(57)【要約】【課題】  車両用交流発電機の異常を早期に発見し、発電低下に伴うバッテリ劣化やエンジン停止等の事象が発生する前に、異常をドライバに通知する。【解決手段】  アナログ端子207からオルタネータ103の出力電圧を入力し、プロセッサ201でオルタネータの出力電圧を所定の周波数帯でフィルタリングし、フィルタリングされたオルタネータの出力電圧の最大値と最小値の差分を算出し、その差分が閾値以上の場合にオルタネータの異常と判定する。【選択図】  図２
2005102436.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オルタネータの異常を検出するための装置において、
前記オルタネータの出力電圧を入力する入力手段と、
前記オルタネータの出力電圧の最大値と最小値の差分を算出する算出手段と、
前記差分と閾値とを比較する比較手段と、
前記差分が前記閾値以上である場合に、前記オルタネータの異常と判定する判定手段とを備えた装置。
【請求項２】
請求項1記載の装置において、
前記閾値は、正常時の前記差分の２．５倍〜３．５倍である装置。
【請求項３】
請求項1記載の装置において、
前記閾値は、２．５Ｖ〜３．５Ｖである装置。
【請求項４】
オルタネータの異常を検出するための方法において、
前記オルタネータの出力電圧を入力し、
前記オルタネータの出力電圧の最大値と最小値の差分を算出し、
前記差分と閾値とを比較し、
前記差分が前記閾値以上である場合に、前記オルタネータの異常と判定する方法。
【請求項５】
オルタネータの異常を検出するための装置において、
前記オルタネータの出力電圧を入力する入力手段と、
前記オルタネータの出力電圧を所定の周波数帯でフィルタリングするフィルタ手段と、
フィルタリングされた前記オルタネータの出力電圧の最大値と最小値の差分を算出する算出手段と、
前記差分と閾値を比較する比較手段と、
前記比較手段の比較結果に応じて、前記オルタネータの正常又は異常を判定する判定手段を備えた装置。
【請求項６】
請求項5記載の装置において、
前記フィルタ手段は、正常なオルタネータの出力電圧のピーク周波数を基準周波数と保持し、前記基準周波数の１０％以上７０％以下の周波数帯を通過帯域としてフィルタリングし、
前記判定手段は、正常時のオルタネータの出力電圧の最大値と最小値の差分を保持し、フィルタリングされた前記オルタネータの出力電圧の最大値と最小値の差分が、正常時のオルタネータの出力電圧の最大値と最小値の差分の２．５〜３．５倍以上の場合に異常と判定する装置。
【請求項７】
請求項5記載の装置において、
前記フィルタ手段は、ローパスフィルタであり、
前記フィルタ手段は、正常なオルタネータの出力電圧のピーク周波数を基準周波数として保持し、前記基準周波数の７０％以下の周波数帯を通過帯域としてフィルタリングし、
前記判定手段は、正常時のオルタネータの出力電圧の最大値と最小値の差分を保持し、フィルタリングされた前記オルタネータの出力電圧の最大値と最小値の差分が、正常時のオルタネータの出力電圧の最大値と最小値の差分の３倍以上の場合に、前記オルタネータの異常と判定する装置。
【請求項８】
請求項5記載の装置において、
前記フィルタ手段は、正常なオルタネータの出力電圧のピーク周波数を基準周波数として保持し、前記基準周波数の８０％以上１２０％以下の周波数帯を通過帯域としてフィルタリングし、
前記判定手段は、正常時のオルタネータの出力電圧の最大値と最小値の差分を保持し、フィルタリングされた前記オルタネータの出力電圧の最大値と最小値の差分が、正常時のオルタネータの出力電圧の最大値と最小値の差分の１倍以上１．５倍以下の場合に、前記オルタネータの正常と判定する装置。
【請求項９】
請求項5記載の装置において、
前記フィルタ手段は、ローパスフィルタであり、
前記フィルタ手段は、正常なオルタネータの出力電圧のピーク周波数を基準周波数として保持し、前記基準周波数の８０％以上の周波数帯を通過帯域としてフィルタリングし、
前記判定手段は、正常時のオルタネータの出力電圧の最大値と最小値の差分を保持し、フィルタリングされた前記オルタネータの出力電圧の最大値と最小値の差分が、正常時のオルタネータの出力電圧の最大値と最小値の差分の１倍以上１．５倍以下の場合に正常と判定する装置。
【請求項１０】
請求項5記載の装置において、
前記フィルタ手段は、エンジンアイドル時で１００Ｈｚ以上８００Ｈｚ以下の周波数帯を通過帯域としてフィルタリングし、
前記判定手段は、フィルタリングされた前記オルタネータの出力電圧の最大値と最小値の差分が３Ｖ以上の場合に、前記オルタネータの異常と判定する装置。
【請求項１１】
請求項5記載の装置において、
前記フィルタ手段は、ローパスフィルタであり、
前記フィルタ手段は、エンジンアイドル時で８００Ｈｚ以下の周波数帯を通過帯域としてフィルタリングし、
前記判定手段は、フィルタリングされた前記オルタネータの出力電圧の最大値と最小値の差分が３Ｖ以上の場合に、前記オルタネータの異常と判定する装置。
【請求項１２】
請求項5記載の装置において、
前記フィルタ手段は、エンジンアイドル時で１．０ＫＨｚ以上１．４ＫＨｚ以下の周波数帯を通過帯域としてフィルタリングし、
前記判定手段とは、フィルタリングされた前記オルタネータの出力電圧の最大値と最小値の差分が２Ｖ以下の場合に、前記オルタネータの正常と判定する装置。
【請求項１３】
請求項5記載の装置において、
前記フィルタ手段は、ハイパスフィルタであり、
前記フィルタ手段は、エンジンアイドル時で１．０ＫＨｚ以上の周波数帯を通過帯域としてフィルタリングし、
前記判定手段は、フィルタリングされた前記オルタネータの出力電圧の最大値と最小値の差分が２Ｖ以下の場合に、前記オルタネータの正常と判定する装置。
【請求項１４】
請求項6から9の何れかに記載の装置において、
前記フィルタ手段は、現在のエンジン回転数と予め基準周波数として保持した特定のエンジン回転数時におけるピーク周波数から、前記基準周波数を（現在のエンジン回転数／特定のエンジン回転数）倍に動的に補正する装置。
【請求項１５】
請求項8又は9に記載の装置において、
前記判定手段はフィルタリングされた前記オルタネータの出力電圧のピーク周波数と、正常時の前記オルタネータの出力電圧のピーク周波数とのズレが一定値以上の場合、前記オルタネータの異常予兆と判定する装置。
【請求項１６】
請求項15に記載の装置において、
前記判定手段は、フィルタリングされた前記オルタネータの出力電圧のピーク周波数と正常時の前記オルタネータの出力電圧のピーク周波数とのズレが１００Ｈｚ以上の場合に、前記オルタネータの異常予兆と判定する装置。
【請求項１７】
請求項15に記載の装置において、
前記判定手段は、フィルタリングされた前記オルタネータの出力電圧のピーク周波数と正常時の前記オルタネータの出力電圧のピーク周波数とのズレを定期的に記憶し、一定期間記憶したズレが定常的に大きくなった場合に、前記オルタネータの異常予兆と判定する装置。
【請求項１８】
オルタネータの異常を検出するための方法において、
前記オルタネータの出力電圧を入力し、
前記オルタネータの出力電圧を所定の周波数帯でフィルタリングし、
フィルタリングされた前記オルタネータの出力電圧の最大値と最小値の差分を算出し、
前記差分と閾値を比較し、
その比較結果に応じて前記オルタネータの正常又は異常を判定する方法。
【請求項１９】
車両状態を診断するための装置において。
請求項1と請求項5と請求項15の何れかに記載の前記オルタネータの異常を検出するための装置と、
前記オルタネータの異常を検出するための装置からの異常信号を、を、車内のカーナビゲーション装置または車内警告灯に出力する出力手段とを備えた装置。
【請求項２０】
車体と、駆動装置と、前記駆動装置を駆動するための動力装置と、前記駆動装置を操作するための操作装置と、前記動力装置を制御するための制御装置と、前記車体と前記駆動装置と前記動力装置と前記操作装置と前記制御装置の状態を診断するための診断装置と、オルタネータを含む電力装置とを備えた車両において、
前記診断装置は、請求項1又は5の前記オルタネータの異常を検出するための装置を含む車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オルタネータ（交流発電機）の異常（予兆も含む）を検出するための装置及び方法に係り、特に、車両に搭載される装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来は、整流器の出力電圧に含まれるリップルを検出し、発電動作の基本周期に関連する所定期間内のリップル数をカウントし、リップル数が所定個数よりも少ない場合に異常判定を行い、トランジスタを駆動して警報灯を点灯させている（例えば、特許文献１参照）。  また、電機子の相出力電圧波形と全波整流された発電機の出力電圧を所定の分圧比で分圧した値とを比較器で比較し、その出力波形を分圧値レベルで１相出力電圧波形を切ったときのデューティを検出し、そのデューティ値が所定の範囲内であるか否かを判定している。そして、判定基準をデューティ５０％を中心値とする所定範囲に設定して整流器の全相分のうちの１個の整流ダイオード又は異なる相の２個の整流ダイオードの異常を検出している（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開2003-61260号公報
【０００４】
【特許文献２】特開平8-65914号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、リップルをカウントするために高速でサンプリングする必要があるため、高性能のＥＣＵを必要となる。
【０００６】
特許文献２では、電機子巻線の故障を検出するのが困難である。
【０００７】
本発明の目的は、高性能の処理装置を要しない簡単な回路構成で、オルタネータの異常を検出するための装置及び方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、オルタネータのバッテリ端子の出力電圧を、特定の周波数帯でフィルタリングし、フィルタリングした出力電圧が特定の閾値以上か否かを判定することによって、オルタネータの異常を検出する。更に、好ましくは、本発明は、フィルタリングに使用したフィルタ特性を用いて、出力電圧のピーク周波数を特定し、正常時のピーク周波数とのズレを監視・分析することによって異常予兆を判定する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、オルタネータの異常を直ちに検出することが可能になるため、オルタネータの発電停止に伴うバッテリの劣化やエンジンストップといった症状が表面化される前に、フロントパネル上の警告灯やカーナビゲーション等の車載端末を介してドライバに異常を通知する等の安全対策を施すことができる。また、携帯電話等の無線通信機器を使用することによって、検出された異常信号はディーラーや自動車メーカー、部品メーカー等にも通知することが可能になるため、部品の調達や回収などの対策を早期に施すことができる。また、オルタネータの異常を予兆することで、オルタネータの発電能力の低下に伴うバッテリの劣化やエンジン停止といった症状が発生する前に、部品を交換することができる。また自動車メーカーや部品メーカーは、寿命の短い部品を用いて、オルタネータの異常を検証することが可能になるため、その検証結果を次期製品の設計や開発に反映することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明を実施するための最良の携帯について説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１は本発明におけるオルタネータの異常検出方法を具備した車載診断装置を乗用車の車載システムに適用した構成例である。車載診断装置１０５は、オルタネータ１０３のバッテリ端子と警告灯１０４と電線を介して接続され、カーナビゲーションシステム１０１とエンジンコントロールユニット１０２（以下、ＥＣＵと記す）とＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の車内ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）を介して接続されている。警告灯１０４は、車載診断装置１０５の診断結果を表示するためのもので、例えばオルタネータの異常が検出された場合には、速度メーターやエンジン回転数メーター等の計器類が備えられたフロントパネル上に赤ランプが点灯される。カーナビゲーションシステム１０１は携帯電話１０６と接続されており、車載診断装置１０５の診断結果はカーナビゲーションシステム１０１と携帯電話１０６を介してディーラーや自動車メーカーや部品メーカー等の外部システムに通知される。また、カーナビゲーションシステム１０１の端末画面上に、車載診断装置１０５の診断結果を表示してもよい。ＥＣＵ１０２は、アクセル開度センサや空気量センサやクランク角センサ等のパワートレイン系のセンサ情報を用いてエンジンを制御する車両制御処理装置で、現在のエンジン回転数を車載診断装置１０５に通知する。また、図１の構成例では車載診断装置１０５とＥＣＵ１０２は各々異なる装置として記載しているが、車載診断装置１０５の機能はＥＣＵ１０２内に組み込まれてもよい。この場合、オルタネータ１０３と警告灯１０４はＥＣＵ１０２と接続されることになる。
【００１２】
図２は、車載診断装置１０５の構成例である。車載診断装置１０５は、プログラム実行等の演算を行うためのプロセッサ２０１、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）などの基本プログラムや基本データを格納するためのＲＯＭ２０２、プログラム実行時の処理領域やデータの一時格納領域として使用するＲＡＭ２０３、車内ＬＡＮ１００と接続するための通信インターフェース２０４、警告灯１０４と接続するための外部デバイスインタフェース２０５により構成され、これらの構成要素はバス２００を介して相互にデータを授受することができる。プロセッサ２０１で実行されるプログラムは、本発明を適用した診断プログラム等である。プロセッサ２０１とバッテリ端子２０６はアナログ端子２０７を介して接続されており、プロセッサ２０１で実行される診断プログラムは、アナログ端子２０７から受信したアナログ信号をデジタル信号に変換したのち診断処理を実行する。図２は、バッテリ端子２０６とアナログ端子２０７が直接接続される構成としているが、処理負荷の軽減や車載診断装置のコスト低減のために、プロセッサ２０１内で実行される診断プログラムの一部機能（例えば、以下で説明するフィルタ処理機能）を実装したアナログ装置が両端子間に接続されてもよい。
【００１３】
図３は、本発明で対象とするオルタネータの三相交流全波整流回路図３００である。オルタネータ１０５は、三つのコイル３０３の回転によって起電力を発生させ、発生した三相交流をダイオードを用いて直流に変換しバッテリ及び電気負荷へ電源を供給する。一方、オルタネータは９０℃前後の高温下で稼動するため、前記ダイオード３０１、３０２が高温の影響で熱劣化する場合がある。ダイオードの熱劣化が進むと、ダイオードの結線はオープンまたはショートの状態となり、その結果、オルタネータの発電力は低下し、最終的にはバッテリや他電機負荷への電源供給は途ざされ、バッテリの劣化やエンジン停止といった事象を誘発する。本発明は、前記ダイオードの熱劣化を早期に検出し、前記事象が表面化する前に、対策の実施を可能とするための検出方法に関するものである。
【００１４】
図４は、オルタネータ１０３の回転数が２０００［ｒｐｍ］時でのバッテリ端子２０６の出力電圧波形で、横軸を経過時間（秒）、縦軸を出力電圧（V）で示してある。図（Ａ）４０１はダイオード３０１、３０２が正常時の波形（以下、正常電圧波形と記す）であり、振幅約１Vで一定周期の波形となっている。これに対し図（Ｂ）〜（Ｆ）（４０２〜４０６）は、ダイオード３０１がオープン及びショート（図（Ｃ）４０３、図（Ｅ）４０５）した場合、ダイオード３０２がオープン及びショート（図（Ｄ）４０４、図（Ｆ）４０６）した場合、ダイオード３０１がオープン、ダイオード３０２がショート（図（Ｂ）４０２）した場合の波形（以下、図（Ｂ）〜（Ｆ）の波形を異常電圧波形と記す）で、正常電圧波形の図（Ａ）４０１とは明らかに異なることがわかる。正常電圧波形と異常電圧波形では、最大電圧値と最小電圧値の差が約３倍以上異なり、また波形の周期も異常電圧波形の方が正常電圧波形よりも長いことから、本発明では、上記の正常電圧波形と異常電圧波形の違いを利用したオルタネータの異常検出を行う。
【００１５】
図５に車載診断装置１０５の機能構成例を示す。車載診断装置１０５は入力部５０３と異常判定処理部５０２と出力部５０１とによって構成される。入力部５０３は、オルタネータ１０５のバッテリ端子２０６から受取った出力電圧信号を、異常判定処理部５０２に伝達する。異常判定処理部５０２は入力部５０３から受けた電圧信号により異常か否かを判定し、異常と判定した場合、出力部５０１に判定結果を通知する。出力部５０１は、異常判定処理部５０２から受取った判定結果を、警告灯１０４、カーナビゲーションシステム１０１等の外部デバイスに通知する。異常判定処理部５０２の詳細処理を図６を用いて説明する。
【００１６】
図６（Ａ）は、異常判定処理部５０２の処理フローであり、図６（Ｂ）は異常判定処理部５０２が異常を判定するための異常判定テーブルである。異常判定処理部５０２は、オルタネータ１０５のバッテリ端子２０６の出力電圧信号を入力すると（ステップ６０１）、前記出力電圧信号の最大値と最小値の差が閾値以上か否かを、異常判定テーブル６１０に基づいて判定し（ステップ６０２）、閾値以上の場合異常と判定し（ステップ６０３）、判定結果を出力部６０１に通知する。異常判定テーブル６１０は、正常時の最大電圧値と最小電圧値の差を示す正常時電圧差６１１と、異常か否かを判定するための、最大電圧値と最小電圧値の差の閾値を示す異常判定閾値６１２により構成される。図６（Ｂ）の例では、正常時電圧差は１Vで異常判定閾値は３V程度（２．５Ｖ〜３．５Ｖの範囲、３Ｖを基準の上下１５％の範囲）が設定されている。異常判定テーブル６１０の基本設定値は、製品出荷時までに決定されるが、テーブルへの登録はディーラー等の整備士が車両出荷後に例えば整備ツール等を用いて行ってもよい。異常判定閾値は、診断対象とするオルタネータの異常時の電圧差で設定されるべきだが、予め異常時の電圧差を確認できない場合には、図４に基づいて、正常時電圧差の約３倍程度（２．５倍〜３．５倍の範囲、３倍を基準に上下１５％の範囲）に設定することが望ましい。また正常時電圧差６１１は、異常判定処理部５０２が異常と判定しなかった場合の入力部から受取った電圧差を正常時電圧差６１１として随時更新してもよい。この場合、正常時電圧差６１１の更新にともない異常判定閾値６１２も更新されるように設計しておく必要がある。
【００１７】
以上のように、実施例１によれば、車載診断装置１０５は、オルタネータのバッテリ端子の出力電圧の最大値と最小値の差によってオルタネータの異常を検出することができるため、異常に伴うバッテリ劣化やエンジン停止といった事象が表面化する前に、異常をドライバやディーラー、自動車メーカー等に通知することができる。
【００１８】
実施例１では、オルタネータのバッテリ端子の出力電圧の最大値と最小値との差のみで異常を判定する方法について説明したが、オルタネータからはエンジン以外にも、エアコン等の他電気負荷に対して発電を行うことから、電気負荷の影響が大きい場合には、突発的に電圧差が大きくなる場合も考えられ、その結果、正常でも異常と判定する等の誤診を行う可能性がある。このような誤診を失くし、より正確に異常を検出するために図４で示した異常電圧波形の周期性に着目した異常検出方法を実施例１の変形例として説明する。
【００１９】
図７は、図４で示したオルタネータのバッテリ端子の各出力電圧波形を周波数分析した結果で、横軸を周波数、縦軸を最も強い周波数成分の値を１００とした場合の比率で示してある。図（A）７０１はダイオード正常時の出力電圧における周波数分析結果（以下、正常時周波数分析結果と記す）で、１．２Ｋｈｚの周波数でピークを示している。これに対し、図（Ｂ）〜（Ｆ）（７０２〜７０６）は、ダイオード３０１がオープン及びショート（図（Ｃ）７０３、図（Ｅ）７０５）した場合、ダイオード３０２がオープン及びショート（図（Ｄ）７０４、図（Ｆ）７０６）した場合、ダイオード３０１がオープン、ダイオード３０２がショート（図（Ｂ）７０２）した場合の周波数分析結果（以下、図（Ｂ）〜（Ｆ）の波形を異常時周波数分析結果と記す）で、正常時周波数分析結果と比べて、異常時周波数分析結果は、いずれも１Ｋｈｚ以下にピークを迎えていることがわかる。本発明では、実施例１に加えて、上記の正常時周波数分析結果と異常時周波数分析結果の違いを利用したオルタネータの異常検出を行う。
【００２０】
図８に車載診断装置１０５の機能構成例を示す。車載診断装置１０５は入力部８０４とフィルタ処理部８０３と異常判定処理部８０２と出力部８０１とによって構成される。入力部８０４、オルタネータ１０５のバッテリ端子２０６から受取った出力電圧信号を、フィルタ処理部８０３に伝達する。フィルタ処理部８０３は入力部８０４から受けた電圧信号を特定の周波数帯でフィルタし、フィルタした電圧信号のみを異常判定処理部８０２に伝達する。また、フィルタ処理部８０３はＥＣＵ１０２から現在のエンジン回転数を受取り、エンジン回転数に基づいてフィルタする周波数帯を決定することができる。異常判定処理部８０２は、フィルタ処理部８０３から受けた電圧信号により異常か否かを判定し、異常と判定した場合、出力部５０１に判定結果（異常）を通知する。出力部８０１は、異常判定処理部５０２から受取った判定結果を、警告灯１０４、カーナビゲーションシステム１０１等の外部デバイスに通知する。フィルタ処理部８０３と異常判定処理部８０２の詳細処理を図９と図１０を用いて説明する。尚、異常の代わりに正常を判定結果として出力してもよい。
【００２１】
図９は車載診断装置１０５のフィルタ処理部８０３と異常判定処理部８０２の処理フローであり、図１０はフィルタ処理部８０３がフィルタ周波数を決定するためのフィルタ周波数テーブルでる。
【００２２】
フィルタ処理部８０３はオルタネータ１０３のバッテリ端子２０６の出力電圧信号を入力すると（ステップ９０１）、ＥＣＵ１０２から入力した現在のエンジン回転数とフィルタ周波数テーブル１０００に基づいて決定したフィルタ周波数１００４で、前記出力電圧信号をフィルタし（ステップ９０２）、異常判定処理部８０２にフィルタした前記出力電圧信号（以下、フィルタ信号と記す）を伝達する。
【００２３】
フィルタ周波数テーブル１０００は、項目１００１とエンジン回転数１００２とオルタネータ回転数１００３とフィルタ周波数１００４とにより構成され、項目は基準値１００５と補正値１００６によって構成される。
基準値１００５は、例えばエンジンアイドル状態等の特定のオルタネータの回転数におけるフィルタ周波数を静的に保持した値で、これはまた製品出荷時までに決定されるものである。基準値のフィルタ周波数テーブルへの登録は、ディーラー等の整備士が行ってもよい。
【００２４】
また基準値１００５は、オルタネータの特定回転数時における、正常時周波数分析結果と異常時周波数分析結果に基づいて決定されることが望ましいが、全てのオルタネータに対して、正常時と異常時の周波数分析結果を確認できない場合には、まず図７に示されるような、特定のオルタネータの回転数Ａ［ｒｐｍ］で分析した正常時のピーク周波数Ｂ［Ｋｈｚ］のデータを予め準備しておき、次に任意のエンジン回転数で取得した、バッテリ端子の出力電圧信号の正常時のピーク周波数Ｘ［Ｋｈｚ］をＡとＢを用いて決定してもよい。例えば、ピーク周波数Ｘ［Ｋｈｚ］がエンジン回転数がＹ［ｒｐｍ］時に取得された場合には、基準値１００５のフィルタ周波数１００４は、
Ｘ×１０％以上、Ｘ×７０％以下            
Ｘ＝｛Ｂ［Ｋｈｚ］×（Ｚ［ｒｐｍ］／Ａ［ｒｐｍ］）｝…（式１）
となる。但し、Ｚ［ｒｐｍ］はオルタネータの回転数で、
ρ（オルタネータ回転数とエンジン回転数の比率）×Ｙ［ｒｐｍ］…（式２）
で表されるものである（オルタネータの回転数をＥＣＵから取得できる場合には、ＥＣＵから取得したオルタネータの回転数を直接（式１）に代入すればよい）。また、（式１）の「１０％以上７０％以下」の数値は図７に示した周波数分析結果から判断された値である。
【００２５】
図１０の例では、基準値１００５のエンジン回転数１００２は７００［ｒｐｍ］、オルタネータ回転数１００３は２１００［ｒｐｍ］、フィルタ周波数は０．１〜０．８［Ｋｈｚ］としている。
【００２６】
また、図９と図１０では、フィルタ周波数を一定の周波数帯域（バンドパスフィルタ）でフィルタする場合について記載しているが、特定の周波数以下の帯域（ローパスフィルタ）でフィルタしてもよい。この場合、（式１）は、
Ｘ×７０％以下      
Ｘ＝｛Ｂ［Ｋｈｚ］×（Ｚ［ｒｐｍ］／Ａ［ｒｐｍ］）｝…（式３）
で表されることになる。
【００２７】
また、図９と図１０では、バッテリ端子の出力電圧信号から異常を検出するための周波数帯でフィルタする場合について記載しているが、正常か否かを検出するための周波数帯でフィルタしてもよい。この場合、（式１）は、図７の周波数分析結果に基づき
Ｘ×８０％以上、Ｘ×１２０％以下
Ｘ＝Ｂ［Ｋｈｚ］×（Ｚ［ｒｐｍ］／Ａ［ｒｐｍ］）…（式４）
または、
Ｘ×８０％以上
Ｘ＝Ｂ［Ｋｈｚ］×（Ｚ［ｒｐｍ］／Ａ［ｒｐｍ］）…（式５）
で表されることになる。
【００２８】
（式４）及び（式５）をフィルタ周波数テーブルに適用した場合には、異常判定処理部８０２は正常か否かを判定することになる。
【００２９】
補正値１００６は、車両走行中等の任意のエンジン回転数において、基準値１００５に基づいてフィルタ周波数を動的に補正した値で、エンジン回転数１００２はＥＣＵ１０２から取得した値で、オルタネータ回転数１００３は（式２）に基づいて得られた値（またはＥＣＵ１０２から取得した値）で、フィルタ周波数１００３は（式１）によって得られた値である。
【００３０】
補正値１００６は、常にテーブルに登録される必要はなく、補正値１００６がフィルタ周波数テーブル１０００に登録されていない場合には、基準値１０００で登録されたエンジン回転数時にのみフィルタ処理を行えばよい。
【００３１】
異常判定処理部８０２は、フィルタ処理部８０３によってフィルタされたフィルタ信号の最大電圧値と最小電圧値の差が閾値以上か否かを異常判定テーブル６１０に基づいて判定し（ステップ９０３）、閾値以上の場合異常と判定し（ステップ９０４）、判定結果を出力部８０１に通知する。
【００３２】
本実施例では、図２に示した車載診断装置において処理を行う場合について説明したが、車載診断装置の処理負荷の軽減やコスト低減のために、フィルタ処理部８０３は、フィルタ周波数テーブルの基準値で設定されるべきフィルタ周波数でバッテリ端子の出力電圧信号をフィルタするアナログフィルタ装置（以下、アナログ装置と記す）として実装してもよい。フィルタ処理部がアナログ装置で実装される場合には、異常判定処理部は、フィルタ処理部の基準値で設定されたエンジン回転数でのみ、異常判定処理を行うことになり、またＥＣＵ１０２からのエンジン回転数は、異常判定処理部に通知されることになる。
【００３３】
以上のように、実施例１の変形例によれば、オルタネータのバッテリ端子の出力電圧信号をフィルタ周波数テーブルに基づいてフィルタ処理を行うフィルタ処理部とフィルタ処理部から入力されたフィルタ信号を異常判定テーブルに基づいて異常判定を行う異常判定処理部を車載診断装置が備えることで、オルタネータの他電気負荷への発電の影響により、バッテリ端子の出力電圧信号に、通常とは異なる変化が突発的に発生した場合でも、その影響を受けることなく異常を検出することができる。
【００３４】
実施例１と実施例１の変形例では、オルタネータのバッテリ端子の出力電圧信号に基づいて異常を早期に検出する異常検出方法に関して説明したが、異常の状態によっては、オルタネータの発電能力が一気に低下する可能性があるため、このような状態が発生すると、バッテリ劣化やエンジン停止といった症状が直ちに表面化され、ドライバの安全を確保することも難しくなる。このような事態を回避するために、実施例２としてオルタネータが異常となる前に異常の予兆を検出する異常予兆検出方法について説明する。
【実施例２】
【００３５】
実施例２で説明する車載診断装置１０５の機能構成例は図８と同じである。図１１は車載診断装置１０５のフィルタ処理部８０３と異常判定処理部８０２の処理フローであり、図１２（Ａ）はフィルタ処理部８０３がバッテリ端子の出力電圧信号のフィルタに使用するフィルタ特性で、図１２（Ｂ）は異常判定処理部８０２が異常予兆を判定するための異常予兆判定テーブルである。
【００３６】
フィルタ処理部８０３は、オルタネータ１０３のバッテリ端子２０６の出力電圧信号を入力すると（ステップ１１０１）、ＥＣＵ１０２から入力した現在のエンジン回転数とフィルタ周波数テーブル１０００に基づいて決定したフィルタ周波数で、前記出力電圧信号をフィルタし（ステップ１１０２）、異常判定処理部８０２にフィルタ信号を伝達する。ステップ１１０２で使用するフィルタ周波数テーブル１０００は、図１０に示されるが、本ステップではバッテリ端子の出力電圧信号から正常を検出するための周波数帯（式４または式５）を使用する。
【００３７】
異常判定処理部８０２は、フィルタ処理部８０３によってフィルタリングされたフィルタ信号の最大電圧値と最小電圧値の差に基づいて、正常か否かを判定する。図６に記載した異常判定テーブル６１０の異常判定閾値６１２は、異常か否かを判定するためのもので、正常時電圧差６１１の３倍程度に設定されること望ましいことは前述した通りであるが、正常か否かを判定するための閾値の設定としては、正常時電圧差６１１の１倍以上１．５倍以下を閾値として設定することが望ましい。従って、異常判定処理部８０２は、フィルタ処理部８０３によってフィルタリングされたフィルタ信号の最大電圧値と最小電圧値の差が例えば１Ｖ以上１．５Ｖ以下の範囲内か否かを異常判定テーブル６１０に基づいて判定し（ステップ１１０３）、閾値の範囲を超えた場合には、オルタネータの異常と判定し（ステップ１１０７）、閾値の範囲内であれば、フィルタ特性１２００に基づいてフィルタ信号のピーク周波数を特定する（ステップ１１０４）。例えば、フィルタ特性が関数Ｖ＝Ｆ（Ｘ）で、フィルタ信号の電圧値がＶｉｎで表される場合、Ｖｉｎ＝Ｆ（Ｘ）を満足するＸがピーク周波数となる。図１２（Ａ）は、縦軸をフィルタ信号の出力電圧（Ｖ）１２０２、横軸をピーク周波数（ＫＨｚ）１２０１で表したフィルタ特性図で、エンジン回転数が７００ｒｐｍの時に、中心周波数１．２ＫＨｚで最大値、１．０ＫＨｚと１．４ＫＨｚで最小値となる特性をもった場合の例である。
【００３８】
フィルタ特性１２００に基づいて、フィルタ信号のピーク周波数が特定されると、異常予兆判定テーブル１２１０に基づいて、異常予兆か否かを判定する（ステップ１１０６）。異常予兆判定テーブル１２１０は、予兆判定周波数１２１１によって構成される。予兆判定周波数１２１１とは、フィルタ特性１２００の中心周波数からのズレを判定するための閾値で、登録された閾値よりも大きくずれていた場合には、異常予兆と判定する（ステップ１１０６）。図１２の例では、Ｖｆのフィルタ信号が入力されたときのピーク周波数がＸ＝１．１ＫＨｚとなっており、これは、異常予兆判定テーブルに登録された閾値以上の値となっていることから、オルタネータの異常予兆と判定されることになる。また図１２（Ｂ）の例では、予兆判定周波数１２１１を１００Ｈｚと設定しているが、予兆判定周波数は、正常時のオルタネータのバッテリ端子の出力電圧信号におけるピーク周波数帯のばらつきから判断してもよい。また、異常予兆判定テーブル１２１０の予兆判定周波数１２１１は、製品出荷時までに決定されるが、異常予兆判定テーブルへの登録はディーラー等の整備士が車両出荷後に例えば整備ツール等を用いて行ってもよい。また本実施例では、異常予兆判定テーブル内に登録された閾値に基づいて、異常予兆か否かを判断しているが、フィルタ信号のピーク周波数を随時記憶し、一定期間記憶されたピーク周波数が定常的に変化していった場合に、異常予兆と判定するようにしてもよい。
【００３９】
以上のように、実施例２によれば、フィルタ信号のピーク周波数のずれに基づいて、異常予兆を検出することができるため、バッテリの劣化やエンジン停止といった症状が発生する前に、部品を交換することができる。また異常が発生する直前のオルタネータを回収することができるため、従来は市場でのみ発生していた異常を実際に検証し、検証結果を次期製品の設計・開発に反映するといったことも可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明における車載診断装置を具備した車載システムの全体構成図である。
【図２】本発明における車載診断装置の内部構成図である。
【図３】本発明において対象とするオルタネータの三相交流全波整流回路図である。
【図４】本発明において対象とするオルタネータのダイオード正常時と異常時のバッテリ端子の出力電圧の波形図である。
【図５】本発明の実施例１における、車載診断装置の内部機能構成である。
【図６】本発明の実施例１における、車載診断装置の内部処理フローと異常判定を行うための異常判定テーブルの構成例である。
【図７】本発明において対象とするオルタネータのダイオード正常時と異常時のバッテリ端子の出力電圧の周波数特性図である。
【図８】本発明の実施例１の変形例における、車載診断装置の内部機能構成である。
【図９】本発明の実施例１の変形例における、車載診断装置の内部処理フローである。
【図１０】本発明の実施例１の変形例における、フィルタ周波数を決定するためのフィルタ周波数テーブル構成例である。
【図１１】本発明の実施例２における、車載診断装置の内部処理フローである。
【図１２】本発明の実施例２における、フィルタ特性図と異常予兆判定を行うための異常予兆判定テーブルの構成例である。
【符号の説明】
【００４１】
１００  車内ＬＡＮ
１０１  カーナビゲーションシステム
１０２  ＥＣＵ
１０３  オルタネータ
１０４  警告灯
１０５  車載診断装置
１０６  携帯電話
２００  バス
２０１  プロセッサ
２０２  ＲＯＭ
２０３  ＲＡＭ
２０４  通信インタフェース
２０５  外部デバイスインタフェース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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