(57)【要約】      （修正有）【課題】異常を高精度に検出することができる異常検出装置および異常検出方法を提供すること。【解決手段】実施形態に係る異常検出装置１は、検出部２２と、異常判定部２４とを備える。検出部は、流体システムのポンプから出力される流体の流路を切り替える切替バルブの切替時に流れる実電流を検出する。異常判定部は、ポンプにおける流体の設定出力に基づき算出される切替バルブの切替時に必要となる推定電流と、実電流との比較結果に基づいて流体システムの異常を判定する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体システムのポンプから出力される流体の流路を切り替える切替バルブの切替時に流れる実電流を検出する検出部と、
前記ポンプにおける前記流体の設定出力に基づき算出される前記切替バルブの切替時に必要となる推定電流と、前記実電流との比較結果に基づいて前記流体システムの異常を判定する異常判定部と
を備えることを特徴とする異常検出装置。
【請求項２】
前記異常判定部は、
前記実電流のピーク値と前記推定電流のピーク値との差分の絶対値が所定の第１閾値以上である場合、前記切替バルブの異常であると判定すること
を特徴とする請求項１に記載の異常検出装置。
【請求項３】
前記異常判定部は、
前記差分の絶対値が、前記所定の第１閾値未満、かつ、所定の第２閾値以上である場合、前記ポンプの異常であると判定すること
を特徴とする請求項２に記載の異常検出装置。
【請求項４】
前記異常判定部は、
前記実電流のピーク時間が前記推定電流のピーク時間よりも、所定の遅延閾値以上遅い場合、前記切替バルブの異常であると判定すること
を特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の異常検出装置。
【請求項５】
流体システムのポンプから出力される流体の流路を切り替える切替バルブの切替時に流れる実電流を検出する検出工程と、
前記ポンプにおける前記流体の設定出力に基づき算出される前記切替バルブの切替時に必要となる推定電流と、前記実電流との比較結果に基づいて前記流体システムの異常を判定する異常判定工程と
を含むことを特徴とする異常検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異常検出装置および異常検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、内燃機関を冷却する冷却システムの異常を判定する異常判定装置が知られている。この種の異常判定装置には、冷却水を生成するポンプの回転数と、冷却システム全体の消費電力量とに基づいて異常判定を行うものがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−０５７７４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術では、冷却システムの異常を高精度に検出する点で改善の余地があった。具体的には、従来技術では、冷却システム全体の消費電力量をモニタするため、冷却システムの異常による電流変化が微小である場合には、異常を高精度に検出できないおそれがあった。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、異常を高精度に検出することができる異常検出装置および異常検出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る異常検出装置は、検出部と、異常判定部とを備える。前記検出部は、流体システムのポンプから出力される流体の流路を切り替える切替バルブの切替時に流れる実電流を検出する。前記異常判定部は、前記ポンプにおける前記流体の設定出力に基づき算出される前記切替バルブの切替時に必要となる推定電流と、前記実電流との比較結果に基づいて前記流体システムの異常を判定する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、異常を高精度に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】図１Ａは、実施形態に係る異常検出方法の概要を示す図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、実施形態に係る異常検出方法の概要を示す図である。
【図２】図２は、実施形態に係る異常検出装置の構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、異常判定部の判定処理を説明するための図である。
【図４】図４は、異常判定部の判定処理を説明するための図である。
【図５】図５は、異常判定部の判定処理を説明するための図である。
【図６】図６は、実施形態に係る異常検出装置が実行する異常検出処理の処理手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照して、本願の開示する異常検出装置および異常検出方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態により本発明が限定されるものではない。
【００１０】
まず、図１Ａおよび図１Ｂを用いて、実施形態に係る異常検出方法の概要について説明する。図１Ａおよび図１Ｂは、実施形態に係る異常検出方法の概要を示す図である。以下では、実施形態に係る異常検出装置は、車両におけるバッテリおよび空調を冷却する冷却システムであって、ポンプが出力する冷却水の冷却先となる経路を切替バルブで切り替える冷却システムの異常を検出する場合について説明する。
【００１１】
なお、冷却システムは一例であって、流体（水に限らず、油等でも可）を出力するポンプと、流体の経路を切り替える切替バルブとを備えた任意の流体システムを採用可能である。
【００１２】
図１Ａに示すように、実施形態に係る冷却システムＳは、異常検出装置１と、制御装置１００と、ポンプ１１０と、バルブ１２０と、バッテリ１３０と、空調装置１４０とを備える。
【００１３】
制御装置１００は、ポンプ１１０およびバルブ１２０を制御する。具体的には、制御装置１００は、ポンプ１１０における冷却水ＣＷの設定出力（例えば、ポンプ１１０の回転数や、冷却水ＣＷの出力流量、出力流速等）に基づいてポンプ１１０を制御する。
【００１４】
設定出力は、例えば、バッテリ１３０の温度や、空調装置１４０の設定温度に基づき決定される。また、制御装置１００は、設定出力に関する情報を異常検出装置１へ出力する。
【００１５】
また、制御装置１００は、バッテリ１３０および空調装置１４０それぞれの冷却タイミングに合わせてバルブ１２０を電流駆動して、冷却水ＣＷの流路ＦＰを切り替える制御を行う。具体的には、制御装置１００は、バルブ１２０の切替タイミングを示す切替信号および切替に必要な電流をバルブ１２０へ出力する。
【００１６】
ポンプ１１０は、冷却水ＣＷを出力（循環）する、いわゆるウォータポンプである。バルブ１２０は、制御装置１００の切替信号に基づいて冷却水ＣＷの流路ＦＰを切り替える切替バルブである。バルブ１２０は、例えば、ソレノイドバルブである。なお、バルブ１２０の電流駆動は、冷却水ＣＷの出力が高くなるほど切替時の実電流が高くなる。
【００１７】
バッテリ１３０は、車両の各電子機器に電力を供給する電池である。空調装置１４０は、車両の車室内の温度を調整する機器である。
【００１８】
実施形態に係る異常検出装置１は、実施形態に係る異常検出方法を実行することで、冷却システムＳの異常を検出する。具体的には、実施形態に係る異常検出装置１は、まず、バルブ１２０の切替時に流れる実電流を検出する。
【００１９】
そして、実施形態に係る異常検出装置１は、制御装置１００から取得した設定出力に基づき算出されるバルブ１２０の切替時に必要となる推定電流と、検出した実電流との比較結果に基づいて冷却システムＳの異常を判定する。
【００２０】
図１Ｂには、推定電流および実電流のグラフを示す。なお、図１Ｂでは、冷却システムＳが異常である場合の実電流と、冷却システムＳが正常である場合の実電流とを示す。
【００２１】
図１Ｂに示すように、冷却システムＳが正常である場合、検出される実電流と、推定電流とは概ね同じ電流値となる。これは、制御装置１００から指示される設定出力と、実際のポンプ１１０の出力との誤差が無く、また、バルブ１２０も正常に切り替わっていることを示している。このため、実施形態に係る異常検出方法では、実電流と、推定電流とが略同じである場合には、冷却システムＳが正常であると判定する。
【００２２】
一方、冷却システムＳが異常である場合、検出される実電流と、推定電流とに乖離が生じる。図１Ｂでは、実電流（異常）が推定電流よりもピーク値である電流値が高くなっている。これは、想定よりもバルブ１２０の切替に多く力（電流）が必要となっていることを示している。
【００２３】
この原因として、例えば、ポンプ１１０の実際の出力が設定出力よりも高いことや、バルブ１２０がロック状態（あるいは、異物をかんで動きづらくなっている状態）であること、電流の流れる配線が断線していること等が挙げられる。
【００２４】
このため、実施形態に係る異常検出方法では、実電流と、推定電流との乖離が所定の条件を満たす場合に、冷却システムＳが異常であると判定する。
【００２５】
すなわち、実施形態に係る異常検出方法では、冷却システムＳのうち、バルブ１２０の実電流により異常を検出するため、従来のような冷却システム全体の消費電力をモニタして異常を検出する場合に比べて、微小な電流変化を高感度に捉えられる。従って、実施形態に係る異常検出方法によれば、異常を高精度に検出することができる。
【００２６】
なお、実施形態に係る異常検出装置１は、実電流と、推定電流との乖離の程度に応じて異常の種別を判別可能であるが、かかる点の詳細については後述する。
【００２７】
次に、図２を用いて、実施形態に係る異常検出装置１の構成について説明する。図２は、実施形態に係る異常検出装置１の構成を示すブロック図である。図２に示すように、実施形態に係る異常検出装置１は、制御装置１００と、電流センサ２００とに接続される。
【００２８】
なお、図２では、異常検出装置１は、制御装置１００とは別体で構成される場合を示したが、これに限らず、制御装置１００と一体で構成されてもよい。
【００２９】
電流センサ２００は、バルブ１２０に流れる実電流を計測するセンサである。
【００３０】
図２に示すように、実施形態に係る異常検出装置１は、制御部２と、記憶部３とを備える。制御部２は、取得部２１と、検出部２２と、算出部２３と、異常判定部２４とを備える。記憶部３は、マップ情報３１を記憶する。
【００３１】
ここで、異常検出装置１は、たとえば、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）、データフラッシュ、入出力ポートなどを有するコンピュータや各種の回路を含む。
【００３２】
コンピュータのＣＰＵは、たとえば、ＲＯＭに記憶されたプログラムを読み出して実行することによって、制御部２の取得部２１、検出部２２、算出部２３および異常判定部２４として機能する。
【００３３】
また、制御部２の取得部２１、検出部２２、算出部２３および異常判定部２４の少なくともいずれか一つまたは全部をＡＳＩＣ（Application  Specific  Integrated  Circuit）やＦＰＧＡ（Field  Programmable  Gate  Array）等のハードウェアで構成することもできる。
【００３４】
また、記憶部３は、たとえば、ＲＡＭやデータフラッシュに対応する。ＲＡＭやデータフラッシュは、マップ情報３１や、各種プログラムの情報等を記憶することができる。なお、異常検出装置１は、有線や無線のネットワークで接続された他のコンピュータや可搬型記録媒体を介して上記したプログラムや各種情報を取得することとしてもよい。
【００３５】
記憶部３に記憶されたマップ情報３１は、ポンプ１１０の設定出力と、電流値との関係を示す図である。マップ情報３１において、設定出力と電流値とは正の相関がある。なお、マップ情報３１は、実験等によって予め生成される。
【００３６】
このマップ情報３１は、後述の算出部２３および異常判定部２４によって、設定出力から電流値への変換処理（電流値からポンプ１１０の出力への変換処理）に用いられる。
【００３７】
取得部２１は、各種情報を取得する。例えば、取得部２１は、制御装置１００から設定出力に関する情報を取得し、算出部２３へ出力する。また、取得部２１は、電流センサによって計測されたバルブ１２０の実電流の値を取得し、検出部２２へ出力する。また、取得部２１は、バルブ１２０の切替タイミングを示す切替信号に関する情報を制御装置１００から取得し、検出部２２へ出力する。
【００３８】
検出部２２は、冷却システムＳのポンプ１１０から出力される冷却水ＣＷの流路ＦＰを切り替えるバルブ１２０の切替時に流れる実電流を検出する。
【００３９】
具体的には、検出部２２は、切替信号がオンの期間に流れる実電流を切替時の実電流として検出する。検出部２２は、検出した実電流に関する情報を異常判定部２４へ出力する。
【００４０】
算出部２３は、取得部２１によって取得された設定出力に関する情報に基づき、バルブ１２０の切替時に必要となる推定電流を算出する。具体的には、算出部２３は、記憶部３に記憶されたマップ情報３１を用いて、取得した設定出力に対応する電流値を推定電流として算出する。
【００４１】
なお、推定電流については、算出部２３が算出する場合に限らず、制御装置１００で算出された推定電流を異常検出装置１が取得することとしてもよい。
【００４２】
算出部２３は、算出した推定電流に関する情報を異常判定部２４へ出力する。
【００４３】
異常判定部２４は、算出部２３によって算出された推定電流と、検出部２２によって検出された実電流との比較結果に基づいて冷却システムＳの異常を判定する。ここで、図３〜図５を用いて、異常判定部２４による判定処理について具体的に説明する。
【００４４】
図３〜図５は、異常判定部２４の判定処理を説明するための図である。なお、図３および図５では、冷却システムＳのうち、バルブ１２０が異常である場合の実電流を示し、図４では、ポンプ１１０が異常である場合の実電流を示す。
【００４５】
図３に示すように、異常判定部２４は、実電流のピーク値と推定電流のピーク値との差分Ｄ１１の絶対値が所定の第１閾値ＴＨ１１以上である場合、バルブ１２０の異常であると判定する。
【００４６】
つまり、異常判定部２４は、推定電流のピーク値を基準にして、第１閾値ＴＨ１１以上の高い実電流が流れた場合には、バルブ１２０の異常であると判定する。より具体的には、異常判定部２４は、かかる場合には、バルブ１２０がロック状態、あるいは、バルブ１２０の駆動回路がショートしている状態の異常であると判定する。
【００４７】
このように、ロック状態や回路ショートに起因して、バルブ１２０の切替時に通常流れるはずの無い大電流が流れた場合に、バルブ１２０の異常を検出することで、異常を高精度に検出することができる。
【００４８】
また、図３に示すように、異常判定部２４は、実電流のピーク値と推定電流のピーク値との差分Ｄ１２の絶対値が所定の第１閾値ＴＨ１２以上である場合、バルブ１２０の異常であると判定する。
【００４９】
つまり、異常判定部２４は、推定電流のピーク値を基準にして、第１閾値ＴＨ１２以上の微小な実電流が流れた場合には、バルブ１２０の異常であると判定する。より具体的には、異常判定部２４は、かかる場合には、バルブ１２０に電流を供給する配線が断線した状態であると判定する。
【００５０】
このように、断線に起因して、バルブ１２０の切替時に通常流れるはずの電流よりも低い微小な実電流しか流れなかった場合に、バルブ１２０の異常を検出することで、異常を高精度に検出することができる。
【００５１】
さらに、異常判定部２４は、検出される実電流が推定電流よりも高いか低いかにより、バルブ１２０の異常の種別がロック状態（あるいは、回路ショート）であるか、断線であるかを判別することができる。
【００５２】
また、図４に示すように、異常判定部２４は、実電流のピーク値と推定電流のピーク値との差分Ｄ２１の絶対値が、第１閾値ＴＨ１１未満、かつ、第２閾値ＴＨ２１以上である場合、ポンプ１１０の異常であると判定する。
【００５３】
つまり、異常判定部２４は、推定電流のピーク値を基準にして、第１閾値ＴＨ１１未満、かつ、第２閾値ＴＨ２１以上の中程度に高い実電流が流れた場合には、バルブ１２０の異常であると判定する。より具体的には、異常判定部２４は、かかる場合には、ポンプ１１０の実出力である流量が設定出力よりも多い状態の異常であると判定する。
【００５４】
また、図４に示すように、異常判定部２４は、実電流のピーク値と推定電流のピーク値との差分Ｄ２２の絶対値が、第１閾値ＴＨ１２未満、かつ、第２閾値ＴＨ２２以上である場合、ポンプ１１０の異常であると判定する。
【００５５】
つまり、異常判定部２４は、推定電流のピーク値を基準にして、第１閾値ＴＨ１２未満かつ、第２閾値ＴＨ２２以上の中程度に低い実電流が流れた場合には、バルブ１２０の異常であると判定する。より具体的には、異常判定部２４は、かかる場合には、ポンプ１１０の実出力である流量が設定出力よりも少ない状態の異常であると判定する。
【００５６】
このように、異常判定部２４は、第１閾値ＴＨ１１，ＴＨ１２および第２閾値ＴＨ２１，ＴＨ２２を用いて異常判定を行うことで、ポンプ１１０の出力異常を高精度に検出することができる。
【００５７】
さらに、異常判定部２４は、検出される実電流が推定電流よりも高いか低いかにより、ポンプ１１０の実出力が設定出力に対して多いか少ないかを高精度に判別できる。つまり、異常判定部２４は、ポンプ１１０の出力異常の種別を容易に判別することができる。
【００５８】
また、異常判定部２４は、実電流のピーク値と推定電流のピーク値との差分Ｄ１１，Ｄ１２，Ｄ２１，Ｄ２２の絶対値が、第１閾値ＴＨ１１，ＴＨ１２以上であるか否かを判別することで、冷却システムＳの異常の原因がポンプ１１０であるかバルブ１２０であるかを容易に判別することができる。
【００５９】
次に、図５に示すように、異常判定部２４は、実電流のピーク時間が推定電流のピーク時間よりも、所定の遅延閾値以上遅い場合、バルブ１２０の異常であると判定する。
【００６０】
つまり、異常判定部２４は、推定電流のピーク時間を基準にして、実電流のピーク時間の遅延時間Ｔ１が遅延閾値以上である場合、バルブ１２０の異常であると判定する。具体的には、異常判定部２４は、かかる場合には、例えば、異物等のかみこみによるバルブ１２０の切替遅延状態の異常であると判定する。
【００６１】
このように、異常判定部２４は、バルブ１２０の動作の僅かなブレを検出できるため、バルブ１２０の故障を事前に検出できる。
【００６２】
そして、異常判定部２４は、図３〜図５に示す判定処理により異常と判定した場合には、かかる異常を外部に通知したり、異常を示す情報を記憶したりする。
【００６３】
具体的には、異常判定部２４は、異常箇所（ポンプ１１０あるいはバルブ１２０）や、異常の種別を制御装置１００に通知し、制御装置１００で保存させる。なお、異常判定部２４は、ポンプ１１０の出力異常の場合には、マップ情報３１に基づいて実電流から実出力を算出し、設定出力との乖離に関する情報を制御装置１００へ通知する。
【００６４】
次に、図６を用いて、実施形態に係る異常検出装置１が実行する処理の処理手順について説明する。図６は、実施形態に係る異常検出装置１が実行する異常検出処理の処理手順を示すフローチャートである。
【００６５】
図６に示すように、まず、検出部２２は、バルブ１２０の切替時に流れる実電流を検出する（Ｓ１０１）。つづいて、算出部２３は、ポンプ１１０における冷却水ＣＷの設定出力に基づいてバルブ１２０の切替時に必要となる推定電流を算出する（Ｓ１０２）。
【００６６】
つづいて、異常判定部２４は、実電流と、推定電流との差分および遅延時間を算出する（Ｓ１０３）。差分は、実電流のピーク値と推定電流のピーク値との差分の絶対値である。遅延時間は、実電流のピーク時間と、推定電流のピーク時間との時間差分である。
【００６７】
異常判定部２４は、実電流のピーク時間が遅延したか否かを判定する（Ｓ１０４）。具体的には、異常判定部２４は、遅延時間が遅延閾値以上であるか否かを判定する。
【００６８】
異常判定部２４は、実電流のピーク時間が遅延したと判定した場合（Ｓ１０４：Ｙｅｓ）、異物のかみこみによる切替遅延に起因したバルブ１２０の異常であると判定し（Ｓ１０５）、処理を終了する。
【００６９】
また、異常判定部２４は、実電流のピーク時間が遅延していない場合（Ｓ１０４：Ｎｏ）、算出した差分が第１閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ１０６）。
【００７０】
異常判定部２４は、差分が第１閾値以上であると判定した場合（Ｓ１０６：Ｙｅｓ）、ロック状態や、回路ショート、断線に起因したバルブ１２０の異常であると判定し（Ｓ１０７）、処理を終了する。
【００７１】
また、異常判定部２４は、差分が第１閾値未満であると判定した場合（Ｓ１０６：Ｎｏ）、差分が第２閾値以上である否かを判定する（Ｓ１０８）。
【００７２】
異常判定部２４は、差分が第２閾値以上であると判定した場合（Ｓ１０８：Ｙｅｓ）、流量等の出力乖離に起因したポンプ１１０の異常であると判定し（Ｓ１０９）、処理を終了する。
【００７３】
また、異常判定部２４は、差分が第２閾値未満であると判定した場合（Ｓ１０８：Ｎｏ）、冷却システムＳが正常であると判定し（Ｓ１１０）、処理を終了する。
【００７４】
上述してきたように、実施形態に係る異常検出装置１は、検出部２２と、異常判定部２４とを備える。検出部２２は、冷却システムＳのポンプ１１０から出力される冷却水ＣＷの流路ＦＰを切り替えるバルブ１２０の切替時に流れる実電流を検出する。異常判定部２４は、ポンプ１１０における冷却水ＣＷの設定出力に基づき算出されるバルブ１２０の切替時に必要となる推定電流と、実電流との比較結果に基づいて冷却システムＳの異常を判定する。これにより、異常を高精度に検出することができる。
【００７５】
なお、上述した実施形態では、バルブ１２０の切替先はバッテリ１３０および空調装置１４０の２箇所である場合を示したが、切替先は３箇所以上であってもよい。
【００７６】
さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。
【符号の説明】
【００７７】
１    異常検出装置
２    制御部
３    記憶部
２１    取得部
２２    検出部
２３    算出部
２４    異常判定部
３１    マップ情報
１００    制御装置
１１０    ポンプ
１２０    バルブ
１３０    バッテリ
１４０    空調装置
２００    電流センサ
【図１Ａ】
2020133643.tif 000003
【図１Ｂ】
2020133643.tif 000004
【図２】
2020133643.tif 000005
【図３】
2020133643.tif 000006
【図４】
2020133643.tif 000007
【図５】
2020133643.tif 000008
【図６】
2020133643.tif 000009