特許 7563203 処理システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-30

(45)【発行日】2024-10-08

(54)【発明の名称】処理システム

(51)【国際特許分類】

   G01M 17/007 20060101AFI20241001BHJP

   H02M 7/48 20070101ALI20241001BHJP

   B60R 16/02 20060101ALI20241001BHJP

【ＦＩ】

G01M17/007 K

H02M7/48 M

B60R16/02 650A

【請求項の数】 1

(21)【出願番号】P 2021013175

(22)【出願日】2021-01-29

(65)【公開番号】P2022116802

(43)【公開日】2022-08-10

【審査請求日】2023-12-19

(73)【特許権者】

【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】梅田 昌

(72)【発明者】

【氏名】杉浦 宏樹

(72)【発明者】

【氏名】澤崎 佳介

【審査官】佐々木 崇

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－０８４６９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０８２９１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０１４６６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－１１４５３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０４５７８０４１（ＣＮ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１２／００３５８２４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１０／１１９９０１（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｒ１６／００－１７／０２

Ｇ０１Ｍ１７／００－１７／１０

Ｇ０１Ｒ３１／００－３１／０１

３１／２４－３１／２５

Ｈ０２Ｊ １／００－ １／１６

Ｈ０２Ｍ ３／００－ ３／４４

７／４２－ ７／９８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車載の第１電気部品側の第１端子と前記車載の第２電気部品側の第２端子との摺動電気接点の摩耗程度を、前記第１端子と前記第２端子との摺動方向における車両の加速度に基づいて推定する推定部と、
前記摺動電気接点の摩耗程度が所定程度以上であるときに報知を行なう報知部と、
を備え、
前記推定部は、前記摺動電気接点の摩耗程度の推定として、前記摺動方向における前記加速度の符号が反転しないときの前記加速度の積算値に基づいて前記摺動方向における前記第１端子と前記第２端子との摺動量を推定し、前記摺動方向における前記加速度の符号が反転するごとに前記摺動量を摺動量積算値に加算して前記摺動量積算値を演算する、
処理システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、処理システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、この種の技術としては、電源からの出力電源線と負荷装置とがコネクタを介して接続された電源供給装置において、主力電源線に流れる出力電流から、摺動判定周期（１ｍｓｅｃ）以下の周期で電流値が変化する摺動電流を検出し、始めに摺動電流を検出したときから開始される監視期間内に、摺動電流を検知するごとに摺動電流を積算して摺動積算値を求め、摺動積算値が監視閾値を超える場合に、微摺動摩耗によるコネクタの接続異常と判定するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１５－８２９１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述の技術では、電源などの第１電気部品側の第１端子と負荷装置などの第２電気部品側の第２端子との電気接点において第１端子と第２端子との摺動（相対的な移動）が生じる場合の摩耗程度を推定することができない。

【0005】

本発明の処理システムは、第１電気部品側の第１端子と第２電気部品側の第２端子との摺動電気接点の摩耗程度を推定可能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】

本発明の処理システムは、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

【0007】

本発明の処理システムは、
車載の第１電気部品側の第１端子と前記車載の第２電気部品側の第２端子との摺動電気接点の摩耗程度を、前記第１端子と前記第２端子との摺動方向における車両の加速度に基づいて推定する推定部と、
前記摺動電気接点の摩耗程度が所定程度以上であるときに報知を行なう報知部と、
を備えることを要旨とする。

【0008】

本発明の処理システムでは、車載の第１電気部品側の第１端子と車載の第２電気部品側の第２端子との摺動電気接点の摩耗程度を、第１端子と第２端子との摺動方向における車両の加速度に基づいて推定し、摺動電気接点の摩耗程度が所定程度以上であるときに報知を行なう。第１端子と第２端子との摺動方向における車両の加速度が生じると、第１端子と第２端子とが摺動し得る（相対的に移動し得る）と想定される。そして、第１端子と第２端子とが摺動すると、摺動電気接点（第１端子と第２端子との電気接点）の摩耗が進行すると想定される。したがって、第１端子と第２端子との摺動方向における車両の加速度を用いることにより、摺動電気接点の摩耗程度を推定することができる。また、摺動電気接点の摩耗程度が所定程度以上であるときに報知を行なうことにより、ディーラなどで端子などの交換や修理を行なってもらうようにユーザに促すことができる。ここで、処理システムは、推定部および報知部が共に車載されるものとしてもよいし、推定部が車両外部に配置されると共に報知部が車載されるものとしてもよい。

【0009】

本発明の処理システムにおいて、前記推定部は、前記摺動電気接点の摩耗程度の推定として、前記摺動方向における前記車両の加速度の向き（符号）の反転回数をカウントするものとしてもよい。また、前記推定部は、前記摺動電気接点の摩耗程度の推定として、前記摺動方向における前記車両の加速度に基づいて前記摺動方向における前記第１端子と前記第２端子との摺動量を推定し、前記摺動量の積算値を演算するものとしてもよい。これらは、摺動方向における車両の加速度の向きの反転回数が多いほど、また、摺動量の積算値が大きいほど、摺動電気接点の摩耗程度が進行していると想定されることに基づく。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の一実施例としての処理システムを備える電気自動車２０の構成の概略を示す構成図である。

【図2】電力ライン４２の端子４３およびインバータ３４の端子３５の周辺の構成図である。

【図3】電子制御ユニット５０により実行される処理ルーチンの一例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】

【0011】

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

【実施例】

【0012】

図１は、本発明の一実施例としての処理システムを備える電気自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例の電気自動車２０は、図示するように、モータ３２と、インバータ３４と、蓄電装置としてのバッテリ４０と、電子制御ユニット５０と、ディスプレイ７０と、スピーカ７１とを備える。実施例の処理システムとしては、電子制御ユニット５０とディスプレイ７０とスピーカ７１とが該当する。

【0013】

モータ３２は、同期発電電動機として構成されており、ロータコアに永久磁石が埋め込まれたロータと、ステータコアに三相コイルが巻回されたステータとを備える。このモータ３２のロータは、駆動輪２２ａ，２２ｂにデファレンシャルギヤ２４を介して連結された駆動軸２６に接続されている。インバータ３４は、複数のスイッチング素子を有する。モータ３２は、電子制御ユニット５０によってインバータ３４の複数のスイッチング素子がスイッチング制御されることにより、回転駆動される。

【0014】

バッテリ４０は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されており、電力ライン４２に接続されている。電力ライン４２の端子４３は、インバータ３４の端子３５に接続されている。図２は、電力ライン４２の端子４３およびインバータ３４の端子３５の周辺の構成図である。図示するように、電力ライン４２の端子４３は、オス端子として構成されており、インバータ３４の端子３５は、メス端子として構成されている。電力ライン４２の端子４３は、母材に銅などによる下地めっき、銀などによる仕上めっきが順に施され、先端部が先細りの柱状に形成されている。インバータ３４の端子３５は、母材に銅などによる下地めっき、銀などによる仕上めっきが順に施されて形成されている。このインバータ３４の端子３５は、インバータ３４に取り付けられる（固定される）と共に略直線状に延びる一対の基部３６と、それぞれ対応する基部３６から内側（互いに接近する側）に折り返されて略直線状に延びる一対の折り返し部３７と、それぞれ対応する折り返し部３７に形成されると共に内側（互いに接近する側）に突出する一対の突起部３８とを有する。一対の突起部３８間の距離（図２の上下方向における距離）は、自然状態で、電力ライン４２の端子４３の厚み（図２の上下方向における長さ）よりも若干短くなるように設計されている。一対の突起部３８間に図２における左側から電力ライン４２の端子４３が差し込まれると、端子４３により一対の突起部３８間の距離が広げられながら端子４３と端子３５の突起部３８とが接触する。これにより、電力ライン４２とインバータ３４とが電気的に接続される。電力ライン４２の端子４３は、インバータ３４の端子３５との接触（電気的な接続）が解除されない程度に端子４３の延びる方向（図２の左右方向）に摺動可能となっている。電力ライン４２の端子４３とインバータ３４の端子３５とを摺動可能に電気的に接続することにより、ボルト締結や固定部材を用いた固定などにより摺動不能に固定するものに比して、この周辺の省スペース化を図ることができる。以下、電力ライン４２の端子４３とインバータ３４の端子３５との接点を「摺動電気接点」という。

【0015】

電子制御ユニット５０は、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、入出力ポートを有するマイクロプロセッサを備える。電子制御ユニット５０には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力される。電子制御ユニット５０に入力される信号としては、例えば、モータ３２のロータの回転位置を検出する回転位置検出センサ（例えばレゾルバ）からのモータ３２のロータの回転位置θｍを挙げることができる。バッテリ４０の端子間に取り付けられた電圧センサからのバッテリ４０の電圧Ｖｂや、バッテリ４０の出力端子に取り付けられた電流センサからのバッテリ４０の電流Ｉｂも挙げることができる。スタートスイッチ６０からのスタート信号や、シフトレバー６１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ６２からのシフトポジションＳＰ、アクセルペダル６３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ６４からのアクセル開度Ａｃｃ、ブレーキペダル６５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ６６からのブレーキペダルポジションＢＰ、車速センサ６８からの車速Ｖも挙げることができる。加速度センサ６９からの車両前後方向や左右方向、上下方向の加速度αｘ，αｙ，αｚも挙げることができる。電子制御ユニット５０からは、各種制御信号が出力ポートを介して出力される。電子制御ユニット５０から出力される信号としては、例えば、ディスプレイ７０への制御信号や、スピーカ７１への制御信号を挙げることができる。

【0016】

こうして構成された実施例の電気自動車２０では、電子制御ユニット５０は、アクセル開度Ａｃｃおよび車速Ｖに基づいて駆動軸２６に要求される要求トルクＴｄ＊を設定し、要求トルクＴｄ＊が駆動軸２６に出力されるようにモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊を設定し、モータ３２がトルク指令Ｔｍ＊で駆動されるようにインバータ３４の複数のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。

【0017】

次に、実施例の電気自動車２０の動作、特に、電力ライン４２の端子４３とインバータ３４の端子３５との摺動電気接点の摩耗程度を推定する際の動作について説明する。図３は、電子制御ユニット５０により実行される処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、例えば、出荷されたときや、ディーラなどでインバータ３４の端子３５および電力ライン４２の端子４３が交換されたときなどに実行が開始される。

【0018】

図３の処理ルーチンが実行されると、電子制御ユニット５０は、最初に、電力ライン４２の端子４３のインバータ３４の端子３５に対する摺動方向（図２の左右方向、以下、「端子摺動方向」という）における加速度αｓを入力する（ステップＳ１００）。ここで、加速度αｓは、加速度センサ６９により検出される車両前後方向や左右方向、上下方向の加速度αｘ，αｙ，αｚに基づいて演算された値が入力される。なお、インバータ３４がマウントを介して車体に固定されている場合、マウントの特性を考慮して、加速度αｘ，αｙ，αｚに基づいて加速度αｓを演算するのが好ましい。

【0019】

続いて、端子摺動方向における加速度αｓの符号が値０を跨いで反転したか否かを判定する（ステップＳ１１０）。端子摺動方向における加速度αｓの符号が反転すると、電力ライン４２の端子４３のインバータ３４の端子３５に対する摺動方向が反転すると想定される。端子摺動方向における加速度αｓの符号が反転していないと判定したときには、摺動電気接点の摺動回数Ｎｓを保持する（ステップＳ１２０）。一方、端子摺動方向における加速度αｓの符号が反転したと判定したときには、摺動電気接点の摺動回数Ｎｓを値１だけカウントアップして更新する（ステップＳ１３０）。ステップＳ１２０，Ｓ１３０の処理は、摺動電気接点の摩耗程度の推定として摺動電気接点の摺動回数Ｎｓを設定する処理である。摺動電気接点の摺動回数Ｎｓが多いほど摺動電気接点の摩耗程度が大きいと想定されるため、摺動電気接点の摺動回数Ｎｓをカウントすることにより、摺動電気接点の摩耗程度を推定することができる。

【0020】

続いて、摺動電気接点の摺動回数Ｎｓを閾値Ｎｓｒｅｆと比較する（ステップＳ１４０）。ここで、閾値Ｎｓｒｅｆは、摺動電気接点の摩耗程度が所定程度以上であるか否かを判定するのに用いられる閾値である。この閾値Ｎｓｒｅｆは、実施例では、電力ライン４２の端子４３やインバータ３４の端子３５の下地めっきが露出する回数よりも若干少ない回数として実験や解析により予め定められた値、例えば、数百万回～数千万回程度が用いられる。

【0021】

ステップＳ１４０で摺動電気接点の摺動回数Ｎｓが閾値Ｎｓｒｅｆ未満であるときには、摺動電気接点の摩耗程度が所定程度未満であると判断し、ステップＳ１００に戻る。そして、ステップＳ１００～Ｓ１４０の処理を繰り返し実行して、ステップＳ１４０で摺動電気接点の摺動回数Ｎｓが閾値Ｎｓｒｅｆ以上であるときには、摺動電気接点の摩耗程度が所定程度以上であると判断し、ディスプレイ７０やスピーカ７１により報知を行なって（ステップＳ１５０）、本ルーチンを終了する。ディスプレイ７０やスピーカ７１による報知では、電力ライン４２の端子４３やインバータ３４の端子３５などの交換や修理をユーザに促すためのメッセージをディスプレイ７０に表示出力したりスピーカ７１から音声出力したりする。これにより、ディーラなどで電力ライン４２の端子４３やインバータ３４の端子３５などの交換や修理を行なってもらうようにユーザに促すことができる。なお、ディスプレイ７０およびスピーカ７１を用いてもよいし、これらのうちの何れかだけを用いてもよい。

【0022】

以上説明した実施例の電気自動車２０に搭載される電子制御ユニット５０では、端子摺動方向における加速度αｓの符号の反転回数を摺動電気接点の摺動回数Ｎｓとしてカウントする。摺動電気接点の摺動回数Ｎｓが多いほど摺動電気接点の摩耗程度が大きいと想定されるため、摺動電気接点の摺動回数Ｎｓをカウントすることにより、摺動電気接点の摩耗程度を推定することができる。そして、摺動電気接点の摺動回数Ｎｓが閾値Ｎｓｒｅｆ以上である（摺動電気接点の摩耗程度が所定程度以上である）ときには、ディスプレイ７０やスピーカ７１により報知を行なう。これにより、ディーラなどで電力ライン４２の端子４３やインバータ３４の端子３５などの交換や修理を行なってもらうようにユーザに促すことができる。

【0023】

実施例の電気自動車２０に搭載される電子制御ユニット５０では、端子摺動方向における加速度αｓの符号の反転回数を摺動電気接点の摺動回数Ｎｓとしてカウントするものとした。しかし、これに代えてまたは加えて、端子摺動方向における加速度αｓの符号が反転しないときの時間や加速度αｓの積算値に基づいて、端子摺動方向における電力ライン４２の端子４３のインバータ３４の端子３５に対する摺動量（摺動距離）Ｌｓを推定し、端子摺動方向における加速度αｓの符号が反転する（電力ライン４２の端子４３のインバータ３４の端子３５に対する摺動方向が反転する）ごとに、この電力ライン４２の端子４３の摺動量Ｌｓを摺動量積算値Ｌｓｕｍに加算し、摺動量積算値Ｌｓｕｍを演算する（更新する）ものとしてもよい。摺動量積算値Ｌｓｕｍが大きいほど摺動電気接点の摩耗程度が大きいと想定されるため、摺動電気接点の摺動回数Ｎｓに代えて摺動量積算値Ｌｓｕｍを演算しても、摺動電気接点の摩耗程度を推定することができる。

【0024】

実施例の電気自動車２０に搭載される電子制御ユニット５０では、電力ライン４２の端子４３とインバータ３４の端子３５との摺動電気接点の摩耗程度を推定するものとした。しかし、これに限定されるものではなく、電気自動車２０において、電力ライン４２の端子４３とインバータ３４の端子３５との接点以外の部分、例えば、電力ライン４２に設けられると共にインバータ３４側とバッテリ４０側との接続および接続の解除を行なうリレーの固定接点と可動接点との接点や、補機バッテリに接続された低圧系電力ラインの端子と補機の端子との接点などが摺動電気接点として構成されており、電子制御ユニット５０は、これらの摺動電気接点の摩耗程度を推定するものとしてもよい。

【0025】

実施例では、電力ライン４２の端子４３とインバータ３４の端子３５との摺動電気接点を有する電気自動車２０に搭載される電子制御ユニット５０やディスプレイ７０、スピーカ７１の形態とした。しかし、これに限定されるものではなく、車載の第１電気部品側の第１端子と車載の第２電気部品側の第２端子との摺動電気接点を有する車両に搭載される電子制御ユニットやディスプレイ、スピーカの形態であればよい。したがって、電気自動車２０以外の車両、例えば、モータおよびエンジンを備えるハイブリッド自動車や、エンジンからの動力だけを用いて走行する一般的な自動車などに搭載される電子制御ユニットやディスプレイ、スピーカの形態としてもよい。

【0026】

実施例では、電気自動車２０に搭載される電子制御ユニット５０が、摺動電気接点の摩耗程度を推定し、その摩耗程度が所定程度以上であるときに、ディスプレイ７０やスピーカ７１により報知を行なうものとした。しかし、電気自動車２０の外部に配置された外部処理装置（例えば、サーバなど）が、電気自動車２０からのデータに基づいて摺動電気接点の摩耗程度を推定して電子制御ユニット５０に送信し、電子制御ユニット５０が、摩耗程度が所定程度以上であるときにディスプレイ７０やスピーカ７１により報知を行なうものとしてもよい。また、外部処理装置が、電気自動車２０からのデータに基づいて摺動電気接点の摩耗程度を推定すると共に摩耗程度が所定程度以上であるときに報知指令を電子制御ユニット５０に送信し、電子制御ユニット５０が、報知指令を受信するとディスプレイ７０やスピーカ７１により報知を行なうものとしてもよい。

【0027】

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、インバータ３４の端子３５が「第１端子」に相当し、電力ライン４２の端子４３が「第２端子」に相当し、電子制御ユニット５０が「推定部」に相当し、電子制御ユニット５０とディスプレイ７０とスピーカ７１とが「報知部」に相当する。

【0028】

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

【0029】

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

【産業上の利用可能性】

【0030】

本発明は、処理システムの製造産業などに利用可能である。

【符号の説明】

【0031】

２０ 電気自動車、２２ａ 駆動輪、２４ デファレンシャルギヤ、２６ 駆動軸、３２ モータ、３４ インバータ、３５ 端子、３６ 基部、３７ 折り返し部、３８ 突起部、４０ バッテリ、４２ 電力ライン、４３ 端子、５０ 電子制御ユニット、６０ スタートスイッチ、６１ シフトレバー、６２ シフトポジションセンサ、６３ アクセルペダル、６４ アクセルペダルポジションセンサ、６５ ブレーキペダル、６６ ブレーキペダルポジションセンサ、６８ 車速センサ、６９ 加速度センサ、７０ ディスプレイ、７１ スピーカ。

【図1】

【図2】

【図3】