特開 2025-12736 異音診断システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025012736

(43)【公開日】2025-01-24

(54)【発明の名称】異音診断システム

(51)【国際特許分類】

   G01M 17/007 20060101AFI20250117BHJP

   G01H 17/00 20060101ALI20250117BHJP

   G01H 3/00 20060101ALI20250117BHJP

【ＦＩ】

G01M17/007 J

G01H17/00 Z

G01H3/00 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023115804

(22)【出願日】2023-07-14

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000017

【氏名又は名称】弁理士法人アイテック国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】植田 裕

【テーマコード（参考）】

2G064

【Ｆターム（参考）】

2G064AA14

2G064AB01

2G064AB02

2G064AB22

2G064BA02

2G064BD02

2G064CC41

2G064DD02

(57)【要約】

【課題】異音診断システムの利用経験が少ない作業者であっても、車両で発生する異音の精度のよい診断結果を容易に得られるようにする。
【解決手段】本開示の異音診断システムは、音の時系列データから時間と周波数と音圧との関係を示すスペクトログラムを取得する演算処理部と、車両の識別情報と、音のデータに同期して取得された車両の状態を示す車両状態データとに基づいて、車両で異音を発生させる異音現象の周波数の時系列データを取得する異音周波数取得部と、スペクトログラムと、異音周波数取得部により取得された周波数の時系列データと、異音現象の情報とを表示部に表示させる表示制御部と、音の時系列データと、スペクトログラムの選択された範囲とに基づいて車両で発生した異音の原因を診断する診断部とを含む。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両から発せられる音の時系列データに基づいて前記車両で発生した異音を診断する異音診断システムであって、
前記音の時系列データから時間と周波数と音圧との関係を示すスペクトログラムを取得する演算処理部と、
前記車両の識別情報と、前記音のデータに同期して取得された前記車両の状態を示す車両状態データとに基づいて、前記車両で異音を発生させる異音現象の周波数の時系列データを取得する異音周波数取得部と、
前記スペクトログラムと、前記異音周波数取得部により取得された前記周波数の時系列データと、前記異音現象の情報とを表示部に表示させる表示制御部と、
前記音の時系列データと、前記スペクトログラムの選択された範囲とに基づいて前記車両で発生した異音の原因を診断する診断部と、
を備える異音診断システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、車両で発生する異音を診断する異音診断システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、複数の回転体を有する車両の動力伝達機構の稼動時に、回転体の回転に伴って発生する音または振動のデータと、選択された回転体の回転数のデータ（パルス信号データ）とを取り込んで解析を行う音振解析装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この音振解析装置は、音または振動のデータを周波数分析すると共に、周波数分析した音または振動のデータから回転体の諸元に応じた次数を演算する。更に、当該音振解析装置は、官能検査との整合を取り易くするために、音または振動のデータから演算される音圧レベルを大きさに応じて色分けすると共に次数および車速に対応させて表示部に表示させる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００５－９８９８４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記特許文献１に記載された従来の音振解析装置によれば、車速を用いたグラフ表示により官能検査との整合が取り易くなり、音が発生している次数を調べたり、取り込んだ音を再生したりすることで、音の発生源である回転体を特定することができるかもしれない。しかしながら、不慣れな作業者にとって、当該音振解析装置を用いて音の発生源である回転体を特定するのは容易ではなく、次数や車速と音圧レベルとを見比べながら音の発生源である回転体を精度よく特定するには、作業者にある程度の経験が要求される。

【0005】

そこで、本開示は、異音診断システムの利用経験が少ない作業者であっても、車両で発生する異音の精度のよい診断結果を容易に得られるようにすることを主目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の異音診断システムは、車両から発せられる音の時系列データに基づいて前記車両で発生した異音を診断する異音診断システムであって、前記音の時系列データから時間と周波数と音圧との関係を示すスペクトログラムを取得する演算処理部と、前記車両の識別情報と、前記音のデータに同期して取得された前記車両の状態を示す車両状態データとに基づいて、前記車両で異音を発生させる異音現象の周波数の時系列データを取得する異音周波数取得部と、前記スペクトログラムと、前記異音周波数取得部により取得された前記周波数の時系列データと、前記異音現象の情報とを表示部に表示させる表示制御部と、前記音の時系列データと、前記スペクトログラムの選択された範囲とに基づいて前記車両で発生した異音の原因を診断する診断部とを含むものである。

【0007】

本開示の異音診断システムにおいて、演算処理部は、音の時系列データから時間と周波数と音圧との関係を示すスペクトログラムを取得する。また、異音周波数取得部は、車両の識別情報と、音のデータに同期して取得された車両の状態を示す車両状態データとに基づいて、車両で異音を発生させる異音現象の周波数の時系列データを取得する。そして、表示制御部は、スペクトログラムと、異音現象の周波数の時系列データと、異音現象の情報とを表示部に表示させる。これにより、異音診断システムのユーザは、表示部に表示される異音現象の周波数等を参照しながら、スペクトログラムの診断部により診断されるべき範囲を適正に選択することができる。この結果、異音診断システムの利用経験が少ない作業者であっても、車両で発生する異音の精度のよい診断結果を容易に得ることが可能になる。なお、診断部は、与えられた情報に基づいて異音の原因を診断するように機械学習により構築されたものであってもよい。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本開示の異音診断システムを示す概略構成図である。

【図2】本開示の異音診断システムを構成する端末において実行される一連の処理を示すフローチャートである。

【図3】本開示の異音診断システムを構成する端末の表示部の表示例を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

次に、図面を参照しながら、本開示の発明を実施するための形態について説明する。

【0010】

図１は、本開示の異音診断システム１を示す概略構成図である。同図に示す異音診断システム１は、動力発生源としてエンジンのみを搭載した車両や、ハイブリッド車（ＨＥＶ，ＰＨＥＶ）、電気自動車（ＢＥＶ，ＦＣＥＶ）といった車両Ｖで発生した異音の原因を診断するためのものであり、携帯端末１０と、当該携帯端末１０と通信により情報をやり取り可能な診断装置としてのサーバ２０とを含む。

【0011】

携帯端末１０は、異音が発生した車両Ｖのユーザ（所有者）への応対や、車道あるいはテストベンチ上で車両Ｖを走行（作動）させて異音を再現する再現テストの実行に際して、例えば車両販売店や整備工場等の作業者である異音診断システム１のユーザにより利用されるものである。本実施形態において、携帯端末１０は、ＳｏＣ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＧＰＳモジュール（位置情報取得部）、補助記憶装置（フラッシュメモリ）Ｍ、表示部１１、通信モジュール１２、図示しないマイクロフォン等を含むスマートフォンである。また、携帯端末１０には、異音診断支援アプリケーション（プログラム）がインストールされる。そして、携帯端末１０は、図１に示すように、それぞれ異音診断支援アプリケーション（ソフトウェア）と、携帯端末１０のＳｏＣといったハードウェアとの協働により構築される、問診情報取得部１３、音取得部１４、車両状態取得部１５、演算処理部１６、抽出部１７および表示制御部１８を含む。

【0012】

携帯端末１０の表示部１１は、タッチパネル式の液晶パネルあるいは有機ＥＬパネル等を含むものである。通信モジュール１２は、近距離無線通信あるいはケーブル（ドングル）を介して車両Ｖの電子制御装置と各種情報をやり取りすると共に、例えばインターネット等のネットワークを介してサーバ２０と各種情報をやり取りすることができる。問診情報取得部１３は、表示部１１を介して、車両Ｖのユーザ等から提供される異音発生時における車両Ｖの状態を示す情報（以下、「問診情報」という。）を取得する。音取得部１４は、作業者により再現テストが実行される際に音（音圧）の時間軸データを取得する。車両状態取得部１５は、再現テストが実行される際に音取得部１４による音の時間軸データの取得に同期して車両Ｖの状態を示す情報（以下、「車両状態データ」という。）を取得する。車両状態データは、問診情報の項目に対応した複数の物理量（車速、エンジン回転数、モータ回転数等）を含む。演算処理部１６は、音取得部１４により取得された音の時間軸データの解析処理を実行する。抽出部１７は、作業者の選択等に応じた演算処理部１６による解析結果の絞り込み等を実行する。表示制御部１８は、表示部１１を制御する。

【0013】

異音診断システム１のサーバ２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力装置、通信モジュール等を含むコンピュータ（情報処理装置）であり、例えば上記車両Ｖを製造する自動車製造者により設置・管理される。サーバ２０には、ＣＰＵ等のハードウェアと、予めインストールされた異音診断アプリケーションとの協働により、車両Ｖで発生した異音を診断する異音診断部２１が構築されている。異音診断部２１は、携帯端末１０により取得された問診情報や音の時間軸データ等に基づいて車両Ｖで発生した異音の原因や異音の発生源となった部品を診断するように教師あり学習（機械学習）により構築されたニューラルネットワーク（畳み込みニューラルネットワーク）を含む。また、サーバ２０では、車両Ｖでの新たな異音の発生が判明した場合、当該新たな異音について取得された音の時間軸データや上記問診情報の各項目の内容等を教師データとする異音診断部２１の再学習が実行される。

【0014】

更に、サーバ２０は、車両型式ごとに、当該車両で発生することが判明している複数の異音についての情報を格納した異音データベースを記憶する記憶装置２２を含む。異音データベースは、複数の異音の各々に、音の時間軸データ、異音の発生原因、発生源となる部品、車両Ｖのユーザ等から提供された問診情報の内容、異音を解消するための対策といった情報を紐付けして格納するものである。また、異音データベースに格納される車両型式ごとの情報には、例えばモータノイズ、エンジンのチェーンノイズ、インバータ等のスイッチングノイズ、トランスミッション共振といった車両で異音を発生させる異音現象の周波数を導出するための計算式（関数）等が含まれる。更に、サーバ２０は、車両Ｖ等から取得される情報や、自動車製造者（開発者等）、車両販売店、整備工場等から送信される新たに判明した異音に関する情報（レポート）等に基づいて異音データベースを更新する。

【0015】

続いて、異音診断システム１による異音診断手順について説明する。

【0016】

車両販売店や整備工場等の作業者は、車両Ｖのユーザ等からの異音の解消を依頼されると、当該ユーザ等から問診情報を聞き取った上で、異音の診断に必要な情報を取得すべく再現テストを実行する。再現テストの実行に際し、作業者は、携帯端末１０を車両Ｖの電子制御装置に接続し、携帯端末１０または当該携帯端末１０に接続された外部マイクロフォンを車両Ｖの適所に載置または固定する。また、作業者は、異音診断支援アプリケーションを起動させると共に、車両Ｖのスタートスイッチをオンする。これに伴い、携帯端末１０は、車両Ｖの車両識別番号あるいは車台番号といった情報を当該電子制御装置から取得する。更に、作業者は、表示部１１に表示される録音開始ボタンをタップすると共に、車道や試験台上で車両Ｖを走行（作動）させ、当該車両Ｖのユーザ等からの問診情報に基づいて異音が発生した走行状態を再現する。

【0017】

車両Ｖが走行（作動）する間、携帯端末１０の音取得部１４は、車両Ｖから発せられる音の時間軸データを所定時間（微小時間）おきに取得して補助記憶装置Ｍに記憶させ、車両状態取得部１５は、音取得部１４による音の時間軸データの取得に同期して車両Ｖの電子制御装置から所定時間（微小時間）おきに、車両Ｖのユーザ等からの問診情報に応じて作業者により指定された車両状態データを取得して補助記憶装置Ｍに記憶させる。そして、作業者が表示部１１に表示される録音停止ボタンをタップすると、音の時間軸データおよび車両状態データの取得が完了し、携帯端末１０により図２に示す一連の処理が実行される。

【0018】

再現テストの完了後、携帯端末１０は、図２に示すように、車両識別番号等の車両識別情報や、再現テストで取得された車速、エンジン回転数、モータ回転数といった車両Ｖの回転要素の回転に関連した車両状態データをサーバ２０に送信する（ステップＳ１００）。これらの情報がサーバ２０により受信されると、当該サーバ２０の異音診断部２１は、携帯端末１０からの車両識別番号等に基づいて、記憶装置２２または他のサーバに格納された車両情報データベースから車両Ｖの車両型式を取得し、取得した車両型式における異音現象の周波数の時系列データを取得する。

【0019】

より詳細には、異音診断部２１は、上記異音データベースに格納された車両Ｖの車両型式に対応した情報（計算式）と、携帯端末１０からの車両状態データとに基づいて、車両Ｖで発生する異音現象のうち、携帯端末１０からの車両状態データから取得可能な異音現象の周波数の時系列データを取得する。更に、異音診断部２１は、異音現象ごとに、その名称や次数、周波数の計算式といった情報や、当該異音現象の音圧（エネルギ）の平均値といった解析値を取得（算出）する。そして、サーバ２０は、異音診断部２１により取得された異音現象の周波数の時系列データや当該異音現象の情報および解析値を携帯端末１０に送信する。

【0020】

携帯端末１０は、サーバ２０から異音現象の周波数の時系列データ等を受信する（ステップＳ１１０）。また、携帯端末１０の演算処理部１６は、音取得部１４により取得された音の時間軸データを取得し（ステップＳ１２０）、取得した音の時間軸データにＳＴＦＴ（Short-Time Fourier Transform）を施して、時間と周波数と音圧との関係を示すスペクトログラム（音響スペクトログラム）を取得する（ステップＳ１３０）。次いで、携帯端末１０の表示制御部１８は、図３に示すように、演算処理部１６により取得されたスペクトログラムを表示部１１に表示させると共に、サーバ２０からの異音現象の周波数の時系列データを当該スペクトログラム上に表示させる（ステップＳ１４０）。更に、ステップＳ１４０において、表示制御部１８は、異音現象ごとに、その名称や周波数の計算式、当該異音現象の音圧（エネルギ）の平均値、音圧レベルの順位（図３における括弧書き）といった情報を表示部１１に表示させる。

【0021】

本実施形態において、スペクトログラムは、横軸を時間軸とし、縦軸を周波数軸とし、音圧レベルを色分けすることにより周波数ごとに時間と音圧レベルとの関係を示すカラーマップである。また、異音現象の周波数の時系列データ、異音現象の名称、周波数の計算式、音圧の平均値等は、表示部１１上のＯＮボタンまたはＯＦＦボタンを作業者がタップすることにより、表示／非表示を切り替えることができる。更に、作業者が表示部１１上でスペクトログラムのうちの所望の範囲（図３における四角枠参照）を選択（指定）すると、作業者により選択された範囲内の異音現象の音圧（エネルギ）の平均値および音圧レベルの順位が表示部１１に表示される。

【0022】

携帯端末１０の表示部１１にスペクトログラムが表示された後、作業者は、表示部１１上で、スペクトログラムのうちの異音診断部２１（サーバ２０）により診断（解析）されるべき範囲（以下、「診断範囲」という。）を選択（指定）する。作業者の画面操作に応じて、抽出部１７は、作業者が選択した診断範囲を取得し、当該診断範囲を表示部１１に表示するように表示制御部１８に指示を与える（ステップＳ１５０）。ステップＳ１５０の処理の後、問診情報取得部１３は、抽出部１７および表示制御部１８と協働して問診情報を確定させる（ステップＳ１６０）。ステップＳ１６０において、抽出部１７は、診断範囲内における車両状態データを読み出し、読み出した車両状態データから問診情報としてサーバ２０に提供すべき情報を抽出する。また、ステップＳ１６０において、表示制御部１８は、問診情報の入力を指示するメッセージを表示部１１に表示させる。問診情報取得部１３は、作業者による問診情報の入力完了後に、抽出部１７により抽出された情報と作業者により入力された情報とを最終的な問診情報として確定させる。

【0023】

問診情報の確定後、作業者が表示部１１に表示される情報送信ボタンをタップすると、携帯端末１０の通信モジュール１２から異音の診断に必要な情報がサーバ２０へと送信される（ステップＳ１７０）。本実施形態において、携帯端末１０からサーバ２０へと送信される情報は、少なくとも、音の時間軸データと、問診情報と、車両状態データと、作業者により選択された診断範囲を規定する情報とを含む。携帯端末１０から異音の診断に必要な情報がサーバ２０に送信されると、当該サーバ２０の異音診断部２１は、携帯端末１０から与えられた情報に基づいて車両Ｖで発生した異音の原因を診断し、診断結果を携帯端末１０に送信する。診断結果には、車両Ｖで発生した異音の原因、異音の発生源となった部品および記憶装置２２から読み出した当該異音を解消するための対策等が含まれる。そして、サーバ２０からの診断結果が携帯端末１０により受信されると、表示部１１に当該診断結果が表示され（ステップＳ１８０）、異音の診断に際して、携帯端末１０で実行される一連の処理が終了する。図２に示す処理が実行されることで、作業者は、サーバ２０からの診断結果を車両Ｖのユーザ等に的確に説明して速やかに異音対策を進めていくことができる。

【0024】

以上説明したように、異音診断システム１において、異音周波数取得部としてのサーバ２０の異音診断部２１は、携帯端末１０からの車両識別情報および音の時系列データに同期した車両状態データに基づいて、車両Ｖで異音を発生させる異音現象の周波数の時系列データを取得する（ステップＳ１００，Ｓ１１０）。また、演算処理部１６は、音の時系列データから時間と周波数と音圧との関係を示すスペクトログラムを取得する（ステップＳ１２０，Ｓ１３０）。更に、表示制御部１８は、スペクトログラムと、異音現象の周波数の時系列データと、異音現象の情報とを表示部１１に表示させる（ステップＳ１４０，図３）。これにより、異音診断システム１のユーザは、携帯端末１０の表示部１１に表示される異音現象の周波数等を参照しながら、スペクトログラムの異音診断部２１により診断されるべき範囲を適正に選択することができる。この結果、異音診断システム１の利用経験が少ない作業者であっても、車両Ｖで発生する異音の精度のよい診断結果をサーバ２０から容易に得ることが可能になる。

【0025】

なお、上述の車両Ｖで発生する異音現象に関する情報は、携帯端末１０の補助記憶装置Ｍに記憶されてもよく、この場合、図３におけるステップＳ１００の処理が省略されると共に、ステップＳ１１０の処理が携帯端末１０側で実行されてもよい。また、携帯端末１０にインストールされる異音診断支援アプリケーションは、タブレット端末や、ラップトップ型またはデスクトップ型のパーソナルコンピュータ等にインストールされてもよく、当該タブレット端末等が携帯端末１０の代わりに使用されてもよい。更に、異音診断システム１は、パーソナルコンピュータ等の単一の情報処理装置により構成されてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0026】

本開示の発明は、車両で発生する異音の診断に極めて有用である。

【符号の説明】

【0027】

１ 異音診断システム、１０ 携帯端末、１１ 表示部、１２ 通信モジュール、１３ 問診情報取得部、１４ 音取得部、１５ 車両状態取得部、１６ 演算処理部、１７ 抽出部、１８ 表示制御部、２０ サーバ、２１ 異音診断部、２２ 記憶装置、Ｖ 車両。

【図1】

【図2】

【図3】