特許ウォッチ

公開番号2025026813
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-26
出願番号2023131736
出願日2023-08-13
発明の名称車両の故障予兆検知装置
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人個人,個人
主分類G01M 17/007 20060101AFI20250218BHJP(測定;試験)
要約【課題】車両10のいずれかの部位での故障に繋がる特異な運転態様が実行されているときには、そのことを運転者に注意喚起できるように、車両の走行データに於いて特異な運転態様による故障予兆を検出する。
【解決手段】車両の故障予兆検知装置では、予め準備された正常な状態の車両の正常走行データといずれかの部位に故障の生じた車両の故障が発生する前の故障前走行データとを教師データとして用いた機械学習のアルゴリズムに従って、正常走行データから得られた値とそれと同様にして故障前走行データから得られた値との差の大きさが有意となる特徴量を、即時の車両の状態を表わす即時走行データから取得し、即時走行データの特徴量と正常走行データの特徴量との差の大きさが所定の大きさを超えたときに故障予兆があったものと識別するよう構成され識別器を用いて、車両のいずれかの部位に於ける故障予兆の有無を検出する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
車両の故障予兆検知装置であって、
即時の前記車両の状態を表わす走行データである即時走行データを取得する即時走行データ取得手段と、
前記即時走行データの入力を受けて前記車両の各部位に於ける故障予兆の有無を検出する故障予兆検出手段と、
前記車両のいずれかの部位に於ける故障予兆が検出されたときにそのことを報知する故障予兆報知手段と
を含み、
前記故障予兆検出手段が、予め準備された正常な状態の車両の走行データである正常走行データといずれかの部位に故障の生じた車両の故障が発生する前の走行データである故障前走行データとを教師データとして用いた機械学習のアルゴリズムに従って構成された識別器にして、前記正常走行データから得られた値とそれと同様にして前記故障前走行データから得られた値との差の大きさが有意となる特徴量を、前記即時走行データから取得し、前記即時走行データの特徴量と前記正常走行データの特徴量との差の大きさが所定の大きさを超えたときに故障予兆があったものと識別する識別器を用いて、前記車両のいずれかの部位に於ける故障予兆の有無を検出するよう構成された手段である装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の車両の故障の予兆を検知する装置に係り、より詳細には、車両の走行中の種々の走行データに於いて故障に繋がる振る舞い（故障予兆）があるときには、そのことを検出する装置に係る。
続きを表示（約 3,700 文字）【背景技術】
【０００２】
種々の機器の故障の検出のために、機器の監視対象となる部位の、予め準備された正常時のデータと異常時のデータとを用いて故障検知用のモデルを構成し、かかる故障検知用モデルを用いて、機器の運転中又は作動中の監視対象部位のデータに於ける異常を検出する構成が種々提案されている。例えば、特許文献１は、機器の監視対象部位に於ける複数のセンサにて正常時に得られる検出値ベクトルの分布（正常時分布）を求めておき、機器の動作中に得られる複数のセンサの検出値ベクトルの、正常時分布からのずれから、異常の有無と、異常のあったセンサを推定する構成を提案している。特許文献２では、車両等の燃料供給システムに於ける燃料パイプ内の最低燃圧とそれが記憶されたときの状態を示すデータとを用いて、決定木等の機械学習のアルゴリズムに従って、燃料パイプ内の燃料圧力の低下に関する故障の箇所を判別し、システムの異常を診断する構成が開示されている。特許文献３では、機器の作動油の比誘電率、導電率等のセンサ値から全酸価等のパラメータを算出し、それらのパラメータから決定木構造のアルゴリズムにより機器の故障の予兆とその原因のパラメータを推定する構成が提案されている。特許文献４では、自動車の故障診断に必要な症状等の知識情報を記憶した知識ベースと人工知能を使用して故障原因と故障部品を特定する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２０－９８３７３
特開２０２１－１９５８７１
特開２０２１－１６７７９１
特開平３－７９４４５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、車両の運転の態様が通常とは異なる場合、車両のいずれかの部位で故障が惹起されてしまうことがある。そのような通常とは異なる運転態様（特異な運転態様）が原因で車両のいずれかの部位で故障が起きる場合には、その故障が生じる或る程度前の段階で、車両の種々の走行データに、特異な運転態様による故障に繋がる振る舞い、即ち、故障予兆、が現れる。そこで、車両の走行データを監視し、そこに於いて特異な運転態様による故障予兆が検出されたときには、運転態様が故障に繋がる特異な態様であることを運転者等に報知できるようになっていると、その後、運転態様が改善され、故障の回避が期待される。車両の走行データに於ける特異な運転態様による故障予兆は、機械学習のアルゴリズムを用いて構成された識別器によって検出可能である。
【０００５】
かくして、本発明の主な課題は、車両のいずれかの部位での故障に繋がる特異な運転態様が実行されているときには、そのことを運転者に注意喚起できるように、車両の走行データに於いて特異な運転態様による故障予兆を検出する装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、上記の課題は、車両の故障予兆検知装置であって、
即時の前記車両の状態を表わす走行データである即時走行データを取得する即時走行データ取得手段と、
前記即時走行データの入力を受けて前記車両の各部位に於ける故障予兆の有無を検出する故障予兆検出手段と、
前記車両のいずれかの部位に於ける故障予兆が検出されたときにそのことを報知する故障予兆報知手段と
を含み、
前記故障予兆検出手段が、予め準備された正常な状態の車両の走行データである正常走行データといずれかの部位に故障の生じた車両の故障が発生する前の走行データである故障前走行データとを教師データとして用いた機械学習のアルゴリズムに従って構成された識別器にして、前記正常走行データから得られた値とそれと同様にして前記故障前走行データから得られた値との差の大きさが有意となる特徴量を、前記即時走行データから取得し、前記即時走行データの特徴量と前記正常走行データの特徴量との差の大きさが所定の大きさを超えたときに故障予兆があったものと識別する識別器を用いて、前記車両のいずれかの部位に於ける故障予兆の有無を検出するよう構成された手段である装置によって達成される。
【０００７】
上記の構成に於いて、「車両の状態を表わす走行データ」は、車両の各部の状態を表わす任意のデータであってよく、具体的には、例えば、車速、アクセル開度又は要求駆動力、シフトレバー位置、変速機油温、エンジン水温、モータ温度、モード選択スイッチ位置、出力トルク（ＭＧ１、ＭＧ２）など、車両の各部にて検知される運転と走行に関わる状態量であり、時系列データ（時々刻々の値）であってよい。「即時走行データ」は、車両の運転中に即時に取得される走行データである（適宜設定されてよい所定の時間に亙る時系列データであってよい。）。「車両の各部位」とは、車両に於ける種々の部位、例えば、エンジン・モータ又はその各部、動力伝達機構若しくは変速機又はその各部、制動装置又はその各部、その他の車載装置の各部であってよく、適宜、一つ又は複数の部位が選択されてよい。「故障予兆」とは、既に触れた如く、走行データに現れる故障に繋がる値の振る舞い（変動、分布）である（ここに於いて、「故障」は、特異な運転態様に起因するものであってよいが、これに限定されなくてもよい。）。「予め準備された正常な状態の車両の走行データである正常走行データといずれかの部位に故障の生じた車両の故障が発生する前の走行データである故障前走行データ」とは、それぞれ、任意の手法にて、例えば、実験、シミュレーション等により事前に収集されたデータであってよい。また、「正常走行データ」と「故障前走行データ」とは、使用期間又は走行距離などの条件が略等しい状態の車両から収集されたものであってよい。「故障予兆検出手段」の「識別器」に用いられる「機械学習のアルゴリズム」は、上記の正常走行データと故障前走行データとから得られる特徴量を説明変数とし、それぞれに対応する正常のラベル又は車両のいずれかの部位の故障のラベルを目的変数とした教師データを用いて、正常走行データと故障前走行データとを入力すると、それぞれに対応する正常又は故障のラベルを出力する識別器を構成できる任意のアルゴリズムであってよい。「特徴量」とは、走行データから種々の態様にて算定又は決定される値であり、その算定又は決定方法は、実験等を通じて適宜構成され或いは選択されてよい。即時走行データ取得手段、故障予兆検出手段及び故障予兆報知手段は、コンピュータ装置によるプログラムに従った作動により実現される。
【０００８】
上記の本発明の装置の構成に於いて、「故障予兆検出手段」は、上記の如き機械学習のアルゴリズムに従って構成された識別器を用い、車両の時々刻々の走行データに於いて故障に繋がる振る舞い、即ち、故障予兆を検知するよう構成され、かかる故障予兆が検知されると、そのことが運転者等に報知されることとなる。かかる構成によれば、車両のいずれかの部位に於いて実際に故障が発生する前に、そのままの運転又は走行状態を続けると故障のおそれがあることを運転者等が知ることができるので、運転者等により、特異な運転態様の改善、車両の各部の点検が実施されることが期待され、これにより、車両の寿命が延長されることが期待される。
【０００９】
上記の本発明の実施の態様に於いては、故障予兆検出手段は、車両に於ける複数の部位のそれぞれの故障予兆の検知のために設けられていてよい。その場合、即時走行データから、複数の部位のそれぞれに対して取得された特徴量のうち、対応する正常走行データの特徴量との差の大きさが最も大きいもの、変化の割合が最も大きいもの、或いは、変化の割合が所定値を超えるものについての、即時走行データの特徴量と正常走行データの特徴量との差の大きさが所定の大きさを超えたときに、その特徴量に対応する部位に故障予兆があったものと検知されてよい。また、後述の実施形態の欄にて説明されるように、車両の各部位の劣化の程度を表わす被害率又は余寿命が見積もられ、被害率が最大のもの又は余寿命が最小のものについての、即時走行データの特徴量と正常走行データの特徴量との差の大きさが所定の大きさを超えたときに、その特徴量に対応する部位に故障予兆があったものと検知されてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
かくして、本発明の装置によれば、車両の走行データに故障予兆（特に、特異な運転態様による故障予兆）が検知された段階で、そのことが、運転者等に報知されることとなり、これにより、車両の各部が実際に故障していない状態で、故障を回避するための様々な対応を取ることが可能となる。従って、本発明の装置によれば、車両の使用可能な期間をできるだけ伸ばすことへの寄与も期待される。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許