JP2018065400A - 診断装置及び診断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリ電圧に応じて判定閾値を調整することで、故障診断精度を効果的に向上させる。
【解決手段】車両用灯具に用いられるＬＥＤバルブ２０の診断装置であって、車載バッテリ１０のバッテリ電圧を取得するバッテリ電圧測定部１１０と、バッテリ電圧に基づいて、ＬＥＤバルブ２０で消費される推定消費電流値を演算すると共に、推定消費電流値に基づいて、ＬＥＤバルブ２０の故障判定に用いる所定の電流閾値を設定する閾値設定部１３０と、ＬＥＤバルブ２０の実消費電流値を取得する実消費電流値測定部１４０と、電流閾値と実消費電流値とに基づいて、ＬＥＤバルブ２０に故障が生じているか否かを判定する故障判定部１５０とを備えた。
【選択図】図３

Description

本発明は、診断装置及び診断方法に関し、特に、車両用灯具の診断に関する。

従来、この種の診断装置として、車両用照明灯の実消費電流値と予め設定した判定閾値とを比較し、実消費電流値が判定閾値以下に低下すると照明灯の球切れと判定する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−０５７０２３号公報

近年、低消費電力化や長寿命化の観点から、車両用灯具としてＬＥＤバルブ（Light Emitting Diode）が広く普及している。このようなＬＥＤバルブは、車両の工場出荷時からＬＥＤバルブが標準仕様として装備されている場合や、ユーザーが既設の白熱電球をＬＥＤバルブにリプレイスする場合等がある。

特に、白熱電球をＬＥＤにリプレイスする場合には、白熱電球用の判定閾値とＬＥＤバルブの消費電流値とを比較することになり、球切れの誤判定を招く課題がある。このような場合は、判定閾値をＬＥＤバルブ用の閾値に下げる必要がある。しかしながら、ＬＥＤバルブの消費電流値は白熱電球と比べ、バルブに電力を供給している車載バッテリの残容量（ＳＯＣ：State Of Charge）と相関のあるバッテリ電圧の影響を受けて非線形に変動しやすいため、判定閾値を単に固定値として下げるのみでは、誤判定を十分に防止できない課題がある。

本開示の技術は、車載バッテリ電圧に応じて判定閾値を調整することで、故障診断精度を効果的に向上させることを目的とする。

本開示の診断装置は、車両用灯具に用いられるＬＥＤバルブの診断装置であって、車載バッテリの残容量と相関のあるバッテリ電圧を取得するバッテリ電圧取得手段と、前記バッテリ電圧に基づいて、前記ＬＥＤバルブで消費される推定消費電流値を演算すると共に、当該推定消費電流値に基づいて、前記ＬＥＤバルブの故障判定に用いる所定の電流閾値を設定する閾値設定手段と、前記ＬＥＤバルブの実消費電流値を取得する実消費電流値取得手段と、前記電流閾値と前記実消費電流値とに基づいて、前記ＬＥＤバルブに故障が生じているか否かを判定する判定手段と、を備えることを特徴とする。

また、前記閾値設定手段は、前記推定消費電流値から当該推定消費電流値の約半分の値を差し引いた電流値を前記電流閾値に設定することが好ましい。

また、前記実消費電流値取得手段は、シャント抵抗や電流センサを用いても良い。

本開示の診断方法は、車両用灯具に用いられるＬＥＤバルブの診断方法であって、車載バッテリの残容量と相関のあるバッテリ電圧を取得し、前記バッテリ電圧に基づいて、前記ＬＥＤバルブで消費される推定消費電流値を演算すると共に、当該推定消費電流値に基づいて、前記ＬＥＤバルブの故障判定に用いる所定の電流閾値を設定し、前記ＬＥＤバルブに故障が生じているか否かを判定することを特徴とする。

また、前記電流閾値が、前記推定消費電流値から当該推定消費電流値の約半分の値を差し引いた電流値で設定されることが好ましい。

本開示の技術によれば、車載バッテリのバッテリ電圧に応じて判定閾値を時々刻々調整することで、故障診断精度を効果的に向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る診断装置を示す模式的な機能ブロック図である。 本発明の一実施形態に係るバッテリ電圧−電流値マップの一例を示す模式図である。 本発明の一実施形態に係る推定合計消費電流値と電流閾値との関係を説明する模式図である。 本発明の一実施形態に係る診断装置及び診断方法による故障判定処理を説明するフローチャート図である。

以下、添付図面に基づいて、本発明の一実施形態に係る診断装置及び診断方法を説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称及び機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

図１は、本実施形態に係る診断装置を示す模式的な機能ブロック図である。図１中において、符号１０は車載バッテリ、符号１００は電子制御ユニット（以下、ＥＣＵ）、符号２０はＬＥＤバルブを示している。これら車載バッテリ１０、ＥＣＵ１００及び、ＬＥＤバルブ２０は電気配線を介して相互に接続されている。

車載バッテリ１０は、何れも図示を省略するエンジンの動力で駆動されるオルタネータと呼ばれる一種の発電機と電気的に接続されており、ＳＯＣ、言い換えるとバッテリ電圧が所定値まで低下するとオルタネータから供給される電力によって充電される。

ＬＥＤバルブ２０は、例えば、車両のフロントやリア、サイドの左右に配置された方向指示器のウインカーランプであって、図示しない運転室内のウインカーレバーなどの操作に応じて点滅する。なお、ＬＥＤバルブ２０は、ウインカーランプに限定されず、フロントライトやテールライト等であってもよい。

ＥＣＵ１００は、本実施形態の診断装置を構成するもので、公知のＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、入力ポート、出力ポート等を備えている。また、ＥＣＵ１００は、バッテリ電圧測定部１１０と、係数設定部１２０と、閾値設定部１３０と、実消費電流値測定部１４０と、故障判定部１５０とを一部の機能要素として有する。これら各機能要素は、本実施形態では一体のハードウェアであるＥＣＵ１００に含まれるものとして説明するが、これらのいずれか一部を別体のハードウェアに設けることもできる。

バッテリ電圧測定部１１０は、車載バッテリ１０に設けられた図示しないセンサから入力される電圧に基づいて、車載バッテリ１０のバッテリ電圧を測定する。

係数設定部１２０は、後述する電流閾値Ｉ_Ｔｈの設定に必要なＬＥＤバルブ２０の灯数（本実施形態では４灯）や余裕割合を設定する。これら電流閾値Ｉ_Ｔｈ及び余裕割合の詳細については後述する。

閾値設定部１３０は、ＬＥＤバルブ２０の球切れ（断線）判定に用いられる電流閾値Ｉ_ｔｈを設定する。より詳しくは、ＥＣＵ１００のメモリには、予め作成した車載バッテリ１０のバッテリ電圧とＬＥＤバルブ２０の一灯当たりで消費される電流値（推定消費電流値Ｉ_Ｅｓｔ）との関係を規定する図２に示すバッテリ電圧−電流値マップが記憶されている。当該マップにおいて、バッテリ電圧が低下するに従いＬＥＤバルブ２０の推定消費電流値Ｉ_Ｅｓｔは減少するように設定されている。

閾値設定部１３０は、バッテリ電圧−電流値マップからバッテリ電圧測定部１１０で測定されたバッテリ電圧に応じた一灯当たりの推定消費電流値Ｉ_Ｅｓｔを読み取ると共に、当該推定消費電流値Ｉ_Ｅｓｔに係数設定部１２０から入力される灯数（本実施形態では４灯）を乗じることで、図３に示すようなバッテリ電圧に応じた各ＬＥＤバルブ２０の４灯合計の推定合計消費電流値Ｉ_{Ｅｓｔ＿Ｔｔｌ}を演算する。すなわち、バッテリ電圧が非常に高くＳＯＣが略満充電状態（例えば、１００〜９０％）であれば、図３（Ａ）に示すように、推定合計消費電流値Ｉ_{Ｅｓｔ＿Ｔｔｌ}は高く設定され、バッテリ電圧が非常に低くＳＯＣが略空充電状態（例えば、２０〜１０％）であれば、図３（Ｂ）に示すように、推定合計消費電流値Ｉ_{Ｅｓｔ＿Ｔｔｌ}は低く設定される。

また、閾値設定部１３０は、上記推定合計消費電流値Ｉ_{Ｅｓｔ＿Ｔｔｌ}からＬＥＤバルブ２０の一灯当たりの推定消費電流値Ｉ_Ｅｓｔの約半分の値を余裕割合として差し引くことで、故障判定用の電流閾値Ｉ_Ｔｈを設定する。このように、推定合計消費電流値Ｉ_{Ｅｓｔ＿Ｔｔｌ}から余裕割合を差し引いた値を電流閾値Ｉ_Ｔｈとすることで、雰囲気温度などの外乱によりＬＥＤバルブ２０の消費電流が変動した際の誤判定が効果的に防止されるようになっている。

実消費電流値測定部１４０は、シャント抵抗や電流センサなどで実消費電流値I_Ａｃｔを測定する。

故障判定部１５０は、閾値設定部１３０によって設定された電流閾値Ｉ_Ｔｈの電圧換算値と、実消費電流値測定部１４０によって測定される実消費電流値Ｉ_Ａｃｔとに基づいて、各ＬＥＤバルブ２０の故障判定を実施する。実消費電流値Ｉ_Ａｃｔが電流閾値Ｉ_Ｔｈよりも高い場合には、各ＬＥＤバルブ４０は正常と判定される。一方、実消費電流値Ｉ_Ａｃｔが電流閾値Ｉ_Ｔｈ以下の場合には、各ＬＥＤバルブ２０の何れかが故障（球切れ／断線）と判定される。故障と判定された場合には、ハイフラッシャー等の高速点滅により運転者に故障を知らせるようになっている。

次に、図４に基づいて、本実施形態に係る診断装置及び診断方法による故障判定処理のフローを説明する。

ステップＳ１００では、時々刻々と変化する車載バッテリ１０の現在のバッテリ電圧が測定される。次いで、ステップＳ１１０では、閾値設定部１３０によって、バッテリ電圧−電流値マップからステップＳ１００のバッテリ電圧に応じたＬＥＤバルブ２０の一灯当たりの推定消費電流値Ｉ_Ｅｓｔが読み取られる。

ステップＳ１２０では、ステップＳ１１０で読み取られた推定消費電流値Ｉ_Ｅｓｔに、係数設定部１２０から入力される灯数（４灯）を乗じることで、４灯合計の推定合計消費電流値Ｉ_{Ｅｓｔ＿Ｔｔｌ}が算出される。次いで、ステップＳ１３０では、推定合計消費電流値Ｉ_{Ｅｓｔ＿Ｔｔｌ}から一灯当たりの推定消費電流値Ｉ_Ｅｓｔの約半分の余裕割合を差し引くことで、故障判定用の電流閾値Ｉ_Ｔｈが設定される。

ステップＳ１４０では、実消費電流値測定部１４０によって実消費電流値Ｉ_Ａｃｔが測定される。

ステップ１６０では、電流閾値Ｉ_Ｔｈと実消費電流値Ｉ_Ａｃｔとを比較する故障判定が実施される。実消費電流値Ｉ_Ａｃｔが電流閾値Ｉ_Ｔｈよりも高い場合（肯定）、ステップＳ１７０にて各ＬＥＤバルブ２０は正常と判定されて本フローはスタートへリターンされる。

一方、ステップＳ１６０にて、実消費電流値Ｉ_Ａｃｔが電流閾値Ｉ_Ｔｈ以下の場合（否定）、ステップＳ１８０にて、ＬＥＤバルブ２０は故障（球切れ／断線）と判定され、さらに、ステップＳ１９０にてハイフラッシャー等による運転者への警告などが実行され、その後、本フローはスタートへリターンされる。

以上詳述したように、本実施形態の診断装置及び診断方法によれば、車載バッテリ１０のバッテリ電圧の変化に応じて推定されるＬＥＤバルブ２０の一灯当たりの推定消費電流値Ｉ_Ｅｓｔに合計灯数を乗じて得られる推定合計消費電流値Ｉ_{Ｅｓｔ＿Ｔｔｌ}に基づいて、ＬＥＤバルブ２０の故障判定に用いられる電流閾値Ｉ_Ｔｈが設定されるように構成されている。これにより、車載バッテリ１０のＳＯＣに相関のあるバッテリ電圧に応じて変動するＬＥＤバルブ２０の消費電流に対して電流閾値Ｉ_Ｔｈが適宜調整されるようになり、ＬＥＤバルブ２０の故障判定精度を効果的に向上することができる。

また、故障判定用の電流閾値Ｉ_Ｔｈは、推定合計消費電流値Ｉ_{Ｅｓｔ＿Ｔｔｌ}からＬＥＤバルブ２０の一灯当たりの推定消費電流値Ｉ_Ｅｓｔの約半分の余裕割合を差し引くことで設定されるように構成されている。これにより、余裕割合をもたせることで雰囲気温度などの外乱により、消費電流値が推定消費電流値Ｉ_Ｅｓｔを下回ることで引き起こされる誤判定を効果的に防止することができる。

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。

例えば、電流閾値Ｉ_Ｔｈの設定に用いられる余裕割合は、推定消費電流値Ｉ_Ｅｓｔの約半分の値として説明したが、当該余裕割合をＬＥＤバルブ２０の経年劣化や雰囲気温度等の補正係数に基づいて調整するようにしてもよい。同様に、バッテリ電圧−電流値マップも雰囲気温度別に複数用意してもよい。

また、ＬＥＤバルブ２０の灯数は上記実施形態の４灯に限定されず、１灯あるいは４灯以外の複数灯であってもよい。

また、故障診断対象は、ＬＥＤバルブ２０に限定されず、バッテリ電圧値に対して消費電流が非線形に変化する特性を有する他の車両用灯具にも広く適用することが可能である。

１０ 車載バッテリ
２０ ＬＥＤバルブ
１００ ＥＣＵ
１１０ バッテリ電圧測定部
１２０ 係数設定部
１３０ 閾値設定部
１４０ 実消費電流値測定部
１５０ 故障判定部

故障判定部１５０は、閾値設定部１３０によって設定された電流閾値Ｉ_Ｔｈ と、実消費電流値測定部１４０によって測定される実消費電流値Ｉ_Ａｃｔとに基づいて、各ＬＥＤバルブ２０の故障判定を実施する。実消費電流値Ｉ_Ａｃｔが電流閾値Ｉ_Ｔｈよりも高い場合には、各ＬＥＤバルブ４０は正常と判定される。一方、実消費電流値Ｉ_Ａｃｔが電流閾値Ｉ_Ｔｈ以下の場合には、各ＬＥＤバルブ２０の何れかが故障（球切れ／断線）と判定される。故障と判定された場合には、ハイフラッシャー等の高速点滅により運転者に故障を知らせるようになっている。

Claims (5)

1. 車両用灯具に用いられるＬＥＤバルブの診断装置であって、
   車載バッテリの残容量を示すＳＯＣと相関のあるバッテリ電圧を取得するバッテリ電圧取得手段と、
   前記バッテリ電圧に基づいて、前記ＬＥＤバルブで消費される推定消費電流値を演算すると共に、当該推定消費電流値に基づいて、前記ＬＥＤバルブの故障判定に用いる所定の電流閾値を設定する閾値設定手段と、
   前記ＬＥＤバルブの実消費電流値を取得する実消費電流値取得手段と、
   前記電流閾値と前記実消費電流値とに基づいて、前記ＬＥＤバルブに故障が生じているか否かを判定する判定手段と、を備える
   ことを特徴とする診断装置。
2. 前記閾値設定手段は、前記推定消費電流値から当該推定消費電流値の約半分の値を差し引いた電流値を前記電流閾値に設定する
   請求項１に記載の診断装置。
3. 前記実消費電流値取得手段は、シャント抵抗や電流センサを含む
   請求項１又は２に記載の診断装置。
4. 車両用灯具に用いられるＬＥＤバルブの診断方法であって、
   車載バッテリの残容量を示すＳＯＣと相関のあるバッテリ電圧を取得し、前記バッテリ電圧に基づいて、前記ＬＥＤバルブで消費される推定消費電流値を演算すると共に、当該推定消費電流値に基づいて、前記ＬＥＤバルブの故障判定に用いる所定の電流閾値を設定し、前記電流閾値と前記ＬＥＤバルブの実消費電流値とに基づいて、前記ＬＥＤバルブに故障が生じているか否かを判定する
   ことを特徴とする診断方法。
5. 前記電流閾値が、前記推定消費電流値から当該推定消費電流値の約半分の値を差し引いた電流値で設定される
   請求項４に記載の診断方法。

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