JP7035353B2

JP7035353B2 - 情報管理方法及び情報管理装置

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Publication number: JP7035353B2
Application number: JP2017139214A
Authority: JP
Inventors: 誠浩安藤
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2017-07-18
Filing date: 2017-07-18
Publication date: 2022-03-15
Anticipated expiration: 2037-07-18
Also published as: JP2019020266A

Description

本発明は、情報管理方法及び情報管理装置に関するものである。

モータ駆動回路に係る半田劣化情報生成装置であって、半導体素子の温度を測定する温度センサと、半田の劣化状態を表す情報を生成する処理装置とを備え、処理装置は、モータ駆動回路に含まれる平滑コンデンサの充電中に、温度センサの測定値の増加量を演算し、増加量が所定閾値以上である場合には、半田の劣化有りと判定するものが知られている（特許文献１）。

特開２０１６－１０１００９号公報

しかしながら、上記半田劣化情報生成装置は、半田に対して入力される負荷の入力状況を把握せずに半田の劣化を判定しているため、判定精度が悪く、判定結果を含んだ負荷情報の有用性が低いという問題がある。

本発明が解決しようとする課題は、有用性の高い負荷情報を管理する情報管理方法及び情報管理装置を提供することである。

本発明は、対象部品に入力される負荷の入力サイクルを検出し、検出された入力サイクル毎に、センサを用いて対象部品に入力される負荷値を測定し、測定された負荷値の負荷データをメモリに記録することによって上記課題を解決する。

本発明は、有用性の高い負荷情報を管理できる。

図１は、本発明の実施形態に係る情報管理装置を含む駆動システムのブロック図である。図２は、駆動システムに含まれるコントローラの制御処理のフローチャートである。図３は、駆動システムに含まれるコントローラの制御処理を説明するための概念図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態に係る情報管理装置は、対象部品に入力される負荷に関する情報を管理する装置である。情報管理装置は、例えば車両に搭載される駆動システムに設けられ、駆動システムに含まれる部品の負荷情報を管理している。情報管理装置が駆動システムに設けられた場合に、管理対象となる部品は、平滑コンデンサ、パワーモジュール等の各種部品である。情報管理装置が駆動システムに設けられた場合に、部品に加わる負荷は、例えば部品に加わる熱等である。

以下の説明では、情報管理装置が車両用の駆動システムに設けられ、管理対象の部品はモータ、平滑コンデンサ、及びパワーモジュールであり、入力負荷は熱（温度）とする。なお、部品は、例えば駆動システムに含まれる放電抵抗等でもよく、負荷は応力等でもよい。また情報管理装置は、駆動システムに限らず、例えば冷却システム等に設けられてもよい。さらに、情報管理装置は、車両に限らず、他の装置に搭載されてもよい。

図１は、本実施形態に係る情報管理装置を含む駆動システムのブロック図である。駆動システムは、モータ１、モータ用温度センサ２、バッテリ３、メインコントローラ４、及び電力変換装置１００を備えている。

モータ１は、車両の動力源であり、車輪に対して回転力を与えるように、車輪と連結されている。モータ１には、例えば三相交流モータが用いられる。モータ用温度センサ２は、モータ１に設けられており、モータ１の温度を検出し、検出値を電力変換装置１００に出力する。

バッテリ３は、車両の電力源であって、リチウムイオン電池などの二次電池を並列又は直列に接続した電池群である。メインコントローラ４は、駆動システムの全体を制御する。

メインコントローラ４は、ドライバーのアクセル操作等に応じたトルクがモータから出力するように、トルク指令値を演算し、トルク指令値を電力変換装置１００内のコントローラ１０に出力する。メインコントローラ４は、車両に搭載されたメインスイッチのオン、オフ状態を管理しており、当該メインスイッチのオン、オフの状態を示すメインスイッチ信号をコントローラ１０に出力する。メインスイッチは、ユーザにより操作されるスイッチであって、車両の起動及び停止を切り替える。メインスイッチは、エンジン車両等のイグニッションスイッチに相当する。メインコントローラ４は、時刻情報を管理し、コントローラ１０に対して当該時刻情報を適宜、送信する。時刻情報は、年、月、日等の情報である。

電力変換装置１００は、モータ１とバッテリ３との間に接続されている。電力変換装置１００は、インバータ回路及びコントローラ１０等を有している。インバータ回路は、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子をブリッジ状に接続した回路である。インバータ回路は、モータ１とバッテリ３との間に接続されている。インバータ回路は、バッテリ３から供給される直流電力を三相の交流電力に変換し、モータに出力することで、モータ駆動力を発生させる。また、モータ１の回生動作時には、インバータ回路は、モータ１から入力される交流電力を直流電力に変換し、直流電力をバッテリ３に出力して、バッテリ３を充電する。また、インバータ回路は、平滑コンデンサ２０を有している。平滑コンデンサ２０は、バッテリ３の入出力電圧を平滑し、ブリッジ状のスイッチング素子の回路とモータ１側の接続端子との間に接続されている。パワーモジュール３０は、インバータ回路に含まれるスイッチング素子をモジュール化したものである。

平滑コンデンサ用温度センサ２１は、平滑コンデンサ２０の温度を検出し、検出値をコントローラ１０に出力する。パワーモジュール用温度センサ３１は、パワーモジュール３０の温度を検出し、検出値をコントローラ１０に出力する。

コントローラ１０は、電力変換装置１００を制御するためのコンピュータである。コントローラ１０は、負荷情報を管理するための制御を実行させるプログラムが格納されたＲＯＭ（Read Only Memory）と、このＲＯＭに格納されたプログラムを実行することで、情報管理装置として機能する動作回路としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）１１と、アクセス可能な記憶装置として機能するＲＡＭ（Random Access Memory）と、を備えるコンピュータである。本実施形態のコントローラ１０は、上記機能を実現するためのソフトウェアと、上述したハードウェアの協働により各機能を実行する。メモリ１２は、ＲＯＭ、ＲＡＭに相当し、平滑コンデンサ２０及びパワーモジュール３０に加わる負荷に関するデータ等を記録している。

コントローラ１０は、スイッチング素子のオン、オフを切り換えることで、電力を変換する制御機能を有している。コントローラ１０は、メインコントローラ４から入力されるトルク指令値に基づき、スイッチング素子のオン、オフを制御するスイッチング信号を生成し、パワーモジュール３０に出力する。コントローラ１０は、インバータ回路の制御機能に加えて、負荷情報を管理するために、サイクル検出機能、対象部品に入力される負荷を測定する負荷測定機能、対象部品の負荷状態を管理する負荷状態管理機能、負荷に関するデータを記録するデータ記録機能を有している。

まず、サイクル検出機能を説明する。コントローラ１０は、サイクル検出機能により、メインコントローラ４から入力されるメインスイッチ信号に基づき、パワーモジュール３０に入力される負荷の入力サイクル（以下、第１入力サイクルとも称する）を検出する。メインスイッチがオン状態である場合に、パワーモジュール３０に含まれるスイッチング素子は駆動でき、負荷がパワーモジュールに入力できる状態となる。一方、メインスイッチがオフ状態である場合には、スイッチング素子は駆動できず、負荷はパワーモジュールに加わらない。第１入力サイクルは、パワーモジュール３０に対して負荷が入力される期間を示しており、メインスイッチのオン期間と対応している。コントローラ１０は、メインスイッチ信号を取得し、当該信号で示されるオン、オフの繰り替えのタイミングから、パワーモジュール３０が軌道してから停止するまでの期間を演算することで、第１入力サイクルを検出する。

コントローラ１０は、メインコントローラ４から出力される時刻情報に基づき、第２入力サイクルを検出する。第２入力サイクルは、第１入力サイクルより長い。例えば、第２入力サイクルは、１日（２４時間）である。コントローラ１０は、メインコントローラ４から時刻情報を取得し、日付の切り替わりのタイミングを把握することで、第２入力サイクルを検出する。

次に、負荷測定機能について説明する。モータ１の駆動及びインバータ回路における電力変換を行う際には、電力損失等によって、駆動システムの内部部品が発熱する。そのため、内部部品の温度が変化することで、負荷が内部部品に加わり、部品の劣化要因となる。コントローラ１０は、部品劣化の代用特性として、部品の温度から、部品への入力負荷を測定している。コントローラ１０は、平滑コンデンサ２０への入力負荷を測定する際には、平滑コンデンサ用温度センサ２１を用いて、平滑コンデンサ２０の温度を取得する。そして、コントローラ１０は、入力サイクル中の温度変化を演算することで、平滑コンデンサ２０に入力される負荷値を測定する。パワーモジュール３０の負荷値を測定する場合には、コントローラ１０は、パワーモジュール用温度センサ３１を用いて、パワーモジュール３０の温度を取得し、温度変化を演算することで負荷値を測定する。モータ１の負荷値を測定する場合には、コントローラ１０は、モータ用温度センサ２を用いて、モータ１の温度を取得し、温度変化を演算することで、負荷値を測定する。

負荷状態管理機能について説明する。コントローラ１０は、負荷測定機能により測定された内部部品の負荷値に基づき、内部部品の劣化を評価するための評価値を演算し、当該評価値に応じて内部部品の劣化を評価する。内部負荷の評価方法は、レインフロー法などのサイクルカウントを用いる。サイクルカウントを行う際のサイクルは、第１入力サイクル及び第２入力サイクルにそれぞれ対応させる。つまり、コントローラ１０は、第１入力サイクルをカウント周期とするサイクルカウント、及び、第２入力サイクルカウントをカウント周期とするサイクルカウントをそれぞれ実行し、それぞれの評価結果を合算した上で、内部部品の劣化を評価する。なお、以下の説明では、レインフロー法を前提として、負荷の評価方法を説明するが、負荷の評価法は、レインフロー法に限らず、例えばピークカウント法でもよい。

コントローラ１０は、負荷測定機能により、第１入力サイクル毎に、最大負荷と最小負荷を演算し、最大負荷と最小負荷との差分から負荷変化量（負荷変化の最大値）を演算する。コントローラ１０は、負荷状態管理機能により負荷変化量を評価値に変換する。評価値は、負荷変化量の大きさ毎で区分けされたカウント値で表される。負荷変化量は、温度変化に相当する。コントローラ１０は、負荷の変化に応じたカウントアップ、言い換えると、負荷変化量に応じた評価値の演算処理を、第１入力サイクル毎、及び、第２入力サイクル毎に実行する。

次に、データ記録機能について説明する。電力変換装置１００に含まれるコントローラ１０は、電力変換の制御処理を行うことができればよいため、制御処理に必要なプログラム等、制御処理に必要なデータだけ記憶すればよく、メモリ１２には、容量の小さなものが用いられる。本実施形態では、電力変換装置１００が、必須機能として有している、電力変換の制御処理機能に加えて、上記のようなサイクル検出機能及び負荷測定機能などの負荷情報の管理機能をコントローラ１０にもたせている。そのため、負荷情報の管理機能のために使用できるメモリ１２の容量は限られており、メモリ１２は大きなデータを記録することはできない。

レインフロー法は、時系列データを評価値に変換することで、負荷の劣化を評価している。そのため、評価値に変換した後は、変換前の時系列データ（温度データ）は不要になる。対象部品への負荷入力の履歴を全て記録することは、メモリ１２のメモリ容量及び演算時間を考慮すると困難であるため、コントローラ１０は、部品負荷の影響度に応じたデータをメモリ１２に記録している。また、本実施形態に係る駆動システムではシステム運転中の温度変化（第１入力サイクルに対応）と１日の温度変化（第２入力サイクルに対応）が部品への負荷に影響するため、コントローラ１０は、データ記録機能により、劣化評価に用いるデータ精度を保ちつつ、かつ、限られたデータ容量下で、適切なデータを記憶できるように、サイクル毎にデータの更新、削除を行っている。

次に、図４を用いて、コントローラ１０により実行される制御フローを説明する。メインスイッチがオンになり、コントローラ１０が、オン状態を示すメインスイッチ信号を受信したときに、以下の制御フローを実行する。なお、以下の説明では、パワーモジュール３０の負荷情報を管理する際の制御フローを説明するが、平滑コンデンサ２０の負荷情報及びモータ１の負荷情報を管理する場合には、以下の制御フローにおいて、使用するセンサを平滑コンデンサ用温度センサ２１及びモータ用温度センサ２とし、検出する温度及び演算温度を、平滑コンデンサ２０の温度及びモータ１の温度と置き換えればよい。

ステップＳ１にて、コントローラ１０は電力変換装置１００を起動させる。ステップＳ２にて、コントローラ１０は、パワーモジュール用温度センサ３１を用いて、パワーモジュール３０の温度（Ｔ［ｎ]）を検出する。パワーモジュール用温度センサ３１は所定の周期でパワーモジュール３０の温度を検出している。Ｔ［ｎ］はパワーモジュール用温度センサ３１の検出温度を示しており、ｎは第１入力サイクル中の検出回数を表している。メインスイッチがオンになった直後の制御フローでは、コントローラ１０は、初期温度（Ｔ［０］）を検出する。

ステップＳ３にて、コントローラ１０は、現在の検出温度（Ｔ［ｎ］）と最大検出温度（Ｔｍａｘ［ｎ－１］）とを比較する。最大検出温度（Ｔｍａｘ［ｎ－１］）は、前回のサンプリングまでで最大の検出温度を示している。現在の検出温度（Ｔ［ｎ］）が最大検出温度（Ｔｍａｘ［ｎ－１］）より大きい場合には、コントローラ１０は、現在の検出温度を最大検出温度（Ｔｍａｘ［ｎ］）に更新する。一方、現在の検出温度（Ｔ［ｎ］）が最大検出温度（Ｔｍａｘ［ｎ－１］）以下である場合には、コントローラ１０は、前回の最大検出温度（Ｔｍａｘ［ｎ－１］）を、今回の最大検出温度（Ｔｍａｘ［ｎ］）とする。

また、コントローラ１０は、現在の検出温度（Ｔ［ｎ］）と最小検出温度（Ｔｍｉｎ［ｎ－１］）とを比較する。最大検出温度（Ｔｍｉｎ［ｎ－１］）は、前回のサンプリングまでで、最小の検出温度を示している。現在の検出温度（Ｔ［ｎ］）が最小検出温度（Ｔｍｉｎ［ｎ－１］）より小さい場合には、コントローラ１０は、現在の検出温度を最小検出温度（Ｔｍｉｎ［ｎ］）に更新する。一方、現在の検出温度（Ｔ［ｎ］）が最小検出温度（Ｔｍｉｎ［ｎ－１］）以上である場合には、コントローラ１０は、前回の最小検出温度（Ｔｍｉｎ［ｎ－１］）を、今回の最小検出温度（Ｔｍｉｎ［ｎ］）とする。

ステップＳ３の演算フローは、下記式（１）及び下記式（２）で表される。
［数１］
Ｔｍａｘ［ｎ］＝ＭＡＸ（Ｔ［ｎ］，Ｔｍａｘ［ｎ－１］）（１）
Ｔｍｉｎ［ｎ］＝ＭＩＮ（Ｔ［ｎ］，Ｔｍｉｎ［ｎ－１］）（２）

ステップＳ４にて、コントローラ１０は、メインスイッチ信号に基づき、メインスイッチがオフ状態であるか否かを判定する。メインスイッチがオン状態である場合には、コントローラ１０はステップＳ２の制御フローを実行する。すなわち、メインスイッチがオン状態である間、コントローラ１０は、センサを用いて所定の周期でパワーモジュール３０の温度を検出し、検出温度に基づき最大検出温度（Ｔｍａｘ［ｎ］）及び最小検出温度（Ｔｍｉｎ［ｎ］）を測定する。

メインスイッチがオフ状態である場合には、コントローラ１０は、メインスイッチがオンからオフに切り換わる時点から、メインスイッチがオンからオフに切り換わる時点までの期間、すなわちメインスイッチのオン期間を、第１入力サイクルとして検出する。そして、メインスイッチがオンからオフに切り換わっときに、コントローラ１０は、第１入力サイクルが終了したと判定し、ステップＳ５の制御フローを実行する。

ステップＳ５にて、コントローラ１０は、パワーモジュール用温度センサ３１の状態、コントローラ１０に含まれる測定器の状態、メインコントローラ４からの受信信号の状態、メモリ１２の状態をそれぞれ診断し、異常が生じているか否かを判定する。コントローラ１０は、パワーモジュール用温度センサ３１の検出信号に基づき、センサ異常を検出する。コントローラ１０は自己診断機能を有しており、最大検出温度（Ｔｍａｘ［ｎ］）等を測定する測定器及びメモリ１２の状態を診断する。また、コントローラ１０は、メインスイッチ信号及び時刻情報を含む信号の状態を診断する。異常が生じている場合には、コントローラ１０は、ステップＳ６の制御フロー以降の演算処理、メモリ１２へのデータ記録処理を行うことなく、制御フローを終了させる。

ステップＳ６にて、コントローラ１０は、メモリ１２の現在の記憶容量と、メモリ１２の最大容量（最大記憶容量）とを比較する。現在の記憶容量が最大容量（上限値）に達した場合には、コントローラ１０は、ステップＳ７の制御フロー以降の演算処理、メモリ１２へのデータ記録処理を行うことなく、制御フローを終了させる。なお、パワーモジュール３０の劣化度の評価は、メモリ１２に現在記憶されているデータに基づき、実行されてもよい。

ステップＳ７にて、コントローラ１０は、メインコントローラ４から時刻情報を取得し、日付が変更されたか否かを判定する。日付が変わった場合には、コントローラ１０は、第２入力サイクルが終了したと判定し、ステップＳ１３以降の制御フローを実行する。一方、日付が変わっていない場合には、コントローラ１０は、第２入力サイクルが継続していると判定し、ステップＳ８以降の制御フローを実行する。

ステップＳ８にて、コントローラ１０は、今回の第１入力サイクルで測定された最大検出温度（Ｔｍａｘ［ｎ］）を、第１入力サイクル中の最大温度（Ｔｍａｘ［ｋ］）として確定する。最大温度（Ｔｍａｘ［ｋ］）は、第１入力サイクル中で最も大きい温度を示しており、第１入力サイクル毎に更新される。ｋは、第２入力サイクル中における、第１入力サイクルの回数（サンプル数）を表している。ｋ＝１は、第２入力サイクル中で、第１回目の第１入力サイクルを表している。第２入力サイクルが終了するまで、第１入力サイクル毎に、ｋはカウントアップされる。コントローラ１０は、今回の第１入力サイクルで測定された最小検出温度（Ｔｍｉｎ［ｎ］）を、第１入力サイクル中の最小温度（Ｔｍｉｎ［ｋ］）として確定する。最小温度（Ｔｍｉｎ［ｋ］）は、第１入力サイクル中で最も小さい温度を示しており、第１入力サイクル毎に更新される。

また、コントローラ１０は、最大温度（Ｔｍａｘ［ｋ］）と最小温度（Ｔｍｉｎ［ｋ］）との差分から、最大温度変化（ｄＴｍａｘ［ｋ］）を演算する。最大温度変化（ｄＴｍａｘ［ｋ］）は、第１サイクル中で、最も大きい温度の変化量を示している。

ステップＳ８の演算フローは、下記式（３）～（５）で表される。
［数２］
Ｔｍａｘ［ｋ］＝Ｔｍａｘ［ｎ］（３）
Ｔｍｉｎ［ｋ］＝Ｔｍｉｎ［ｎ］（４）
ｄＴｍａｘ［ｋ］＝Ｔｍａｘ［ｎ］－Ｔｍｉｎ［ｎ］（５）

ステップＳ９にて、コントローラ１０は、一日中最大温度（Ｔｍａｘ＿ｔｒｉｐ［ｋ］）、一日中最小温度（Ｔｍｉｎ＿ｔｒｉｐ［ｋ］）、及び削除候補データ（ｄＴ＿ｄｅｌ［ｋ］）を更新する。一日中最大温度（Ｔｍａｘ＿ｔｒｉｐ［ｋ］）は第２サイクル中で最も大きい温度を示し、一日中最小温度（Ｔｍｉｎ＿ｔｒｉｐ［ｋ］）は第２サイクル中で最も小さい温度を示す。ステップＳ９の制御フローでは、第２サイクルの期間が終わっていないため、一日中最大温度（Ｔｍａｘ＿ｔｒｉｐ［ｋ］）及び一日中最小温度（Ｔｍｉｎ＿ｔｒｉｐ［ｋ］）は、これまでの複数の第１入力サイクルのうち、最も大きい温度及び最も小さい温度をそれぞれ示している。

削除候補データ（ｄＴ＿ｄｅｌ［ｋ］）は、第２入力サイクルの確定後に、後述する累積データから削除すべきデータを示している。

コントローラ１０は、ステップＳ９の制御フローで演算された一日中最大温度（Ｔｍａｘ［ｋ］）と前回の一日中最大温度（Ｔｍａｘ＿ｔｒｉｐ［ｋ－１］）とを比較する。一日中最大温度（Ｔｍａｘ［ｋ］）が前回の一日中最大温度（Ｔｍａｘ＿ｔｒｉｐ［ｋ－１］）より大きい場合には、コントローラ１０は、一日中最大温度（Ｔｍａｘ［ｋ］）を、今回の一日中最大温度（Ｔｍａｘ＿ｔｒｉｐ［ｋ］）に更新する。また、演算された一日中最大温度（Ｔｍａｘ［ｋ］）が前回の一日中最大温度（Ｔｍａｘ＿ｔｒｉｐ［ｋ－１］）より大きい場合には、コントローラ１０は、今回の最大温度変化（ｄＴｍａｘ［ｋ］）を、今回の削除候補データ（ｄＴ＿ｄｅｌ［ｋ］）に更新する。

一方、演算された一日中最大温度（Ｔｍａｘ［ｋ］）が前回の一日中最大温度（Ｔｍａｘ＿ｔｒｉｐ［ｋ－１］）以下である場合には、コントローラ１０は、前回の一日中最大温度（Ｔｍａｘ＿ｔｒｉｐ［ｋ－１］）を今回の一日中最大温度（Ｔｍａｘ＿ｔｒｉｐ［ｋ］）とする。また、コントローラ１０は、前回の削除候補データ（ｄＴ＿ｄｅｌ［ｋ－１］）を今回の削除候補データ（ｄＴ＿ｄｅｌ［ｋ］）とする。

コントローラ１０は、ステップＳ９の制御フローで演算された一日中最小温度（Ｔｍｉｎ［ｋ］）と前回の一日中最小温度（Ｔｍｉｎ＿ｔｒｉｐ［ｋ－１］）とを比較する。一日中最小温度（Ｔｍｉｎ［ｋ］）が前回の一日中最小温度（Ｔｍｉｎ＿ｔｒｉｐ［ｋ－１］）より小さい場合には、コントローラ１０は、一日中最小温度（Ｔｍｉｎ＿ｔｒｉｐ［ｋ］）を、今回の一日中最大温度（Ｔｍａｘ＿ｔｒｉｐ［ｋ］）に更新する。一方、演算された一日中最小温度（Ｔｍｉｎ［ｋ］）が前回の一日中最小温度（Ｔｍｉｎ＿ｔｒｉｐ［ｋ－１］）以上である場合には、コントローラ１０は、前回の一日中最小温度（Ｔｍｉｎ＿ｔｒｉｐ［ｋ－１］）を今回の一日中最小温度（Ｔｍｉｎ＿ｔｒｉｐ［ｋ］）とする。

ステップＳ９の演算フローは、下記式（６）～（９）で表される。
［数３］
Ｔｍａｘ＿ｔｒｉｐ［ｋ］＝ＭＡＸ（Ｔｍａｘ［ｋ］，Ｔｍａｘ＿ｔｒｉｐ［ｋ－１］）（６）
Ｔｍａｘ［ｋ］＞Ｔｍａｘ＿ｔｒｉｐ［ｋ－１］のとき，ｄＴ＿ｄｅｌ［ｋ］＝ｄＴｍａｘ［ｋ］（７）
Ｔｍａｘ［ｋ］≦Ｔｍａｘ＿ｔｒｉｐ［ｋ－１］のとき，ｄＴ＿ｄｅｌ［ｋ］＝ｄＴ＿ｄｅｌ［ｋ－１］（８）
Ｔｍｉｎ＿ｔｒｉｐ［ｋ］＝ＭＩＮ（Ｔｍｉｎ［ｋ］，Ｔｍｉｎ＿ｔｒｉｐ［ｋ－１］）（９）

ステップＳ１０にて、コントローラ１０は、今回の一日中最大温度（Ｔｍａｘ＿ｔｒｉｐ［ｋ］）、今回の一日中最小温度（Ｔｍｉｎ＿ｔｒｉｐ［ｋ］）、及び削除候補データ（ｄＴ＿ｄｅｌ［ｋ］）をメモリ１２に記録する。

ステップＳ１１にて、コントローラ１０は、ステップＳ８の制御フローで演算された今回の最大温度変化（ｄＴｍａｘ［ｋ］）に基づき、パワーモジュール３０の劣化を評価するための第１評価値を演算する。コントローラ１０は、レインフロー法による劣化評価を行うために、今回の最大温度変化（ｄＴｍａｘ［ｋ］）を評価値に変換する。第１評価値は、温度変化の大きさ毎に区分けされている。コントローラ１０は、今回の最大温度変化（ｄＴｍａｘ［ｋ］）に該当する区分のカウント値（第１評価値）をカウントアップする。

ステップＳ１２にて、コントローラ１０は、第１評価値を累積データに加算して、メモリ１２に累積データを記録する。累積データは、レインフロー法の下、温度変化の大きさ毎に区分けされた負荷頻度分布で表される。頻度は、評価値のカウント値で表される。第１入力サイクルが繰り返すたびに、評価値に関するデータが累積される。なお、評価値には必要に応じて重みづけをつけてもよい。

ステップＳ７の制御フローにおいて第２入力サイクルが終了したと判定された場合には、ステップＳ１３にて、コントローラ１０は、メモリ１２に記録されている、前回の一日中最大温度（Ｔｍａｘ＿ｔｒｉｐ［ｋ－１］）、前回の一日中最小温度（Ｔｍｉｎ＿ｔｒｉｐ［ｋ－１］）、及び削除候補データ（ｄＴ＿ｄｅｌ［ｋ－１］）を、前日の１日中最大温度（Ｔｍａｘ＿ｄａｙ）、前日の１日中最小温度（Ｔｍｉｎ＿ｄａｙ）、及び重複削除データ（ｄＴ＿ｄｅｌ＿ｄａｙ）として確定する。

ステップＳ１３の演算フローは、下記式（１０）～（１２）で表される。
［数４］
Ｔｍａｘ＿ｄａｙ＝Ｔｍａｘ＿ｔｒｉｐ［ｋ－１］（１０）
Ｔｍｉｎ＿ｄａｙ＝Ｔｍｉｎ＿ｔｒｉｐ［ｋ－１］（１１）
ｄＴ＿ｄｅｌ＿ｄａｙ＝ｄＴ＿ｄｅｌ［ｋ－１］（１２）

ステップＳ１４にて、コントローラ１０は、１日中最大温度（Ｔｍａｘ＿ｄａｙ）と前日の１日中最小温度（Ｔｍｉｎ＿ｄａｙ）との差分を求めることで、前日の一日中最大温度変化（ｄＴｍａｘ＿ｄａｙ）を演算する。すなわち、日付が変わることで、第２サイクル中の最大温度変化が確定するため、コントローラ１０は、メモリ１２に一時的に記録していた、一日中最大温度（Ｔｍａｘ＿ｔｒｉｐ［ｋ－１］）及び一日中最小温度（Ｔｍｉｎ＿ｔｒｉｐ［ｋ－１］）を用いて、第２サイクル中の最大温度変化（ｄＴｍａｘ＿ｄａｙ）を演算している。

ステップＳ１４の演算フローは、下記式（１３）で表される。
［数５］
ｄＴｍａｘ＿ｄａｙ＝Ｔｍａｘ＿ｄａｙ－Ｔｍｉｎ＿ｄａｙ（１３）

ステップＳ１５にて、コントローラ１０は、最大温度（Ｔｍａｘ［０］）、最小温度（Ｔｍｉｎ［０］）、及び最大温度変化（ｄＴｍａｘ［ｋ］）を演算する。最大温度（Ｔｍａｘ［０］）は、日付変更後の最初の第１入力サイクル中の最大温度を示している。最小温度（Ｔｍｉｎ［０］）は、日付変更後の最初の第１入力サイクル中の最小温度を示している。また、コントローラ１０は、最大温度（Ｔｍａｘ［０］）と最小温度（Ｔｍｉｎ［０］）との差分から、最大温度変化（ｄＴｍａｘ［０］）を演算する。

ステップＳ１６にて、コントローラ１０は、メモリ１２に記録されている、一日中最大温度（Ｔｍａｘ＿ｔｒｉｐ［ｋ］）、一日中最小温度（Ｔｍｉｎ＿ｔｒｉｐ［ｋ］）、及び削除候補データ（Ｔ＿ｄｅｌ［ｋ］）を、最大温度（Ｔｍａｘ［０］）、最小温度（Ｔｍｉｎ［０］）、及び最大温度変化（ｄＴｍａｘ［０］）に更新する。

ステップＳ１７にて、コントローラ１０は、今回の一日中最大温度（Ｔｍａｘ＿ｔｒｉｐ［ｋ］）、今回の一日中最小温度（Ｔｍｉｎ＿ｔｒｉｐ［ｋ］）、及び削除候補データ（ｄＴ＿ｄｅｌ［ｋ］）をメモリ１２に記録する。

ステップＳ１８にて、コントローラ１０は、ステップＳ１５の制御フローで演算された今回の最大温度変化（ｄＴｍａｘ［０］）に基づき、パワーモジュール３０の劣化を評価するための第１評価値を演算する。第１評価値の演算方法は、ステップＳ１１の制御フローにおける方法と同様である。

ステップＳ１９にて、コントローラ１０は、ステップＳ１４の制御フローで演算された一日中最大温度変化（ｄＴｍａｘ＿ｄａｙ）に基づき、パワーモジュール３０の劣化を評価するための第２評価値を演算する。第２評価値は、第２入力サイクルを、レインフロー法上のカウント周期としたときの評価値である。最大温度変化から評価値への変換方法は、第１評価値の変換方法と同様である。

ステップＳ２０にて、コントローラ１０は、第１評価値及び第２評価値を累積データに加算して、メモリ１２に累積データを記録する。

ステップＳ２１にて、コントローラ１０は、ステップS１３の制御フローで確定した重複削除データ（ｄＴ＿ｄｅｌ＿ｄａｙ）に対応する評価値のデータを、累積データから削除する。すなわち、負荷入力頻度分布の累積データから、第１入力サイクル、１回分のデータを減算する。本実施形態では、レインフロー法による劣化評価を、第１入力サイクル及び第２入力サイクルのそれぞれをサイクルカウントとした上で、実行している。そして、第２入力サイクル中における最大温度（１日中最大温度）は、第１入力サイクル中の最大検出温度と重複するため、第１入力サイクル、１回分のデータ（評価値）が重なってカウントされることになる。そのため、本実施形態では、ステップＳ２１の制御フローにて、重複削除データ（ｄＴ＿ｄｅｌ＿ｄａｙ）に対応する評価値のデータを、累積データから削除している。

ステップＳ２２にて、コントローラ１０は、メモリ１２に記録された累積データを用いて、パワーモジュール３０の劣化を評価する。そして、制御フローが終了する。

次に、図３を用いて、メモリ１２に記録されるデータ推移について説明する。図３は、パワーモジュール３０の温度変化を示すグラフである。縦軸はパワーモジュール用温度センサ３１の検出温度を示し、横軸は時間を示す。第２入力サイクルは、少なくとも３つの第１入力サイクルを含んでおり、第１入力サイクルの回数は、時系列で、ｋ－２回目、ｋ－１回目、ｋ回とする。そして、ｋ回目の第１入力サイクルの終了後に、日付が変わる。

時刻ｔ０の時点で、日付が変わり、第２入力サイクルが開始する。時刻ｔ１の時点で、メインスイッチがオン状態になる。パワーモジュール用温度センサ３１は初期温度（Ｔｏ）を検出する。

時刻ｔ２の時点で、メインスイッチがオンからオフに切り換わり、ｋ－２回目の第１入力サイクルが終了する。この時点で、メモリ１２には、最大温度（Ｔｍａｘ［ｋ－２］）が一日中最大温度（Ｔｍａｘ＿ｔｒｉｐ）として記憶され、最小温度（Ｔｍｉｎ［ｋ－２］＝Ｔо）が一日中最大温度（Ｔｍｉｎ＿ｔｒｉｐ）として記録され、最大温度変化（ｄＴｍａｘ［ｋ－２］）が削除候補データ（ｄＴ＿ｄｅｌ）として記録される。

時刻ｔ３の時点で、メインスイッチがオフからオンに切り換わり、ｋ－１回目の第１入力サイクルが開始する。そして、時刻ｔ４の時点で、メインスイッチがオンからオフに切り換わり、ｋ－１回目の第１入力サイクルが終了する。ｋ－１回目の第１入力サイクル中の最大温度（Ｔｍａｘ［ｋ－１］）は、ｋ－２回目の第１入力サイクル中の最大温度（Ｔｍａｘ［ｋ－２］）より高くなっている。そのため、メモリ１２に記録される一日中最大温度（Ｔｍаｘ＿ｔｒｉｐ）は、最大温度（Ｔｍａｘ［ｋ－２］）から最大温度（Ｔｍａｘ［ｋ－１］）に更新される。また、メモリ１２に記録された削除候補データ（ｄＴ＿ｄｅｌ）は、最大温度変化（ｄＴｍａｘ［ｋ－２］）から最大温度変化（ｄＴｍａｘ［ｋ－１］）に更新される。

時刻ｔ５の時点で、メインスイッチがオフからオンに切り換わり、ｋ回目の第１入力サイクルが開始する。そして、時刻ｔ６の時点で、メインスイッチがオンからオフに切り換わり、ｋ回目の第１入力サイクルが終了する。ｋ回目の第１入力サイクル中の最大温度（Ｔｍａｘ［ｋ］）は、ｋ－１回目の第１入力サイクル中の最大温度（Ｔｍａｘ［ｋ－１］）より低い。そのため、一日中最大温度（Ｔｍаｘ＿ｔｒｉｐ）は更新されず、削除候補データ（ｄＴ＿ｄｅｌ）も更新されない。

時刻ｔ７の時点で日付が変わり、一日中最大温度（Ｔｍаｘ＿ｔｒｉｐ）が確定するため、一日中最大温度変化（ｄＴｍａｘ＿ｄａｙ）を演算できる。時刻ｔ７の時点で、メモリ１２には、最大温度（Ｔｍａｘ［ｋ－１］）が一日中最大温度（Ｔｍａｘ＿ｔｒｉｐ）として記憶され、最小温度（Ｔо）が一日中最大温度（Ｔｍｉｎ＿ｔｒｉｐ）として記録され、最大温度変化（ｄＴｍａｘ［ｋ－１］）が削除候補データ（ｄＴ＿ｄｅｌ）と記録されている。

コントローラ１０は、最大温度（Ｔｍａｘ［ｋ－１］）と最小温度（Ｔо）との差分から、一日中最大温度変化（ｄＴｍａｘ＿ｄａｙ）を演算する。また、コントローラは、一日中最大温度変化（ｄＴｍａｘ＿ｄａｙ）を評価値に変換した上で、評価値のデータを累積データに加算する。

また、コントローラ１０は、削除候補データ（ｄＴ＿ｄｅｌ）としてメモリ１２に記録されている最大温度変化（ｄＴｍａｘ［ｋ－１］）を重複削除データ（ｄＴ＿ｄｅｌ＿ｄａｙ）に確定した上で、重複削除データ（ｄＴ＿ｄｅｌ＿ｄａｙ）に対応する評価値のデータを、累積データから削除する。これにより、劣化評価に用いるデータ精度を保ちつつ、かつ、限られたデータ容量下で、適切なデータを記憶することができる。

上記のように本実施形態では、パワーモジュール３０等の対象部品に入力される負荷の入力サイクルを検出し、パワーモジュール用温度センサ３１等のセンサを用いて、対象部品に入力される負荷値を、検出された入力サイクル毎に測定し、測定された前記負荷値の負荷データをメモリ１２に記録する。これにより、対象部品に対して入力される負荷の入力状況を把握できるため、対象部品の評価のために、有用性の高い負荷情報を管理できる。また、対象部品の劣化解析に必要な負荷情報を管理することができる。また、直接的にセンサで測定できない入力負荷においてもその情報を間接的に推測できるデータを測定し、その入力負荷情報を取得できる。

また本実施形態では、対象部品が起動してから停止するまでの期間を入力サイクルとする。これにより、対象部品の劣化因子に応じたサイクルを設定することで、解析精度を向上しつつ有用性の高い負荷情報を管理できる。

また本実施形態では、入力サイクルは、第１入力サイクル及び第２入力サイクルを含み、対象部品が起動してから停止するまでの期間を第１入力サイクルとし、記第２入力サイクルが第１入力サイクルより長くなるように、サイクル期間を設定する。そして、第１入力サイクル毎に、センサを用いて、第１入力サイクル中で最も負荷の大きい負荷値を第１最大負荷値として測定し、第１最大負荷値（最大温度変化（ｄＴｍａｘ［ｋ］）に相当）を含む負荷データをメモリ１２に記録し、メモリ１２に記録された第１最大負荷値に基づき、第２入力サイクル中で最も負荷の大きい負荷値を第２最大負荷値（一日中最大温度変化（ｄＴｍａｘ＿ｄａｙ）に相当）として演算し、第２最大負荷値を含む負荷データをメモリ１２に記録する。これにより、対象部品の劣化因子に応じたサイクルを複数設定することで、解析精度を向上しつつ有用性の高い負荷情報を管理できる。また、負荷情報を複数取得することにより、対象部品の入力負荷ばらつき及び部品ばらつきを考慮することが可能となるため、劣化解析精度を向上できる。

また本実施形態では、時刻情報に基づき、第２入力サイクルの区切りを判定する。これにより、解析精度を向上しつつ有用性の高い負荷情報を管理できる。

また本実施形態では、第１最大負荷値に基づき、対象部品の劣化を評価するための評価値を第１入力サイクル毎に演算し、複数評価値を累積データとしてメモリ１２に記憶し、第２最大負荷値と入力負荷の最大値が重複する第１最大負荷値に対応するデータを、累積データから削除する。これにより、解析精度を維持しつつ記録データの容量を抑えられる。また、なるべく少ないデータ容量で、対象部品の入力負荷の情報を記録することができる。

また本実施形態では、測定された負荷値に基づき、対象部品の劣化を評価する評価値を入力サイクル毎に演算し、評価値を負荷の大きさに応じた分布データとしてメモリ１２に記録する。これにより、劣化に対する入力負荷の過程が重要なものに関しては解析精度を向上できる。

また本実施形態では、負荷値を測定する測定器及びメモリのいずれか一方が故障した場合には、新たなデータをメモリ１２に記録しない。これにより、不要データが記録されず、解析精度の悪化を抑制できる。

また本実施形態では、メモリ１２の記録容量が上限値に達した場合には、新たに測定された負荷値に関するデータをメモリ１２に記録しない。これにより、メモリ１２に記録された第１入力サイクルの負荷データと第２入力サイクルの負荷データとの関連性を維持することで解析精度の悪化を抑制できる。

また本実施形態に係る変形例として、入力サイクル毎に演算された評価値の合計値を、対象部品の負荷データとしてメモリ１２に記録してもよい。これにより、解析精度に必要なデータに絞って記録することにより容量を抑えられる。

なお本実施形態において、コントローラ１０は、パワーモジュール用温度センサ３１の状態、コントローラ１０に含まれる測定器の状態、メインコントローラ４からの受信信号の状態、メモリ１２の状態を診断しなくてよい。

また本実施形態では、第１入力サイクルをサイクルカウントに設定し、及び、第２入力サイクルカウントに設定した上で、レインフロー法による劣化評価を行うが、第１入力サイクルをサイクルカウントしたレインフロー法により劣化評価を行ってもよい。

１…モータ
２…モータ用温度センサ
３…バッテリ
４…メインコントローラ
１０…コントローラ
１１…ＣＰＵ
１２…メモリ
２０…平滑コンデンサ
２１…平滑コンデンサ用温度センサ
３０…パワーモジュール
３１…パワーモジュール用温度センサ
１００…電力変換装置

Claims

プロセッサを用いて、対象部品に入力される負荷の情報を管理する情報管理方法において、
前記対象部品に入力される負荷の入力サイクルである第１入力サイクルとして、前記対象部品が起動してから停止するまでの期間を検出し、
センサを用いて、前記対象部品に入力される第１負荷値を、検出された前記第１入力サイクル毎に測定し、
測定された前記第１負荷値に基づいて、前記第１入力サイクルより長い第２入力サイクル毎に、第２負荷値を演算し、
前記第１負荷値と前記第２負荷値を含む負荷値の負荷データをメモリに記録する情報管理方法。
プロセッサを用いて、対象部品に入力される負荷の情報を管理する情報管理方法において、
前記対象部品に入力される負荷の入力サイクルを検出し、
センサを用いて、前記対象部品に入力される負荷値を、検出された前記入力サイクル毎に測定し、
測定された前記負荷値の負荷データをメモリに記録し、
前記入力サイクルは、第１入力サイクル及び第２入力サイクルを含み、
前記第１入力サイクルは、前記対象部品が起動してから停止するまでの期間であり、
前記第２入力サイクルは、前記第１入力サイクルより長く、
前記第１入力サイクル毎に、前記センサを用いて、前記第１入力サイクル中で最も負荷の大きい前記負荷値を第１最大負荷値として測定し、
前記第１最大負荷値を含む前記負荷データを前記メモリに記録し、
前記メモリに記録された前記第１最大負荷値に基づき、前記第２入力サイクル中で最も負荷の大きい前記負荷値を第２最大負荷値として演算し、
前記第２最大負荷値を含む前記負荷データを前記メモリに記録する情報管理方法。
時刻情報に基づき、前記第２入力サイクルの区切りを判定する請求項２記載の情報管理方法。
前記第１最大負荷値に基づき、前記対象部品の劣化を評価するための評価値を前記第１入力サイクル毎に演算し、
前記評価値を累積データとして前記メモリに記憶し、
入力負荷の最大値が前記第２最大負荷値と重複する前記第１最大負荷値に対応するデータを、前記累積データから削除する請求項２又は３記載の情報管理方法。
前記第１最大負荷値に基づき、前記対象部品の劣化を評価するための第１評価値を前記第１入力サイクル毎に演算し、
前記第２最大負荷値に基づき、前記対象部品の劣化を評価するための第２評価値を前記第２入力サイクル毎に演算し、
前記第１評価値及び前記第２評価値を負荷の大きさに応じた分布データとして前記メモリに記録する請求項２～４のいずれか一項に記載の情報管理方法。
前記第１最大負荷値に基づき前記対象部品の劣化を評価するための第１評価値を前記第１入力サイクル毎に演算し、
前記第２最大負荷値に基づき前記対象部品の劣化を評価するための第２評価値を前記第２入力サイクル毎に演算し、
前記第１入力サイクル毎に演算された前記第１評価値及び前記第２入力サイクル毎に演算された前記第２評価値の合計値を、前記対象部品の負荷データとして前記メモリに記録する請求項２～４のいずれか一項に記載の情報管理方法。
前記負荷値を測定する測定器及び前記メモリのいずれか一方が故障した場合には、新たなデータを前記メモリに記録しない請求項１～６のいずれか一項に記載の情報管理方法。
前記メモリの記録容量が上限値に達した場合には、新たに測定された前記負荷値に関するデータを前記メモリに記録しない請求項１～７のいずれか一項に記載の情報管理方法。
対象部品に入力される負荷の情報を管理する情報管理装置において、
前記負荷の情報を管理するプロセッサと、
前記対象部品に入力される負荷を検出するセンサと、
負荷データを記録するメモリとを備え、
前記プロセッサは、
前記対象部品に入力される負荷の入力サイクルである第１入力サイクルとして、前記対象部品が起動してから停止するまでの期間を検出し、
検出された前記第１入力サイクル毎に、前記センサを用いて前記対象部品に入力される第１負荷値を測定し、
測定された前記第１負荷値に基づいて、前記第１入力サイクルよりも長い第２入力サイクル毎に、第２負荷値を演算し、
前記第１負荷値と前記第２負荷値を含む負荷値の負荷データを前記メモリに記録させる情報管理装置。