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JP2011189788A - 故障予兆診断装置及び方法 - Google Patents

故障予兆診断装置及び方法 Download PDF

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JP2011189788A JP2010055843A JP2010055843A JP2011189788A JP 2011189788 A JP2011189788 A JP 2011189788A JP 2010055843 A JP2010055843 A JP 2010055843A JP 2010055843 A JP2010055843 A JP 2010055843A JP 2011189788 A JP2011189788 A JP 2011189788A
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智康 石川
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Abstract

【課題】外部環境から受ける外部要因を評価することで、車載電子部品の異常の兆候を精度良く検出することができる故障予兆診断装置の提供。
【解決手段】本発明による故障予兆診断装置は、車載電子部品に直接関連するデータ値が、所定の異常検出用閾値を超えた場合に、車載電子部品の異常を検出する異常検出手段と、異常兆候検出手段とを備え、異常兆候検出手段は、車載電子部品に直接関連するデータ値が異常検出用閾値を超えない状況下で、車載電子部品の異常の原因となりうる異常要因事象の発生回数であって、車載電子部品の外部環境において生じる異常要因事象の発生回数が所定の予兆検出用閾値を超えた場合に、車載電子部品の異常の兆候を検出することを特徴とする。
【選択図】図2

Description

本発明は、車載電子部品の異常の予兆を検出する故障予兆診断装置及び方法に関する。
従来から、検知装置の出力値を監視して当該検知装置の出力値について当該検知装置の異常の兆候(例えばセンサ値の異常の兆候)を検出する兆候検出手段を備える異常検出処理装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開2007−118701号公報
しかしながら、センサ等のような車載電子部品は、その外部環境から受ける外部要因(例えば衝撃の蓄積)に起因して異常に至る場合がある。従って、かかる外部要因を考慮せずに、車載電子部品自身の出力値のみを評価するだけでは、車載電子部品の異常の兆候を精度良く検出することができない。
そこで、本発明は、外部環境から受ける外部要因を評価することで、車載電子部品の異常の兆候を精度良く検出することができる故障予兆診断装置及び方法の提供を目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の一局面によれば、車載電子部品に直接関連するデータ値が、所定の異常検出用閾値を超えた場合に、前記車載電子部品の異常を検出する異常検出手段と、
異常兆候検出手段とを備え、
前記異常兆候検出手段は、車載電子部品に直接関連するデータ値が前記異常検出用閾値を超えない状況下で、車載電子部品の異常の原因となりうる異常要因事象の発生回数であって、前記車載電子部品の外部環境において生じる異常要因事象の発生回数が所定の予兆検出用閾値を超えた場合に、前記車載電子部品の異常の兆候を検出することを特徴とする、故障予兆診断装置が提供される。
本発明によれば、外部環境から受ける外部要因を評価することで、車載電子部品の異常の兆候を精度良く検出することができる故障予兆診断装置等が得られる。
本発明の一実施例(実施例1)による故障予兆診断装置1の主要構成を示す構成図である。 本実施例のECU10により実現される主要機能を示す機能ブロック図である。 本実施例のECU10により実現される主要処理の流れを示すフローチャートである。 本実施例の異常予兆検出部14による異常予兆検出処理の一例を示すフローチャートである。 異常要因事象の発生回数と予兆検出用閾値との関係の一例を示す図である。 ある電子部品20に対して設定された各種判断領域の一例を示す図である。 異常予兆検出部14の検出結果に応じた異常検出用閾値の変化の一態様を模式的に示す図である。 異常要因事象の発生回数に対する予兆検出用閾値の更新態様の一例を示す図である。 本発明の一実施例(実施例2)による故障予兆診断装置2の主要構成を示す構成図である。
以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。
図1は、本発明の一実施例(実施例1)による故障予兆診断装置1の主要構成を示す構成図である。故障予兆診断装置1は、ECU(電子制御ユニット)10を中心として構成される。
ECU10は、マイクロコンピュータによって構成されており、例えば、CPU、制御プログラムを格納するROM、演算結果等を格納する読書き可能なRAM、タイマ、カウンタ、入力インターフェイス、及び出力インターフェイス等を有する。ECU10は、CPUがROMに記憶された各種のプログラムを実行することで、後述の故障予兆診断機能を実現する。
ECU10には、異常検出対象となる電子部品20が接続される。異常検出対象となる電子部品20は、車載の任意の電子部品であってよい。電子部品20は、典型的には、センサやアクチュエータである。その他、電子部品20は、CAN(controller area network)などの通信線やメモリ等を含んでよい。より具体的には、電子部品20は、例えば、燃料を吸い上げるフューエルポンプモータや、燃料を噴射するインジェクタ、エンジン回転数を検出する回転数センサであってもよい。
ECU10には、異常要因事象検出手段30が接続される。異常要因事象検出手段30は、電子部品20の異常の原因となりうる異常要因事象であって、電子部品20の外部環境において生じる異常要因事象を検出する。異常要因事象は、典型的には、所定レベル以上の加速度及び所定レベル以上の温度変化である。所定レベルは、電子部品20に応じて異なるので、電子部品20に応じて決定される。
例えば、電子部品20がエンジン回転数を検出する回転数センサである場合、異常要因事象は、例えば±60℃以上の温度変化及び/又は1G以上の加速度であってよい。この場合、異常要因事象検出手段30は、温度センサ及び加速度センサであってよい。温度センサは、回転数センサの搭載位置周辺の温度を検出できる任意の位置に配置されてもよい。温度センサは、エンジンの冷却水の温度(冷却水温)を検出する冷却水温センサや、吸気温(外気温)を検出する吸気温センサ、エンジン油温を検出するセンサ、トランスミッション油温を検出するセンサのような、他の目的で設定された温度センサであってもよい。加速度センサは、回転数センサの搭載位置周辺で発生する加速度に相関する加速度を検出するものであってもよい。加速度センサは、衝突安全制御や車両走行制御(例えば、車両安定化制御)等で利用されるセンサと共用であってよい。尚、加速度センサは、3軸方向の加速度を検出するものであってよいが、上下方向及び左右方向といったように、所定の方向の加速度のみを検出するものであってもよく、電子部品20の異常の原因となりうる方向の加速度成分を検出できればよい。
電子部品20がCANなどの通信線やメモリの場合も同様に、異常要因事象は、例えば±60℃以上の温度変化及び/又は1G以上の加速度であってよい。この場合、異常要因事象検出手段30は、温度センサ及び加速度センサであってよく、温度センサは、電子部品20の搭載位置周辺の温度を検出できる任意の位置に配置されてもよい。また、加速度センサは、電子部品20の搭載位置周辺で発生する加速度に相関する加速度を検出するものであってもよく、衝突安全制御や車両走行制御等で利用されるセンサと共用であってよい。
電子部品20がフューエルポンプモータである場合、異常要因事象は、例えばインジェクタによる燃料噴射であってよい。この場合、異常要因事象検出手段30は、インジェクタを制御するEFI・ECUからの情報に基づいてインジェクタの燃料噴射動作を検出するものであってよい。また、電子部品20がインジェクタである場合、異常要因事象は、例えばフューエルポンプモータの作動であってよい。この場合、異常要因事象検出手段30は、フューエルポンプモータを制御するECUからの情報に基づいてフューエルポンプモータの作動を検出するものであってよい。
図2は、本実施例のECU10により実現される主要機能を示す機能ブロック図である。ECU10は、図2に示すように、異常検出部12と、異常予兆検出部14と、異常要因事象発生回数記憶部16とを備える。
異常検出部12は、異常検出対象となる電子部品20に直接関連するデータ値に基づいて、当該電子部品20の異常の有無を検出する。即ち、異常検出部12は、電子部品20に直接関連するデータ値が、所定の異常検出用閾値を超えた場合に、電子部品20の異常を検出する。電子部品20がセンサである場合、電子部品20に直接関連するデータ値は、センサ出力値であってよい。電子部品20がアクチュエータである場合、電子部品20に直接関連するデータ値は、アクチュエータの電流値(駆動電流)や抵抗値であってよい。また、電子部品20が通信線である場合、電子部品20に直接関連するデータ値は、通信エラー回数であってよい。また、電子部品20がメモリ(例えば、EEPROM)である場合、電子部品20に直接関連するデータ値は、書き込みエラー回数であってよい。異常検出用閾値は、電子部品20の異常が精度良く検出できるように、電子部品20毎に、試験結果等を考慮して適合される。
異常予兆検出部14は、異常には至っていないが異常となりそうな状態である異常予兆を検出する。異常予兆の検出方法の詳細は後述する。
異常要因事象発生回数記憶部16は、異常要因事象検出手段30により異常要因事象が検出される毎に、異常要因事象の発生回数を1ずつ累積して記憶する。異常要因事象の発生回数は、電子部品20毎に記憶されてもよいが、共通の異常要因事象が使用される場合は異常要因事象毎に記憶されてもよい。異常要因事象発生回数記憶部16は、例えば±60℃以上の温度変化が検出された毎に、温度変化に係る異常要因事象の発生回数を1ずつ累積して記憶する。また、異常要因事象発生回数記憶部16は、例えば1G以上の加速度が検出された毎に、加速度に係る異常要因事象の発生回数を1ずつ累積して記憶する。尚、異常要因事象発生回数記憶部16は、電子部品20の交換や修理が実行された場合は、異常要因事象の発生回数をリセットしてよい。
図3は、本実施例のECU10により実現される主要処理の流れを示すフローチャートである。図3に示す処理ルーチンは、車両走行中に定期的に実行されてもよいし、非リアルタイムで実行されてもよい。図3に示す処理ルーチンは、異常検出対象の電子部品20毎に実行されてよい。
ステップ300及び302では、異常検出部12は、異常検出対象となる電子部品20に直接関連するデータ値に基づいて、電子部品20に対して異常検出処理を実行する。異常検出対象となる電子部品20に直接関連するデータ値が異常値を示した場合、即ち、異常検出対象となる電子部品20に直接関連するデータ値が、所定の異常検出用閾値を超えた場合は、ステップ304に進む。異常検出対象となる電子部品20に直接関連するデータ値が、所定の異常検出用閾値を超えない場合は、ステップ306に進む。
ステップ304では、異常検出部12は、電子部品20に異常が検出されたことを示す情報(例えば、ダイアグ)を発生する。また、異常検出部12は、電子部品20の異常が検出されたことに対処するための措置を行ってもよい。この措置は、後述の予兆レベル3の異常予兆に応じた措置よりも緊急性の高い措置である。例えば、異常検出部12は、運転者に車両の退避(例えば路肩への退避)を促すメッセージを音声及び/又は表示により出力してもよい。
ステップ306では、異常予兆検出部14による異常予兆検出処理が実行される。異常予兆検出処理の詳細は、図4等を参照して以下に詳説する。
図4は、異常予兆検出部14による異常予兆検出処理の一例を示すフローチャートである。図5は、異常要因事象の発生回数と予兆検出用閾値との関係の一例を示す図である。図6は、ある電子部品20に対して設定された各種判断領域の一例を示す図である。
ここでは、先ず、図6について説明してから、図4及び図5の説明を行う。図6には、電子部品20に直接関連するデータ値に対して設定される各種判断領域(閾値)が示されている。図6に示す例では、電子部品20に直接関連するデータ値がa1〜a2までの範囲内である領域Aが、初期の正常範囲として設定されている。この範囲は、設計された車両制御において車両発売時点の初期状態で取り得る値の範囲に対応する。c1、c2は、異常検出用閾値に対応する。この場合、電子部品20に直接関連するデータ値がc1を上回るかc2を下回る範囲が、異常検出部12により異常と検出される領域(異常判断領域)となる。電子部品20に直接関連するデータ値がa2より大きいがc2より小さい領域、及び、電子部品20に直接関連するデータ値がc1より大きいがa1より小さい領域は、初期正常範囲Aと同様、異常検出部12により異常と判断されない領域(正常判断領域)である。
図4に示す処理ルーチンは、異常検出対象の電子部品20毎に実行されてよい。
ステップ400では、異常予兆検出部14は、異常要因事象発生回数記憶部16内の情報(異常要因事象の発生回数)に基づいて、異常要因事象の発生回数が所定回数(予兆検出用閾値)を超えたか否かを判定する。
ここで、図5を参照するに、図5には、異常要因事象の発生回数の経時的な増加態様(異常要因事象の累積態様)が参照符号Pで指示されている。また、図5には、予兆検出用閾値が示されている。図5に示す例では、異常要因事象の発生回数(1G以上の加速度の発生回数)が時間の経過と共に徐々に増加し、時点t1にて予兆検出用閾値を越えている。この場合、この時点t1にて本ステップ400での判定結果が肯定判定となる。
図4に戻るに、ステップ400において、異常要因事象の発生回数が予兆検出用閾値を超えた場合、異常予兆検出部14は、異常予兆が検出されたと判断して、ステップ404に進み、異常要因事象の発生回数が予兆検出用閾値を超えていない場合、ステップ402に進む。尚、ある電子部品20に対しては2つ以上の異常要因事象(例えば、±60℃以上の温度変化及び1G以上の加速度)が考慮される場合、それぞれの異常要因事象に対して予兆検出用閾値が設定されるが、いずれか1つの異常要因事象の発生回数が、対応する予兆検出用閾値を超えた場合に、異常予兆が検出されたと判断して、ステップ404に進み、それ以外の場合、ステップ402に進むこととしてもよい。或いはある電子部品20に対しては2つ以上の異常要因事象が考慮される場合、全ての異常要因事象又は2つ以上の異常要因事象に関して、異常要因事象の発生回数が、対応する予兆検出用閾値を超えた場合に、異常予兆が検出されたと判断して、ステップ404に進み、それ以外の場合、ステップ402に進むこととしてもよい。
ステップ402では、異常予兆検出部14は、異常の予兆はないと判断して処理を終了する。
ステップ404では、異常予兆検出部14は、電子部品20に直接関連するデータ値(電子部品20のデータ値)を取得する。ここで取得される電子部品20のデータ値は、異常要因事象の発生回数が予兆検出用閾値を超えた後に検出されたデータ値である。データ値は、ある1時点のデータ値でもよいが、好ましくは、所定時間に亘るデータ値(図7参照)である。
ステップ406では、異常予兆検出部14は、上記ステップ404で取得したデータ値に基づいて、電子部品20のデータ値が初期正常範囲A(図6参照)内にあるか否かを判定する。電子部品20のデータ値が初期正常範囲A内にある場合は、ステップ408に進み、電子部品20のデータ値が初期正常範囲A外にある場合は、ステップ410に進む。
ステップ408では、異常予兆検出部14は、予兆レベル1の異常予兆が検出されたと判断して処理を終了する。この際、異常予兆検出部14は、予兆レベル1の異常予兆が検出されたことを示すフラグをセットしてもよい。また、異常予兆検出部14は、予兆レベル1の異常予兆に応じた措置を行ってもよい。例えば、異常予兆検出部14は、運転者に整備施設等での点検等を促すメッセージを音声及び/又は表示により出力したり、車載通信機(図示せず)を介してサービスセンターと通信して電子部品20の先行手配を実施したりしてもよい。
ステップ410では、異常予兆検出部14は、上記ステップ404で取得したデータ値に基づいて、電子部品20のデータ値が所定閾値Th2を超えたか否かを判定する。所定閾値Th2は、異常検出用閾値よりも閾値として低い値であるが、初期正常範囲A外の値である。図6に示す例では、b1、b2が所定閾値Th2に対応する。この場合、電子部品20のデータ値がb1よりも小さいか又はb2よりも大きい場合は、電子部品20のデータ値が所定閾値Th2を超えたと判定する。電子部品20のデータ値が所定閾値Th2を超えた場合は、ステップ414に進み、電子部品20のデータ値が所定閾値Th2を超えていない場合は、ステップ412に進む。
ステップ412では、異常予兆検出部14は、予兆レベル2の異常予兆が検出されたと判断して処理を終了する。この際、異常予兆検出部14は、予兆レベル2の異常予兆が検出されたことを示すフラグをセットしてもよい。また、異常予兆検出部14は、予兆レベル2の異常予兆に応じた措置を行ってもよい。この措置は、上述の予兆レベル1の異常予兆に応じた措置よりも注意喚起度の高い措置である。例えば、異常予兆検出部14は、運転者に電子部品20を例えば1ヶ月以内に修理・交換するように促すメッセージを音声及び/又は表示により出力してもよい。
ステップ414では、異常予兆検出部14は、予兆レベル3の異常予兆が検出されたと判断して処理を終了する。この際、異常予兆検出部14は、予兆レベル3の異常予兆が検出されたことを示すフラグをセットしてもよい。また、異常予兆検出部14は、予兆レベル3の異常予兆に応じた措置を行ってもよい。この措置は、上述の予兆レベル2の異常予兆に応じた措置よりも緊急性の高い措置である。例えば、異常予兆検出部14は、運転者に電子部品20を直ちに修理・交換するように促すメッセージを音声及び/又は表示により出力してもよい。
図7は、異常予兆検出部14の検出結果に応じた異常検出用閾値の変化の一態様を模式的に示す図である。図7では、電子部品20のデータ値と各判断領域との関係の一例が示されている。図7において示される電子部品20のデータ値は、異常要因事象の発生回数が予兆検出用閾値を超えた後に検出されたデータ値である(図4のステップ404参照)。また、図7において示される値a2,b2,c2は、図6に示した同値と同様である。尚、この例では、電子部品20のデータ値は、図示のT1,T2の部分において、値a2を超えているが、値b2を超えていないため、予兆レベル2と判定されることになる。
異常検出部12は、異常予兆検出部14により異常の予兆が検出された場合に、電子部品20の異常が検出され易くなる方向に異常検出用閾値を変化させてもよい。具体的には、異常検出部12は、図7にて矢印Yで示すように、異常検出用閾値c2(c1も同様)を変化させてもよい。この場合、異常検出部12は、予兆レベルに応じて異常検出用閾値c2の変化量を変化させてもよい。具体的には、異常検出部12は、予兆レベル1のときよりも予兆レベル2のときの方が電子部品20の異常が検出され易くなるように、且つ、予兆レベル2のときよりも予兆レベル3のときの方が電子部品20の異常が検出され易くなるように、異常検出用閾値を変化させてもよい。
図8は、異常要因事象の発生回数に対する予兆検出用閾値(図5参照)の更新態様の一例を示す図である。
異常予兆検出部14は、異常要因事象の発生回数に対する予兆検出用閾値を更新(変更)してもよい。具体的には、異常要因事象発生回数記憶部16は、異常要因事象の発生回数が予兆検出用閾値を超えた後も、異常要因事象の発生回数を更新し、異常予兆検出部14は、異常要因事象の発生回数が予兆検出用閾値を超えた後、実際に異常が発生した際の異常要因事象の発生回数を考慮して、予兆検出用閾値を更新(変更)してもよい。この際、異常予兆検出部14は、異常検出部12により異常が検出された際の異常要因事象の発生回数に近づく方向に予兆検出用閾値を更新してもよい。この場合、例えば電子部品20の交換や修理後には、当該更新した予兆検出用閾値を用いて異常予兆検出処理(図4)が実行されてもよい。図8に示す例では、時点t2にて異常検出部12により異常が検出されている場合が示される。図8には、更新前の予兆検出用閾値と共に、更新後の予兆検出用閾値が示されている。この場合、更新後の予兆検出用閾値は、異常検出部12により異常が検出された時点t2における異常要因事象の発生回数と、更新前の予兆検出用閾値との間に設定されている。
図9は、本発明の一実施例(実施例2)による故障予兆診断装置2の主要構成を示す構成図である。
本実施例の故障予兆診断装置2は、車載機120と情報センタ113とを有する。車載機120は、図1に示した故障予兆診断装置1と同様の構成を有してよいが、故障予兆診断処理(図3、図4の処理)は、外部の情報センタ113により実行される。この目的のため、故障予兆診断装置2は、例えば携帯電話網の基地局112や無線LANのアクセスポイント等を介してネットワーク114に接続し、情報センタ113と通信可能である通信モジュールを備える。この通信は例えばテレマティックスで実現されてもよく、例えば、TCP(Transmission Control Protocol)/IP(Internet Protocol)等のプロトコルと上位互換であるHTTP(Hyper Text Transfer Protocol)やFTP(File Transfer Protocol)等のプロトコルが用いられる。
情報センタ113はコンピュータの一形態であるサーバ140を有する。サーバ140は、上述の実施例1で説明したような故障予兆診断処理(図3、図4の処理)を例えば非リアルタイムで実行する。この目的のため、車載機120は、各種の検出データ(電子部品20のデータ値や異常要因事象検出手段30の検出結果等)を情報センタ113に送信する。この送信は、例えば車両の1トリップの終了毎に若しくは定期的にまとめて実行されてもよい。サーバ140は、異常の検出結果又は異常予兆の検出結果を車載機120に通知する。また、情報センタ113は、各種異常予兆の検出結果(予兆レベル)に応じて、故障に至る前に、車両の運転者に修理・退避等を勧告することもできる。尚、情報センタ113で各種情報を集約することで、異常予兆(兆候)が複数の車両で発生した際、その箇所を重点的に解析し、次の製品にフィードバックすることも可能である。
尚、本実施例2おいて、情報センタ113のサーバ140は、故障予兆診断処理(図3、図4の処理)のうち異常予兆検出処理(図4)のみを実行してもよい。また、同様の観点から、異常予兆検出処理(図3、図4の処理)又はそのうちの異常予兆検出処理(図4)は、任意の協動態様で情報センタ113及び車載機120により協動して実現されてもよい。
以上説明した本実施例の故障予兆診断装置1、2によれば、とりわけ、以下のような優れた効果が奏される。
本実施例の故障予兆診断装置1、2によれば、上述の如く、電子部品20に直接関連するデータ値以外にも、電子部品20が外部環境から受ける外部要因(異常要因事象発生回数)を評価することで、電子部品20の異常の兆候を的確に且つ精度良く検出することができる。
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
1,2 故障予兆診断装置
10 ECU
12 異常検出部
14 異常予兆検出部
16 異常要因事象発生回数記憶部
20 電子部品
30 異常要因事象検出手段
112 基地局
113 情報センタ
114 ネットワーク
120 車載機
140 サーバ

Claims (4)

  1. 車載電子部品に直接関連するデータ値が、所定の異常検出用閾値を超えた場合に、前記車載電子部品の異常を検出する異常検出手段と、
    異常兆候検出手段とを備え、
    前記異常兆候検出手段は、車載電子部品に直接関連するデータ値が前記異常検出用閾値を超えない状況下で、車載電子部品の異常の原因となりうる異常要因事象の発生回数であって、前記車載電子部品の外部環境において生じる異常要因事象の発生回数が所定の予兆検出用閾値を超えた場合に、前記車載電子部品の異常の兆候を検出することを特徴とする、故障予兆診断装置。
  2. 前記異常兆候検出手段は、前記車載電子部品に直接関連するデータ値が前記異常検出用閾値を超えた際の前記異常要因事象の発生回数に基づいて、該異常要因事象の発生回数に近づくが超えないような範囲で前記予兆検出用閾値を更新する、請求項1に記載の故障予兆診断装置。
  3. 前記異常検出手段は、前記異常兆候検出手段により前記車載電子部品の異常の兆候が検出された場合に、前記車載電子部品の異常が検出され易くなる方向に前記異常検出用閾値を変更する、請求項1に記載の故障予兆診断装置。
  4. 車載電子部品に直接関連するデータ値が、所定の異常検出用閾値を超えた場合に、前記車載電子部品の異常を検出する異常検出段階と、
    異常兆候検出段階とを備え、
    前記異常兆候検出段階は、前記異常検出段階で前記車載電子部品の異常が検出されていない状況下で、車載電子部品の異常の原因となりうる異常要因事象の発生回数であって、前記車載電子部品の外部環境において生じる異常要因事象の発生回数が所定の予兆検出用閾値を超えた場合に、前記車載電子部品の異常の兆候を検出することを特徴とする、故障予兆診断方法。
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