JP4492338B2 - 動力計測システムの異常検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動運転機能を有する動力計測システム（エンジンベンチテスター、パワートレインテスター、シャシーダイナモメータ）において、試験体の自動耐久試験などの試験中に異常が発生したときにそれを検出する装置に関する。

図３に自動運転機能を有する動力計測システム（パワートレインテスター）の構成例を示す。本システムは、自動運転スケジュールの作成・実行指令出力機能をもつコンピュータ１及び試験対象と負荷装置（ダイナモメータ）の制御を行うコントローラ２、負荷装置の制御盤３および負荷装置（ダイナモメータ）４から構成され、試験体（試験対象）５の自動耐久試験などの試験を可能にする。

この試験を実現するため、動力計測システムのコンピュータ１は、あらかじめ試験者が作成した自動運転スケジュールを読み込み、試験体５及び負荷装置（ダイナモメータ）４を自動的に繰り返し動力運転する自動試験処理機能を有している。

自動試験処理機能は、ある運転パターンを繰り返し実行する運転スケジュールをもち、１回分の運転パターンと繰り返し回数の設定によって自動的に規定回数の繰り返し動力運転を行う構成にされる。運転パターンは、指令値とその指令値への変化率及び次の指令値への移行条件（時間、検出値の値等）の組の集合で記述される。この組のいくつかの固まりをグループ化し、その繰り返し回数を設定することで、試験体に繰り返し特定の運転パターンに従った自動動力運転を行う試験を無人で行うことを可能としている。

さらに、自動試験処理機能は、試験情報を計測、記録および異常を検出する処理機能を有しており、試験体の計測値があらかじめ設定した範囲を超えた場合などに異常と判定し、試験停止処理を自動的に行い、異常状態に至った直前の試験情報を記録することができる。

異常判定対象としては、例えば、試験体５および負荷装置４の回転数異常、試験トルクの上限／下限範囲異常などがあり、異常判定には判定対象項目毎の検出値とその設定値（閾値）を比較して判定し、警報出力する（例えば、特許文献１参照）。

このような自動試験処理機能は、例えば自動耐久試験では図４に示す処理フローになる。試験者は自動運転スケジュールの作成とコンピュータ１への入力を行い（Ｓ１）、コンピュータ１による自動耐久試験を開始させる。コンピュータ１は、自動運転スケジュールに従い、試験体５および負荷装置４の制御指令を生成・出力し、１回の自動耐久運転を行う（Ｓ２）。コンピュータ１は、自動耐久運転中に、異常の有無をチェックする（Ｓ３）。この異常には、設備装置の異常、試験者が任意に設定した計測項目が正常範囲を越えたこと等によって検出する。

異常発生が無く、１回の自動耐久運転を終了したとき、コンピュータ１は、当該運転が規定回数の運転に達したか否かをチェックする（Ｓ４）。このチェックで、自動耐久運転が規定回数に達していない場合には再び自動耐久運転に戻り、規定回数に達していれば自動耐久試験が正常になされたとして試験を終了する。

コンピュータ１は、自動耐久運転中に何らかの異常が発生したとき、異常検出による運転停止処理を行い（Ｓ５）、異常発生前後の運転データの記録、表示を行い、自動耐久試験を終了する（Ｓ６）。
特開平９−１５１００号公報

前記のように、現在の自動耐久試験などでは、試験者が試験体のある計測値に関して正常範囲を規定した項目に対してその値を超えた事による異常判定を行っている。

このため、計測を行っている項目でも試験者が想定していなかった項目の異常値に起因する異常発生や、試験者の規定範囲内の値でありながら、複数の項目の相関および計測できない試験体の異常な状態に起因する異常判定ができない。

さらに、計測値が試験者の規定範囲を超えたときは既に異常になったあとであり、その要因が二次的であった場合や、一次要因であったとしても、停止までに複数の異常が発生した場合に、異常停止した試験体の調査から一次要因の発生経緯を観察することが困難である。

図５は、上記問題の発生状況の例を示す。同図の（ａ）に示す運転パターンは、車速の場合で示し、運転区間Ｒ１では零速度から速度Ａまで加速させ、速度Ａになった次の運転区間Ｒ２では速度Ａで設定時間ｔ１秒だけ定速運転し、次の運転区間Ｒ３では速度Ａから速度Ｂまで減速させ、速度Ｂになった次の運転区間Ｒ４では速度Ｂで設定時間ｔ２秒だけ定速運転し、次の運転区間Ｒ５では速度Ｂから零速度まで減速運転する。

上記の運転パターンの繰り返しによる自動耐久試験は、設定回数だけ繰り返し行われる。この設定回数の繰り返し試験における運転パターンのうち、運転区間Ｒ１とＲ２での車速が図５の（ｂ）に示すように変化した場合、Ｎ回目からＮ＋１回目の試験に異常が起き始めているが、車速が上限車速のみを越えていないため、異常検出がなされないまま次のＮ＋２回目の運転に入り、このＮ＋２回目で車速が上限車速を越えたときに異常検出がなされ、この検出で運転停止がなされる。

このような異常検出では、実際の異常が起き始めたＮ回目の運転での各種の計測情報を得ることができないため、試験停止が遅れて試験体や負荷装置の保護が難しくなる。また、異常原因の究明が難しくなる。

本発明の目的は、異常が起き始めた時点で異常を検出してその時点の各種計測情報を取得でき、試験体や負荷装置の保護および異常原因の究明を確実、容易にする動力計測システムの異常検出装置を提供することにある。

本発明は、前記の課題を解決するため、自動運転パターンの繰り返し運転における運転パターンの各運転時間と、予め設定又は計測された運転時間との偏差が許容偏差設定値内にあるか否かで異常の有無を判定する異常検出手段を備えること、さらには運転パターンの運転時間による異常判定に、試験体のトルクなどの他の計測対象の値が許容偏差設定値内にあるか否かの異常判定を組み合わせることで、計測値範囲による異常判定では検出できない、もしくはそこに至る経緯状態での運転に異常が現れた時点で異常検出できるようにしたもので、以下の構成を特徴とする。

（１）試験体を負荷装置に接続し、自動運転パターンに従って試験体の動力運転を行い、この動力運転を規定回数だけ繰り返し実行して試験体の動力試験をする動力計測システムにおいて、
前記自動運転パターンの繰り返し動力運転における運転パターンの１回目の運転時間と、２回目以降の運転時間との偏差が許容偏差設定値内にあるか否かで異常の有無を判定する異常検出手段を備えたことを特徴とする。

（２）前記異常検出手段は、試験中における試験体のトルクや速度、負荷装置の電流や電圧、試験体から発生する音のいずれか１つの計測値または複数を組み合わせた１回目の計測値と、２回目以降の当該計測値との偏差が許容偏差設定値内にあるか否かを判定し、この判定結果と前記運転パターンの運転時間による異常の有無判定結果と組み合わせて異常の有無を判定することを特徴とする。

（３）前記異常検出手段は、異常の有りの判定で試験の停止処理を行い、その判定時点の試験情報を記録する手段を備えたことを特徴とする。

以上のとおり、本発明によれば、自動運転パターンの繰り返し運転における運転パターンの各運転時間と、予め設定又は計測された運転時間との偏差が許容偏差設定値内にあるか否かで異常の有無を判定する異常検出手段を備えたため、以下の効果がある。

従来の異常検出機能よりも早期に異常検出ができ、試験者の想定外の何らかの異常により運転時間などが異常となった場合に試験体や負荷装置が計測値異常に至る前の試験体の異常を検出することが可能となる。また、試験体や負荷装置の保護および異常原因の究明が確実、容易になる。

また、運転パターンの運転時間による異常判定に、試験体のトルクなどの他の計測対象の値が許容偏差設定値内にあるか否かの異常判定を組み合わせることで、異常判定の確度を一層高めることができる。

図１は、本発明の実施形態を示す異常検出装置に設けた異常判定の模式図である。この異常判定には、試験体の異常を運転パターンの運転時間を基に判定する。

前記のように、自動耐久試験などの試験では特定の運転パターンを長時間繰り返し行う。このとき、運転パターンは各運転区間Ｒ１〜Ｒ５（図５参照）別に速度と運転時間が規定されているため、試験体が正常であれば、パターンを一回消化する時間はほぼ変化が無い筈である。

そこで、本実施形態では、１回目の運転パターンによる運転が開始された時点から１回目のパターン運転が終了するまでの時間Ｔ₁を計測して記憶しておく。その後、２回目以降の運転パターンによる運転の所要時間Ｔ_Nを計測し、この時間Ｔ_Nと１回目の所要時間Ｔ₁との偏差（±ΔＴ）が許容時間内にあるか否かを比べることにより、試験装置および試験体の異常の有無を判定する。

なお、「偏差（±ΔＴ）の許容時間」は試験者があらかじめ設定し、２回目以降の運転パターンによる運転時間が１回目の所要時間に対して、「偏差の許容時間」以上ずれた時点で「パターン運転消化時間異常」として、車速異常時と同様に運転停止処理を行う。

図１では、図５と同様に、運転パターンが車速の場合で示し、１回目の運転時間Ｔ₁と２回目以降の運転所要時間Ｔ₂、Ｔ₃、Ｔ₄、…とを比較して異常の有無を判定する。図中では、Ｎ回目に異常が起き始めた場合を示し、異常判定処理にはその運転所要時間Ｔ_Nと時間Ｔ₁との偏差が許容値を越えることでＮ回目の運転時に異常検出し、その時点で運転停止出力を得る。これにより、動力計測システムは、Ｎ＋１回目以降の運転を停止して試験体や負荷装置を確実に保護し、さらに異常検出時点での各種計測情報を取得することで異常原因の究明を確実、容易にする。

図２は、図１における異常判定処理の詳細な処理フローを示す。運転スケジュールによる試験開始で各回の運転時間を計測し（Ｓ１１，Ｓ１２）、当該運転が１回目の場合にはメモリに１回目の運転時間Ｔ₁を記憶しておき（Ｓ１３，Ｓ１４）、２回目以降の運転時間Ｔ_N（Ｔ₂、Ｔ₃、…）はそのつどメモリに記憶し（Ｓ１５）、運転時間Ｔ₁とＴ_Nとの偏差Ｔｅを求める（Ｓ１６）。この偏差Ｔｅの絶対値と許容誤差設定値Ｔｓの大小を比較する（Ｓ１７）。偏差Ｔｅの絶対値が偏差許容設定値Ｔｓよりも小さいときは、次の運転時間計測（Ｓ１１）に戻り、偏差Ｔｅの絶対値が偏差許容設定値Ｔｓを越えるときは、異常が起き始めていると判定してその時点の各種計測データを記録および試験停止指令を発生する（Ｓ１８）。

なお、実施形態では、運転パターンによる繰り返し試験において、その運転時間Ｔ₁とＴ_Nの偏差を基に異常判定処理をする場合を示したが、この異常判定に際して、他の計測値を基にした同様の異常判定を行い、この判定結果を運転時間による異常判定と組み合わせて異常の有無を判定することで、異常判定の確度を一層高めることができる。

例えば、測定対象を、運転時間に加えて、トルクや速度とし、１回目と２回目以降の同じ運転区間でのトルクや速度をサンプリングし、両サンプリングデータ間の偏差が一定値を越えたか否かで異常の有無を判定し、この判定結果を運転時間による異常判定と組み合わせて異常の有無を判定することができる。

また、測定対象を、運転時間に加えて、負荷装置の電流や電圧とし、１回目と２回目以降の同じ運転区間での負荷装置の電流や電圧をサンプリングし、両サンプリングデータ間の偏差が一定値を越えたか否かで異常の有無を判定することができる。さらに、測定対象を、運転時間に加えて、試験体から発生する音とし、１回目と２回目以降の同じ運転区間での音圧をサンプリングし、両サンプリングデータ間の偏差が一定値を越えたか否かで異常の有無を判定することができる。さらにまた、これら負荷装置の電流とトルクなど、複数の計測要素を組み合わせた異常の有無判定結果を運転時間による異常の有無判定結果と組み合わせて異常の有無を判定することもできる。

また、実施形態では、１回目の運転時間を比較基準として、２回目以降の運転時間との偏差から異常を判定する場合を示すが、比較基準とする運転時間は、過去の試験や予備試験により求められる値を予め設定または計測された値として求めることができる。同様に、他の計測対象（試験体のトルクや速度、負荷装置の電流や電圧、試験体から発生する音）についても、過去の試験や予備試験により求められる値を予め設定または計測された値を比較基準とすることができる。

本発明の実施形態を示す異常判定の模式図。 実施形態における異常判定の詳細フロー。 動力計測システムの構成例。 従来の自動耐久（繰り返し）試験の処理フロー。 従来の異常判定による問題の発生状況例。

符号の説明

１ コンピュータ
２ コントローラ
３ 制御盤
４ 負荷装置（ダイナモメータ）
５ 試験体（試験対象）

Claims (3)

1. 試験体を負荷装置に接続し、自動運転パターンに従って試験体の動力運転を行い、この動力運転を規定回数だけ繰り返し実行して試験体の動力試験をする動力計測システムにおいて、
   前記自動運転パターンの繰り返し動力運転における運転パターンの１回目の運転時間と、２回目以降の運転時間との偏差が許容偏差設定値内にあるか否かで異常の有無を判定する異常検出手段を備えたことを特徴とする動力計測システムの異常検出装置。
2. 前記異常検出手段は、試験中における試験体のトルクや速度、負荷装置の電流や電圧、試験体から発生する音のいずれか１つの計測値または複数を組み合わせた１回目の計測値と、２回目以降の当該計測値との偏差が許容偏差設定値内にあるか否かを判定し、この判定結果と前記運転パターンの運転時間による異常の有無判定結果と組み合わせて異常の有無を判定することを特徴とする請求項１に記載の動力計測システムの異常検出装置。
3. 前記異常検出手段は、異常有りの判定で試験の停止処理を行い、その判定時点の試験情報を記録する手段を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の動力計測システムの異常検出装置。

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