JP6147087B2 - 車両用空気調和装置の故障診断装置 - Google Patents
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Description
また、故障診断装置においては、空気調和装置の故障内容に応じて、どの部品が故障であるのかを推定できることが望まれている。
また、本発明は、劣化状態の進行具合などを含めた段階的な診断を行うことができる、車両用空気調和装置の故障診断装置を得るものである。
また、本発明は、空気調和装置の故障内容に応じて、どの部品が故障であるのかを推定できる、車両用空気調和装置の故障診断装置を得るものである。
図1は、本発明の実施の形態1における空気調和装置及び故障診断装置の構成を示す概略図である。
図2は、本発明の実施の形態1における空気調和装置及び故障診断装置の構成を示すブロック図である。
図1及び図2において、故障診断装置は、ポータブル診断デバイス2、ポータブルセンシングユニット3、及び電流測定デバイス8を備えている。故障診断装置は、例えば鉄道車両(以下「車両」という)に搭載された空気調和装置1の故障を診断するものである。
例えば冷房運転では、圧縮機111から吐出された高温高圧の冷媒が室外熱交換器112へ流入し、室外熱交換器112で外気と熱交換し、凝縮液化し、高圧低温の冷媒となる。室外熱交換器112を流出した高圧低温の冷媒は、キャピラリーチューブ113で減圧され気液二相の冷媒となり、室内熱交換器114で車両内の空気と熱交換し、蒸発気化して冷房を行う。
なお、暖房運転では、電力によって空気を加熱する内蔵ヒータによって暖房を行う。
なお、例えば四方弁等を設けて冷房運転と暖房運転とを切り替え可能な構成としても良い。この場合、暖房運転では、冷媒の循環方向が冷房運転と逆となる。
ポータブル診断デバイス2は、信号ライン5によって、空気調和装置1の空調制御装置7と着脱自在に接続される。また、ポータブル診断デバイス2は、計測ライン6によって、電流測定デバイス8と着脱自在に接続される。
ポータブル診断デバイス2は、信号ライン5を介して、空調制御装置7へ診断モード指令を送信する。また、ポータブル診断デバイス2は、信号ライン5を介して、空調制御装置7から運転状態及び制御情報4を収集する。
また、ポータブル診断デバイス2は、計測ライン6を介して、負荷9へ供給された電流値の情報を収集する。
ポータブルセンシングユニット3は、計測ライン10によって、空気調和装置1の冷媒回路11に設けられた各種センサと着脱自在に接続される。また、ポータブルセンシングユニット3とポータブル診断デバイス2との間は、信号ライン12によって接続されている。なお、ポータブルセンシングユニット3とポータブル診断デバイス2との間の接続を着脱自在にしても良い。
ポータブルセンシングユニット3は、冷媒回路11の冷媒の圧力及び温度の少なくとも一方に関する情報を取得し、これらの情報(冷媒圧力、冷媒温度等)をポータブル診断デバイス2へ入力する。
そして、この診断モードで運転中に、電流測定デバイス8から電流値の情報を収集する。また、ポータブルセンシングユニット3から冷媒回路11の冷媒の圧力及び温度の少なくとも一方に関する情報を収集する。また、空調制御装置7から車両内の温度及び湿度の少なくとも一方に関する情報を収集する。そして、これらの複数の情報の少なくとも1つに基づいて空気調和装置1の故障の有無を診断する。
このため、空気調和装置1を故障診断のために車両から下ろす必要性がないため、空気調和装置1の積み下ろし作業等の事前準備のプロセスを大幅に省くことが可能となり、容易に診断をすることができる。
このため、例えば、複数の車両ごとに複数の空気調和装置1が搭載される場合であっても、1つの故障診断装置の接続をつなぎ換えることで各空気調和装置1の故障診断が可能となり、複数の空気調和装置1ごとに故障診断装置を複数設ける必要が無くなる。
図4は、本発明の実施の形態1における空気調和装置及び故障診断装置の別の構成例を示す概略図である。
図5は、本発明の実施の形態1における空気調和装置及び故障診断装置の別の構成例を示すブロック図である。
図4及び図5に示すように、空気調和装置1の本体と、空調制御装置7及び主回路操作回路を含む空調制御器箱13が分割されたセパレートタイプの構成としても良い。なお、空調制御装置7及び空調制御器箱13の設置場所は、車両内部あるいは車両外部であっても構わない。
また、セパレートタイプの場合、空調制御装置7と空調制御器箱13内部の機器との間で、動作指令とその応答情報等の制御情報15を送受信する。さらに、空調制御装置7と空気調和装置1の本体との間で、空気調和装置1の本体内部の機器の動作指令とその応答情報を送受信する。
また、空気調和装置1の本体内部の冷媒回路11の情報(冷媒圧力、冷媒温度等)は、計測ライン10を経由して、ポータブルセンシングユニット3に収集される。
上記の説明では、故障診断装置は、ポータブル診断デバイス2、ポータブルセンシングユニット3、及び電流測定デバイス8を備えている場合を説明したが、本発明はこれに限定されない。故障診断装置は、少なくともポータブル診断デバイス2を備えていればよい。例えば、既存の空気調和装置1が、負荷9に供給された電流値の情報、あるいは冷媒回路11の冷媒圧力及び冷媒温度等に関する情報が収集可能な場合は、電流測定デバイス8、及びポータブルセンシングユニット3の両方、又は何れか一方の設置は必要ない。
図6は、本発明の実施の形態2における故障診断装置の診断動作を示すフローチャートである。
以下、故障診断装置の診断動作の一例を、図6の各ステップに基づき説明する。
なお、実施の形態2における故障診断装置の構成は上記実施の形態1と同様であり、同一の構成には同一の符号を付し説明を省略する。
診断モード運転中には、空気調和装置1の内部に設置された継電器、接触器、センサ類の動作状態情報、保護装置動作情報が、制御情報4として空調制御装置7へ送信される。
ポータブル診断デバイス2は、空調制御装置7からの制御情報4を収集する。そして、空気調和装置1内部の機器動作に不具合が確認された場合は、故障度判定S4へ進む。確認されなかった場合は、アナログ値異常判定S2へ進む。
ここで、機器動作の不具合としては、例えば、空調制御装置7から各機器への動作指令と、実際の動作状態とが一致しない場合には、該当機器が動作しておらず不具合であると判定する。また、例えば過電流保護装置等の保護装置が動作した場合には、機器に不具合が生じていると判定する。
ポータブル診断デバイス2は、電流測定デバイス8から、空気調和装置1の負荷9(圧縮機111、室外送風機115、室内送風機116、暖房用の内蔵ヒータ等)へ供給された電流値の情報を収集する。また、ポータブル診断デバイス2は、空調制御装置7の制御情報4から、車両内吹き出し温度、車両内からの戻り温度、及び車両内の湿度の情報を収集する。
ここで、圧縮機111に流れる電流は、診断時の周囲環境に影響されるため、規定値を定めることが難しく、診断時の車両内からの戻り温度および車両内湿度を要素とした理想的な電流値を診断時に計算し、理想的な電流値を中心とした一定範囲を適合範囲とする。
また、車両内からの戻り温度と車両内吹き出し温度との温度差についても、車両内からの戻り温度と車両内湿度を要素とした理想的な温度差を診断時に計算し、その値を中心とした一定範囲を適合範囲とする。
このように、ポータブル診断デバイス2は、取得した情報が予め設定した適合範囲内でない場合、空気調和装置1に故障が発生していると判定する。
ポータブル診断デバイス2は、アナログ値異常判定S2で得られた電流値および温度差に対し、理想的な値と実測値の偏差を用いて劣化傾向の判定を行う。
ポータブル診断デバイス2は、過去に実施した診断データを蓄積しておき、今回の車両内からの戻り温度、車両内吹き出し温度、車両内湿度に類似した過去の診断結果を検索する。類似した結果があった場合、該当する過去の診断時の偏差と今回の偏差を比較する。そして、偏差が所定値より大きい場合は、劣化が傾向であると判定し、故障度判定S4へ進む。そうでない場合は結果判定S6へ進む。
このように、ポータブル診断デバイス2は、取得した情報が予め設定した適合範囲内である場合、取得した情報と予め設定した理想値との偏差を求め、この偏差の情報を記憶し、過去の偏差と今回の偏差とを比較して、空気調和装置1の劣化を判定する。
ポータブル診断デバイス2は、S1〜S3の診断結果に基づいて、故障処置の緊急度のランク付けを行う。
機器動作不具合判定S1で不具合が確認された場合は、空気調和装置1を構成する機器が正しく動作をしておらず、空調サービス停止となる異常であるため、最も対処が必要な緊急度合い(緊急度大)とする。
アナログ値異常判定S2で適合範囲内でないと判定した場合は、空調サービス停止には直結しないが空調能力の低下がみられる異常であるため、次に程度の高い緊急度合い(緊急度中)とする。
劣化傾向判定S3で劣化傾向であると判定した場合は、メンテナンスが近いうちに必要な傾向にあることを知らせる極軽微な緊急度合い(緊急度小)とする。
緊急度合いを判定した後は、故障部品推定S5に進む。
ポータブル診断デバイス2は、機器動作不具合判定S1で不具合が確認された場合、又は、アナログ値異常判定S2で適合範囲内でないと判定した場合は、その故障内容によって故障部品を判定する。なお、劣化傾向判定S3で劣化傾向であると判定した場合は、当該故障部品推定S5のステップを省略する。
このため、ポータブル診断デバイス2は、予め、複数の故障内容ごとに、故障が推定される1つ又は複数の部品の情報を記憶した推定故障部品リストを有し、判定した故障内容に対応する推定故障部品リストに基づき、故障が推定される部品を判定する。
図7に示すように、ポータブル診断デバイス2には、故障内容(故障A、故障B、故障C…)ごとに、それぞれ対応する推定故障部品リスト(ListA、ListB、ListC…)を有している。各推定故障部品リストには、故障内容に対応して、故障が推定される1つ又は複数の部品の情報が記憶されている。
故障が推定される部品を判定した後は、結果判定S6へ進む。
ポータブル診断デバイス2は、機器動作不具合判定S1で不具合が確認されず、且つ、アナログ値異常判定S2で適合範囲内であり、且つ、劣化傾向判定S3で劣化傾向でないと判定した場合は、診断結果は正常であるとして、その旨の情報を出力する。
一方、機器動作不具合判定S1、アナログ値異常判定S2、劣化傾向判定S3のいずれかで、不具合、適合範囲外、劣化傾向の何れかを判定した場合は、診断結果は異常又はメンテナンスを要する傾向であり、緊急度合いの情報を出力する。また、機器動作不具合判定S1及びアナログ値異常判定S2で不具合、適合範囲外を判定した場合には、故障内容と故障が推定される部品の情報を出力する。
診断結果の情報の出力としては、例えば故障診断装置に設けたディスプレイ等により表示する。なお、これに限らず、他の情報端末に通信により情報を出力しても良いし、記憶媒体等に出力しても良い。
このため、空気調和装置1の良否診断(故障の有無)だけではなく、劣化の異常を含めた段階的な診断を行うことができる。即ち、診断結果を基に、対象の空気調和装置1の単なる良否判断だけでなく、過去に実施したデータを利用し、過去に行った試験時の同種データの変動傾向を捉え、空気調和装置1の劣化傾向を考慮した段階的な診断を行う。
このように、劣化傾向が把握できるため、故障による不動作(不具合、適用範囲外)には陥っていないが、劣化が進んでいる空気調和装置1に対しても、劣化状況を把握する指標が得られるため、最適な時期におけるメンテナンスが可能となり有意義である。
上記実施の形態2では、予め記憶した推定故障部品リストに基づき、故障が推定される部品を判定した。本実施の形態3では、推定故障部品リストに記憶された複数の部品の順序を、故障の可能性が高い順序に再構築する。
なお、実施の形態3における故障診断装置の構成は上記実施の形態1及び2と同様であり、同一の構成には同一の符号を付し説明を省略する。
上述したように、ポータブル診断デバイス2には、故障内容ごとに、それぞれ対応する推定故障部品リスト(ListA、ListB、ListC…)を有している。各推定故障部品リスト(ListA、ListB、ListC…)には、それぞれ、故障が推定される1つ又は複数の部品(以下「推定故障部品」という)の情報が記憶されている。
図8に示すように、本実施の形態3における推定故障部品リストは、推定故障部品が複数である場合、故障の可能性が高い順に構築されている。例えば、故障内容に対応して、故障の可能性が高い推定故障部品から順に番号を付し、その番号順に昇順でリストが構築される。
図9は、本発明の実施の形態3における推定故障部品リストの再構築を説明する図である。
ポータブル診断デバイス2は、複数の推定故障部品のそれぞれの故障発生回数の情報を取得し、推定故障部品リストに記憶された複数の推定故障部品の順序を、故障発生回数に応じた順序に更新する。故障発生回数の情報は、例えば、故障診断装置に設けた操作スイッチ等により使用者によって入力される。なお、故障発生回数の情報の入力は、これに限らず、他の情報端末に通信により故障発生回数の情報を入力しても良いし、記憶媒体等から入力しても良い。
なお、複数の部品が同時に故障していた場合には、使用者は該当の部品それぞれについて故障発生回数を増加させる操作を行い、ポータブル診断デバイス2は、該当の部品の故障発生カウンタを同時にカウントアップする。
図10は、本発明の実施の形態3における推定故障部品リストの再構築を説明する図である。
使用者が行った実際のトラブルシューティング(原因究明)によって、推定故障部品リストにない部品が故障していたと判明した場合、使用者は、当該部品を識別する情報をポータブル診断デバイス2に入力する。ポータブル診断デバイス2は、推定故障部品リストに該当故障部品を新規追加する。ここで、当該部品は故障が想定されにくい部品であり、偶発的故障の可能性を含んでいるため、故障発生カウンタのカウントアップはせず、最も低い順位に追加する。
図11は、本発明の実施の形態3における推定故障部品リストの再構築を説明する図である。
ポータブル診断デバイス2は、複数の推定故障部品のそれぞれの故障発生回数の情報と、複数の推定故障部品のそれぞれの寿命に関する情報(部品寿命度)とを取得し、推定故障部品リストに記憶された複数の推定故障部品の順序を、故障発生回数と寿命とに応じた順序に更新する。
ポータブル診断デバイス2には、複数の故障推定部品のそれぞれの寿命の長さの情報が記憶され、複数の推定故障部品のそれぞれの、使用開始時から現在までの使用時間を経時し、寿命の長さに対する使用時間の割合を算出して、部品寿命度を求める。
例えば、部品Aの寿命の長さ(標準寿命)が10000時間であり、使用開始時から現在までの使用時間が5000時間である場合、部品Aの部品寿命度は0.5となる。
なお、標準寿命を超えている場合は、部品寿命度は1で固定とし、該当部品が交換された場合は、その時点で部品寿命度の初期化を行う。
例えば図11に示すように、部品寿命度は推定故障部品のそれぞれについて算出される0から1の値となる。また、推定故障部品のそれぞれの故障発生カウンタの値は、上述したように更新される。そして、部品寿命度と故障発生カウンタの値とを乗算した値が推定故障部品の順位となる。
このため、推定故障部品リストの推定故障部品の順序を、故障の可能性が高い順序にすることができる。また、推定故障部品リストの再構築を繰り返すことにより、故障の可能性が高い順序の精度を向上することが可能となる。
つまり、本実施の形態の故障診断装置を継続的に利用することで、複数の部品の故障が疑われる場合に、推定故障部品の推定精度が向上し、効率的に故障部品を特定できるようになる。
Claims (6)
- 圧縮機、室外熱交換器、減圧器、及び室内熱交換器が環状に接続され冷媒が循環する冷媒回路を有し車両に搭載された空気調和装置の故障を診断する、車両用空気調和装置の故障診断装置であって、
前記車両に搭載された前記空気調和装置に、着脱自在に接続されるポータブル診断デバイスを備え、
前記ポータブル診断デバイスは、
予め、複数の故障内容ごとに、故障が推定される1つ又は複数の部品の情報を記憶した推定故障部品リストを有し、
前記車両に搭載された前記空気調和装置を、予め設定した運転モードで運転させ、
前記空気調和装置に供給された電流値の情報と、前記冷媒回路の前記冷媒の圧力に関する情報と、前記冷媒の温度に関する情報と、前記車両内の空気の温度に関する情報と、前記車両内の空気に関する情報とのうち少なくとも1つを取得し、取得した前記情報に基づいて前記空気調和装置の故障を診断し、
複数の前記情報について、予め設定した適合範囲内であるか否かを判定し、前記適合範囲内でない前記情報の組合せに基づき、故障内容を判定し、
該故障内容に対応する前記推定故障部品リストに基づき、故障が推定される部品を判定し、
前記複数の部品のそれぞれの故障発生回数の情報と、前記複数の部品のそれぞれの寿命に関する情報とを取得し、
前記推定故障部品リストに記憶された前記複数の部品の順序を、前記故障発生回数と前記寿命とに応じた順序に更新する
ことを特徴とする車両用空気調和装置の故障診断装置。 - 前記車両に搭載された前記空気調和装置に着脱自在に接続され、前記冷媒回路の前記冷媒の圧力及び温度の少なくとも一方に関する情報を収集するポータブルセンシングユニットを備え、
前記ポータブル診断デバイスは、
前記ポータブルセンシングユニットが収集した前記冷媒の圧力及び温度の少なくとも一方に関する情報を取得する
ことを特徴とする請求項1に記載の車両用空気調和装置の故障診断装置。 - 前記車両に搭載された前記空気調和装置へ電力を供給する電源ラインに設けられ、前記空気調和装置に供給された電流値を測定する電流測定デバイスを備え、
前記ポータブル診断デバイスは、
前記電流測定デバイスが測定した電流値の情報を取得する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の車両用空気調和装置の故障診断装置。 - 前記ポータブル診断デバイスは、
前記情報が予め設定した適合範囲内でない場合、前記空気調和装置が故障であると判定し、
前記情報が予め設定した適合範囲内である場合、前記情報と予め設定した理想値との偏差を求め、該偏差の情報を記憶し、過去の前記偏差と今回の前記偏差とを比較して、前記空気調和装置の劣化の異常を判定する
ことを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載の車両用空気調和装置の故障診断装置。 - 前記ポータブル診断デバイスは、
前記複数の部品のそれぞれの故障発生回数の情報を取得し、
前記推定故障部品リストに記憶された前記複数の部品の順序を、前記故障発生回数に応じた順序に更新する
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の車両用空気調和装置の故障診断装置。 - 前記ポータブル診断デバイスは、
前記複数の部品のそれぞれの寿命の長さの情報が記憶され、
前記複数の部品のそれぞれの、使用開始時から現在までの使用時間を経時し、前記寿命の長さに対する前記使用時間の割合である部品寿命度を求め、
前記推定故障部品リストに記憶された前記複数の部品の順序を、前記故障発生回数に前記部品寿命度を乗じた値の大きい順に更新する
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の車両用空気調和装置の故障診断装置。
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