JP7400691B2 - 車両部品の寿命予測装置 - Google Patents

Description

本発明は、摩耗や疲労などの経年劣化による車両部品の寿命を予測する車両部品の寿命予測装置に関する。

車両では、車両を構成する車両部品の使用状況から同部品の寿命・余寿命を予測して、寿命が尽きる前に修理・交換の通知を行うことがある。特許文献１には、車両の使用環境と、気候と、部品特性の製造時からの変化と、に基づき、車両部品の寿命を予測することが記載されている。

特開２０１９－１８３８２３号公報

ところで、車両部品の経年劣化への耐性は、寸法形状や材質などの加工バラツキのため、個体毎に異なっている。一方、本来よりも長い寿命を予測した場合には、修理・交換の通知前に車両部品が経年劣化により破損することがある。そのため、従来の寿命予測装置では、公差の範囲内で経年劣化への耐性が最も低い個体を想定して寿命を予測しており、実際に使用されている車両部品の大半については本来よりも短い寿命を見積もっている。

上記課題を解決する車両部品の寿命予測装置は、車両の構成部品である車両部品の寿命を予測する装置であって、実行装置と、記憶装置と、を備えている。ここでは、車両部品の経年劣化の進行度合を示す値を劣化度とし、車両部品が寿命に達するときの前記劣化度の値を同劣化度の許容限界値とし、車両部品の個体毎の特性を示す値を個体別特性値とする。上記寿命予測装置における記憶装置には、当該寿命予測装置が寿命予測の対象とする車両部品の個体についての個体別特性値の計測の結果から求められた許容限界値の値が予め記憶されている。そして、上記寿命予測装置における実行装置は、車両での車両部品の動作状態量を取得する取得処理と、動作状態量の値に基づき前記劣化度の値を演算する演算処理と、車両部品の寿命に関する情報を、劣化度と許容限界値とに基づき生成して出力する出力処理と、を実行する。

上記寿命予測装置における実行装置は、車両部品の動作状態量を取得するとともに、その動作状態量から車両部品の劣化度を演算している。そして、演算した劣化度と、記憶装置に予め記憶された許容限界値と、に基づき、車両部品の寿命に関する情報を生成して出力する。劣化度は、車両部品の経年劣化の進行度合を、許容限界値は、車両部品が寿命に達するときの劣化度の値を、それぞれ示す。よって、劣化度の現状の値と、許容限界値と、を比較することで、車両部品の余命や、寿命に達する時期等を予測できる。

なお、上記寿命予測装置での記憶装置に記憶される許容限界値の値は、当該寿命予測装置が寿命予測の対象とする車両部品の個体についての個体別特性値の計測結果から求めた値となっている。よって、上記寿命予測装置では、経年劣化に対する耐性に個体毎のバラツキが存在する中で、該当個体の経年劣化への耐性を反映したかたちで寿命に関する情報が生成されることになる。したがって、上記車両部品の寿命予測装置によれば、車両部品の寿命予測の精度を高められる。

上記車両部品の寿命予測装置における出力処理は、車両部品のメンテナンスの要否判定の結果を、寿命に関する情報として出力する処理としてもよい。ここでの要否判定は、許容限界値から余裕代を引いた差を判定閾値として設定するとともに、劣化度の値が判定閾値以上の場合にはメンテナンスが必要であると判定する一方で、劣化度の値が判定閾値未満の場合にはメンテナンスが不要であると判定することで行われる。こうした場合、加工バラツキによる許容限界値の個体差を反映したかたちで、メンテナンスの要否判定を行える。

なお、車両部品のメンテナンスが必要であると通知されても、直ちに車両をメンテナンスに持ち込める状況にあるとは限らない。そのため、メンテナンス要との判定から車両部品が実際に寿命に到達するまでには、十分な猶予期間を設ける必要がある。猶予期間の長さは、上記余裕代の値によりある程度に調整できる。しかしながら、余裕代の値が一定でも、メンテナンス要との判定がなされた後の経年劣化の進行速度、すなわち車両部品の劣化度の増加速度が高ければ、猶予期間は短くなる。これに対しては、上記余裕代を、劣化度の増加速度が大きいときには同増加速度が小さいときよりも大きくなる値として増加速度に基づき設定される可変値とするとよい。メンテナンス要との判定までの劣化度の増加速度が高いときには、その後も劣化度の増加速度が高い状態が続く可能性が高い。そのため、上記のように余裕代を可変設定すれば、十分な猶予期間が確保され易くなる。

ハイブリッド車両や電気自動車では、回転電機が駆動源として搭載されている。こうした回転電機では、ロータの軸受け部が摩耗して、ロータがステータと干渉することがある。寿命予測の対象とする車両部品を回転電機とし、劣化度として、回転電機のロータの軸受け部の摩耗量を用いるとともに、個体別特性値として、ロータと回転電機のステータとの干渉代を用いれば、ロータとステータが干渉する迄の回転電機の寿命を予測する装置として上記寿命予測装置を構成できる。

車両部品の動作条件が同じでも、経年劣化の進行速度、すなわち劣化度の増加速度に、加工バラツキによる個体差が生じることがある。次のように寿命予測装置を構成すれば、こうした劣化度の増加速度の個体差を反映した劣化度の演算に反映できる。すなわち、個体別特性値には、許容限界値の演算に用いる許容限界値演算用の特性値と劣化度の演算に用いる劣化度演算用の特性値とが含まれており、記憶装置には、車両部品の車両組付前に計測された劣化度演算用の特性値の値が予め記憶されており、演算処理での劣化度の演算は、動作状態量と劣化度演算用の特性値と、に基づいて行われるように寿命予測装置を構成するとよい。例えばロータの軸受け部の摩耗によりロータとステータが干渉する迄の磁石埋込式の回転電機の寿命を予測する場合には、回転電機のロータの軸受け部の摩耗量を劣化度として用いるとともに、回転電機のステータとロータとの干渉代を許容限界値演算用の特性値として用い、かつロータの機械的アンバランス量と、ロータに設けられる磁極間の磁束密度のバラツキ量と、を劣化度演算用の特性値として用いるようにするとよい。

第１実施形態に係る車両部品の寿命予測装置の構成を模式的に示す図。 同実施形態での寿命予測の対象となるロータを備える回転電機の断面図。 同実施形態の寿命予測装置が実行する処理のフローチャート。 第２実施形態に係る車両部品の寿命予測装置が実行する処理のフローチャート。

（第１実施形態）
以下、車両部品の寿命予測装置の第１実施形態を、図１～図３を参照して詳細に説明する。

＜寿命予測装置の構成＞
まず、図１を参照して、本実施形態の寿命予測装置１６が搭載されたハイブリッド車両１０の駆動系の構成を説明する。ハイブリッド車両１０には、エンジン１１が搭載されている。エンジン１１は、トランスアクスル１２を介して車輪軸１３に接続されている。トランスアクスル１２には、車輪軸１３に伝わる動力を発生する電動機として機能する一方で、エンジン１１や車輪軸１３から伝達された動力を受けて発電を行う発電機としても機能する回転電機１４が設置されている。さらに、ハイブリッド車両１０は、車両制御用の電子制御ユニット１５を備えている。電子制御ユニット１５は、車両制御の一環としてエンジン１１及び回転電機１４のトルク制御を行っている。

本実施形態の寿命予測装置１６は、ハイブリッド車両１０に搭載されている。寿命予測装置１６は、実行装置としての演算処理回路１７と、記憶装置としてのメモリ１８と、を備えるマイクロコンピュータとして構成されている。寿命予測装置１６には、電子制御ユニット１５が接続されている。また、寿命予測装置１６は、ハイブリッド車両１０のインストルメントパネル１９にも接続されている。インストルメントパネル１９には、車両部品のメンテナンスが必要であることをユーザに通知するための警告灯１９Ａが設置されている。

＜回転電機の構成＞
次に、図２を参照して、回転電機１４の構成を説明する。回転電機１４は、トランスアクスル１２のケース２０の内部に設置されている。

回転電機１４は、ケース２０に固定された、円環柱形状のステータ２１と、ステータ２１の径方向内側の部分に位置するロータ２２と、を備えている。ロータ２２は、積層された電磁鋼板からなる円筒形状のロータコア２３と、ロータコア２３の中心部を貫通するロータシャフト２４と、を有する。ロータシャフト２４は、ロータコア２３を間に挟むように配置された２つのベアリング２５、２６によりケース２０に回転可能に軸支されている。また、ロータコア２３には、磁極を形成するための複数の永久磁石２７が埋設されている。なお、ロータシャフト２４は、図中右方の部分にて、ハイブリッド車両１０の動力伝達経路に連結されている。

ロータシャフト２４におけるロータコア２３よりも図中右方の部分は、回転電機１４が外部にトルクを出力する際に、捩り荷重を受ける。ベアリング２６の内輪はロータシャフト２４の外周面に圧入されているが、そうした捩り荷重により、ベアリング２６とロータシャフト２４との接触面間に微小な相対変位が生じることがある。ベアリング２６の内輪には、ロータシャフト２４の材料に比べて大幅に硬度の高い材料が使用されている。そのため、上記のような接触面間の微小な相対変位によっては主に、ロータシャフト２４の外周面が摩耗する。以下の説明では、ロータシャフト２４の外周面においてベアリング２６が圧入されている部分を、ロータシャフト２４の軸受け部２８と記載する。こうした軸受け部２８の摩耗が進行すると、ロータシャフト２４の軸振れが大きくなって、ロータコア２３がステータ２１に干渉してしまう。すなわち、軸受け部２８の摩耗量が、ステータ２１へのロータコア２３の干渉が生じる量に至ったときが、回転電機１４が寿命に達したときとなる。

本実施形態の寿命予測装置１６では、軸受け部２８の摩耗により回転電機１４が寿命に近づいた状態にあることを予測して、回転電機１４のメンテナンスが必要であるとの警告を行う装置として構成されている。こうした本実施形態では、回転電機１４が、寿命予測の対象とする車両部品に対応している。また、軸受け部２８の摩耗が、回転電機１４の経年劣化に対応している。

＜回転電機の寿命予測について＞
続いて、本実施形態の寿命予測装置１６での回転電機１４の寿命予測について説明する。

回転電機１４の製造工場では、製造した回転電機１４の各個体について、下記の各特性値の計測を行っている。すなわち、ステータ２１の内径Ｂ１、ロータコア２３の外径Ｂ２、ステータ２１及びロータコア２３の同軸度Ｂ３、ロータ２２の機械的アンバランス量Ｃ１、ロータ２２の磁極間の磁束密度のバラツキ量Ｃ２の各パラメータである。これらの値は、寸法形状や材質などの加工バラツキのため、回転電機１４の個体により違う値を示す。以下の説明では、回転電機１４の個体毎の特性を示すこれらの値を、個体別特性値と記載する。

なお、ロータコア２３の外径Ｂ２にステータ２１及びロータコア２３の同軸度Ｂ３を加えた和を、ステータ２１の内径Ｂ１から引いた差（Ｂ１－（Ｂ２＋Ｂ３））は、回転電機１４の製造直後の状態におけるステータ２１とロータコア２３との干渉代となる。一方、ロータシャフト２４の軸受け部２８の外径が摩耗により減少すると、その分、ステータ２１及びロータコア２３の同軸度が大きくなる。よって、摩耗による軸受け部２８の外径の減少量が、回転電機１４の製造直後の状態におけるステータ２１とロータコア２３との干渉代に達すると、ステータ２１とロータコア２３とが干渉することになる。以下の説明では、摩耗による軸受け部２８の外径の減少量を軸受け部２８の摩耗量Ｘと記載する。なお、本実施形態では、こうした摩耗量Ｘが、経年劣化の進行度合を示す値である劣化度に対応するパラメータとなっている。

上述の回転電機１４の製造直後の状態におけるステータ２１とロータコア２３との干渉代は、回転電機１４が寿命に達するときの摩耗量Ｘの値となる。以下の説明では、回転電機１４が寿命に達するときの摩耗量Ｘの値を、同摩耗量Ｘの許容限界値Ｚと記載する。上記のように、ステータ２１の内径Ｂ１、ロータコア２３の外径Ｂ２、ステータ２１及びロータコア２３の同軸度Ｂ３は、個体別特性値であることから、許容限界値Ｚも、回転電機１４の個体により違った値となる。

このようにＢ１、Ｂ２、Ｂ３の各計測値は、許容限界値Ｚの演算に用いられる。以下の説明では、こうした許容限界値Ｚの演算に用いる個体別特性値を、許容限界値演算用の特性値Ｂと記載する。一方、Ｃ１、Ｃ２は、上記摩耗量Ｘの演算に用いられる。以下の説明では、こうした摩耗量Ｘの演算に用いる個体別特性値を劣化度演算用の特性値Ｃと記載する。

そして、回転電機１４の製造工場では、個体別特性値の計測により得られた許容限界値Ｚ、及び劣化度演算用の特性値Ｃの値を二次元バーコード等で表した帳票を添付して、回転電機１４を出荷している。そして、ハイブリッド車両１０の組立工場では、車両への回転電機１４の組付けに際して、添付の帳票から許容限界値Ｚ及び劣化度演算用の特性値Ｃの値を読み込んでいる。そして、読み込んだ値を、その回転電機１４が組付けられる車両に搭載された寿命予測装置１６のメモリ１８に書き込んでいる。このように、寿命予測装置１６のメモリ１８には、寿命予測の対象とする回転電機１４の個体についての許容限界値Ｚ及び劣化度演算用の特性値Ｃの値が、ハイブリッド車両１０の組立時に記憶されている。

一方、上述のように寿命予測装置１６は、こうして組立てられたハイブリッド車両１０において、回転電機１４の寿命を予測し、寿命に至る前に警告を行っている。こうした寿命予測、及び警告に係る処理は、予めメモリ１８に記憶されたプログラムを演算処理回路１７が読み込んで実行することで、行われている。

図３に、こうした回転電機１４の寿命予測、及び警告に係る処理のフローチャートを示す。演算処理回路１７は、ハイブリッド車両１０の起動中、図３に示す一連の処理を、既定の制御周期毎に繰り返し実行する。

今回の制御周期における処理が開始されると、まずステップＳ１００において、回転電機１４の動作の状態を示す動作状態量Ａが電子制御ユニット１５から読み込まれる。本実施形態では、回転電機１４の回転数Ａ１、ステータ電流の電流値Ａ２、ステータ電流の進角量Ａ３、軸受け部２８に対するオイルの供給量Ａ４、及び同オイルの温度Ａ５の５つの値が、動作状態量Ａとして読み込まれている。なお、本実施形態の場合、ケース２０内に貯留されたオイルが、トランスアクスル１２の回転部品の回転により飛散することで、軸受け部２８に届けられる。そのため、トランスアクスル１２の入力回転数が高いほど、軸受け部２８へのオイルの供給量Ａ４は多くなる。そこで、本実施形態では、トランスアクスル１２の入力回転数からオイルの供給量Ａ４を求めている。また、オイルの温度Ａ５については、トランスアクスル１２にオイルの温度センサを設置して直接計測したり、ハイブリッド車両１０の起動後の経過時間等に基づき推定したり、して求めることができる。

続いて、ハイブリッド車両１０の組立時にメモリ１８に記憶された許容限界値Ｚ、及び劣化度演算用の特性値Ｃの値が読み込まれる。そして、ステップＳ１２０において、動作状態量Ａと劣化度演算用の特性値Ｃとに基づき、更新量ΔＸの値が演算される。なお、更新量ΔＸは、前回の制御周期から今回の制御周期迄の期間における摩耗量Ｘの増加量を示している。

更新量ΔＸは、各動作状態量Ａに対して、次の関係を示す値として演算される。軸受け部２８の摩耗は、ロータシャフト２４の回転数が、すなわち回転電機１４の回転数Ａ１が高いほど、激しくなる。よって、回転電機１４の回転数Ａ１に対しては、回転数Ａ１が高いときには、回転数Ａ１が低いときよりも大きくなる値として更新量ΔＸの値が演算されている。一方、電子制御ユニット１５は、アクセルペダルの踏込み量や車速等に基づき、回転電機１４の出力トルクを決定し、その出力トルクが得られるように、ステータコイルに流す電流、すなわちステータ電流の電流値Ａ２及び進角量Ａ３を決定する。回転電機１４の出力トルクが大きいときには、ロータシャフト２４に加わる捩りトルクも大きくなり、軸受け部２８の摩耗が激しくなる。回転電機１４の出力トルクを大きくするには、ステータ電流の電流値を大きくする必要がある。よって、ステータ電流の電流値Ａ２に対しては、同電流値Ａ２が大きいときには、同電流値Ａ２が小さいときよりも大きくなる値として更新量ΔＸの値が演算されている。また、回転電機１４の出力トルクを大きくするには、ステータ電流の進角量Ａ３を大きくする必要がある。よって、ステータ電流の進角量Ａ３に対しては、同進角量Ａ３が大きいときには同進角量Ａ３が小さいときよりも大きくなる値として更新量ΔＸの値が演算されている。さらに、軸受け部２８に十分な量のオイルが供給されなければ、潤滑が不足して摩耗が激しくなる。よって、軸受け部２８に対するオイルの供給量Ａ４に対しては、供給量Ａ４が多いときには供給量Ａ４が少ないときよりも小さくなる値として更新量ΔＸの値が演算されている。また、オイルの温度Ａ５が低いときには、オイルの粘度が高くなって潤滑性能が低下する。よって、オイルの温度Ａ５に対しては、温度Ａ５が高いときには温度Ａ５が低いときよりも小さくなる値として更新量ΔＸの値が演算されている。

また、更新量ΔＸは、各劣化度演算用の特性値Ｃに対して、次の関係を示す値として演算されている。軸受け部２８の摩耗は、ロータ２２の回転の軸振れが大きいほど、激しくなる。一方、ロータ２２の機械的アンバランス量Ｃ１は、ロータ２２の回転軸回りの重量分布の偏りの大きさを示す量であり、同量が大きいほど、ロータ２２の回転の軸振れは大きくなる。よって、ロータ２２の機械的アンバランス量Ｃ１に対しては、機械的アンバランス量Ｃ１が大きいときには同機械的アンバランス量Ｃ１が小さいときよりも大きくなる値として更新量ΔＸの値が演算されている。また、ロータ２２の回転の軸振れは、磁極間の磁束密度のバラツキ量Ｃ２が大きいほど大きくなる。よって、磁極間の磁束密度のバラツキ量Ｃ２に対しては、同バラツキ量Ｃ２が大きいときには同バラツキ量Ｃ２が小さいときよりも大きくなる値として更新量ΔＸの値が演算されている。

以上の態様で更新量ΔＸの演算が行われると、ステップＳ１３０に処理が進められる。そして、そのステップＳ１３０において、更新量ΔＸに基づき、摩耗量Ｘの値が更新される。具体的には、更新前の値に更新量ΔＸを加えた和が更新後の値となるように、摩耗量Ｘの値が更新される。そして、続くステップＳ１４０において、更新後の摩耗量Ｘの値が、許容限界値Ｚから既定の余裕代Δを引いた差以上の値であるか否かが判定される。摩耗量Ｘが、許容限界値Ｚから既定の余裕代Δを引いた差（Ｚ－Δ）以上の値である場合（Ｓ１４０：ＹＥＳ）には、ステップＳ１５０において、寿命予測装置１６からインストルメントパネル１９に対して、警告灯１９Ａの点灯を指示する指令信号が出力される。これに対して、摩耗量Ｘが、許容限界値Ｚから既定の余裕代Δを引いた差（Ｚ－Δ）未満の値である場合（Ｓ１４０：ＮＯ）には、ステップＳ１６０において、寿命予測装置１６からインストルメントパネル１９に対して、警告灯１９Ａの消灯を指示する指令信号が出力される。そして、寿命予測装置１６は、ステップＳ１５０又はステップＳ１６０での指令信号の出力後、今回の制御周期における処理を終了する。なお、本実施形態では、図３のフローチャートにおけるステップＳ１００、Ｓ１１０の処理が取得処理に、ステップＳ１２０、Ｓ１３０の処理が演算処理に、ステップＳ１４０～Ｓ１６０の処理が出力処理に、それぞれ対応している。

＜第１実施形態の作用、効果＞
本実施形態の作用及び効果について説明する。
回転電機１４におけるステータ２１とロータコア２３との干渉代には、加工バラツキによる個体差が存在し、許容可能な軸受け部２８の摩耗量Ｘの上限値が個体毎に異なっている。本実施形態では、回転電機１４の製造工場において、回転電機１４の個体毎に、製造直後の状態における上記干渉代の大きさを摩耗量Ｘの許容限界値Ｚとして計測している。そして、ハイブリッド車両１０の組立時に、寿命予測装置１６が寿命予測の対象とする回転電機１４の個体、すなわち寿命予測装置１６が搭載された車両の回転電機１４の許容限界値Ｚを寿命予測装置１６のメモリ１８に記憶している。そして、本実施形態の寿命予測装置１６では、回転電機１４の動作状態量Ａ等から推定した軸受け部２８の現在の摩耗量Ｘが許容限界値Ｚに近づくと、インストルメントパネル１９の警告灯１９Ａを点灯して、回転電機１４が寿命に近づいており、メンテナンスが必要であることをユーザに警告している。すなわち、本実施形態では、回転電機１４の個体毎の摩耗量Ｘの許容限界値Ｚの個体差を反映したかたちで、回転電機１４の寿命予測を行っている。

また、回転電機１４におけるロータ２２の軸振れ量にも、加工バラツキによる個体差があり、それにより、動作条件が同じであっても、軸受け部２８の摩耗の進行速度に個体差が生じる。これに対して、本実施形態では、回転電機１４の製造工場において、回転電機１４の個体毎に、製造直後の状態におけるロータ２２の機械的アンバランス量Ｃ１、及び磁極間の磁束密度のバラツキ量Ｃ２を計測している。そして、それらの計測値をメモリ１８に記憶しておき、摩耗量Ｘの演算に用いている。すなわち、本実施形態の寿命予測装置１６では、加工バラツキによるロータ２２の軸振れ量の個体差を反映したかたちで、摩耗量Ｘを演算している。

以上の本実施形態の車両部品の寿命予測装置１６によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）本実施形態では、回転電機１４の動作状態量Ａを取得するとともに、その動作状態量Ａから軸受け部２８の摩耗量Ｘを演算している。そして、演算した摩耗量Ｘと、メモリ１８に予め記憶された許容限界値Ｚと、に基づき、回転電機１４のメンテナンスの要否を判定し、その判定結果に応じた警告灯１９Ａの消灯、点灯の指令信号をインストルメントパネル１９に出力している。メモリ１８に記憶される許容限界値Ｚの値は、寿命予測装置１６が寿命予測の対象とする回転電機１４の個体、すなわち寿命予測装置１６と同じ車両に搭載される回転電機１４についての、ステータ２１とロータコア２３との干渉代の計測結果から求められた値となっている。よって、寿命予測装置１６では、製造直後の状態における上記干渉代の個体差を反映したかたちで、メンテナンスの要否判定が行われる。したがって、本実施形態の車両部品の寿命予測装置によれば、寿命の予測結果に基づく回転電機１４のメンテナンスの要否判定の精度を高められる。

（２）本実施形態では、回転電機１４の製造直後の状態におけるロータ２２の機械的アンバランス量Ｃ１と、ロータ２２に設けられる磁極間の磁束密度のバラツキ量Ｃ２とを計測している。そして、それらの計測値をメモリ１８に記憶し、摩耗量Ｘの演算に用いている。そのため、加工バラツキによるロータ２２の軸振れ量の個体差を摩耗量Ｘの演算に反映できる。そして、これにより、摩耗量Ｘの演算精度を、ひいてはその演算値を用いて行われる、回転電機１４のメンテナンスの要否判定の精度を高められる。

（第２実施形態）
次に、車両部品の寿命予測装置の第２実施形態を、図４を併せ参照して詳細に説明する。なお、本実施形態では、上記実施形態と共通する構成については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。

警告灯１９Ａの点灯により、回転電機１４のメンテナンスが必要であると通知されても、直ちに車両をメンテナンスに持ち込める状況にあるとは限らない。そのため、警告灯１９Ａの点灯から回転電機１４が実際に寿命に到達するまでには、十分な猶予期間を設ける必要がある。猶予期間の長さは、図３のフローチャートにおけるステップＳ１４０での判定に用いる余裕代Δの値によりある程度に調整できる。しかしながら、余裕代Δの値が一定でも、警告灯１９Ａの点灯後の軸受け部２８の摩耗の進行速度、すなわち摩耗量Ｘの増加速度が高ければ、猶予期間は短くなる。

これに対して、本実施形態では、余裕代Δを、摩耗量Ｘの増加速度Ｖが大きいときには同増加速度Ｖが小さいときよりも大きくなる値として増加速度Ｖに基づき設定される可変値としている。警告灯１９Ａの点灯迄の期間における摩耗量Ｘの増加速度Ｖが高いときには、警告灯１９Ａの点灯後も増加速度Ｖが高い状態が続く可能性が高い。そのため、増加速度Ｖに応じて余裕代Δを可変設定すれば、十分な猶予期間が確保され易くなる。

図４には、本実施形態の寿命予測装置において、図３のフローチャートにおけるステップＳ１３０の処理とステップＳ１４０の処理との間に追加実施される処理が示されている。すなわち、本実施形態では、図３のステップＳ１３０での摩耗量Ｘの演算後、図４のステップＳ２００に処理が進められる。ステップＳ２００に処理が進められると、そのステップＳ２００において、摩耗量Ｘの増加速度Ｖが演算される。本実施形態では、直近の規定距離のハイブリッド車両１０の走行期間における摩耗量Ｘの増加量を、増加速度Ｖの値として演算している。そのため、本実施形態では、直近の規定距離のハイブリッド車両１０の走行期間における摩耗量Ｘの演算値をメモリ１８に保存している。その後、続くステップＳ２１０において、演算した増加速度Ｖが既定の判定値Ｖ０以上の値であるか否かが判定される。そして、増加速度Ｖが判定値Ｖ０未満の場合（ＮＯ）にはステップＳ２２０において既定の値Δ１が余裕代Δの値として設定された後、図３のステップＳ１４０に処理が進められる。一方、増加速度Ｖが判定値Ｖ０以上の場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ２３０において、Δ１よりも大きい既定の値Δ２が余裕代Δの値として設定された後、図３のステップＳ１４０に処理が進められる。

なお、余裕代Δの設定に用いる摩耗量Ｘの増加速度Ｖとしては、回転電機１４の車両組付時からのハイブリッド車両１０の走行距離、或いは回転電機１４の動作時間で、現状の摩耗量Ｘを割った商を用いるようにしてもよい。また、増加速度Ｖに対して３段階以上の段階に分けて変化する値、或いは増加速度Ｖに応じて連続的に変化する値として余裕代Δを可変設定してもよい。

（他の実施形態）
上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

・上記実施形態では、ロータ２２の機械的アンバランス量Ｃ１と磁極間の磁束密度のバラツキ量Ｃ２とを劣化度演算用の特性値Ｃとして用いていた。これら以外の回転電機１４の個体別特性値であって、摩耗の進行度合に影響する特性値を劣化度演算用の特性値Ｃとして使用してもよい。例えばロータシャフト２４における軸受け部２８の表面粗さや硬度に加工バラツキが存在する場合には、それらの違いが軸受け部２８の摩耗の進行度合に影響することがある。よって、そうした場合には、ロータ２２の機械的アンバランス量Ｃ１、磁極間の磁束密度のバラツキ量Ｃ２に加えて、或いはそれらに代えて、軸受け部２８の表面粗さや硬度の計測値を劣化度演算用の特性値Ｃとして用いるとよい。

・上記実施形態では、回転電機１４の動作状態量Ａと劣化度演算用の特性値Ｃとに基づき、軸受け部２８の摩耗量Ｘを演算していた。軸受け部２８の摩耗の進行度合の個体差があまり大きくない場合等には、劣化度演算用の特性値Ｃを用いずに動作状態量Ａのみに基づいて摩耗量Ｘを演算するようにしてもよい。その場合、回転電機１４の個体毎の劣化度演算用の特性値Ｃの計測、及びその計測値のメモリ１８への記憶は省略できる。

・上記実施形態では、摩耗量Ｘの演算に用いる回転電機１４の動作状態量Ａとして、回転電機１４の回転数Ａ１、ステータ電流の電流値Ａ２及び進角量Ａ３、オイルの供給量Ａ４及び温度Ａ５を用いていた。摩耗量Ｘの演算に用いる動作状態量Ａから、これらの一部を省くようにしてもよい。また、回転電機１４の出力トルクなどの軸受け部２８の摩耗に影響する他のパラメータを、摩耗量Ｘの演算に用いる動作状態量Ａに加えるようにしてもよい。

＜車両部品について＞
・上記実施形態の寿命予測装置１６及びその対象とする回転電機１４は、ハイブリッド車両１０に搭載されていたが、電気自動車にそれらを搭載してもよい。

・回転電機１４以外の車両部品を対象として、その摩耗による寿命を予測するように寿命予測装置１６を構成してもよい。車両部品の特定部位の摩耗量Ｘを、車両部品の動作状態量Ａから予測できる場合がある。一方、摩耗量Ｘには許容可能な上限となる量が存在しており、その上限となる量を、車両部品の各部の寸法形状の計測結果から求められる場合がある。そうした場合、そうした計測結果から車両部品の製造直後の状態における摩耗量Ｘの許容限界値Ｚを個体毎に求めておき、寿命予測装置１６が寿命予測の対象とする車両部品の個体の許容限界値Ｚをメモリ１８に記憶する。そして、メモリ１８に記憶した許容限界値Ｚと、車両部品の動作状態量Ａから演算した摩耗量Ｘと、に基づくことで、加工バラツキによる摩耗量Ｘの許容限界値Ｚの個体差を反映したかたちで車両部品の寿命を予測できるようになる。

＜経年劣化の種別について＞
上記実施形態では、機械摩耗による車両部品の経年劣化について説明したが、エロロージョンやコロージョンなどの他の形態の摩耗による経年劣化についての車両部品の寿命を予測するようにしてもよい。また、摩耗以外の経年劣化、例えば応力腐食割れ、疲労、クリープによる車両部品の寿命を予測するように寿命予測装置を構成することも可能である。ここで、経年劣化の進行度合を示す値を車両部品の劣化度とする。いずれの経年劣化についても、その経年劣化により車両部品が寿命に達するときの劣化度の値を寸法形状や材質の計測結果から個体別に求められるのであれば、車両組付前の車両部品の各個体のそれらの計測結果から許容限界値Ｚを求めることができる。そして、その許容限界値Ｚをメモリ１８に記憶しておけば、動作状態量Ａから求めた車両部品の劣化度と、メモリ１８に記憶した許容限界値Ｚとに基づくことで、加工バラツキによる個体差を反映したかたちで車両部品の寿命を予測できる。

例えば車両部品の各個体の疲労強度は、非破壊検査による内部欠陥や内部亀裂の密度、残留応力の計測結果から求められる。よって、車両部品の疲労による寿命を予測する場合には、車両部品の各個体の製造直後の状態における疲労強度を計測し、その計測結果から各個体の許容限界値Ｚを設定するとよい。

＜寿命予測装置の設置場所について＞
上記実施形態では、寿命予測の対象となる車両部品が組付けられた車両に寿命予測装置１６を搭載していたが、車両外部のデータセンタ等に寿命予測装置１６を設置してもよい。この場合のデータセンタには、各車両の許容限界値Ｚ、及び劣化度演算用の特性値Ｃを記憶したデータストレージが記憶装置として設けられる。また、データセンタには、実行装置としての演算処理装置が設けられる。そして、演算処理装置は、無線通信網などを通じて、管理下の各車両の電子制御ユニットとデータを送受可能に接続される。こうした場合の演算処理装置は、車両の電子制御ユニットからその車両の識別情報と、車両部品の動作状態量Ａと、を取得するとともに、取得した識別情報に基づきデータストレージから該当車両の許容限界値Ｚ及び劣化度演算用の特性値Ｃを取得する。そして、演算処理装置は、取得した動作状態量Ａ、及び特性値Ｃから該当車両の車両部品の劣化度を演算するとともに、その演算値と該当車両の許容限界値Ｚとに基づきメンテナンスの要否を判定し、その判定結果を車両に送信する。

・上記実施形態における出力処理では、車両部品が寿命に近づいてメンテナンスが必要な状態にあるか否かの判定結果を、車両部品の寿命に関する情報として生成してインストルメントパネル１９に出力していた。車両部品の余命、寿命に達する時期の予測値などを、車両部品の寿命に関する情報として生成してもよい。また、生成した情報を、警告灯１９Ａの点灯、消灯以外の用途に用いるようにしてもよい。例えば、車両部品の寿命に関する情報は、車両部品に加わる負荷を軽減して経年劣化の進行を抑えるように車両の制御内容を変更する車両部品の延命制御に利用できる。ハイブリッド車両１０の回転電機１４の延命制御は、エンジン１１の出力トルクを増大させ、その分、回転電機１４の出力トルクを軽減するように、エンジン１１及び回転電機１４のトルク配分を変更することで行える。

１０…車両
１１…エンジン
１２…トランスアクスル
１３…車輪軸
１４…回転電機
１５…制御ユニット
１６…寿命予測装置
１７…演算処理回路（実行装置）
１８…メモリ（記憶装置）
１９…インストルメントパネル
２０…ハウジング
２１…ステータ
２２…ロータ
２３…ロータコア
２４…ロータシャフト
２５…ベアリング
２６…ベアリング
２７…永久磁石
２８…軸受け部

Claims (5)

1. 車両の構成部品である車両部品の寿命を予測する車両部品の寿命予測装置であって、
   実行装置と、記憶装置と、を備えており、
   前記車両部品は、回転電機であり、
   前記回転電機のロータの軸受け部の摩耗量を劣化度とし、前記車両部品が寿命に達するときの前記劣化度の値を同劣化度の許容限界値とし、前記ロータと前記回転電機のステータとの干渉代を個体別特性値としたとき、
   前記記憶装置には、当該寿命予測装置が寿命予測の対象とする前記車両部品の個体についての前記個体別特性値の計測結果から求められた前記許容限界値の値が予め記憶されており、
   かつ前記実行装置は、
   車両での前記車両部品の動作状態量を取得する取得処理と、
   前記動作状態量の値に基づき前記劣化度の値を演算する演算処理と、
   前記車両部品の寿命に関する情報を、前記劣化度と前記許容限界値とに基づき生成して出力する出力処理と、
   を実行する
   ことを特徴とする車両部品の寿命予測装置。
2. 車両の構成部品である車両部品の寿命を予測する車両部品の寿命予測装置であって、
   実行装置と、記憶装置と、を備えており、
   前記車両部品の経年劣化の進行度合を示す値を劣化度とし、前記車両部品が寿命に達するときの前記劣化度の値を同劣化度の許容限界値とし、前記車両部品の個体毎の特性を示す値を個体別特性値としたとき、
   前記個体別特性値には、前記許容限界値の演算に用いる許容限界値演算用の特性値と前記劣化度の演算に用いる劣化度演算用の特性値とが含まれており、
   前記記憶装置には、当該寿命予測装置が寿命予測の対象とする前記車両部品の個体についての前記個体別特性値の計測結果から求められた前記許容限界値の値と、前記車両部品の車両組付前に計測された前記劣化度演算用の特性値の値と、が予め記憶されており、
   かつ前記実行装置は、
   車両での前記車両部品の動作状態量を取得する取得処理と、
   前記動作状態量の値及び前記劣化度演算用の特性値の値に基づき前記劣化度の値を演算する演算処理と、
   前記車両部品の寿命に関する情報を、前記劣化度と前記許容限界値とに基づき生成して出力する出力処理と、
   を実行する
   ことを特徴とする車両部品の寿命予測装置。
3. 前記出力処理では、前記車両部品のメンテナンスの要否判定の結果を、前記寿命に関する情報として出力し、
   かつ前記要否判定は、前記許容限界値から余裕代を引いた差を判定閾値として設定するとともに、前記劣化度の値が前記判定閾値以上の場合にはメンテナンスが必要であると判定する一方で、前記劣化度の値が前記判定閾値未満の場合にはメンテナンスが不要であると判定することで行われる
   請求項１又は２に記載の車両部品の寿命予測装置。
4. 前記余裕代は、前記劣化度の増加速度が大きいときには同増加速度が小さいときよりも大きくなる値として前記増加速度に基づき設定される可変値である請求項３に記載の車両部品の寿命予測装置。
5. 前記車両部品は、磁石埋込式の回転電機であり、
   前記劣化度として、前記回転電機のロータの軸受け部の摩耗量を用いるとともに、
   前記許容限界値演算用の特性値として、前記回転電機のステータと前記ロータとの干渉代を用い、
   かつ前記劣化度演算用の特性値として、前記ロータのアンバランス量と、前記ロータに設けられる磁極間の磁束密度のバラツキ量と、を用いる
   請求項２に記載の車両部品の寿命予測装置。