走行中、急カーブの多い下りの山岳道路を走行中、高速道路を長時間走行中、寒冷地を長時間走行中、路面状態の悪い悪路を走行中等の場合に特定部位に現れる不具合である。この種の特定の道路状況下で走行している場合に現れる不具合については、不具合が発生した地点情報、その時の道路状況、日時が分からないと故障個所の特定、故障原因の究明ができないことが多い。
特開２００１−２９６９１５号公報 特開２００３−１９９３１号公報

本発明はこのような従来技術の問題点を解決するためになされたもので、その課題はダイアグコードやフリーズフレーム・データといったダイアグ情報を故障が発生した地点情報と日時に関連付けて記録して故障診断に供することにより故障個所の特定、故障原因の究明を容易にする車両の故障診断方法、故障診断システムを提供することにある。

前記課題を解決するための請求項１又は２に記載の発明は、車両の故障診断方法であって、車両に搭載された各種電子制御装置のダイアグ情報をモニタし故障発生時のダイアグ情報を日時と、車両位置情報と、車両位置情報に基づき地図データを参照して得られる道路状況と共に記憶しておく段階と、該記憶した情報に基づいて前記ダイアグ情報から判明した故障内容と道路状況との相関を解析する段階とを含むことを特徴とする車両の故障診断方法である。

ここで故障には、異常、不具合等と呼ばれる軽度の故障も含むものとする（以下、本明細書において同じ。）。ダイアグ情報とは電子制御装置（ＥＣＵ）の故障診断機能により得られる診断情報であって、ダイアグコード（故障コード）や故障発生前後のセンサ検出値や動作状況を記録したフリーズフレーム・データなどを指す。
故障として検出される故障の中には、特定の道路状況の下で走行している場合にのみ現れる故障、特定の道路状況の下で発生する傾向のある故障がある。従って、故障内容と、故障発生時の車両位置情報に基づき地図データを参照して得られる道路状況との相関を解析すれば、故障個所の特定、故障原因の究明が容易となる効果を奏する。

また、請求項１に記載の発明は、前記故障内容と道路状況との相関を解析した後に、該解析結果を考慮した上で前記故障内容とダイアグ情報に基づき車両の故障個所の特定、故障原因の究明を行なう段階を更に含むことを特徴とする。
道路状況と故障内容との相関解析結果に基づいて修理担当者が故障個所の特定や故障原因の究明を行なうことも可能であるが、故障解析装置にて続けてそれらを行なえば経験や勘に頼らず、故障個所の特定や故障原因の究明を迅速に行なうことが可能となる。

また、請求項３に記載の発明は、車両の故障診断システムであって、車載装置と故障解析装置とを備えて構成され、前記車載装置は、自車位置を検出して地図上の道路に位置付ける車両位置検出手段と、車両に搭載された各種電子制御装置のダイアグ情報をモニタし故障発生時のダイアグ情報を日時と、車両位置情報と、車両位置情報に基づき地図データを参照して得られる道路状況と共に記憶しておくダイアグ情報モニタ手段とを備え、前記故障解析装置は該記憶した情報を入手し、該情報中のダイアグ情報に記録された故障内容と道路状況との相関を解析することを特徴とする車両の故障診断システムである。
このような構成の故障診断システムによれば、請求項１に記載の発明と同様の効果が得られる。

また、請求項３に記載の発明において、前記故障解析装置は、前記解析の結果を考慮した上で前記故障内容とダイアグ情報に基づき車両の故障個所の特定、故障原因の究明を更に行なうことを特徴とする。
このような構成の故障診断システムによれば、請求項１に記載の発明と同様の効果が得られる。

また、請求項４に記載の発明は、自車位置を検出して地図上の道路に位置付ける車両位置検出手段と、車両に搭載された各種電子制御装置のダイアグ情報をモニタし故障発生時のダイアグ情報を日時と、車両位置情報と、車両位置情報に基づき地図データを参照して得られる道路状況と共に記憶しておくダイアグ情報モニタ手段とを備える車載装置を備えることを特徴とする車両の故障診断装置である。

このような構成によりダイアグ情報を車両位置情報、日時と共に記憶しておけば、後にそれらのデータを解析することで特定の道路状況の下で現れる故障か否かを判定することができ、過去の同種の故障データと比較することでその故障個所の特定、故障原因の究明が容易となる効果を奏する。
また、請求項４に記載の発明は、ダイアグ情報モニタ手段が記憶した情報に基づき、該情報中のダイアグ情報に記録された故障内容と道路状況との相関を解析する車両の故障解析装置を備えることを特徴とする車両の故障診断装置である。

故障として検出される故障の中には、特定の道路状況の下で走行している場合にのみ現れる故障がある。従って、故障発生時の車両位置情報を基に地図データを参照して得られる道路状況と故障内容との相関を解析すれば、故障個所の特定、故障原因の究明が容易となる効果を奏する。

また、請求項４に記載の発明は、前記解析の結果を考慮した上で前記故障内容とダイアグ情報に基づき車両の故障個所の特定、故障原因の究明を更に行なうことを特徴とする。

道路状況と故障内容との相関解析結果に基づいて修理担当者が故障個所の特定や故障原因の究明を行なうことも可能であるが、故障解析装置にて続けてそれらを行なえば経験や勘に頼らず、故障個所の特定や故障原因の究明を迅速に行なうことが可能となる。

また、請求項４に記載の発明は、車載装置と、車両の故障解析装置とを、車両に搭載できる形で一体的に構成したことを特徴とする車両の故障診断装置である。

このような構成の故障診断装置によれば、故障発生時に車両内で迅速に故障個所の特定、故障原因の究明を行なうことができる効果を奏する。

以下、本発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明に係る車両の故障診断システムの構成を示したものである。故障診断システム１は、車載装置２と故障解析装置３により構成される。車載装置２と故障解析装置３とは、無線通信と汎用通信ネットワーク４とを介して情報交換可能に接続されている。

車載装置２はナビゲーション機能を備えた装置であって、制御回路６、ＧＰＳ受信機７、操作スイッチ群８、表示装置９、音声出力装置１０、通信装置１１、磁気ディスク装置（以下、ＨＤＤという。）１２を備えて構成される。制御回路６は、車載装置２の動作全般を制御する機能を有するものでマイクロコンピュータを主体に構成されており、内部にはＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、それらを接続するバス、Ｉ／Ｏインターフェース、電源装置などを備える。

ＧＰＳ受信機７はＧＰＳ用人工衛星からの信号を受信して制御回路６に伝達するもので、その情報に基づいて制御回路６内で必要な演算処理が行なわれ自車の現在位置が算出される。操作スイッチ群８は制御回路６へコマンドやデータを入力のためのもので、例えばカラー液晶ディスプレイ上に形成されたタッチスイッチ、リモコンスイッチ、音声入力装置等で構成される。表示装置９は後述する故障情報を表示する外、ナビゲーションのための道路地図、車両の現在位置、走行経路等を表示するためのもので、例えばカラー液晶ディスプレイで構成される。

音声出力装置１０は、制御回路６からの出力情報を人工音声に変えて運転者に伝えるためのもので、例えば経路案内情報の伝達に使用される。通信装置１１は故障解析装置３と情報交換を行なうためのものであるがＶＩＣＳ（Vehicle Information & Communication System）からの道路交通情報の受信などにも使用される。

ＨＤＤ１２内にはナビゲーションを行なうための地図データベース、後述するダイアグ情報を記憶するダイアグ情報データベース、及び車載装置２を動作させるための各種プログラムが予め格納されている。このプログラムには、後述する本発明の機能を発揮させるためのプログラムの他に一般的なカーナビゲーション機能を実行するためのプログラム、例えばＧＰＳ受信機７からの信号に基づいて現在位置を算出する機能、算出した現在位置を地図上に位置付けるマップマッチング処理機能、目的地や経由地の指定を受けて現在位置から目的地までの経路を探索する経路探索機能、その経路探索結果に応じた案内ルートを地図画面上に表示して案内する経路案内機能、ＶＩＣＳ（Vehicle Information & Communication System）からの道路交通情報を受信して運転者に知らせる機能などを実行するためのプログラムが含まれる。

以上のような装置の他にも車載装置２には、車速を検出する車速センサ、走行距離を検出する距離センサ、車体方位を検出する車体方位センサ、車両の上下／前後／左右方向の加速度を検出する加速度センサ、車体の傾斜角を検出する車体傾斜角センサ等が必要により取り付けられる。
車載装置２はまた、車両に搭載されたＥＣＵ群１４と車内ＬＡＮなどを介して情報交換できるようにされている。車両に搭載されているＥＣＵとしては、エンジンＥＣＵ１５、ブレーキＥＣＵ１６、オートマチックＥＣＵ１７、エアコンＥＣＵ１８、電子メータＥＣＵ１９、エアバッグＥＣＵ２０等がある。

故障解析装置３は、制御装置２２、操作スイッチ群２３、表示装置２４、ＨＤＤ２５を備えて構成される。制御装置２２はコンピュータ機能を有するものである。ＨＤＤ２５内には後述する故障解析、故障診断用のプログラムが格納されている。制御装置２２は汎用通信ネットワーク４に接続されており、通信ネットワーク４と車載装置２とは無線交信できるようにされている。従って、制御装置２２は車載装置２の保有するダイアグ情報データベースに保管されているダイアグ情報を取得することができる。

次に、このような構成の下での車両の故障診断方法について図２、図３のフロー図を参照して説明する。図２のフローは、車載装置２が車両に故障（異常、不具合と呼ばれるものも含む）が発生したことを検知し、関連する故障情報を収集してデータベースに記憶するまでの処理を表わしたものである。

最初のステップＳ１では、車両に搭載されている各ＥＣＵのダイアグ情報を逐次モニタする。このダイアグ情報のモニタは、特に故障予兆が現れやすいパラメータ値を中心にモニタする。例えば、エンジンＥＣＵでは、排気ガス中の酸素濃度値がある値以上になったか否かをモニタする。排気ガス中の酸素濃度がある値を超えれば、故障が既に発生しているか、発生しかけていると考えられるからである。なお、モニタしたパラメータ値は、ファーストイン・ファーストアウトの原則で一定時間内のサンプリング値を記憶しておく。これは後に故障発生前のパラメータ値（フリーズフレーム・データ）の変化状況を把握して故障原因の究明を容易にするためである。

続くステップＳ２では、モニタしたパラメータ値より故障が発生したか否かを判断する。故障発生の判断は、パラメータ毎にしきい値を決めておきモニタしたパラメータ値がそのしきい値を超えたか否かで判断する。この場合、しきい値は一つのパラメータ値に対して複数設定してもよい。その場合には、例えば第１のしきい値は１回でも超えた場合には即座に故障と判断する値とし、第２のしきい値は所定時間内にＮ回超えた場合に故障と判断する値というようにしきい値を定めておく。

チェックの結果、故障が発生していないと判定された場合にはステップＳ１に戻る。故障発生と判断された場合にはステップＳ３に移る。ステップＳ３では、故障が発生したＥＣＵのダイアグコード及びその故障に関連する関連情報を取得する。関連情報としてはその故障に関連してＥＣＵが記憶している情報（フリーズフレーム・データ）が取得できる。また、車載装置２側で判断し、ＥＣＵに項目を指示して取得できる情報もある。関連情報としては、例えばエンジンＥＣＵに故障発生の場合にはエンジン回転数、吸入空気温度、空燃比、失火発生の有無等が考えられる。また、上述のステップＳ１にて記憶しておいた故障発生前のデータも取得する。

続くステップＳ４では、故障発生時の車両位置情報と日時情報とを取得する。車両位置情報は車両位置検出手段にて検出される。車両位置検出手段は、ＧＰＳ受信機７、制御回路６、地図データベース、及び位置座標算出のためのプログラム、マップマッチング用のプログラムにより構成される。ＧＰＳ受信機７は複数のＧＰＳ用人工衛星からの信号を受信し、それに基づき位置座標検出のためプログラムを使用して車両の現在位置を算出する。そして、算出した位置座標を制御回路６に知らせる。

このようにして算出された車両の位置座標には誤差が含まれている。従って次に車両が道路上を走行しているとの前提で車両位置を補正して地図データベースから読み出した地図の道路上に位置付けるマップマッチング処理を制御回路６内で行なう。この処理により車両は地図の最寄りの道路上に位置付けられる。こうして車両の道路上の位置座標が確定する。

車両位置検出手段により道路上の位置座標が確定したならば、車載装置２はその位置の道路のリンクＩＤを取得する。地図データベースには、背景となる地図上に道路を描画したり経路探索、経路案内に使用したりするための道路データが記憶されている。道路データは、各道路の交差点、曲がり点、行き止まり等をノード、それぞれのノード間の道路をリンク（道路区間）と定義し、そのリンクを接続することにより道路地図を構成したものである。車両位置検出手段により車両位置が最寄りの道路上に位置付けられた時点でその地点のリンクは判明している。車載装置２はその判明しているリンクを特定するＩＤ（インデックス）を取得する。

道路データには、各リンクについてのリンク情報が記憶されている。リンク情報は前後のリンクとの接続情報、リンクの座標／形状に関する情報、車速制限／重量制限といった交通規制情報、道路の種類等、そのリンクについての様々な情報を集めたものである。リンク形状関係では、リンク長、車幅、リンクの曲がり具合、勾配、路面状況等、故障発生との関連性が考えられる項目も含まれている。

ステップＳ５では、検出された位置情報に基づいてリンクＩＤ及びそのリンクＩＤに関連付けて道路データ中に記憶されているこれらのリンク情報も地図データベースから取得する。そして、前述したダイアグコード、フリーズフレーム・データ等の故障関連情報及び日時情報と一緒にダイアグ情報データベースに記憶する。
このようにしてダイアグ情報データベースに故障情報を記憶した後、ステップＳ６にて検出した故障内容を表示装置９、音声出力装置１０により運転者に知らせ再びステップＳ１に戻る。

このように本実施形態の車載装置２は、故障関連情報を単独、あるいは日時情報との関連付けでのみ記憶するのではなく、更にその故障が発生した位置情報とその位置情報から得られるリンク情報（道路状況が含まれている。）とも関連付けて記憶する点に特徴がある。

次に、故障解析装置３の行なう処理フローを図３を参照して説明する。最初のステップＴ１では、車載装置２のダイアグ情報データベースに記憶されている情報を収集する。この情報の収集は、車載装置２と故障解析装置３とが離れた場所にある場合には図１に示したように無線通信と汎用通信ネットワーク４を介して行なう。但し、両者を近づけることができる場合には有線で接続して収集するようにしてもよいし、ＣＤ、ＤＶＤ等の記憶媒体を介して受け渡しするようにしてもよい。また、図３のフローの開始は、車載装置２側からの要求で行なってもよいし、故障解析装置３側からの要求で行なってもよい。

ダイアグ情報データベースに記憶されている故障関連情報の収集が完了したならば、ステップＴ２に移り収集した情報に基づいて故障解析を実行する。この故障解析では、故障内容と故障発生時の道路状況との相関を主に調べる。故障の中には、特定の道路状況の下で走行している場合に現れやすい故障がある。例えば、上り勾配を走行中、下り勾配を走行中、急カーブの多い下りの山岳道路を走行中、高速道路を長時間走行中、寒冷地を長時間走行中、路面状態の悪い悪路を走行中等の場合に車両の特定部位に現れる故障である。この種の特定の道路状況の下で走行している場合に現れる傾向のある故障については、故障が発生した地点情報、その時の道路状況、及び日時が分からないと故障個所の特定、故障原因の究明ができないことが多い。

ステップＴ１で収集した故障関連情報の中には、故障内容、ダイアグ情報、故障発生日時情報の他に故障発生地点のリンク情報が含まれており、そのリンク情報には道路状況に関する情報が含まれている。従って、故障内容、ダイアグ情報と道路状況との相関を解析することにより、その故障が特定の道路状況において必ず発生する故障か、特定の道路状況において発生する傾向のある故障かなどの解析が可能となる。なお、この場合、過去の解析において明らかになった道路状況と故障内容との関係をデータとして故障解析装置３に記憶させておき、そのデータをも参照して解析するとよい。

このような解析の結果、発生した故障が特定の道路状況で発生する故障、特定の道路状況で発生する傾向のある故障であることが判明すれば故障個所の特定、故障原因の究明が容易となる。また、逆に道路状況とは無関係な故障であることが判明した場合も、そのことが判明していない場合よりも故障個所の特定、故障原因の究明が容易となる。
ステップＴ３では、このような解析によって得られた結果を表示装置２に表示して知らせる。解析結果は発生した故障と道路状況との関連の有無を知らせる情報であって、故障個所、故障原因を特定する情報ではない。故障個所の特定、故障原因の究明はその解析結果に基づいて更に行なわれるものである。

この解析結果に基づく故障個所の特定、故障原因の究明は修理担当者が行なってもよいが、迅速な特定、迅速な究明、経験や勘に頼らない究明を行なうためには故障解析装置３内において故障診断プログラムを使用して行なうようにするとよい。ステップＴ４ではステップＴ２における解析結果を参考にしながら、ステップＴ１で収集した故障内容と、ダイアグコード、フリーズフレーム・データなどのダイアグ情報、その他の故障関連情報を解析して故障個所の特定、故障原因の究明を行なう。こうして判明した結果は表示装置２４に表示して知らせ、終了する。

このように本発明に係る車両の故障診断システム１においては、故障が発生した場合には故障内容、ダイアグ情報その他の故障関連情報を故障発生地点の位置情報、リンク情報、日時情報と共にダイアグ情報データベースに記憶しておく。そして、記憶したそれら情報を解析して、発生した故障が特定の道路状況の下における走行においてのみ発生する故障、発生する傾向のある故障であるか否かを最初に解析する。そしてその解析結果を参考にして最終的な故障個所の特定、故障原因の究明を行なうという順序で故障診断を進める。故障の中には道路状況に関連して発生する故障も多いため、このように道路状況との関係を先に解析することにより最終的な故障個所の特定、故障原因の究明が容易となる効果を奏する。

なお、上記実施形態では車載装置２側にて、故障発生地点のリンクＩＤを基に地図データベースからリング情報を取得してダイアグ情報データベースに記憶させた。これに代えてダイアグ情報データベースにはリンクＩＤのみを記憶させ、故障解析装置３にも地図データベースを搭載しておいてリング情報はそこから読み出すようにしてもよい。
また、前述の実施形態では図１に示したように車載装置２と故障解析装置３とを別々の装置として構成したが、これら２つの装置を一体的に構成し、故障診断装置として車両に搭載してもよい。そのような構成としておけば、故障が発生した際はその場で直ちに故障診断をすることが可能になる利点がある。

なお、特許請求の範囲に記載したダイアグ情報モニタ手段は、前記実施形態では制御回路７、ＧＰＳ受信機７、ダイアグ情報データベースと図２のフローを実行するプログラムにより構成されている。

本発明に係る故障診断システムの全体構成を示すブロック図である。 車載装置２の行なう制御フロー図である。 故障解析装置３の行なう制御フロー図である。

符号の説明

図面中、１は故障診断システム、２は車載装置、３は故障解析装置、４は汎用通信ネットワーク、６は制御回路、７はＧＰＳ受信機、８は操作スイッチ群、９は表示装置、１０は音声出力装置、１１は通信装置、１２はＨＤＤ、２２は制御装置、２３は操作スイッチ群、２は表示装置、２５はＨＤＤを示す。

Claims (4)

1. 車両の故障診断方法であって、車両に搭載された各種電子制御装置のダイアグ情報をモニタし故障発生時のダイアグ情報を日時と、車両位置情報と、車両位置情報に基づき地図データを参照して得られるリンク長、車幅、リンクの曲がり具合、勾配、路面状況を含むリンク形状と共に記憶しておく段階と、
   該記憶した情報に基づいて前記ダイアグ情報から判明した故障内容と前記リンク形状との相関を解析する段階と、
   前記故障内容と前記リンク形状との相関を解析した後に、該解析結果を考慮した上で前記故障内容とダイアグ情報に基づき車両の故障個所の特定、故障原因の究明を行なう段階を更に含むことを特徴とする車両の故障診断方法。
2. 前記故障内容と前記リンク形状との相関を解析した後に、前記車両の故障は、特定の道路状況で発生する故障であるか、特定の道路状況で発生する傾向のある故障であるか、又は道路状況とは無関係の故障であるかを判別する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の車両の故障診断方法。
3. 車両の故障診断システムであって、車載装置と故障解析装置とを備えて構成され、
   前記車載装置は、自車位置を検出して地図上の道路に位置付ける車両位置検出手段と、車両に搭載された各種電子制御装置のダイアグ情報をモニタし故障発生時のダイアグ情報を日時と、車両位置情報と、車両位置情報に基づき地図データを参照して得られるリンク長、車幅、リンクの曲がり具合、勾配、路面状況を含むリンク形状と共に記憶しておくダイアグ情報モニタ手段とを備え、
   前記故障解析装置は該記憶した情報を入手し、該情報中のダイアグ情報に記録された故障内容と前記リンク形状との相関を解析し、前記解析の結果を考慮した上で前記故障内容とダイアグ情報に基づき車両の故障個所の特定、故障原因の究明を更に行なうことを特徴とする車両の故障診断システム。
4. 自車位置を検出して地図上の道路に位置付ける車両位置検出手段と、車両に搭載された各種電子制御装置のダイアグ情報をモニタし故障発生時のダイアグ情報を日時と、車両位置情報と、車両位置情報に基づき地図データを参照して得られるリンク長、車幅、リンクの曲がり具合、勾配、路面状況を含むリンク形状と共に記憶しておくダイアグ情報モニタ手段とを備えた車載装置と、
   前記ダイアグ情報モニタ手段が記憶した情報に基づき、該情報中のダイアグ情報に記録された故障内容と前記リンク形状との相関を解析し、前記解析の結果を考慮した上で前記故障内容とダイアグ情報に基づき車両の故障個所の特定、故障原因の究明を更に行う車両の故障解析装置とを、車両に搭載できる形で一体的に構成したことを特徴とする車両の故障診断装置。

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