JP2016136129A5

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Filing date: 2015-10-14
Publication date: 2020-08-20
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Description

電気的短絡検出のためのシステムおよび方法

本明細書に記述される発明主題についての実施形態は、電力抵抗器のような、電子システムの電気的短絡の検出に関する。

既知の電子システムには、電流を抵抗器に伝導し、電流を放散させるものがある。例えば、いくつかの車両は、発電制動中または回生制動中にモータによって生成された電力を受け取る伝導リボンを有するグリッドを含む。この電力はモータによって生成され、車両の動きを遅くしたり停めたりするように作用する。電力は、車両の発電制動システムから熱として放散されるために、グリッドに伝導される。

グリッドは、１つ以上の一連の抵抗器から形成され得る。これらの抵抗器は、相互に比較的近接して配置されている伝導プレート中に実装され得る。時間の経過とともに、グリッドへの損傷、標準的な損耗または他の理由により、抵抗器の互いの相対位置が変化し始める可能性がある。もし、抵抗器が（例えば振動または他の動きにより）互いに接触すると、抵抗器間における内部の電気的短絡が発生する可能性がある。この短絡は、グリッドを傷つけたり、発電制動システムを傷つけたり、およびそれ以外にも、車両の作動に悪影響を及ぼす可能性がある。

１つの実施形態では、（例えば電気システムにおける短絡を検出するための）方法は、電気システムの１つ以上の抵抗素子を通して伝導される電流の特性を測定する工程を含む。電流は、印加電圧として電源から電気システムに供給される。当該方法はまた、１つ以上の抵抗素子の１つ以上の電気抵抗の変化を表す抵抗変化信号を判定する工程を含む。抵抗変化信号は、測定される電流の特性と、測定される電流の特性または電源によって供給される印加電圧の１つ以上の、ローパスフィルタ処理後の値との差に、少なくとも部分的に基づき得る。当該方法はまた、抵抗変化信号に少なくとも部分的に基づいて、短絡イベントを特定する工程を含み得る。

別の実施形態では、システム（例えば検出システム）は、感知装置および処理アセンブリを含む。感知装置は、電気システムの１つ以上の抵抗素子を通って伝導される電流の特性を測定するように構成される。電流は、印加電圧として電源から電気システムに供給され得る。処理アセンブリは、１つ以上の抵抗素子の１つ以上の電気抵抗の変化を表す抵抗変化信号を判定するように構成され得る。抵抗変化信号は、測定される電流の特性と、測定される電流の特性または電源によって供給される印加電圧の１つ以上の、ローパスフィルタ処理後の値との差に、少なくとも部分的に基づき得る。処理アセンブリは、抵抗変化信号に少なくとも部分的に基づいて、短絡イベントを特定するように構成され得る。

ここで、添付の図面を簡単に参照する。
１つの実施形態における動力システムを図示する。図１に示される動力システムの電気システム、および１つの実施形態における電気的短絡検出システムの概略図を図示する。図１に示される電気システムおよび図２に示される検出システムの、１つの実施形態についての回路図である。そして、短絡イベントを検出するための方法の、１つの実施形態についてのフローチャートである。

本明細書に記述される発明主題についての１つ以上の実施形態は、電子システムにおける電気的短絡を検出する。１つの態様では、本明細書に記述されるシステムおよび方法は、鉄道車両や他のオフハイウェイ車両（ＯＨＶ）のような車両の、発電制動グリッド（ＤＢＧ）における電気的短絡を検出するために使用され得る。しかし、すべての実施形態がＤＢＧまたは鉄道車両に限定されるわけでは無い。１つ以上の実施形態が、非車両システムおよび、鉄道車両またはＯＨＶ以外の車両システムを含む、その他のシステムにおける短絡を検出するために使用され得る。

ＤＢＧの作動中に、ＤＢＧの伝導プレートが電気的短絡を起こし、ＤＢＧの電流が、プレートによって形成される電気抵抗の少なくとも一部を迂回する場合がある。プレートは、例えば、電流によって生じた熱をプレート周りの空気に放散させる送風機（例えばファン）が作り出す空気の流れによって動揺が加えられると、短絡を起こすことがある。しかし、プレートはまた、ＤＢＧの熱サイクルによる短絡を起こす可能性もあり、それは金属元素の歪みおよび／または転移を生じさせ得る。これらの短絡は、２つ以上のプレート間に、局所的なホットスポットを形成し、それが最終的に、火花、溶解、アーク放電およびＤＢＧの故障につながる可能性がある。

ＤＢＧの故障を防ぐために、本明細書に記述されるシステムと方法は、電気的短絡の早期検出を提供し得る。短絡を早期に検出することによって、予防的な点検保守を整備することが可能となり、それによりＤＢＧまたは他の電気システムのより深刻な損傷および／またはダウンタイムを回避することができる。

図１は、１つの実施形態における動力システム（１００）を図示する。動力システム（１００）は機関車として示されているが、代替として車両でない別タイプのシステムまたは別タイプの車両であっても良い。システム（１００）は、例えば発電制動作動中に電力を生成するトラクションモータなどの電源（１０２）を含む。代替として、電源（１０２）は、オルタネータ、ジェネレータ、バッテリーまたは他の電力源を表し得る。電源（１０２）は電流を生成し、その電流は電気システム（１０４）に伝導される。電気システム（１０４）は、電力抵抗器などの１つ以上の抵抗素子を含む。これらの抵抗素子は、電源（１０２）からの電流を熱に変換する。熱は例えば送風機（例えばファン）によって、動力システム（１００）から放散され得る。図示されている実施形態では、電源（１０２）は、電動システム（１００）の発電制動中に電流を生成するトラクションモータを含み得る。電気システム（１０４）は、電力を熱に変換して放散させるＤＢＧを含み得る。

図２は、１つの実施形態における電気システム（１０４）および電気的短絡検出システム（２００）（図２では「検出システム」）の概略図を図示する。システム（１０４）は、導通状態で相互に直列接続されるいくつかの電気的抵抗素子（２０２）を含む。図示されている実施形態では、抵抗素子（２０２）は、直交する２方向がそれらに直交する第３の方向よりも長い外形を有する、伝導性のある二次元ボディなどの、伝導プレートである。代替として、抵抗素子（２０２）は他タイプの抵抗器であり得る。システム（１０４）の作動中に、電源（１０２）からの電力が抵抗素子（２０２）を通って伝導される。抵抗素子（２０２）は、電気システム（１０４）を通る電流の流れを減少させ、電力を熱に変換する。１つの例として、車両の発電制動中に、車両のトラクションモータによって生成された電力が抵抗素子（２０２）（例えばＤＢＧ）へ伝導され、熱として放散される事が可能である。

抵抗素子（２０２）は、比較的近い間隔で配置され得る。作動中、抵抗素子（２０２）は、送風機によって生成された空気の流れにより互いの相対位置が変化する、および／または、抵抗素子（２０２）へと伝導される電力によって生成される熱のために曲がる、あるいは変形する可能性がある。この位置変化および／または変形によって、抵抗素子（２０２）は相互に接触して電気的短絡を起こす可能性がある。短絡は動力システム（１００）を傷付ける、および／または、動力システム（１００）の作動を制限する可能性がある。

検出システム（２００）は、1箇所以上で電気システム（１０４）と導通接続され、電気システム（１０４）を通って伝導される電流の電気的特性をモニタする。検出システム（２００）は、電気システム（１０４）の電気抵抗の変化を経時的にモニタし、これらの変化に基づいて電気的短絡を検出する。例えば、抵抗素子（２０２）が互いに接触していない間は、抵抗素子（２０２）を通って伝導される電圧および／または電流は、電源（１０２）によって生成される電圧に比例し得る。電源（１０２）によって生成され電気システム（１０４）に伝導される電圧および／または電流は、抵抗素子（２０２）に印加される電圧または電流であることから、印加電圧（Ｖ _ｄｃ）または印加電流と呼ぶ事ができる。抵抗素子（２０２）を通って伝導される電圧および／または電流（本明細書では伝導電圧または伝導電流と呼ばれる）は、１つ以上の比例定数で印加電圧および／または印加電流に比例し得る。例えば、伝導電圧と比例定数の積は入力電圧に等しい、および／または、伝導電流と、同じかまたは別の比例定数の積は入力電圧に等しい。比例定数は、経時的に、同一または実質上同一である。

しかしながら、抵抗素子（２０２）の２つ以上が少なくとも瞬間的に互いに接触し電気的短絡を引き起こす場合は、比例定数が急激に変化する可能性がある。したがって、伝導電圧および／または伝導電流の比率における急激な変化は、電気的短絡を意味し得る。検出システム（２００）は、電気的短絡が電気システム（１０４）および／または動力システム（１００）の作動に損傷を与える前に素早く短絡を特定するために、伝導電圧や伝導電流の変化、および／または、これらの電圧および／または電流の比率の変化をモニタする。

図３は、電気システム（１０４）および検出システム（２００）についての、１つの実施形態の回路図である。様々な抵抗素子群（２０２）が互いに並列接続され、それら抵抗素子群の中の抵抗素子（２０２）は互いに直列接続されている。例えば、「１」「２」および「３」とラベルされている抵抗素子（２０２）は第１群において互いに直列接続され、「４」「５」および「６」とラベルされている抵抗素子（２０２）は第２群において互いに直列接続され、「７」「８」および「９」とラベルされている抵抗素子（２０２）は第３群において互いに直列接続され、そして、「１０」「１１」および「１２」とラベルされている抵抗素子（２０２）は第４群において互いに直列接続され、第１群、第２群、第３群および第４群は互いに並列であり得る。スイッチ（３０４）を各群の抵抗素子（２０２）の反対側に配置し、どの抵抗素子（２０２）が電源（１０２）からの印加電流を受け取るかを制御する事が可能である。

検出システム（２００）は、抵抗素子（２０２）と伝導接続する感知装置（３００）を含む。感知装置（３００）は、電源（１０２）によって電気システム（１０４）へと供給される電流の特性を測定する１つ以上のデバイスパを表す。例えば、感知装置（３００）は、伝導電圧および／または伝導電流を測定できる。例えば、感知装置（３００）は、１つ以上の電圧計および／または電流計（３０２）（図３の「ＶＡＭ」）、高電圧フィルタ（３０６）（図３の「ＨｉｇｈＶ」）、および／または低電圧フィルタ（３０８）（図３の「ＬｏｗＶ」）を含み得る。電圧・電流計（３０２）および／またはフィルタ（３０６、３０８）は、図３に示される位置および／またはその他の位置にある抵抗素子（２０２）間の電圧、および／または、２つ以上の抵抗素子（２０２）との間の電圧低下を測定することができる。代替として、感知装置（３００）は、抵抗素子（２０２）の間を伝導される、および／または、抵抗素子（２０２）を通って伝導される、電圧および／または電流を測定する別タイプのセンサを含み得る。

検出システム（２００）はまた、感知装置（３００）と作動可能に接続される処理アセンブリ（３１０）を含み得る。例えば、処理アセンブリ（３１０）および感知装置（３００）は、１つ以上の有線および／または無線接続によって接続することができる。処理アセンブリ（３１０）は、１つ以上のプロセッサ（３１２）（図３の「Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ」、例えば、マイクロプロセッサ、コントローラ、またはその他の電気的なロジックベースのデバイス）を含む、および／または、それらと接続する、ハードウェア回路および／または電気回路を含む。この回路は、入力／出力モジュール（３１４）（図３の「Ｉ／Ｏ」）および入力／出力ボード（３１６）（図３の「ＣＩＯ」）を含むことができる。入力／出力モジュール（３１４）は、オペレータに提示するための出力される信号（例えば、検出された短絡をオペレータに警告するために、ディスプレイデバイスに伝達される信号）を生成する１つ以上のプロセッサを含む、および／または、それらと接続する、ハードウェア回路および／または電気回路を表し得る。入力／出力ボード（３１６）は、ディスプレイデバイスまたはその他の出力デバイスに信号を伝達するための、１つ以上のプロセッサを含む、および／または、それらと接続する、ハードウェア回路および／または電気回路を表し得る。随意に、入力／出力ボード（３１６）は、１つ以上のその他のデバイスからの信号入力、例えば電源（１０２）によって生成され電気システム（１０４）に伝導される印加電圧を表す信号など、を受け取ることが可能である。

図４は、短絡イベントを検出するための方法（４００）の、１つの実施形態に関するフローチャートである。方法（４００）は、１つの実施形態において、検出システム（３００）によって実施され得る。（４０２）で、伝導電圧および伝導電流は、感知装置（３００）によって測定される。（４０４）で、電源（１０２）によって電気システム（１０４）に供給される印加電圧および／または印加電流が判定される。例えば、感知装置（３００）は電気システム（１０４）と１箇所以上で接続され、電源（１０２）からの印加電圧を測定する。

（４０６）で、測定電圧および／または測定電流（例えば、伝導電圧および／または伝導電流）と、印加電圧および／または印加電流に対する測定電圧および／または測定電流とのフィルタ処理後の比率との差、が計算される。これらの差は抵抗変化信号と呼ばれ得る。

処理アセンブリ（３１０）は、伝導電圧および／または伝導電流の比率を計算し、電気システム（１０４）の比例定数を決定することができる。例えば、処理アセンブリ（３１０）は、第２と第３の抵抗素子（２０２）（図３の素子「２」と「３」）の間で測定された伝導電圧を、第５と第６の抵抗素子（２０２）（図３の素子「５」と「６」）の間、第８と第９の抵抗素子（２０２）（図３の素子「８」と「９」）の間、第１０と第１１の抵抗素子（２０２）（図３の素子「１０」と「１１」）の間、あるいは抵抗素子（２０２）の別の対の間、で測定された伝導電圧で除する。電気システム（１０４）に関するさらなる比例定数を計算するために、さらなる比率が測定され得る。

正常作動（例えば短絡がない場合）中には、比例定数は同一または実質上同一である（ある指定された閾値、例えば、１％、３％、５％あるいは別の値で変化しない）。しかしながら、経時的には、抵抗素子（２０２）によって提供される抵抗は、時間についてゆっくりと変化し得る。その結果、比例定数は時間についてゆっくり変化し得る。比例定数は抵抗変化信号と呼ぶことができる。正常状態（例えば短絡がない場合）では、比例定数の変化は、単にノイズが含まれ得るだけで、比例定数の実際の変化ではない。短絡は、２つ以上の抵抗素子（２０２）間の接触イベント中に生じ得る。そのような接触イベントでは、抵抗変化信号はノイズを上回って上昇し、短絡を表わすことができる。

１つの実施形態では、処理アセンブリ（３１０）は、印加電圧および伝導電圧から抵抗変化信号を計算することができる。代替として、抵抗変化信号は、印加電流および伝導電流から計算することができる。本明細書における記述は、電圧から抵抗変化信号を計算することに焦点を置いているが、すべての実施形態が電圧の使用に限定されるわけではない。

処理アセンブリ（３１０）によって計算され得る抵抗変化信号の１つの例は、比偏差信号である。１つの実施形態では、処理アッセンブリ（３１０）は、以下のように比偏差信号を計算する：

（等式１）

この時、ＲａｔｉｏＤｅｖｉａｔｉｏｎ（ｔ）は比偏差信号を表し、

Ｖ _ｇｒｉｄ（ｔ）

は電気システム（１０４）またはグリッドの電圧（例えば伝導電圧）を表し、

Ｖ _ｂａｓｅ（ｔ）

は印加電圧またはベース電圧、あるいは印加電圧を６や他の数字のような定数で割ったものを表し、そして

は

のローパスフィルタ処理を表す。

の値をローパスフィルタ処理することにより、

の変化で、指定された時間に満たない短かい時間内に発生したものは不要とすることができる。
例えば、１００ミリ秒内、５０ミリ秒内、０．１秒内または他の時間内で開始および終了する

の増加または減少は無視することができ、一方で、指定される時間より長く継続する

の増加または減少は、

の値として使用される。

の値は、比偏差信号のためのベースラインまたは期待値として使用できる。比例定数が著しく変化しない時間内では、

の値と

の値は近い数値で、結果として、比偏差信号は小さめまたはゼロとなる。しかし、比例定数が著しく変化する時間内では、

の値と

の値は離れた数値で、結果として、比偏差信号は大きめになる。

処理アセンブリ（３１０）によって計算され得る抵抗変化信号の別の例は、電圧偏差信号である。１つの実施形態では、処理アセンブリ（３１０）は、以下のように電圧偏差信号を計算する：

（等式２）

この時、ＶｏｌｔａｇｅＤｅｖｉａｔｉｏｎ（ｔ）は電圧偏差信号を表す。

処理アセンブリ（３１０）によって計算され得る抵抗変化信号の別の例は、以下のような偏差平方信号である：

（等式３）

この時、

は偏差平方信号を表し、

は

のローパスフィルタ処理を表し、そして

は

のローパスフィルタ処理を表す。

（４０８）で、測定電圧および／または測定電流（例えば、伝導電圧および／または伝導電流）と、印加電圧および／または印加電流に対する、測定電圧および／または測定電流のフィルタ処理後の比率との差が、短絡イベントを示唆するか否かについて判定を行う。例えば、処理アセンブリ（３１０）は、短絡イベントを特定するために抵抗変化信号を調べることができる。

上に記術される比偏差信号（ＲａｔｉｏＤｅｖｉａｔｉｏｎ（ｔ））に関し、短絡イベントは、閾値（Ｋ）を超過する比偏差信号の絶対値に対応して特定され得る。閾値は選択可能で、それにより検出システム（２００）の感度が変わる。例えば、検出システム（２００）は、閾値（Ｋ）が小さめだと短絡に対する感度は高めであるが短絡イベント誤認の可能性も高く、閾値（Ｋ）が大きめだと短絡に対する感度は低めであるが短絡イベント誤認の可能性が低くなる。

上に記述される電圧偏差信号（ＶｏｌｔａｇｅＤｅｖｉａｔｉｏｎ（ｔ））に関しては、短絡イベントは電圧偏差信号の値をモニタしている処理アセンブリ（３１２）によって特定することが可能である。例えば、短絡イベントは、閾値（Ｋ）とＶ _ｂａｓｅ（ｔ）の積を超過する電圧偏差信号の絶対値に対応して特定され得る。

上に記述される偏差平方信号（ＶｏｌｔａｇｅＳｑｕａｒｅｄＤｅｖｉａｔｉｏｎ（ｔ））に関しては、短絡イベントは偏差平方信号の値をモニタしている処理アセンブリ（３１２）によって特定することが可能である。例えば、短絡イベントは、閾値（Ｋ）、Ｖ _ｂａｓｅ（ｔ）と〈Ｖ _ｂａｓｅ（ｔ）〉の積を超過する偏差平方信号の絶対値に対応して特定され得る。

短絡イベントが検出されると、方法（４００）のフローは（４１０）に進むことができる。さもなければ、方法（４００）のフローは、電気システム（１０４）を追加的にモニタするために、（４０２）へ戻ることができる。（４１０）で、短絡イベントの累計値が変更される。例えば、抵抗変化信号が短絡を示すたびに短絡イベントが発生したと判定するのとは対照的に、処理アセンブリ（３１０）は、短絡イベントの回数、持続時間、および／またはエネルギーに基づいて、値を変化させる累積値をトラックすることができる。

１例として、処理アセンブリ（３１０）は、短絡イベントの合計数として、短絡イベントの累積値を計算することができる。そのような累積値の値の増加は、短絡イベントの深刻度の増加を示し得る。

別の例として、処理アセンブリ（３１０）は、短絡イベントの合計持続時間としての累計値を計算することができる。例えば、抵抗変化信号が上に記述の１つ以上の閾値を超過している合計持続時間は、累計値として計算され得る。もし、ある短絡イベントが１秒間続き、その後に０．５秒間の短絡イベントとさらに別の２秒間の短絡イベントが続く場合、短絡イベントの合計持続時間は３、５となり得る。合計持続時間の増加は、より短い合計持続時間に比して、抵抗素子（２０２）への損傷の増加を意味し得る。合計持続時間は、動力システム（１００）が開始位置から目標位置へ移動した後などに、０にリセットすることができる。

別の例として、処理アセンブリ（３１０）は、短絡イベントのエネルギーとしての累積値を計算することができる。例えば、処理アセンブリ（３１０）は、短絡イベント検出中の偏差平方信号の時間積分として、累積値を計算することができる。この累積値は、短絡イベントが発生している、抵抗素子（２０２）間の接触点へと向かう熱エネルギーまたは熱量を示し得る、および／または、それらの量に比例し得る。

（４１２）で、電気システム（１０４）が損傷している（したがって、短絡イベントを起こしている）ことを累積値が示しているか否かについて、判定がなされる。１つの実施形態では、処理アセンブリ（３１０）は、累積値の１つ以上と、関連する指定される閾値とを比較することができる。累積値が閾値を越える場合、処理アセンブリ（３１０）は、電気システム（１０４）が破損しているらしいと判定することができる。その結果、フローは（４１４）へと続き得る。そうでない場合は、方法（４００）のフローは（４０２）へ戻り得る。

（４１４）で、警告信号が生成される。この警告信号は、処理アセンブリ（３１０）によって生成され、動力システム（１００）のオペレータに提示され得る。警告信号はオペレータに対し、電気システム（１０４）が剥離などの損傷の初期段階にあることを示し得る。１つの態様において、累積値は、損傷の異なるレベルを表すいくつかの異なる閾値（例えば、様々な剥離段階）と比較され得る。閾値は、電気システム（１０４）を、上記量を測定しながら破壊状態までテストし、その間に、工学的判断に基づき閾値を設定することを通して、決定され得る。警告信号は、動力システム（１００）の作動を制御するために使用され得る。例えば、警告信号は、電力出力を低下させるために動力システム（１００）を無効にする、または、それ以外では、電気システム（１０４）へのさらなる損傷を防ぐために動力システム（１００）の作動を減じることができる。

方法（４００）は、動力システム（１００）の作動中に１回以上繰り返され得る。例えば、方法（４００）のフローは、電気システム（１０４）の追加的なモニタリングのために（４０２）へ戻り得る。

１つの実施形態において、（例えば、電気システムにおける短絡検出のための）方法は、電気システムの１つ以上の抵抗素子を通して伝導される、電流の特性を測定する工程を含む。電流は、印加電圧として電源から電気システムに供給される。方法はさらに、１つ以上の抵抗素子の１つ以上の電気抵抗の変化を表す抵抗変化信号を判定する工程を含む。抵抗変化信号は、測定される電流の特性と、測定される電流の特性または電源によって供給される印加電圧の１つ以上の、ローパスフィルタ処理後の値との差に、少なくとも部分的に基づき得る。方法はさらに、抵抗変化信号に少なくとも部分的に基づいて、短絡イベントを特定する工程を含み得る。

１つの態様では、印加電圧は、車両の発電制動中に車両のトラクションモータによって生成されることが可能であり、１つ以上の抵抗素子は、発電制動グリッドの１つ以上の抵抗器を含むことが可能であり、および／または、伝導電圧は、１つ以上の抵抗器にわたる電圧低下を含むことが可能である。

１つの態様では、抵抗変化信号は、短絡イベントによる１つ以上の抵抗素子内の熱の増加によって引き起こされる、１つ以上の電気抵抗の変化を表し得る。

１つの態様では、測定される電流の特性は、抵抗素子の少なくとも１つにわたる電圧低下を含み得る。

１つの態様では、抵抗変化信号は、抵抗素子の少なくとも１つにわたる電圧低下の印加電圧に対する比率と、抵抗素子の少なくとも１つにわたる電圧低下の印加電圧に対する比率のローパスフィルタ処理後の値との差、を表し得る。

１つの態様では、短絡イベントは、指定される０以外の閾値を超過する抵抗変化信号の絶対値に対応して特定され得る。

１つの態様では、抵抗変化信号は、抵抗素子の少なくとも１つにわたる電圧低下と、印加電圧および抵抗素子の少なくとも１つにわたる電圧低下の印加電圧に対する比率のローパスフィルタ処理後の値の積との差、を表し得る。

１つの態様では、短絡イベントは、印加電圧および指定される０以外の閾値の積を超過する、抵抗変化信号の絶対値に対応して特定され得る。

１つの態様では、抵抗変化信号は、抵抗素子の少なくとも１つにわたる電圧低下および印加電圧のローパスフィルタ処理後の値の第１の積と、印加電圧および抵抗素子の少なくとも１つにわたる電圧低下のローパスフィルタ処理後の値の第２の積との差、を表し得る。

１つの態様では、短絡イベントは、印加電圧、少なくとも１つの抵抗素子にわたる電圧低下および指定される０以外の閾値の積を超過する、抵抗変化信号の絶対値に対応して特定され得る。

１つの態様では、方法はさらに、短絡イベントが特定される回数をモニタする工程、および、指定される０以外の閾値を超過して短絡イベントが特定される回数に対応する、電気システムへの損傷を表す警告信号を生成する工程を含み得る。

１つの態様では、方法はさらに、短絡イベントの合持続時間をモニタする工程、および、指定される０以外の閾値を超過する合計持続時間に対応する、電気システムへの損傷を表す警告信号を生成する工程を含み得る。

１つの態様では、方法はさらに、抵抗変化信号の時間積分をモニタする工程、および、指定される０以外の閾値を超過する時間積分に対応する、電気システムへの損傷を表す警告信号代表を生成する工程を含み得る。

１つの態様では、方法はさらに、短絡イベントの特定に少なくとも部分的に基づいて、警告信号を生成する過程を含み得る。警告信号は、電気システムを含む動力システムのオペレータに、電気システムへの損傷を示すことができる。

別の実施形態では、システム（例えば、検出システム）は、感知装置および処理アセンブリを含む。感知装置は、電気システムの１つ以上の抵抗素子を通して伝導される電流の特性を測定するように構成される。電流は、印加電圧として電源から電気システムに供給され得る。処理アセンブリは、１つ以上の抵抗素子の、１つ以上の電気抵抗の変化を表す抵抗変化信号を判定するように構成され得る。抵抗変化信号は、測定される電流の特性と、測定される電流の特性または電源によって供給される印加電圧の１つ以上の、ローパスフィルタ処理後の値との差に、少なくとも部分的に基づき得る。処理アセンブリはさらに、抵抗変化信号に少なくとも部分的に基づいて、短絡イベントを特定するように構成され得る。

１つの態様では、印加電圧は、車両の発電制動中に車両のトラクションモータによって生成されることが可能で、１つ以上の抵抗素子は、発電制動グリッドの１つ以上の抵抗器を含むことが可能で、また、伝導電圧は、１つ以上の抵抗にわたる電圧低下を含むことが可能である。

１つの態様では、抵抗変化信号は、短絡イベントによる、１つ以上の抵抗素子における熱の増加によって引き起こされる、１つ以上の電気抵抗の変化を表わすことができる。

１つの態様では、抵抗変化信号は、抵抗素子の少なくとも１つにわたる電圧低下の印加電圧に対する比率と、抵抗素子の少なくとも１つにわたる電圧低下の印加電圧に対する比率のローパスフィルタ処理後の値との差、を表すことができる。

１つの態様では、処理アセンブリは、指定される０以外の閾値を超過する抵抗変化信号の絶対値に対応して、短絡イベントを特定するように構成され得る。

１つの態様では、抵抗変化信号は、抵抗素子の少なくとも１つにわたる電圧低下と、印加電圧および抵抗素子の少なくとも１つにわたる電圧低下の印加電圧に対する比率のローパスフィルタ処理後の値の積との差、を表わすことができる。

１つの態様では、処理アセンブリは、印加電圧および指定される０以外の閾値の積を超過する抵抗変化信号の絶対値に対応する短絡イベントを特定するように構成され得る。

１つの態様では、抵抗変化信号は、少なくとも１つの抵抗素子および印加電圧のローパスフィルタ処理後の値の第１の積と、印加電圧および少なくとも１つの抵抗素子にわたる電圧低下のローパスフィルタ処理後の値の第２の積との差、を表すことができる。

１つの態様では、処理アセンブリは、印加電圧、少なくとも１つの抵抗素子にわたる電圧低下および指定される０以外の閾値の積を超過する抵抗変化信号の絶対値に対応して、短絡イベントを特定するように構成され得る。

１つの態様では、処理アセンブリは、短絡イベントが特定される回数をモニタし、指定される０以外の閾値を超過する短絡イベントが特定される回数に対応する、電気システムへの損傷を表す警戒信号を生成するように、構成され得る。

１つの態様では、処理アセンブリは、短絡イベントの合計持続時間をモニタし、指定される０以外の閾値を超過する合計持続時間に対応する、電気システムへの損傷を表す警戒信号を生成するように、構成され得る。

１つの態様では、処理アセンブリは、抵抗変化信号の時間積分をモニタし、指定される０以外の閾値を超過する時間積分に対応する、電気システムへの損傷を表す警告信号を生成するように、構成され得る。

１つの態様では、処理アセンブリは、短絡イベントの特定に少なくとも部分的に基づいて、警告信号を生成するように構成され得る。警告信号は、電気システムを含む動力システムのオペレータに、電気システムへの損傷を示すことができる。

上の記述は説明的なものであり、限定的なものではないと意図されている旨を理解されたい。例えば、上に記述の実施形態（および／またはその態様）は、相互に組み合わされた状態で使用され得る。加えて、本発明の範囲から逸脱することなく、本発明主題の教示に対して、特定の状況または素材を採用するために、多くの修正を行うことができる。本明細書に記述の素材の寸法および種類は、発明主題のパラメータを定義するように意図されているが、それらは決して限定的なものではなく、典型的な実施形態である。上記の記述を見直せば、当業者には他の多くの実施形態は明らかであろう。したがって、本発明主題の範囲は、添付の特許請求の範囲を参照して、特許請求の範囲が享受する等価物の全範囲とともに、決定されるべきである。添付の特許請求の範囲において、用語「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」および「そこで（ｉｎｗｈｉｃｈ）」はそれぞれ、「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」および「そこで（ｗｈｅｒｅｉｎ）」の平易な英語の同義語として使用される。また、以下の特許請求の範囲において、用語「第１の」、「第２の」および「第３の」等は、単にラベルとして使用され、それらの目的物に数値的要件を課すことを意図していない。さらに、以下の特許請求の範囲の制限は、「手段プラス機能」の形式で書かれてはおらず、そのような請求項の範囲の限定が、明示的に“〜のための手段（ｍｅａｎｓｆｏｒ）”という句を使用しその後に機能に関する説明が続き、その後にさらなる構造を伴わない限り、または、その後にさらなる構造を伴うまでは、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１２（ｆ）に基づいて解釈されることを意図していない。

この書面による記述では、例を使用して本発明主題のいくつかの実施形態を開示し、また、当業者が本発明主題の実施形態を実践することを可能にし、任意のデバイスまたはシステムの作成と使用、および、包含される方法の実施を含む。本発明主題の特許可能な範囲は特許請求の範囲によって定義され、当業者が考えつく他の例を含むことができる。そのような他の例は、それらが特許請求の範囲の文字言語と異ならない構造的要素を有する場合、または、それらが特許請求の範囲の文字言語と実質的に異なることの無い構造的要素の等価性を含む場合、特許請求の範囲の範囲内にあるものと意図される。

本発明主題の特定の実施形態に関する前述の記述説明は、添付の図面と併せて読むとより良く理解されるであろう。図が様々な実施形態の機能ブロックについての略図を示している範囲において、機能ブロックは必ずしも、ハードウェア回路間に区切りがあることを示すものではない。したがって、例えば、1つ以上の機能ブロック（例えば、プロセッサまたはメモリ）を、単一のハードウェア（例えば、汎用メッセージプロセッサ、マイクロコントローラ、ランダムアクセスメモリ、ハードディスク等）に実装できる。同様に、プログラムは、独立型プログラムであったり、オペレーティングシステムにサブルーチンとして組み込まれていたり、インストールされたソフトウェアパッケージの機能であることが可能である。様々な実施形態は、図面に示される配置および手段に限定されない。

本明細書で使用される場合、単数で列挙され、「１つの（ａ）」または「１つの（ａｎ）」という単語が前に置かれる要素または工程は、そうでない旨が明示的に述べられない限り、複数の当該要素または工程を除外しないと理解されるべきである。さらに、本発明主題の「１つの実施形態（ｏｎｅｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」への言及は、同様に挙げられている特徴を含む、追加の実施形態の存在を排除すると解釈されることを意図していない。その上、そうでない旨が明示的に述べられていない限り、特定の特性を有する１つの要素または複数の要素を「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」または「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」または「有している（ｈａｖｉｎｇ）」実施形態は、当該特性を有さない追加的要素を含み得る。

Claims

方法であって、
印加電圧として電源から電気システムに供給され、そして、前記電気システムの１つ以上の抵抗素子を通して伝導される電流の特性を測定する工程；
前記測定される電流の前記特性と、前記測定される電流の前記特性または前記電源によって供給される前記印加電圧の１つ以上の、フィルタ処理後の値との差に、少なくとも部分的に基づいて、前記１つ以上の抵抗素子の抵抗変化を判定する工程；および
前記抵抗変化に少なくとも部分的に基づいて、短絡イベントを特定する工程
を含み、
測定される電流の前記特性が、前記１つ以上の抵抗素子の少なくとも１つにわたる電圧低下であり、および
前記抵抗変化が、前記１つ以上の抵抗素子の少なくとも１つにわたる前記電圧低下の前記印可電圧に対する比率と、前記１つ以上の抵抗素子の少なくとも１つにわたる前記電圧低下の前記印可電圧に対する前記比率のフィルタ処理後の値との差を表す、方法。
前記印加電圧が、車両の発電制動中に前記車両のトラクションモータによって生成され、前記１つ以上の抵抗素子が発電制動グリッドの１つ以上の抵抗器を含み、そして、前記印加電圧が前記１つ以上の抵抗素子にわたる電圧低下である、請求項１に記載の方法。
前記短絡イベントが、指定される０以外の閾値を超過する前記抵抗変化に対応して特定される、請求項１に記載の方法。
前記電気システムが発電制動グリッドである、請求項１に記載の方法。
方法であって、
印加電圧として電源から電気システムに供給され、そして、前記電気システムの１つ以上の抵抗素子を通して伝導される電流の特性を測定する工程；
前記測定される電流の前記特性と、前記測定される電流の前記特性または前記電源によって供給される前記印加電圧の１つ以上の、フィルタ処理後の値との差に、少なくとも部分的に基づいて、前記１つ以上の抵抗素子の抵抗変化を判定する工程；および
前記抵抗変化に少なくとも部分的に基づいて、短絡イベントを特定する工程
を含み、
測定される電流の前記特性が、前記１つ以上の抵抗素子の少なくとも１つにわたる電圧低下であり、および
前記抵抗変化が、前記１つ以上の抵抗素子の少なくとも１つにわたる前記電圧低下と、前記印加電圧および前記１つ以上の抵抗素子の少なくとも１つにわたる前記電圧低下の前記印加電圧に対する比率のフィルタ処理後の値の積との差を表す、方法。
前記短絡イベントが、前記印加電圧および指定される０以外の閾値の積を超過する前記抵抗変化に対応して特定される、請求項５に記載の方法。
方法であって、
印加電圧として電源から電気システムに供給され、そして、前記電気システムの１つ以上の抵抗素子を通して伝導される電流の特性を測定する工程；
前記測定される電流の前記特性と、前記測定される電流の前記特性または前記電源によって供給される前記印加電圧の１つ以上の、フィルタ処理後の値との差に、少なくとも部分的に基づいて、前記１つ以上の抵抗素子の抵抗変化を判定する工程；および
前記抵抗変化に少なくとも部分的に基づいて、短絡イベントを特定する工程
を含み、
測定される電流の前記特性が、前記１つ以上の抵抗素子の少なくとも１つにわたる電圧低下であり、および
前記抵抗変化が、前記１つ以上の抵抗素子の少なくとも１つにわたる前記電圧低下および前記印加電圧の第１のフィルタ処理後の値の第１の積と、前記印加電圧および前記１つ以上の抵抗素子の少なくとも１つにわたる前記電圧低下の第２のフィルタ処理後の値の第２の積、との差を表す、方法。
前記電気システムが発電制動グリッドである、請求項７に記載の方法。
方法であって、
印加電圧として電源から電気システムに供給され、そして、前記電気システムの１つ以上の抵抗素子を通して伝導される電流の特性を測定する工程；
前記測定される電流の前記特性と、前記測定される電流の前記特性または前記電源によって供給される前記印加電圧の１つ以上の、フィルタ処理後の値との差に、少なくとも部分的に基づいて、前記１つ以上の抵抗素子の抵抗変化を判定する工程；および
前記抵抗変化に少なくとも部分的に基づいて、短絡イベントを特定する工程；
前記短絡イベントが特定される回数、前記短絡イベントの合計持続時間、または、前記抵抗変化の時間積分の１つ以上をモニタする工程；および
第１の指定された０以外の閾値を超過する前記短絡イベントが特定される前記回数、第２の指定された０以外の閾値を超過する前記合計持続時間、または、第３の指定された０以外の閾値を超過する前記時間積分の１つ以上に対応して、前記電気システムへの損傷を表す警告信号を生成する工程
をさらに含む、方法。
前記電気システムが発電制動グリッドである、請求項９に記載の方法。
システムであって：
印加電圧として電源から電気システムに供給され、前記電気システムの１つ以上の抵抗素子を通って伝導される電流の特性を測定するように構成された感知装置：および
前記１つ以上の抵抗素子の１つ以上の電気抵抗の変化を表す抵抗変化を判定するように構成された処理アセンブリであって、前記抵抗変化は、前記測定される電流の前記特性と、前記測定される電流の特性または前記電源によって供給される前記印加電圧の１つ以上のフィルタ処理後の値との差に、少なくとも部分的に基づき、さらに、前記処理アセンブリは、前記抵抗変化に少なくとも部分的に基づいて短絡イベントを特定するように構成されている処理アセンブリを含み、
前記感知装置が、前記１つ以上の抵抗素子の少なくとも１つにわたる電圧低下を、前記電流の前記特性として測定するように構成され、
前記感知装置が、
前記１つ以上の抵抗素子の少なくとも１つにわたる前記電圧低下の前記印加電圧に対する比率と、前記１つ以上の抵抗素子の少なくとも１つにわたる前記電圧低下の前記印加電圧に対する前記比率のフィルタ処理後の値との差；
前記１つ以上の抵抗素子の少なくとも１つにわたる前記電圧低下と、前記印加電圧および前記１つ以上の抵抗素子の少なくとも１つにわたる前記電圧低下の前記印加電圧に対する比率のフィルタ処理後の値の積との差；または
前記１つ以上の抵抗素子の少なくとも１つにわたる前記電圧低下および前記印加電圧のフィルタ処理後の値の第１の積と、前記印加電圧および前記１つ以上の抵抗素子の少なくとも１つにわたる前記電圧低下のローパスフィルタ処理後の値の第２の積、との差
の１つ以上としての前記抵抗変化を測定するように構成される、システム。
前記印加電圧が車両の発電制動中に前記車両のトラクションモータによって生成され、前記１つ以上の抵抗素子が発電制動グリッドの１つ以上の抵抗器を含み、そして、前記伝導電圧が前記１つ以上の抵抗器にわたる電圧低下である、請求項１１に記載のシステム。
前記電気システムが発電制動グリッドである、請求項１１に記載のシステム。
システムであって：
印加電圧として電源から電気システムに供給され、前記電気システムの１つ以上の抵抗素子を通って伝導される電流の特性を測定するように構成された感知装置：および
前記１つ以上の抵抗素子の１つ以上の電気抵抗の変化を表す抵抗変化を判定するように構成された処理アセンブリであって、前記抵抗変化は、前記測定される電流の前記特性と、前記測定される電流の特性または前記電源によって供給される前記印加電圧の１つ以上のフィルタ処理後の値との差に、少なくとも部分的に基づき、さらに、前記処理アセンブリは、前記抵抗変化に少なくとも部分的に基づいて短絡イベントを特定するように構成されている処理アセンブリを含み、
前記処理アセンブリが、前記短絡イベントが特定される回数、前記短絡イベントの合計持続時間、または、前記抵抗変化の時間積分の１つ以上をモニタするように構成され、そして、指定される０以外の閾値を超過する前記短絡イベントが特定される前記回数、指定される０以外の閾値を超過する前記合計時間、または、指定される０以外の閾値を超過する前記時間積分の１つ以上に対応して、前記電気システムへの損傷を表す警告信号を生成するよう構成される、システム。
前記電気システムが発電制動グリッドである、請求項１４に記載のシステム。
システムであって：
印加電圧として車両のトラクションモータから前記車両の電気システムに供給され、前記電気システムの１つ以上の抵抗器を通って伝導される電流の特性を測定するように構成された感知装置：および
前記電気システムの前記１つ以上の抵抗器の１つ以上の電気抵抗の変化を表す抵抗変化を判定するように構成された処理アセンブリであって、前記抵抗変化は、前記測定される電流の前記特性と、前記測定される電流の前記特性または前記トラクションモータによって供給される前記電圧の１つ以上のローパスフィルタ処理後の値との差、に少なくとも部分的に基づき、さらに、前記処理アセンブリは、前記抵抗変化に少なくとも部分的に基づいて前記電気システムの短絡イベントを表す前記電気システムの熱の増加を特定するように構成されている処理アセンブリを含み、
前記感知装置が、前記１つ以上の抵抗器の少なくとも１つにわたる電圧低下を、電流の特性として測定するように構成され、
前記感知装置が、
前記１つ以上の抵抗器の少なくとも１つにわたる電圧抵抗の前記印加電圧に対する比率と、前記１つ以上の抵抗器の少なくとも１つにわたる前記電圧抵抗の前記印加電圧に対する前記比率のローパスフィルタ処理後の値との差；
前記１つ以上の抵抗器の少なくとも１つにわたる電圧低下と、前記印加電圧および前記１つ以上の抵抗器の少なくとも１つにわたる前記電圧低下の前記印加電圧に対する比率のローパスフィルタ処理後の値の積との差；または
前記１つ以上の抵抗器の少なくとも１つにわたる前記電圧低下および前記印加電圧のフィルタ処理後の値の第１の積と、前記印加電圧および前記１つ以上の抵抗器の少なくとも１つにわたる前記電圧低下のローパスフィルタ処理後の値の第２の積との差、
の１つ以上としての抵抗変化を測定するように構成される、システム。
前記処理アセンブリが、前記印加電圧と指定される０以外の閾値の積、または、前記印加電圧、前記１つ以上の抵抗器の少なくとも１つにわたる前記電圧低下および前記指定される０以外の閾値の積の、１つ以上を超過する前記抵抗変化の絶対値に対応して、熱の増加を特定するように構成されている、請求項１６に記載のシステム。
前記電気システムが発電制動グリッドである、請求項１６に記載のシステム。
システムであって：
印加電圧として車両のトラクションモータから前記車両の電気システムに供給され、前記電気システムの１つ以上の抵抗器を通って伝導される電流の特性を測定するように構成された感知装置：および
前記電気システムの前記１つ以上の抵抗器の１つ以上の電気抵抗の変化を表す抵抗変化を判定するように構成された処理アセンブリであって、前記抵抗変化は、前記測定される電流の前記特性と、前記測定される電流の前記特性または前記トラクションモータによって供給される前記電圧の１つ以上のローパスフィルタ処理後の値との差、に少なくとも部分的に基づき、さらに、前記処理アセンブリは、前記抵抗変化に少なくとも部分的に基づいて前記電気システムの短絡イベントを表す前記電気システムの熱の増加を特定するように構成されている処理アセンブリを含み、
前記処理アセンブリが、前記短絡イベントが特定される回数、前記短絡イベントの合計持続時間、または、前記抵抗変化の時間積分の１つ以上をモニタするように構成され、そして、指定される０以外の閾値を超過する前記短絡イベントが特定される前記回数、指定される０以外の閾値を超過する前記合計時間、または、指定される０以外の閾値を超過する前記時間積分の１つ以上に対応して、前記電気システムへの損傷を表す警告信号を生成するよう構成される、システム。
前記電気システムが発電制動グリッドである、請求項１９に記載のシステム。