WO2021157219A1 - 車載装置、通信システム - Google Patents

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WO2021157219A1
WO2021157219A1 PCT/JP2020/047351 JP2020047351W WO2021157219A1 WO 2021157219 A1 WO2021157219 A1 WO 2021157219A1 JP 2020047351 W JP2020047351 W JP 2020047351W WO 2021157219 A1 WO2021157219 A1 WO 2021157219A1
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vehicle
component
server
fatigue
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PCT/JP2020/047351
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English (en)
French (fr)
Inventor
勝洋 星野
隆樹 板谷
Original Assignee
日立Astemo株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an in-vehicle device and a communication system.
  • Patent Document 1 describes at least one first machine body having at least one first machine body having a first information detection device for detecting the first information about the machine body of a construction machine and a second information detection device for detecting the second information, and the first one.
  • a construction machine management system that manages the state of each machine in a group of construction machines including at least one second machine having an information detection device and not having the second information detection device. Based on the correlation information between the first information and the second information obtained from the first aircraft and the first information of the second aircraft, the aircraft that performs predictive diagnosis of the failure state regarding the second information of the second aircraft.
  • a construction machine management system characterized by being equipped with a condition diagnostic device is disclosed.
  • Patent Document 1 there is room for improvement in the accuracy of detecting abnormalities in parts.
  • the in-vehicle device is an in-vehicle device mounted on a vehicle and communicates with a server, and a state of a first component mounted on the vehicle by using the output of a sensor mounted on the vehicle.
  • the first information generation unit that generates the first information which is information about the server, the first information, and the second information which is information about the state of the second component which is a component different from the first component are transmitted to the server.
  • the server includes an external communication unit that receives a status signal indicating an abnormal state of the first component calculated based on the first information and the second information from the server.
  • the communication system is a communication system including a server capable of communicating with each other and an in-vehicle device mounted on a vehicle, and the in-vehicle device uses the output of a sensor mounted on the vehicle.
  • the first information generating unit that generates the first information which is the information about the state of the first component mounted on the vehicle, the first information, and the second component which is a component different from the first component. It includes an out-of-vehicle communication unit that transmits second information, which is information about the state, to the server, and the server calculates a state signal indicating an abnormal state of the first component based on the first information and the second information.
  • the fatigue evaluation unit and the server communication unit that transmits the status signal to the vehicle-mounted device are provided, and the vehicle-mounted communication unit of the vehicle-mounted device receives the status signal.
  • the in-vehicle device according to the third aspect of the present invention is an in-vehicle device mounted on a vehicle, and uses the output of a sensor mounted on the vehicle to provide information on the state of a first component mounted on the vehicle.
  • a first information generation unit that generates certain first information and an in-vehicle storage unit that stores an accumulated value of fatigue of the first component are provided, and the in-vehicle storage unit includes the first information and the first component.
  • Fatigue limit information that can calculate an increase in the degree of fatigue of the first part using the second information, which is information about the state of the second part, which is a different part from the above, is further stored, and the first information, the first information.
  • the amount of increase in the degree of fatigue is calculated using the two information and the fatigue limit information, and the sum of the accumulated value of the degree of fatigue and the amount of increase in the degree of fatigue stored in the in-vehicle storage unit sets a predetermined threshold value.
  • a fatigue evaluation unit for determining that the first component is in an abnormal state when the number exceeds the limit is further provided.
  • abnormalities in parts can be detected with high accuracy.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram of the arithmetic system S.
  • the arithmetic system S includes an in-vehicle device 10 and a server 20. Although only one in-vehicle device 10 is shown in FIG. 1, a plurality of in-vehicle devices 10 may be included in the arithmetic system S.
  • the in-vehicle device 10 is mounted on the vehicle 9. In the following, the vehicle 9 on which the in-vehicle device 10 is mounted may be referred to as the "own vehicle" 9 in order to distinguish it from other vehicles.
  • the in-vehicle device 10 is, for example, an electronic control unit (Electronic Control Unit).
  • the in-vehicle device 10 includes a first information generation unit 11, a second information generation unit 12, an in-vehicle communication unit 13, an out-of-vehicle communication unit 14, a vehicle control unit 15, and a notification unit 16.
  • the first information generation unit 11 generates the first information described later.
  • the second information generation unit 12 generates the second information described later.
  • the in-vehicle communication unit 13 communicates with another device mounted on the vehicle 9, such as a sensor.
  • the in-vehicle communication unit 13 is a communication interface corresponding to a communication standard such as IEEE802.3.
  • the out-of-vehicle communication unit 14 communicates with an external device of the vehicle 9 such as the server 20.
  • the out-of-vehicle communication unit 14 is a wireless communication module corresponding to, for example, 4G or 5G. However, the out-of-vehicle communication unit 14 may directly communicate with the server 20 or may relay one or a plurality of devices to communicate with the server 20.
  • the vehicle control unit 15 automatically controls the vehicle 9.
  • the vehicle-mounted device 10 has a non-volatile vehicle-mounted storage unit (not shown), and the vehicle control unit 15 controls the vehicle 9 with reference to a high-precision map stored in the vehicle-mounted storage unit.
  • the vehicle 9 can be operated not only by the vehicle control unit 15 but also by the occupants of the vehicle 9.
  • the notification unit 16 is, for example, a speaker or a liquid crystal display. The notification unit 16 notifies the occupants of the vehicle 9 that the parts of the vehicle 9 are in a problematic state.
  • the first information generation unit 11, the second information generation unit 12, and the vehicle control unit 15 are executed by the CPU (not shown) included in the in-vehicle device 10 deploying the program stored in the ROM (not shown) in the RAM and executing the program. It will be realized.
  • the first information generation unit 11, the second information generation unit 12, and the vehicle control unit 15 are an FPGA (Field Programmable Gate Array) which is a rewritable logic circuit and an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) which is an integrated circuit for a specific application. ) May be realized.
  • the server 20 is a computer composed of one or two or more.
  • the server 20 includes a stress calculation unit 21, a frequency calculation unit 22, a fatigue evaluation unit 23, a server communication unit 24, and a server storage unit 30.
  • the stress calculation unit 21 generates stress information 34, which will be described later, and stores it in the server storage unit 30.
  • the number-of-times calculation unit 22 generates fatigue limit information 35, which will be described later, and stores it in the server storage unit 30.
  • the fatigue evaluation unit 23 evaluates the fatigue of parts by using the first information and the second information received from the in-vehicle device.
  • the stress calculation unit 21, the number of times calculation unit 22, and the fatigue evaluation unit 23 are realized by a CPU (not shown) included in the server 20 expanding a program stored in a ROM (not shown) into a RAM and executing the program.
  • the stress calculation unit 21, the frequency calculation unit 22, and the fatigue evaluation unit 23 may be realized by a rewritable logic circuit such as FPGA or ASIC.
  • the server storage unit 30 is a non-volatile storage device, for example, a hard disk drive.
  • the server storage unit 30 stores the component information 31, the physical property value 32, the vehicle database 33, the stress information 34, and the fatigue limit information 35. The information stored in the server storage unit 30 will be described later.
  • FIG. 2 is a mechanical configuration diagram of the vehicle 9, and FIG. 3 is an electrical configuration diagram of the vehicle 9.
  • the vehicle 9 includes a battery 910, a DC power cable 911, an inverter 920, an AC power cable 925, a motor 930, a gearbox 940, a drive shaft 906, a brake device 907, wheels 908, and a first acceleration.
  • a total of 951, a second accelerometer 952, and a third accelerometer 953 are provided.
  • the wheels 908 are composed of wheels 908a to 908d
  • the brake device 907 is composed of brake devices 907a to 907d.
  • the battery 910 supplies power to the inverter 920 via the DC power cable 911.
  • the inverter 920 constitutes a smoothing capacitor 921 for smoothing the DC voltage applied by the battery 910 and a bridge circuit for each phase.
  • the power module 922 has two IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) 923 that function as switching elements for the upper and lower arms, and a diode 924 provided in parallel with each IGBT 923.
  • the power module 922 performs a switching operation, converts DC power supplied from the battery 910 into AC, and outputs the DC power to the motor 930 via the AC power cable 925.
  • the motor 930 consumes electric power to generate rotational energy, which is transmitted to the gearbox 940 and the drive shaft 906 to rotate the wheels 908.
  • a brake device 907 is mounted on the tip of the drive shaft 906 connected to the wheel 908.
  • the motor 930 is fixed to the vehicle 9 at a plurality of places, and in the present embodiment, it is fixed to the vehicle 9 at three places.
  • a first accelerometer 951, a second accelerometer 952, and a third accelerometer 953 are installed at fixed locations, respectively.
  • the first accelerometer 951, the second accelerometer 952, and the third accelerometer 953 are collectively referred to as an accelerometer 950.
  • the accelerometer 950 outputs acceleration for each of the XYZ axes relative to the vehicle 9.
  • the speed of the vehicle 9 detects the rotation speed of the wheel speed sensors attached to the brake devices 907a to 907d connected to the drive shaft 906, and is a predetermined coefficient in the rotation speed of the wheel speed sensors attached to the brake devices 907a to 907d. To calculate the speed of the vehicle 9.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram showing time-series changes in the output of the accelerometer and the torque reaction force.
  • the horizontal axis is time
  • the upper three are the accelerations of each axis of the first accelerometer 951
  • the lowermost one is the torque reaction force input to the drive shaft 906. .
  • the three from the top are, in order, the acceleration fx11 in the X-axis direction of the first accelerometer 951, the acceleration fy11 in the Y-axis direction of the first accelerometer 951, and the acceleration fz11 in the Z-axis direction of the first accelerometer 951. Is.
  • the energy received by the motor 930 from the vehicle body is calculated from the output of the accelerometer 950, and the energy received by the motor 930 via the drive shaft 906 is indirectly calculated from the vehicle information.
  • information on the weight of the vehicle 9, the school-garde projected area, the air resistance coefficient, the total reduction ratio of the reducer, the rigidity of the drive shaft, and the radius of the wheels is used to calculate the energy received by the motor 930 via the drive shaft 906. It can be obtained from the force acting on the moving vehicle 9 by using the following mathematical formulas (1) to (13).
  • the rotational speed of the drive shaft 906 of the motor 930, the radius of the wheels included in the vehicle 9, and the traveling speed of the vehicle 9 are variable values, and other values are stored in a ROM (not shown).
  • the drive shaft is obtained from the phase difference obtained by using the value of the rotation angle sensor attached to the drive shaft 906 of the motor 930 and the value converted from the rotation speed of the wheel speed sensors attached to the brake devices 907a to 907d.
  • the torque reaction force received by the drive shaft 906 of the motor 930 due to the twist of the 906 can also be calculated.
  • Equation (1) to Equation (13) F V is the force acting on the vehicle during traveling, V V is the vehicle speed, alpha V is acceleration, M V is the vehicle weight, the equivalent of M i driveline rotary part Inertia mass, AV is school-garde projected area, RG is total reduction ratio, FW is wheel axle propulsion force, TW is wheel axle torque, J W is wheel axle equivalent vehicle inertia, ⁇ W is wheel rotation speed, theta W the rotation angle of the wheel, R W radius of the wheel, F B is the braking force machine brake occurs, S D is the drive shaft stiffness, T D is the torsional torque of the drive shaft, T M is the motor shaft torque, J M is the inertia on the motor side, ⁇ M is the rotation speed of the motor, ⁇ M is the rotation angle of the motor, R t is the running resistance, R a is the air resistance, C d is the air resistance coefficient, ⁇ is the air density, and R r is. Rolling resistance, ⁇ is the
  • the force received by the motor 930 from the vehicle body 9, that is, the outputs of the three accelerometers 950 are referred to as "first information", the model of the vehicle 9 on which the motor is mounted, the part number information of parts other than the motor 930, and the wheels.
  • the radius of the vehicle, the speed of the vehicle, the rotation speed of the wheels, and the DC voltage value of the battery are called “second information”.
  • the first information generation unit 11 generates the first information using the output of the accelerometer 950.
  • the second information generation unit 12 generates the second information by using the output of the wheel air pressure sensor, the speed of the vehicle 9, and the rotation speed output of the wheel speed sensors attached to the braking devices 907A to D.
  • the vehicle 9 may be provided with a dedicated sensor for weather conditions such as temperature and humidity and gradient information, or the area information may be aggregated and used in the server 20.
  • the server storage unit 30 of the server 20 stores the component information 31, the physical property value 32, the vehicle database 33, the stress information 34, and the fatigue limit information 35.
  • the part information 31 is information on the shapes of various parts mounted on the vehicle 9 and the materials for each part of the parts.
  • the physical property value 32 is various mechanical and electrical characteristic values for each material, such as breaking strength and dielectric strength.
  • the stress calculation unit 21 of the server 20 calculates the stress applied to the motor 930 by simulation using the equations (1) to (12) based on the first information and the second information, and uses the stress information 34 of each part of the motor 930 as the stress information 34. save. Further, the number-of-times calculation unit 22 of the server 20 calculates the number of repetitions until fatigue fracture occurs for each stress based on the physical properties of the material of the motor 930, and stores it as fatigue limit information 35.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of stress information 34. As shown in FIG. 5, the stress information 34 stores the stress and the number of times for each structural part of the motor.
  • FIG. 6 is a conceptual diagram of fatigue limit information 35.
  • Fatigue limit information 35 is prepared for each part such as a mounting portion between the motor and the vehicle.
  • FIG. 6 shows one part of the motor.
  • the fatigue limit information 35 is represented by a diagram for ease of understanding, but the fatigue limit information 35 may be represented by a table or a mathematical formula.
  • the horizontal axis represents the number of repetitions and the vertical axis represents the stress. The larger the stress, the smaller the number of repetitions until fatigue fracture occurs.
  • FIG. 6 it is shown that fatigue fracture occurs when the number of repetitions of stress ⁇ 1-1 reaches N1-1 times.
  • FIG. 6 when the stress is less than the fatigue limit, fatigue fracture may not occur, or the fatigue fracture may be affected even if the stress is less than the fatigue limit by adopting the correction minor rule or the like. ..
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of the vehicle database 33.
  • the vehicle database 33 stores a vehicle identification number and a cumulative value of fatigue for each part.
  • the degree of fatigue of the motor and the inverter is described, but the parts are not limited to the motor and the inverter, and various parts mounted on the vehicle are targeted.
  • the fatigue evaluation unit 23 When the fatigue evaluation unit 23 receives the first information 41 and the second information 42 from the in-vehicle device 10, it first calculates the stress with reference to the stress information 34. Next, the fatigue evaluation unit 23 calculates the increment value of the fatigue degree with reference to the fatigue limit information 35. Then, the fatigue evaluation unit 23 adds the calculated increment value of the fatigue degree to the fatigue degree recorded in the vehicle database 33, and determines whether or not it exceeds "1.0". The fatigue evaluation unit 23 transmits a signal calling attention when it is determined that the total fatigue degree exceeds "1.0" to the vehicle-mounted device 10 that has transmitted the first information 41 and the second information 42. When the fatigue evaluation unit 23 determines that the total fatigue degree is "1.0" or less, the fatigue evaluation unit 23 sends a signal to the in-vehicle device 10 that has transmitted the first information 41 and the second information 42 that there is no problem in running. Send.
  • FIG. 8 is a flowchart showing the operation of the in-vehicle device 10.
  • the in-vehicle device 10 executes the process shown in FIG. 8 at a predetermined timing, for example, when the in-vehicle device 10 is activated or every hour.
  • the first information generation unit 11 and the second information generation unit 12 acquire sensor information.
  • the first information generation unit 11 and the second information generation unit 12 create the first information and the second information. It is desirable that the first information and the second information transmitted in step S302 include information for the entire period during which the vehicle 9 is operating in total.
  • step S302 if step S302 is executed once an hour, it is desirable to collectively transmit the first information and the second information corresponding to the sensor information for the past one hour.
  • the information transmitted in step S302 is, for example, the first information is the detection values (fx11, fy11, fz11), (fx12, fy12, fz12), (fx13, fy13, fz13) of the three acceleration sensors, and the second information is. It is the data of the time history of (fx21, phy21, yz21). Instead of the time-series data of the detected values of each accelerometer, the power spectral density at the position of each accelerometer at a fixed time may be calculated and transmitted.
  • step S303 the vehicle external communication unit 14 transmits the first information and the second information created in step S302 to the server 20.
  • the vehicle external communication unit 14 waits for a response from the server 20, and when the response is received, proceeds to step S305.
  • step S305 the notification unit 16 determines whether or not the own vehicle 9 can travel, proceeds to step S306 if it determines that the vehicle 9 can travel, and proceeds to step S307 if it determines that the vehicle 9 cannot travel.
  • the notification unit 16 proceeds to step S306 when the response of the server 20 is a signal indicating that there is no problem in traveling, and proceeds to step S307 when the response of the server 20 is a signal calling attention.
  • step S306 the notification unit 16 outputs that there is no problem, and ends the process shown in FIG.
  • step S307 the notification unit 16 notifies that a problem may occur in running, and ends the process shown in FIG.
  • step S307 when the vehicle control unit 15 controls the vehicle 9, the traveling state of the vehicle may be changed by shifting to the degenerate operation mode.
  • FIG. 9 is a flowchart showing the operation of the server 20.
  • the server 20 receives the communication from the in-vehicle device 10
  • the server 20 starts the process shown in FIG.
  • the server communication unit 24 of the server 20 first receives the first information and the second information from the in-vehicle device 10 in step S401.
  • the identifier that identifies the vehicle on which the in-vehicle device 10 is mounted and the name of the component to be diagnosed may also be received.
  • the fatigue evaluation unit 23 refers to the stress information 34 and calculates the stress corresponding to the first information and the second information received in the step S401. If there are a plurality of combinations of the first information and the second information received in step S401, the stress is calculated for all the combinations in step S402.
  • the fatigue evaluation unit 23 calculates the increment of the fatigue degree due to the stress calculated in step S402 with reference to the fatigue limit information 35.
  • the stress corresponding to the combination is specified as " ⁇ 1" by referring to the stress information 34.
  • the increment of the fatigue degree is "10". The value divided by "1000", that is, "0.01".
  • the fatigue evaluation unit 23 reads the degree of fatigue of the vehicle that has transmitted the first information and the like from the vehicle database 33, and adds and updates the value calculated in step S403.
  • the identifier of the vehicle received together with the first information and the second information in step S401 is used.
  • the component to be diagnosed is specified in this step if the component to be diagnosed is predetermined, and if it is not predetermined, the name of the component received in step S401 is used.
  • step S404 for example, the identifier of the vehicle is specified as "abc002", and the increment "0.01" calculated in step S403 is updated to "0.36" in addition to "0.35" shown in FIG. do.
  • the fatigue evaluation unit 23 determines whether or not the fatigue level updated in step S404 is smaller than the predetermined threshold value "1", and if it is determined to be smaller than "1", the fatigue evaluation unit 23 proceeds to step S406. If it is determined that the number is "1" or more, the process proceeds to step S407. In step S406, the fatigue evaluation unit 23 notifies that there is no problem with the vehicle and ends the process shown in FIG. In step S407, the fatigue evaluation unit 23 notifies the vehicle of the alert and ends the process shown in FIG.
  • the in-vehicle device 10 is mounted on the vehicle 9 and communicates with the server 20.
  • the in-vehicle device 10 uses the output of the accelerometer 950, which is a sensor mounted on the vehicle 9, to generate first information, which is information on the state of the motor 904, which is a component mounted on the vehicle 9.
  • the first information and the second information which is information about the state of the drive shaft 906, which is a component different from the motor 904, are transmitted to the server 20, and the server 20 calculates based on the first information and the second information.
  • the in-vehicle device 10 includes a vehicle control unit 15 that changes the traveling state of the vehicle 9 based on a state signal received by the external communication unit 14.
  • Safety measures such as slowing down the vehicle 9 when an abnormality is detected in a part can be taken.
  • the in-vehicle device 10 includes a notification unit 16 that notifies the occupants of the vehicle 9 of a status signal received by the external communication unit 14. Therefore, it is possible to leave the judgment to the occupant for the optimum control of the vehicle 9.
  • the first component is a motor 904.
  • the first information is the output of the accelerometer 950 provided at the connection between the motor 904 and the vehicle 9.
  • the second information includes the number of revolutions of the drive shaft 906 having a direct or indirect mechanical connection with the motor 904.
  • the first component is the motor 904, and the first information is the voltage value applied to the coil of the motor 904.
  • the server 20 calculates the abnormal state of the first component by using the atmospheric pressure in addition to the first information and the second information.
  • the arithmetic system S includes a server 20 capable of communicating with each other and an in-vehicle device 10 mounted on the vehicle 9.
  • the in-vehicle device 10 is a first information generation unit 11 that generates first information that is information about the state of the motor 904 that is a component mounted on the vehicle 9, the first information, and information about the state of the drive shaft 906. It includes an out-of-vehicle communication unit 14 that transmits the second information to the server 20.
  • the server 20 includes a fatigue evaluation unit 23 that calculates a state signal indicating an abnormal state of the first component based on the first information and the second information, and a server communication unit 24 that transmits the state signal to the in-vehicle device 10.
  • the vehicle-mounted communication unit 14 of the vehicle-mounted device 10 receives the status signal.
  • the server 20 includes a server storage unit 30 that stores a vehicle database 33 that stores the accumulated value of the fatigue degree of the first component.
  • the server storage unit 30 stores fatigue limit information 35, which can calculate an increase in the degree of fatigue of the first component using the first information and the second information.
  • the fatigue evaluation unit 23 of the server 20 calculates the increase in the degree of fatigue using the first information and the second information received from the in-vehicle device 10 and the fatigue limit information 35 stored in the server storage unit 30, and the server. When the sum of the accumulated value of the fatigue degree stored in the storage unit 30 and the increase in the fatigue degree exceeds a predetermined threshold value, it is determined that the first component is in an abnormal state.
  • the server 20 includes a stress calculation unit 21 and a number of times calculation unit 22, and the server storage unit 30 includes component information 31 and a physical property value 32.
  • an arithmetic unit or operator other than the in-vehicle device 10 or the server 20 may create the stress information 34 and the fatigue limit information 35 and store them in the server storage unit 30.
  • the server 20 may not include the stress calculation unit 21 and the number of times calculation unit 22, and the server storage unit 30 may not store the component information 31 and the physical property value 32.
  • step S306 of FIG. 8 the notification unit 16 does not have to output a special output. That is, the notification unit 16 does not have to operate when an abnormality is not detected. Further, the notification unit 16 does not have to perform the process in step S307 of FIG. 8 when the vehicle control unit 15 operates. That is, in step S307, at least one of the notification unit 16 and the vehicle control unit 15 may operate.
  • the arithmetic system may target dielectric breakdown, which is electrical fatigue.
  • the server 20 further includes an insulation calculation unit 25, and the server storage unit 30 further stores the insulation information 36.
  • dielectric breakdown is detected instead of fatigue fracture, but the arithmetic system may detect dielectric breakdown in addition to fatigue fracture.
  • Insulation failure in the coil of the motor 930 includes the impedance of the motor 930, the temperature of the coil of the motor 930, the DC voltage of the battery 910, the carrier frequency of the inverter 920, the impedance of the AC power cable 925, the voltage change width of the battery 910, the pressure, and the pressure. Affected by humidity. Dielectric breakdown in the coil of the motor 930 occurs when the thickness of the enamel film of the enamel wire decreases.
  • the coil temperature of the motor 930 and the impedance of the motor 930 are also called “first information in insulation failure", and the detection value of the DC voltage sensor of the battery 910 or the detection value of the DC voltage sensor of the inverter 920, the carrier frequency of the inverter 920, and the AC power.
  • the impedance of the cable 925 is also referred to as "second information on insulation failure”.
  • Information on atmospheric pressure and humidity may be realized by adding a sensor to the vehicle 9, or values observed at a base station in the vicinity where the vehicle is traveling may be transmitted to the server 20 for use.
  • the DC voltage of the battery 910 changes depending on the charging state SOC (START OF CHARGE) of the battery 910 and the internal resistance of the battery 910. Therefore, the amplitude of the voltage pulse waveform of the voltage V UN between the reference potential N terminal U and the battery 910 of the inverter 920 shown in FIG. 2 corresponds to the voltage of the battery 910 and V PN as shown in the upper part of FIG. 10.
  • SOC charging state SOC
  • the terminals U, V, W on the AC side of the inverter 920 are connected to the terminals U', V', W'on the motor 930 side via the AC power cable 925.
  • the impedance values of the AC power cable 925 and the impedance values of the motor 930 are significantly different, the reflection of the voltage pulse occurs at the terminals U', V', and W'of the motor 930. That is, at the time of turn-on and turn-off, a voltage jump occurs at the terminals U', V', and W'of the motor 930, which is called an inverter surge voltage.
  • FIG. 10 shows the voltage pulse waveform of the voltage V UN between the terminal U of the inverter 920 and the reference potential N of the battery 910 and the voltage pulse waveform of the voltage V U'N between the terminal U'of the motor 930 and the reference potential N of the battery 910. show.
  • a voltage k times the voltage amplitude of the battery 910 is instantaneously applied at the time of turn-on and turn-off due to the reflection of the voltage pulse.
  • the value of k ⁇ 1.
  • Insulation destruction due to aging of the motor 930 is caused by deterioration due to the temperature of the enamel film of the enamel wire, which is the material of the coil of the motor 930, change in the partial discharge start voltage due to atmospheric pressure, and the impedance of the motor 930 and the impedance of the AC power cable. It proceeds under the influence of the coefficient k of the surge voltage due to matching, the number of times the surge voltage is applied, which is determined by the carrier frequency of the inverter 920, and the DC voltage of the battery 910. The surge voltage of the inverter 920 erodes the enamel film of the enamel wire, reducing the thickness and causing dielectric breakdown.
  • the insulation calculation unit 25 of the server 20 acquires the impedance of the motor 930 and the temperature of the coil of the motor 930 as the first information.
  • the insulation calculation unit 25 acquires the DC voltage of the battery 910, the carrier frequency of the inverter 920, the impedance of the AC power cable 925 as the second information, and the atmospheric pressure and humidity as the outside information. Then, the insulation calculation unit 25 calculates the number of times until coil insulation occurs under each condition by using the simulation.
  • the insulation calculation unit 25 records the reciprocal of the number of times in the insulation information 36 as a feature amount of the condition. For example, when the impedance of the motor 930, the temperature of the coil of the motor 930, the DC voltage of the battery 910, the carrier frequency of the inverter 920, the impedance of the AC power cable 925, and the combination of pressure and humidity as external information are generated 100 times, the motor 904 When the coil causes insulation failure, the feature amount of the combination is 1/100, that is, "0.01".
  • the thickness of the enamel film of the enamel wire constituting the coil of the motor 930 is used as a feature quantity, and even if it is determined that the failure occurs when the thickness of the enamel film of the enamel wire constituting the coil of the motor 930 falls below a certain threshold value. good.
  • FIG. 11 is a diagram showing an example of insulation information 36.
  • the feature amount calculated by the insulation calculation unit 25 is stored for each combination of the voltage change width of the battery 901, the impedance of the power cable 902, and the atmospheric pressure.
  • the vehicle database 33 stores the accumulated features instead of the fatigue level.
  • the first information generation unit 11 transmits the impedance of the motor 930 and the detection temperature of the temperature sensor attached to the coil of the motor 930 to the server 20 as the first information of the motor 930.
  • the second information generation unit 12 measures the impedance of the AC power cable 925 by measuring the voltage of the battery 901 built in the battery 910, the voltage of the battery 901 built in the inverter 920, and the carrier frequency of the inverter 903, or the known AC power.
  • the impedance of the cable 925 is read from a ROM (not shown) or the like and transmitted to the server 20 as the second information in dielectric breakdown.
  • the fatigue evaluation unit 23 of the server 20 that has received the first information and the second information acquires the feature amount with reference to the insulation information 36, and adds the acquired feature amount to the feature amount stored in the vehicle database 33. If this value is 1 or more, the server 20 notifies the in-vehicle device 10 of a warning, and if it is less than 1, it notifies that there is no problem.
  • the fatigue evaluation unit 23 of the server 20 may change a predetermined threshold value in the evaluation of the degree of fatigue. Specifically, the fatigue evaluation unit 23 may change the threshold value to be compared in step S405 from "1" to another value such as "1.2" or "0.8” using the second information. For example, when it is confirmed that the diagnosis target deteriorates quickly when used in an area where the altitude is high, that is, an area where the atmospheric pressure is low for a long period of time, the threshold value is set based on the atmospheric pressure information included in the second information. Change from "1" to a value less than 1. Specific values are specified by referring to a database (not shown) that is created in advance and stored in the server 20. It should be noted that this database (not shown) collects a large number of comparative cases between the actual deterioration of parts in the periodic inspection of the vehicle and the deterioration of the vehicle estimated from the first and second information so far. Can be created.
  • FIG. 12 is a conceptual diagram of a process for changing the threshold value by the fatigue evaluation unit 23.
  • reference numeral L1 indicates an initial threshold value, for example, “1”
  • reference numeral L2 indicates an increased threshold value, for example, “1.2”
  • reference numeral L3 indicates a decreased threshold value, for example, “0.8”. show.
  • the fatigue evaluation unit 23 of the server 20 changes a predetermined threshold value based on the second information. Therefore, the abnormality of the first component can be detected more accurately.
  • Embodiment- A second embodiment of the arithmetic system will be described with reference to FIG.
  • the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the differences will be mainly described.
  • the points not particularly described are the same as those in the first embodiment.
  • This embodiment differs from the first embodiment mainly in that the processing is completed inside the in-vehicle device.
  • FIG. 13 is a configuration diagram of the in-vehicle device 10A according to the second embodiment.
  • the in-vehicle device 10A includes a fatigue evaluation unit 23 and an in-vehicle storage unit 130 in addition to the configuration in the first embodiment.
  • the stress information 34 and the fatigue limit information 35 are stored in the vehicle-mounted storage unit 130.
  • the vehicle-mounted storage unit 130 also stores information on the degree of fatigue of the parts of the vehicle 9.
  • the fatigue evaluation unit 23 has the same function as the fatigue evaluation unit 23 provided in the server 20 in the first embodiment.
  • the vehicle-mounted storage unit 130 is a non-volatile storage device, for example, a flash memory.
  • the stress information 34 and the fatigue limit information 35 are the same as the information having the same name stored in the server storage unit 30 in the first embodiment.
  • the in-vehicle device 10A does not have to include the external communication unit 14.
  • the vehicle-mounted device 10A performs both the processes of FIGS. 8 and 9 in the first embodiment. That is, first, the sensor information is acquired (S301), and the first information generation unit 11 and the second information generation unit 12 create the first information and the second information, respectively (S302). Next, the fatigue evaluation unit 23 calculates the stress and updates the degree of fatigue stored in the vehicle-mounted storage unit 130 (S402 to S404). Then, processing is performed according to the magnitude of the fatigue degree after the update (S405, S306, S307).
  • the in-vehicle device 10A is mounted on the vehicle 9.
  • the in-vehicle device 10A uses the output of the sensor mounted on the vehicle 9 to generate the first information which is information on the state of the first component mounted on the vehicle, and the first information generation unit 11 and the first component.
  • It is provided with an in-vehicle storage unit 130 that stores an accumulated value of the degree of fatigue.
  • the in-vehicle storage unit 130 has a fatigue limit capable of calculating an increase in the degree of fatigue of the first component by using the first information and the second information which is information on the state of the second component which is a component different from the first component.
  • Information 35 is stored.
  • the in-vehicle device 10A calculates the amount of increase in the degree of fatigue using the first information, the second information, and the fatigue limit information 35, and sets the accumulated value of the degree of fatigue and the amount of increase in the degree of fatigue stored in the in-vehicle storage unit 130.
  • the fatigue evaluation unit 23 determines that the first component is in an abnormal state when the sum of the above exceeds a predetermined threshold value. Therefore, the in-vehicle device 10A can obtain the same effects as those in the first embodiment without communicating with the server 20.
  • the configuration of the functional block is only an example.
  • Several functional configurations shown as separate functional blocks may be integrally configured, or the configuration represented by one functional block diagram may be divided into two or more functions. Further, a part of the functions possessed by each functional block may be provided in the other functional blocks.

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Abstract

部品の異常を精度良く検出できる。　車載装置は、車両に搭載されサーバと通信する車載装置であって、車両に搭載されるセンサの出力を用いて、車両に搭載される第１部品の状態に関する情報である第１情報を生成する第１情報生成部と、第１情報および、第１部品とは異なる部品である第２部品の状態に関する情報である第２情報をサーバに送信し、サーバが第１情報および第２情報に基づき算出した第１部品の異常状態を示す状態信号をサーバから受信する車外通信部と、を備える。

Description

車載装置、通信システム
　本発明は、車載装置、および通信システムに関する。
　安心で安全な車両による走行のために、部品の異常を検出する技術が求められる。特許文献１には、建設機械の機体に関する第１情報を検出する第１情報検出装置と、第２情報を検出する第２情報検出装置とを有する、少なくとも１つの第１機体と、前記第１情報検出装置を有し、かつ前記第２情報検出装置を有しない、少なくとも１つの第２機体とを含む建設機械の機体群において、各機体の状態を管理する建設機械の管理システムであって、前記第１機体から得られた第１情報と第２情報の相関情報と、前記第２機体の第１情報とに基づいて、前記第２機体の第２情報に関する故障状態の予兆診断を行う機体状態診断装置を備えたことを特徴とする建設機械の管理システムが開示されている。
特開２０１６－１０９０１９号公報
　特許文献１に記載されている発明では、部品の異常検出の精度に改善の余地がある。
　本発明の第１の態様による車載装置は、車両に搭載されサーバと通信する車載装置であって、前記車両に搭載されるセンサの出力を用いて、前記車両に搭載される第１部品の状態に関する情報である第１情報を生成する第１情報生成部と、前記第１情報および、前記第１部品とは異なる部品である第２部品の状態に関する情報である第２情報を前記サーバに送信し、前記サーバが前記第１情報および前記第２情報に基づき算出した前記第１部品の異常状態を示す状態信号を前記サーバから受信する車外通信部と、を備える。
　本発明の第２の態様による通信システムは、相互に通信可能なサーバと車両に搭載される車載装置を含む通信システムであって、前記車載装置は、前記車両に搭載されるセンサの出力を用いて、前記車両に搭載される第１部品の状態に関する情報である第１情報を生成する第１情報生成部と、前記第１情報および、前記第１部品とは異なる部品である第２部品の状態に関する情報である第２情報を前記サーバに送信する車外通信部とを備え、前記サーバは、前記第１情報および前記第２情報に基づき、前記第１部品の異常状態を示す状態信号を算出する疲労評価部と、前記状態信号を前記車載装置に送信するサーバ通信部とを備え、前記車載装置の前記車外通信部は前記状態信号を受信する。
　本発明の第３の態様による車載装置は、車両に搭載される車載装置であって、前記車両に搭載されるセンサの出力を用いて、前記車両に搭載される第１部品の状態に関する情報である第１情報を生成する第１情報生成部と、前記第１部品の疲労度の蓄積値を格納する車載記憶部とを備え、前記車載記憶部には、前記第１情報および前記第１部品とは異なる部品である第２部品の状態に関する情報である第２情報を用いて前記第１部品の疲労度の増加分を算出可能な疲労限度情報がさらに格納され、前記第１情報、前記第２情報、および前記疲労限度情報を用いて前記疲労度の増加分を算出し、前記車載記憶部に格納された前記疲労度の蓄積値と前記疲労度の増加分との和が所定の閾値を超えると前記第１部品が異常状態にあると判断する疲労評価部をさらに備える。
　本発明によれば、部品の異常を精度良く検出できる。
第１の実施の形態における演算システムの全体構成図 車両の機械的な構成図 車両の電気的な構成図 加速度計の出力およびトルク反力の時系列変化を示す概念図 応力情報の一例を示す図 疲労限度情報の概念図 車両データベースの一例を示す図 車載装置の動作を表すフローチャート サーバの動作を表すフローチャート 変形例３における電圧ＶＵＮおよび電圧ＶＵ′Ｎの電圧パルス波形の一例を示す図 変形例３における絶縁情報の一例を示す図 変形例４における疲労評価部２３の閾値変化処理の概念図 第２の実施の形態における車載装置の構成図
―第１の実施の形態―　以下、図１～図７を参照して、演算システムの第１の実施の形態を説明する。本実施の形態では、線形累積損傷則を用いた、疲労破壊の事前検出を対象とする。
（構成）　図１は、演算システムＳの全体構成図である。演算システムＳは、車載装置１０とサーバ２０とを含む。図１では車載装置１０は１つのみ記載しているが、演算システムＳに複数の車載装置１０が含まれてもよい。車載装置１０は、車両９に搭載される。なお以下では、車載装置１０が搭載される車両９を他の車両と区別するために「自車両」９と呼ぶこともある。
　車載装置１０はたとえば、電子制御装置（Electronic　Control　Unit）である。車載装置１０は、第１情報生成部１１と、第２情報生成部１２と、車内通信部１３と、車外通信部１４と、車両制御部１５と、報知部１６と、を備える。
　第１情報生成部１１は、後述する第１情報を生成する。第２情報生成部１２は、後述する第２情報を生成する。車内通信部１３は、車両９に搭載される他の装置、たとえばセンサなどと通信を行う。車内通信部１３はたとえば、ＩＥＥＥ８０２．３などの通信規格に対応する通信インタフェースである。車外通信部１４は、サーバ２０など車両９の外部の装置と通信を行う。車外通信部１４はたとえば４Ｇや５Ｇに対応する無線通信モジュールである。ただし車外通信部１４は、サーバ２０と直接通信を行ってもよいし、１または複数の機器を中継してサーバ２０と通信を行ってもよい。
　車両制御部１５は、車両９の自動制御を行う。車載装置１０は不図示で不揮発性の車載記憶部を有し、車両制御部１５は車載記憶部に格納された高精度地図を参照して車両９を制御する。ただし車両９は車両制御部１５による自動制御だけでなく、車両９の乗員による操作も可能である。報知部１６は、たとえばスピーカーや液晶ディスプレイである。報知部１６は、車両９の部品が問題のある状態であることを車両９の乗員に報知する。
　第１情報生成部１１、第２情報生成部１２、および車両制御部１５は、車載装置１０が備える不図示のＣＰＵが不図示のＲＯＭに格納されたプログラムをＲＡＭに展開して実行することにより実現される。ただし第１情報生成部１１、第２情報生成部１２、および車両制御部１５は、書き換え可能な論理回路であるＦＰＧＡ（Field　Programmable　Gate　Array）や特定用途向け集積回路であるＡＳＩＣ（Application　Specific　Integrated　Circuit）により実現されてもよい。
　サーバ２０は、１台または２台以上から構成されるコンピュータである。サーバ２０は、応力算出部２１と、回数算出部２２と、疲労評価部２３と、サーバ通信部２４と、サーバ記憶部３０と、を備える。
　応力算出部２１は、後述する応力情報３４を生成してサーバ記憶部３０に格納する。回数算出部２２は、後述する疲労限度情報３５を生成してサーバ記憶部３０に格納する。疲労評価部２３は、車載装置から受信する第１情報および第２情報を用いて部品の疲労を評価する。応力算出部２１、回数算出部２２、疲労評価部２３は、サーバ２０が備える不図示のＣＰＵが不図示のＲＯＭに格納されたプログラムをＲＡＭに展開して実行することにより実現される。ただし応力算出部２１、回数算出部２２、および疲労評価部２３は、書き換え可能な論理回路であるＦＰＧＡやＡＳＩＣにより実現されてもよい。
　サーバ記憶部３０は、不揮発性の記憶装置、たとえばハードディスクドライブである。サーバ記憶部３０には、部品情報３１と、物性値３２と、車両データベース３３と、応力情報３４と、疲労限度情報３５とが格納される。サーバ記憶部３０に格納される情報は後に説明する。
　図２は車両９の機械的な構成図、図３は車両９の電気的な構成図である。車両９は、バッテリ９１０と、ＤＣパワーケーブル９１１と、インバータ９２０と、ＡＣパワーケーブル９２５と、モータ９３０と、ギアボックス９４０と、ドライブシャフト９０６と、ブレーキ装置９０７と、車輪９０８と、第１加速度計９５１と、第２加速度計９５２と、第３加速度計９５３とを備える。ただし車輪９０８は車輪９０８ａ～９０８ｄにより構成され、ブレーキ装置９０７はブレーキ装置９０７ａ～９０７ｄにより構成される。
　バッテリ９１０はＤＣパワーケーブル９１１を介してインバータ９２０に電力を供給する。インバータ９２０はバッテリ９１０が印加する直流電圧を平滑化する平滑キャパシタ９２１および各相のブリッジ回路を構成する。パワーモジュール９２２は、上下各アームのスイッチング素子として機能する２つのＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）９２３と各ＩＧＢＴ９２３と並列に設けられたダイオード９２４とをそれぞれ有する。パワーモジュール９２２はスイッチング動作を行い、バッテリ９１０から供給される直流の電力を交流に変換して、ＡＣパワーケーブル９２５を介してモータ９３０に出力する。モータ９３０は電力を消費して回転エネルギーを生成し、ギアボックス９４０およびドライブシャフト９０６に伝達し車輪９０８を回転させる。また車輪９０８と接続されるドライブシャフト９０６の先端部にはブレーキ装置９０７が搭載されている。
　モータ９３０は複数カ所で車両９に固定されており、本実施形態においては、車両９に３カ所で固定されている。固定箇所にそれぞれ第１加速度計９５１、第２加速度計９５２、および第３加速度計９５３が設置される。以下では、第１加速度計９５１、第２加速度計９５２、および第３加速度計９５３をまとめて加速度計９５０とも呼ぶ。加速度計９５０は、車両９を基準とするＸＹＺ軸のそれぞれについて加速度を出力する。車両９の速度はドライブシャフト９０６に接続されたブレーキ装置９０７ａ～９０７ｄに取付けられた車輪速センサの回転数を検出し、ブレーキ装置９０７ａ～９０７ｄに取付けられた車輪速センサの回転数に所定の係数を掛けて車両９の速度を算出する。
　図４は、加速度計の出力およびトルク反力の時系列変化を示す概念図である。図４に示す４つのグラフはいずれも横軸が時間であり、縦軸は上の３つが第１加速度計９５１の各軸の加速度、最下段がドライブシャフト９０６に入力されるトルク反力である。より詳細には上から３つは順番に、第１加速度計９５１のＸ軸方向の加速度ｆｘ１１、第１加速度計９５１のＹ軸方向の加速度ｆｙ１１、第１加速度計９５１のＺ軸方向の加速度ｆｚ１１である。
（疲労破壊の評価）　モータ９３０が車体から受けるエネルギーは加速度計９５０の出力から算出され、モータ９３０がドライブシャフト９０６を介して受けるエネルギーは車両の情報から間接的に算出される。モータ９３０がドライブシャフト９０６を介して受けるエネルギーの算出には具体的には、車両９における重量、前衛投影面積、空気抵抗係数や減速機における総減速比やドライブシャフトにおける剛性や車輪の半径の情報と次に示す数式（１）～数式（１３）を用いて走行中の車両９に働く力から求めることができる。このうち、モータ９３０のドライブシャフト９０６の回転速度、車両９が備える車輪の半径、車両９の走行速度が可変値であり、他の値は不図示のＲＯＭに格納されている値を用いる。
　なお、モータ９３０のドライブシャフト９０６に取付けられた回転角度センサの値と、ブレーキ装置９０７ａ～９０７ｄに取付けられた車輪速センサの回転数から換算した値とを用いて、求めた位相差からドライブシャフト９０６のねじれによってモータ９３０のドライブシャフト９０６が受けるトルク反力も計算することができる。
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　なお、数式（１）～数式（１３）において、ＦＶは走行中の車両に働く力、ＶＶは車両速度、αＶは加速度、ＭＶは車両重量、Ｍｉは駆動系回転部の等価慣性質量、ＡＶは前衛投影面積、ＲＧは総減速比、ＦＷは車輪軸推進力、ＴＷは車輪軸トルク、ＪＷは車輪軸換算の車両慣性、ωＷは車輪の回転速度、θＷは車輪の回転角度、ＲＷは車輪の半径、ＦＢは機械ブレーキが発生する制動力、ＳＤはドライブシャフトの剛性、ＴＤはドライブシャフトのねじりトルク、ＴＭはモータ軸トルク、ＪＭはモータ側イナーシャ、ωＭはモータの回転速度、θＭはモータの回転角度、Ｒｔは走行抵抗、Ｒａは空気抵抗、Ｃｄは空気抵抗係数、ρは空気密度、Ｒｒは転がり抵抗、μは転がり抵抗係数、θは坂路勾配、ｇは重力加速度、Ｒｅは勾配抵抗、Ｒｃは加速抵抗である。
　以下では、モータ９３０が車体９から受ける力、すなわち３つの加速度計９５０の出力を「第１情報」と呼び、モータが搭載されている車両９の型式、モータ９３０以外の部品の品番情報、車輪の半径、車両の速度、車輪の回転速度やバッテリの直流電圧値を「第２情報」と呼ぶ。第１情報生成部１１は、加速度計９５０の出力を用いて第１情報を生成する。第２情報生成部１２は、車輪の空気圧センサの出力、車両９の速度やブレーキ装置９０７Ａ～Ｄに取付けられた車輪速センサの回転数出力を用いて第２情報を生成する。なお、上記以外に気温、湿度等の気象条件や勾配情報に関しては車両９に専用のセンサを備えてもよいし、地域の情報をサーバ２０に集約して用いてもよい。
　前述のとおり、サーバ２０のサーバ記憶部３０には、部品情報３１、物性値３２、車両データベース３３、応力情報３４、および疲労限度情報３５が格納される。部品情報３１は、車両９に搭載されるさまざまな部品の形状や、部品の部位ごとの素材の情報である。物性値３２は、素材ごとの機械的および電気的な様々な特性値、たとえば破断強度や絶縁耐力などである。車両９の型式、モータ９３０以外の部品の品番を第２情報の一部として送ることで、サーバ記憶部３０の部品情報と照合を行う。
　サーバ２０の応力算出部２１は、第１情報と第２情報に基づき式（１）～（１２）を用いて、モータ９３０に与える応力をシミュレーションで計算してモータ９３０の各部の応力情報３４として保存する。さらにサーバ２０の回数算出部２２は、モータ９３０の素材の物性に基づき、応力ごとに疲労破壊が生じるまでの繰り返し回数を算出し、疲労限度情報３５として保存する。
　図５は、応力情報３４の一例を示す図である。図５に示すように、応力情報３４にはモータの構造部位ごとにおける応力と回数が格納される。
　図６は、疲労限度情報３５の概念図である。疲労限度情報３５はモータと車両との取付け部など部位ごとに準備されている。図６はモータのある１つの部位にいて示している。図６では、理解を容易にするために疲労限度情報３５を図で表しているが、疲労限度情報３５は表や数式で表されてもよい。図６は横軸が繰り返し回数、縦軸が応力を示している。応力が大きいほど疲労破壊が発生するまでの繰り返し回数が少ない傾向にある。図６に示す例では、応力σ１－１の繰り返し回数がＮ１－１回に達すると疲労破壊が発生することが示されている。なお図６に示すように、応力が疲労限度未満の場合には疲労破壊が発生しないとしてもよいし、修正マイナー則などを採用して疲労限度未満の応力でも疲労破壊に影響を与えるとしてもよい。
　図７は、車両データベース３３の一例を示す図である。車両データベース３３には、車両の識別番号と部品ごとの疲労度の累積値とが格納される。図７に示す例では、モータとインバータの疲労度のみを記載しているが、部品はモータとインバータに限定されず、車両に搭載されるさまざまな部品を対象とする。
　疲労評価部２３は、車載装置１０から第１情報４１および第２情報４２を受信すると、まず応力情報３４を参照して応力を算出する。次に疲労評価部２３は、疲労限度情報３５を参照して疲労度の増分値を算出する。そして疲労評価部２３は、車両データベース３３に記録された疲労度に算出した疲労度の増分値を加えて、「１．０」を上回るか否かを判断する。疲労評価部２３は、疲労度の合計が「１．０」を上回ると判断する場合には注意を促す信号を、第１情報４１および第２情報４２を送信した車載装置１０に送信する。疲労評価部２３は、疲労度の合計が「１．０」以下であると判断する場合には走行に問題ない旨の信号を、第１情報４１および第２情報４２を送信した車載装置１０に送信する。
（フローチャート）　図８は、車載装置１０の動作を表すフローチャートである。車載装置１０は、所定のタイミング、たとえば車載装置１０の起動時や１時間ごとに図８に示す処理を実行する。ステップＳ３０１では第１情報生成部１１および第２情報生成部１２は、センサ情報を取得する。続くステップＳ３０２では第１情報生成部１１および第２情報生成部１２は、第１情報と第２情報を作成する。なおステップＳ３０２において送信する第１情報と第２情報は、トータルでは車両９が動作している全期間の情報を含めることが望ましい。
　そのため、たとえばステップＳ３０２の実行が１時間に１回であれば、過去の１時間分のセンサ情報に対応する第１情報と第２情報をまとめて送信することが望ましい。ステップＳ３０２において送信する情報はたとえば、第１情報が３つの加速度センサの検出値（ｆｘ１１、ｆｙ１１、ｆｚ１１）、（ｆｘ１２、ｆｙ１２、ｆｚ１２）、（ｆｘ１３、ｆｙ１３、ｆｚ１３）であり、第２情報が（ｆｘ２１、ｆｙ２１、ｙｚ２１）という時刻歴のデータである。各加速度センサの検出値の時系列のデータではなく、一定時間における各加速度センサの位置におけるパワースペクトル密度を計算し送信してもよい。
　続くステップＳ３０３では車外通信部１４は、ステップＳ３０２において作成した第１情報および第２情報をサーバ２０に送信する。続くステップＳ３０３では車外通信部１４は、サーバ２０からの応答を待ち、応答を受信するとステップＳ３０５に進む。ステップＳ３０５では報知部１６は、自車両９が走行可能か否かを判断し、走行可能と判断する場合はステップＳ３０６に進み、走行不可能と判断する場合はステップＳ３０７に進む。たとえば報知部１６は、サーバ２０の応答が走行に問題ない旨の信号の場合にはステップＳ３０６に進み、サーバ２０の応答が注意を促す信号の場合にはステップＳ３０７に進む。
　ステップＳ３０６では報知部１６は、問題がない旨の出力を行い、図８に示す処理を終了する。ステップＳ３０７では報知部１６は、走行に問題が生じる可能性がある旨を報知して、図８に示す処理を終了する。なおステップＳ３０７において、車両制御部１５が車両９を制御している場合には、縮退運転モードに遷移させるなど車両の走行状態を変化させてもよい。
　図９は、サーバ２０の動作を表すフローチャートである。サーバ２０は、車載装置１０から通信を受信すると図９に示す処理を開始する。サーバ２０のサーバ通信部２４は、まずステップＳ４０１において車載装置１０から第１情報と第２情報を受信する。ただし本ステップにおいて、車載装置１０を搭載する車両を識別する識別子、および診断対象となる部品の名称をあわせて受信してもよい。続くステップＳ４０２では疲労評価部２３が、応力情報３４を参照して、ステップＳ４０１において受信した第１情報と第２情報に対応する応力を算出する。なおステップＳ４０１において受信した第１情報と第２情報の組合せが複数組存在する場合には、ステップＳ４０２ではそのすべての組合せについて応力を算出する。
　続くステップＳ４０３では疲労評価部２３は、ステップＳ４０２において算出した応力による疲労度の増分を疲労限度情報３５を参照して算出する。たとえばステップＳ４０１において受信した第１情報と第２情報の組合せが１つだけであり、応力情報３４を参照してその組み合わせに対応する応力が「σ１」であると特定した場合を仮定する。この場合に、疲労限度情報３５における応力「σ１」に対応する回数が「１０００」、ステップＳ４０１において受信した前述の組合せの回数が「１０」の場合には、疲労度の増分は「１０」を「１０００」で除した値、すなわち「０．０１」となる。
　続くステップＳ４０４では疲労評価部２３は、車両データベース３３から第１情報などを送信した車両の疲労度を読み取り、ステップＳ４０３において算出した値を加えて更新する。本ステップにおける車両の特定は、たとえばステップＳ４０１において第１情報や第２情報とともに受信する車両の識別子を用いる。本ステップにおける部品の特定は、診断対象となる部品があらかじめ定められている場合にはその部品とし、あらかじめ定められていない場合にはステップＳ４０１において受信する部品の名称を用いる。
　ステップＳ４０４ではたとえば、車両の識別子を「ａｂｃ００２」と特定し、ステップＳ４０３において算出した増分である「０．０１」を図７に示す「０．３５」に加えて、「０．３６」に更新する。続くステップＳ４０５では疲労評価部２３は、ステップＳ４０４において更新した疲労度が所定の閾値である「１」よりも小さいか否かを判断し、「１」よりも小さいと判断する場合はステップＳ４０６に進み、「１」以上であると判断する場合にはステップＳ４０７に進む。ステップＳ４０６では疲労評価部２３は、車両に問題がない旨を通知して図９に示す処理を終了する。ステップＳ４０７では疲労評価部２３は、車両に注意喚起を通知して図９に示す処理を終了する。
　上述した第１の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）車載装置１０は、車両９に搭載されサーバ２０と通信する。車載装置１０は、車両９に搭載されるセンサである加速度計９５０の出力を用いて、車両９に搭載される部品であるモータ９０４の状態に関する情報である第１情報を生成する第１情報生成部１１と、第１情報および、モータ９０４とは異なる部品であるドライブシャフト９０６の状態に関する情報である第２情報をサーバ２０に送信し、サーバ２０が第１情報および第２情報に基づき算出した第１部品の異常状態を示す状態信号をサーバ２０から受信する車外通信部１４と、を備える。そのため第１部品の異常を精度良く検出できる。
（２）車載装置１０は、車外通信部１４が受信する状態信号に基づき車両９の走行状態を変化させる車両制御部１５を備える。部品に異常が検出された際に車両９を低速にするなどの安全対策をとることができる。
（３）車載装置１０は、車外通信部１４が受信する状態信号を車両９の乗員に報知する報知部１６を備える。そのため車両９の最適な制御を乗員に判断を委ねることができる。
（４）第１部品はモータ９０４である。第１情報は、モータ９０４と車両９との接続部に設けられた加速度計９５０の出力である。第２情報は、モータ９０４と直接または間接的に機械的な接続を有するドライブシャフト９０６の回転数を含む。
（５）第１部品はモータ９０４であり、第１情報は、モータ９０４のコイルに印加される電圧値である。サーバ２０は、第１情報、および第２情報に加えてさらに気圧を用いて第１部品の異常状態を算出する。
（６）演算システムＳは、相互に通信可能なサーバ２０と車両９に搭載される車載装置１０を含む。車載装置１０は、車両９に搭載される部品であるモータ９０４の状態に関する情報である第１情報を生成する第１情報生成部１１と、第１情報および、ドライブシャフト９０６の状態に関する情報である第２情報をサーバ２０に送信する車外通信部１４とを備える。サーバ２０は、第１情報および第２情報に基づき、第１部品の異常状態を示す状態信号を算出する疲労評価部２３と、状態信号を車載装置１０に送信するサーバ通信部２４とを備える。車載装置１０の車外通信部１４は、状態信号を受信する。
（７）サーバ２０は、第１部品の疲労度の蓄積値を格納する車両データベース３３を格納するサーバ記憶部３０を備える。サーバ記憶部３０には、第１情報および第２情報を用いて第１部品の疲労度の増加分を算出可能な疲労限度情報３５が格納される。サーバ２０の疲労評価部２３は、車載装置１０から受信した第１情報および第２情報と、サーバ記憶部３０に格納された疲労限度情報３５とを用いて疲労度の増加分を算出し、サーバ記憶部３０に格納された疲労度の蓄積値と疲労度の増加分との和が所定の閾値を超えると第１部品が異常状態にあると判断する。
（変形例１）　サーバ２０は応力算出部２１および回数算出部２２を備え、サーバ記憶部３０には部品情報３１および物性値３２が含まれた。しかし車載装置１０やサーバ２０以外の演算装置やオペレータが応力情報３４および疲労限度情報３５を作成し、サーバ記憶部３０に格納してもよい。この場合にはサーバ２０は、応力算出部２１および回数算出部２２を備えなくてもよいし、サーバ記憶部３０には部品情報３１および物性値３２が格納されなくてもよい。
（変形例２）　図８のステップＳ３０６において報知部１６は特段の出力を行わなくてもよい。すなわち報知部１６は異常が検出されない場合には動作を行わなくてもよい。さらに報知部１６は、車両制御部１５が動作する場合には図８のステップＳ３０７において処理を行わなくてもよい。すなわち、ステップＳ３０７では報知部１６および車両制御部１５の少なくとも一方が動作すればよい。
（変形例３）　演算システムは、電気的な疲労である絶縁破壊を対象としてもよい。本変形例ではサーバ２０は絶縁算出部２５をさらに備え、サーバ記憶部３０には絶縁情報３６がさらに格納される。なお本変形例では疲労破壊の代わりに絶縁破壊を検出するとして説明するが、演算システムが疲労破壊に加えて絶縁破壊を検出してもよい。
　モータ９３０のコイルにおける絶縁破壊は、モータ９３０のインピーダンス、モータ９３０のコイルの温度、バッテリ９１０の直流電圧、インバータ９２０のキャリア周波数、ＡＣパワーケーブル９２５のインピーダンス、バッテリ９１０の電圧変化幅、気圧、および湿度の影響を受ける。モータ９３０のコイルにおける絶縁破壊は、エナメル線のエナメル皮膜の厚みが減少することで発生する。
　モータ９３０のコイル温度、モータ９３０のインピーダンスを「絶縁破壊における第１情報」とも呼び、バッテリ９１０の直流電圧センサの検出値またはインバータ９２０の直流電圧センサの検出値、インバータ９２０のキャリア周波数、ＡＣパワーケーブル９２５のインピーダンスを「絶縁破壊における第２情報」とも呼ぶ。気圧および湿度の情報は車両９にセンサを追加することで実現してもよいし、自車が走行している近傍の基地局で観測した値をサーバ２０へ送信して用いてもよい。
　バッテリ９１０の直流電圧はバッテリ９１０の充電状態ＳＯＣ（ＳＴＡＴＥ　ＯＦ　ＣＨＡＲＧＥ）やバッテリ９１０の内部抵抗によって変化する。そのため、図２に示すインバータ９２０の端子Ｕとバッテリ９１０の基準電位Ｎ間の電圧ＶＵＮの電圧パルス波形の振幅は図１０の上段に示すようにバッテリ９１０の電圧とＶＰＮに一致する。そしてＳＯＣが低い場合は電圧パルスの振幅が低く、ＳＯＣが高い場合は電圧パルスの振幅が高くなる。そのためインバータが印加する電圧の基本波成分が同じであってもバッテリ９１０のＳＯＣによってインバータが印加する電圧のパルス波形は異なる。
　さらにインバータ９２０の交流側の端子Ｕ，Ｖ，ＷからＡＣパワーケーブル９２５を介してモータ９３０側端子Ｕ′，Ｖ′，Ｗ′に接続されている。このときＡＣパワーケーブル９２５のインピーダンスとモータ９３０のインピーダンスの値が大きく異なるためモータ９３０の端子Ｕ′，Ｖ′，Ｗ′部において電圧パルスの反射が生じる。すなわち、ターンオン時およびターンオフ時にモータ９３０の端子Ｕ′，Ｖ′，Ｗ′部に電圧の跳ね上がりが発生し、これをインバータのサージ電圧と呼ぶ。
　インバータ９２０の端子Ｕとバッテリ９１０の基準電位Ｎ間の電圧ＶＵＮの電圧パルス波形とモータ９３０の端子Ｕ′とバッテリ９１０の基準電位Ｎ間の電圧ＶＵ′Ｎの電圧パルス波形を図１０に示す。モータ９３０の端子Ｕ′，Ｖ′，Ｗ′部において電圧パルスの反射によりターンオン、ターンオフ時にバッテリ９１０の電圧振幅のｋ倍の電圧が瞬間的に印加される。このときｋ≧１の値となる。
　モータ９３０の経年劣化による絶縁破壊は、モータ９３０のコイルの材料であるエナメル線のエナメル皮膜の温度による劣化、気圧による部分放電開始電圧の変化、モータ９３０のインピーダンスとＡＣパワーケーブルのインピーダンスとの不整合によるサージ電圧の係数ｋ、インバータ９２０のキャリア周波数によって決まるサージ電圧が印加される回数およびバッテリ９１０の直流電圧の影響を受けて進行する。インバータ９２０のサージ電圧によってエナメル線のエナメル皮膜が浸食され厚みが減少し絶縁破壊に至る。
　サーバ２０の絶縁算出部２５は、第１情報としてモータ９３０のインピーダンス、およびモータ９３０のコイルの温度を取得する。絶縁算出部２５は、第２情報としてバッテリ９１０の直流電圧、インバータ９２０のキャリア周波数、ＡＣパワーケーブル９２５のインピーダンス、および外界情報として気圧、湿度を取得する。そして絶縁算出部２５は、シミュレーションを利用して各条件におけるコイル絶縁が発生するまでの回数を算出する。
　そして絶縁算出部２５は、その回数の逆数をその条件の特徴量として絶縁情報３６に記録する。たとえば、モータ９３０のインピーダンス、モータ９３０のコイルの温度、バッテリ９１０の直流電圧、インバータ９２０のキャリア周波数、ＡＣパワーケーブル９２５のインピーダンス、および外界情報として気圧、湿度の組合せが１００回発生するとモータ９０４のコイルが絶縁破壊を生じる場合には、その組み合わせの特徴量は１／１００、すなわち「０．０１」である。
　なお、モータ９３０のコイルを構成するエナメル線のエナメル皮膜の厚みを特徴量とし、モータ９３０のコイルを構成するエナメル線のエナメル皮膜の厚みがある閾値以下になった場合に故障と判定してもよい。
　図１１は、絶縁情報３６の一例を示す図である。絶縁情報３６では、バッテリ９０１の電圧変化幅、パワーケーブル９０２のインピーダンス、および気圧の組合せごとに、絶縁算出部２５により算出された特徴量が格納される。
　本変形例では、車両データベース３３には、疲労度の代わりにこれまでに累積した特徴量が格納される。
　第１情報生成部１１は、モータ９３０のインピーダンス、モータ９３０のコイルに取付けられた温度センサの検出温度をモータ９３０の第１情報としてサーバ２０に送信する。第２情報生成部１２は、バッテリ９１０に内蔵される電圧計、インバータ９２０に内蔵されたバッテリ９０１の電圧、インバータ９０３のキャリア周波数をＡＣパワーケーブル９２５のインピーダンスを測定し、または既知であるＡＣパワーケーブル９２５のインピーダンスを不図示のＲＯＭなどから読み取り、絶縁破壊における第２情報としてサーバ２０に送信する。
　第１情報および第２情報を受信したサーバ２０の疲労評価部２３は、絶縁情報３６を参照して特徴量を取得し、車両データベース３３に格納されている特徴量に取得した特徴量を加える。この値が１以上であればサーバ２０は車載装置１０に注意喚起を通知し、１未満であれば問題ない旨を通知する。
　この変形例３によれば、電気的な疲労を検出することができる。
（変形例４）　サーバ２０の疲労評価部２３は、疲労度の評価における所定の閾値を変化させてもよい。具体的には疲労評価部２３は、第２情報を用いてステップＳ４０５において比較する閾値を「１」から「１．２」や「０．８」など他の値に変化させてもよい。たとえば、長期間にわたって標高が高い地域、すなわち気圧が低い地域で使用されると診断対象の劣化が早いことが確認されている場合には、第２情報に含まれる気圧の情報に基づき閾値を「１」から１未満の値に変化させる。具体的な値は、あらかじめ作成されサーバ２０に格納される不図示のデータベースを参照することで特定される。なおこの不図示のデータベースは、車両の定期点検における部品の実際の劣化具合と、その車両に関するこれまでの第１情報および第２情報から推定される劣化具合との比較事例を多数収集することにより作成することができる。
　図１２は、疲労評価部２３による閾値を変化させる処理の概念図である。図１２において、符号Ｌ１は初期の閾値、たとえば「１」を示し、符号Ｌ２は増加された閾値、たとえば「１．２」を示し、符号Ｌ３は減少された閾値、たとえば「０．８」を示す。
　この変形例４によれば、次の作用効果が得られる。
（８）サーバ２０の疲労評価部２３は、第２情報に基づき所定の閾値を変化させる。そのため、第１部品の異常をより精度良く検出できる。
―第２の実施の形態―　図１３を参照して、演算システムの第２の実施の形態を説明する。以下の説明では、第１の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第１の実施の形態と同じである。本実施の形態では、主に、車載装置の内部で処理が完結する点で、第１の実施の形態と異なる。
　図１３は、第２の実施の形態における車載装置１０Ａの構成図である。車載装置１０Ａは、第１の実施の形態における構成に加えて、疲労評価部２３と車載記憶部１３０とを備える。車載記憶部１３０には、応力情報３４、および疲労限度情報３５が格納される。ただし車載記憶部１３０には、車両９の部品の疲労度の情報も格納される。疲労評価部２３は、第１の実施の形態に置いてサーバ２０が備えた疲労評価部２３と同一の機能を有する。車載記憶部１３０は、不揮発性の記憶装置、たとえばフラッシュメモリである。応力情報３４、および疲労限度情報３５は、第１の実施の形態においてサーバ記憶部３０に格納された同一名称の情報と同様である。本実施の形態では車載装置１０Ａは、車外通信部１４を備えなくてもよい。
　本実施の形態では、車載装置１０Ａが第１の実施の形態における図８と図９の両方の処理を行う。すなわち、まずセンサ情報を取得して（Ｓ３０１）、第１情報生成部１１と第２情報生成部１２がそれぞれ第１情報と第２情報を作成する（Ｓ３０２）。次に疲労評価部２３が応力を算出し、車載記憶部１３０に格納された疲労度を更新する（Ｓ４０２～Ｓ４０４）。そして更新後の疲労度の大きさに応じた処理を行う（Ｓ４０５、Ｓ３０６、Ｓ３０７）。
　上述した第２の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（９）車載装置１０Ａは、車両９に搭載される。車載装置１０Ａは、車両９に搭載されるセンサの出力を用いて、車両に搭載される第１部品の状態に関する情報である第１情報を生成する第１情報生成部１１と、第１部品の疲労度の蓄積値を格納する車載記憶部１３０とを備える。車載記憶部１３０には、第１情報および第１部品とは異なる部品である第２部品の状態に関する情報である第２情報を用いて第１部品の疲労度の増加分を算出可能な疲労限度情報３５が格納される。車載装置１０Ａは、第１情報、第２情報、および疲労限度情報３５を用いて疲労度の増加分を算出し、車載記憶部１３０に格納された疲労度の蓄積値と疲労度の増加分との和が所定の閾値を超えると第１部品が異常状態にあると判断する疲労評価部２３を備える。そのため、車載装置１０Ａはサーバ２０との通信を行うことなく第１の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
　上述した各実施の形態および変形例において、機能ブロックの構成は一例に過ぎない。別々の機能ブロックとして示したいくつかの機能構成を一体に構成してもよいし、１つの機能ブロック図で表した構成を２以上の機能に分割してもよい。また各機能ブロックが有する機能の一部を他の機能ブロックが備える構成としてもよい。
　上述した各実施の形態および変形例は、それぞれ組み合わせてもよい。上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。
９…車両１０、１０Ａ…車載装置１１…第１情報生成部１２…第２情報生成部１５…車両制御部１６…報知部２０…サーバ２１…応力算出部２２…回数算出部２３…疲労評価部３０…サーバ記憶部３１…部品情報３２…物性値３３…車両データベース３４…応力情報３５…疲労限度情報３６…絶縁情報４１…第１情報４２…第２情報９１０…バッテリ９１１…ＤＣパワーケーブル９２０…インバータ９２１…平滑キャパシタ９２２…パワーモジュール９２３…ＩＧＢＴ９２４…ダイオード９２５…ＡＣパワーケーブル９３０…モータ９３１…モータ回転角検出器９４０…ギアボックス９５０…加速度計９０６…ドライブシャフト９０７Ａ、９０７Ｂ、９０７Ｃ、９０７Ｄ…ブレーキ装置９０８Ａ、９０８Ｂ、９０８Ｃ、９０８Ｄ…車輪

Claims (9)

  1. 　車両に搭載されサーバと通信する車載装置であって、
    　前記車両に搭載されるセンサの出力を用いて、前記車両に搭載される第１部品の状態に関する情報である第１情報を生成する第１情報生成部と、
    　前記第１情報および、前記第１部品とは異なる部品である第２部品の状態に関する情報である第２情報を前記サーバに送信し、前記サーバが前記第１情報および前記第２情報に基づき算出した前記第１部品の異常状態を示す状態信号を前記サーバから受信する車外通信部と、を備える車載装置。
  2. 　請求項１に記載の車載装置において、
    　前記車外通信部が受信する前記状態信号に基づき前記車両の走行状態を変化させる車両制御部を備える車載装置。
  3. 　請求項１に記載の車載装置において、
    　前記車外通信部が受信する前記状態信号を前記車両の乗員に報知する報知部を備える車載装置。
  4. 　請求項１に記載の車載装置において、
    　前記第１部品はモータであり、
    　前記第１情報は、前記モータと前記車両との接続部に設けられた加速度計の出力であり、
    　前記第２情報は、前記モータと直接または間接的に機械的な接続を有するドライブシャフトの回転数を含む、車載装置。
  5. 　請求項１に記載の車載装置において、
    　前記第１部品はモータであり、
    　前記第１情報は、前記モータのコイルに印加される電圧値であり、
    　前記サーバは、前記第１情報、および前記第２情報に加えてさらに気圧を用いて前記第１部品の異常状態を算出する車載装置。
  6. 　相互に通信可能なサーバと車両に搭載される車載装置を含む通信システムであって、
    　前記車載装置は、
    　前記車両に搭載されるセンサの出力を用いて、前記車両に搭載される第１部品の状態に関する情報である第１情報を生成する第１情報生成部と、
    　前記第１情報および、前記第１部品とは異なる部品である第２部品の状態に関する情報である第２情報を前記サーバに送信する車外通信部とを備え、
    　前記サーバは、
    　前記第１情報および前記第２情報に基づき、前記第１部品の異常状態を示す状態信号を算出する疲労評価部と、
    　前記状態信号を前記車載装置に送信するサーバ通信部とを備え、
    　前記車載装置の前記車外通信部は、前記状態信号を受信する通信システム。
  7. 　請求項６に記載の通信システムにおいて、
    　前記サーバは、前記第１部品の疲労度の蓄積値を格納する車両データベースを格納するサーバ記憶部をさらに備え、
    　前記サーバ記憶部には、前記第１情報および前記第２情報を用いて前記第１部品の疲労度の増加分を算出可能な疲労限度情報がさらに格納され、
    　前記サーバの前記疲労評価部は、前記車載装置から受信した前記第１情報および前記第２情報と、前記サーバ記憶部に格納された前記疲労限度情報とを用いて前記疲労度の増加分を算出し、前記サーバ記憶部に格納された前記疲労度の蓄積値と前記疲労度の増加分との和が所定の閾値を超えると前記第１部品が異常状態にあると判断する通信システム。
  8. 　請求項７に記載の通信システムにおいて、
    　前記サーバの前記疲労評価部は、前記第２情報に基づき前記所定の閾値を変化させる通信システム。
  9. 　車両に搭載される車載装置であって、
    　前記車両に搭載されるセンサの出力を用いて、前記車両に搭載される第１部品の状態に関する情報である第１情報を生成する第１情報生成部と、
    　前記第１部品の疲労度の蓄積値を格納する車載記憶部とを備え、
    　前記車載記憶部には、前記第１情報および前記第１部品とは異なる部品である第２部品の状態に関する情報である第２情報を用いて前記第１部品の疲労度の増加分を算出可能な疲労限度情報がさらに格納され、
    　前記第１情報、前記第２情報、および前記疲労限度情報を用いて前記疲労度の増加分を算出し、前記車載記憶部に格納された前記疲労度の蓄積値と前記疲労度の増加分との和が所定の閾値を超えると前記第１部品が異常状態にあると判断する疲労評価部をさらに備える車載装置。
     
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140195080A1 (en) * 2013-01-09 2014-07-10 GM Global Technology Operations LLC Hybrid powertrain input torque management
JP2019162949A (ja) * 2018-03-20 2019-09-26 いすゞ自動車株式会社 動力伝達部品の疲労度合い推定装置および動力伝達部品の疲労度合い推定方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4762929B2 (ja) * 2007-02-14 2011-08-31 トヨタ自動車株式会社 半導体電力変換装置
JP6392101B2 (ja) 2014-12-05 2018-09-19 日立建機株式会社 建設機械の管理システム
JP5924717B1 (ja) * 2015-04-20 2016-05-25 三菱電機株式会社 制御装置
JP6857521B2 (ja) * 2017-03-16 2021-04-14 株式会社Ｓｕｂａｒｕ 車両制御装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140195080A1 (en) * 2013-01-09 2014-07-10 GM Global Technology Operations LLC Hybrid powertrain input torque management
JP2019162949A (ja) * 2018-03-20 2019-09-26 いすゞ自動車株式会社 動力伝達部品の疲労度合い推定装置および動力伝達部品の疲労度合い推定方法

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