(57)【要約】【課題】電気的牽引システムの多相モータにおいて励起コイルの巻線間の抵抗性短絡箇所の追跡を、専用の特定センサを装備することなく可能にする方法を提供する。【手段】（ａ）モータを多相電流回生モードで作動させるように電気的牽引システムを制御するステップ（１２２）、（ｂ）抵抗性負荷（６０、または１５２）を位相別導線の各ペア間に接続するように、制御可能なスイッチ（６６）又はスイッチ群（チョッパ群１６０）を制御するステップ（１２４）であって、抵抗性負荷は、少なくともセンサの各々によって測定された電流の基底周波数成分の電力を比較することによって、抵抗性短絡箇所の検出を可能にし、（ｃ）抵抗性負荷が位相別導線の各ペア間に接続され、モータが電流回生モードで作動している場合に、センサによって測定された電流から電気的短絡の存在を検出するステップ（１２８、１３８）、を含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気的牽引システム（４）における、永久磁石を備えた多相モータ（３８）又は巻線同期式多相モータの、励起用コイルの巻線間の抵抗性短絡箇所の追跡方法であり、
前記電気的牽引システムは次の（ｉ）〜（ｖ）：
（ｉ）  前記永久磁石を備えた多相モータ又は巻線同期式多相モータであって、前記モータは前記モータの車軸（５０）を回転駆動する磁場を生成できる単数又は複数の励起コイルを各位相別に備え、
（ｉｉ）  前記モータの位相別のコイルを制御可能な多相動力源（２０）に接続するための位相別導線（３４〜３６）、
（ｉｉｉ）  前記位相別導線に関連した電流センサ（８４、８６）であって、前記センサは、位相別導線の各々に流れる電流を測定でき、
（ｉｖ）  前記センサによって測定された電流の関数として、前記モータの車軸のトルクを制御できる制御モジュール（８８）、
（ｖ）  少なくとも１個の抵抗性負荷（６０）又は三相可変抵抗性負荷（１５２）であって、そのいずれも、少なくとも１個の制御可能なスイッチを介して前記位相別導線の各ペア間に接続できる、
を含む電気的牽引システムであって、
（ａ）前記モータを多相電流回生モードで作動させるように前記電気的牽引システムを制御するステップ（１２２）と、
（ｂ）抵抗性負荷（６０、または１５２）を前記位相別導線の各ペア間に接続するように、制御可能なスイッチ（６６）又はスイッチ群（チョッパ群１６０）を制御するステップ（１２４）であって、
前記抵抗性負荷は、少なくとも前記センサの各々によって測定された電流の基底周波数成分の電力を比較することによって、抵抗性短絡箇所の検出を可能にし、
（ｃ）前記抵抗性負荷が前記位相別導線の各ペア間に接続され、前記モータが電流回生モードで作動している場合に、前記センサによって測定された電流から電気的短絡の存在を検出するステップ（１２８、１３８）と、
の各ステップを含むことを特徴とする抵抗性短絡箇所の追跡方法。
【請求項２】
前記モータを電流回生機として作動させること無く、前記牽引システムの故障を検知するためのステップ（ｄ）（１１０）を含み、かつ、前記ステップ（ａ）〜（ｃ）が前記ステップ（ｄ）において故障を検知した場合にのみ発動される、ことを特徴とする請求項１に記載の抵抗性短絡箇所の追跡方法。
【請求項３】
前記抵抗性負荷の抵抗性部分の値は可変であり、かつ、前記センサの各々によって測定された電流の基底周波数成分の電力を比較することによって電気的短絡の検出が少なくとも可能になるまで、前記抵抗性の部分の値を調節するためのステップ（１３６）を含む、ことを特徴とする請求項１に記載の抵抗性短絡箇所の追跡方法。
【請求項４】
ステップ（ｂ）において前記位相別導線の各ペア間に接続された前記抵抗性負荷は、前記モータの車軸の制動の際に、前記モータによって生成されたエネルギを消散するために前記位相別導線の間に接続される抵抗性負荷と同一である、ことを特徴とする請求項１に記載の抵抗性短絡箇所の追跡方法。
【請求項５】
前記多相動力源は、１端が前記位相別導線に電気的に接続され、他端が１対のＤＣ電圧導線（２２、２４）に電気的に接続されたインバータ／整流器（２０）から成り、前記ステップ（ｂ）は、前記ＤＣ電圧導線間の抵抗性負荷（６０）の接続の制御に係る、ことを特徴とする請求項１に記載の抵抗性短絡箇所の追跡方法。
【請求項６】
前記モータの単一の位相の前記単数又は複数のコイルの抵抗は内部抵抗と呼ばれ、Ｒｉｎｔによって表示され、前記ステップ（ｂ）において、前記モータによって生成された電流のある部分は前記抵抗性短絡箇所を流れ、前記モータによって生成された電流の別の部分は前記位相別導線を流れるようにするため、前記位相別導線の各ペア間の負荷（６０、１５２）の抵抗性部分の値は、Ｒｉｎｔと２００，０００×Ｒｉｎｔの間にある（シンボル“×”は乗算を表わす）、ことを特徴とする請求項１に記載の抵抗性短絡箇所の追跡方法。
【請求項７】
データ記録媒体であって、請求項１に記載の方法を実行するための命令を、前記命令が電子的コンピュータにより実行される際に、含むことを特徴とするデータ記憶媒体。
【請求項８】
電気的牽引システムであって、
前記電気的牽引システムは次の（ｉ）〜（ｖ）：
（ｉ）  永久磁石を備えた多相モータ（３８）又は巻線同期式多相モータであって、前記モータは前記モータの車軸（５０）を回転駆動する磁場を生成できる単数又は複数の励起コイルを各位相別に備え、
（ｉｉ）  前記モータの位相別のコイルを制御可能な多相動力源（２０）に接続するための位相別導線（３４〜３６）、
（ｉｉｉ）  前記位相別導線に関連した電流センサ（８４、８６）であって、前記センサは、位相別導線の各々に流れる電流を測定でき、
（ｉｖ）  前記センサによって測定された電流の関数として、前記モータの車軸のトルクを制御できる制御モジュール（８８）、
（ｖ）  少なくとも１個の抵抗性負荷（６０）又は三相可変抵抗性負荷（１５２）であって、そのいずれも、少なくとも１個の制御可能なスイッチを介して前記位相別導線の各ペア間に接続できる、
を含む電気的牽引システムであって、さらに、
（ｖｉ）  請求項１〜６のいずれかに記載の抵抗性短絡箇所の追跡方法を実行できる診断モジュール（９０）を、含むことを特徴とする電気的牽引システム。
【請求項９】
牽引システムにおいて具現化できる診断モジュールであって、
請求項１〜６のいずれかに記載の抵抗性短絡箇所の追跡方法を実行できる、ことを特徴とする診断モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、抵抗性短絡箇所の追跡方法、並びに、この方法に適したシステム、モジュール、及び記録媒体に係り、特にモータ等の電気的牽引システムの抵抗性短絡箇所の追跡方法、並びに、この方法に適した電気的牽引システム、診断モジュール、及びデータ記録媒体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
次の（ｉ）〜（ｉｖ）を有する車両牽引システムがある。
（ｉ）  永久磁石を備えた多相モータ又は巻線同期式多相モータであって、このモータは、モータの車軸を回転駆動する磁場を生成できる単数又は複数の励起コイルを各位相別に備え、
（ｉｉ）  モータの位相別のコイルを制御可能な多相動力源に接続するための位相別導線、
（ｉｉｉ）  位相別導線に関連した電流センサであって、このセンサは、位相別導線の各々に流れる電流を測定でき、
（ｉｖ）  センサによって測定された電流の関数として、モータの車軸のトルクを制御できる制御モジュール。
【０００３】
これらの牽引システムのあるものは、さらに少なくとも１つの抵抗性負荷を装備しており、その抵抗性負荷は少なくとも１個の制御可能なスイッチを介して位相別導線の各ペア間に接続できる。
【０００４】
抵抗性負荷は、車両の制動エネルギを消散するか、又は過電圧を削減するために、しばしば使用される。
【０００５】
有限インピーダンス性短絡とは、正常状態では互いに電気的に絶縁されている２個のモータ巻線間に（故障により）実在すると認められた短絡のことである。
しかしながら、この短絡は、ある（有限の）インピーダンスを有する。
このインピーダンスの実数部、即ち抵抗性成分は典型的に数ミリオームより大きく、一般には１０ミリオームより大きい。
簡単のため、明細書の以下の部分及び特許請求の範囲では、このような実数部がゼロでない有限インピーダンス性短絡を「抵抗性短絡」という。
この型の短絡の虚数部分は、ゼロであっても、なくてもよい。
【０００６】
この型の抵抗性短絡は、例えば、モータの単一のコイルの巻線間が短絡した場合に得られ、又は、２個の異なるコイルの巻線間が短絡した場合に得られる。
【０００７】
最近では、短絡により引き起こされるモータの誤動作の場合、２つの解決策（ｉ）（ｉｉ）が知られている。
（ｉ）では、全ての位相別導線の端部を共通のノードに電気的に接続し、又は、
（ｉｉ）では、全ての位相別導線をモータから電気的に切り離す。
【０００８】
解決策（ｉ）は、モータの各々の位相電流の平衡を、抵抗性短絡が存在する場合でも可能にする。
これは、抵抗性短絡箇所を通過する電流を除去するか、又は著しく削減する。
それ故、位相別導線の各々の電流の強度は厳密に同一であり、位相別導線に付けた電流センサにより、この平衡電流を測定しても、抵抗性短絡の存在箇所に関する情報は得られない。
【０００９】
解決策（ｉｉ）が使用される場合、位相別導線には電流が全く流れないので、位相別導線に付けた電流センサは抵抗性短絡の存在箇所の検知には使用できない。
【００１０】
従って、従来のシステムは、しばしば、さらに少なくとも１個の特別の専用センサを設けて、モータ巻線間の短絡のようなモータ故障の検知させている。
【００１１】
抵抗性短絡の検知のための特定のセンサは必ずしも信頼できない。
この情況では、特定のセンサを使用せずに抵抗性短絡を検知することが望ましい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
この要請を満たすための本発明の目的は、専用の特定センサを装備することなく抵抗性短絡箇所の追跡を可能にする方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、それ故、上述の牽引システムにおける抵抗性短絡箇所の追跡方法に関するものであり、以下のステップ（ａ）〜（ｃ）を含む。
（ａ）前記モータを多相電流回生モードで作動させるように前記電気的牽引システムを制御するステップ（１２２）、
（ｂ）抵抗性負荷（６０、または１５２）を前記位相別導線の各ペア間に接続するように、制御可能なスイッチ（６６）又はスイッチ群（チョッパ群１６０）を制御するステップ（１２４）であって、
前記抵抗性負荷は、少なくとも前記センサの各々によって測定された電流の基底周波数成分の電力を比較することによって、抵抗性短絡箇所の検出を可能にし、
（ｃ）前記抵抗性負荷が前記位相別導線の各ペア間に接続され、前記モータが電流回生モードで作動している場合に、前記センサによって測定された電流から電気的短絡の存在を検出するステップ（１２８、１３８）。
【００１４】
上述の本発明による方法では、モータのトルクを制御したのと同一の電流センサが抵抗性短絡の存在箇所を検知するために使用される。
それ故、抵抗性短絡の検知専用の特定センサの使用を必要としないので、この方法はより簡単に実行できる。
【００１５】
この追跡方法はその具体化にあたり、次の（ｉ）〜（ｖ）の特徴のうち、１つ以上を含むことができる。
（ｉ）  前記モータを電流回生機として作動させること無く、前記牽引システムの故障を検知するためのステップ（ｄ）（１１０）を含み、かつ、前記ステップ（ａ）〜（ｃ）が前記ステップ（ｄ）において故障を検知した場合にのみ発動される。
（ｉｉ）  前記抵抗性負荷の抵抗性部分の値は可変であり、かつ、前記センサの各々によって測定された電流の基底周波数成分の電力を比較することによって電気的短絡の検出が少なくとも可能になるまで、前記抵抗性の部分の値を調節するためのステップ（１３６）を含む。
（ｉｉｉ）  ステップ（ｂ）において前記位相別導線の各ペア間に接続された前記抵抗性負荷は、前記モータの車軸の制動の際に、前記モータによって生成されたエネルギを消散するために前記位相別導線の間に接続される抵抗性負荷と同一である。
（ｉｖ）  前記多相動力源は、１端が前記位相別導線に電気的に接続され、他端が１対のＤＣ電圧導線（２２、２４）に電気的に接続されたインバータ／整流器（２０）から成り、前記ステップ（ｂ）は、前記ＤＣ電圧導線間の抵抗性負荷（６０）の接続の制御に係る。
（ｖ）  前記モータの単一の位相の前記単数又は複数のコイルの抵抗は内部抵抗と呼ばれ、Ｒｉｎｔによって表示され、前記ステップ（ｂ）において、前記モータによって生成された電流のある部分は前記抵抗性短絡箇所を流れ、前記モータによって生成された電流の別の部分は前記位相別導線を流れるようにするため、前記位相別導線の各ペア間の負荷（６０、１５２）の抵抗性部分の値は、Ｒｉｎｔと２００，０００×Ｒｉｎｔの間にある（シンボル“×”は乗算を表わす）。
【００１６】
これらの特徴を持つ追跡方法の具体化は、さらに次の長所（ｉ）〜（ｉｖ）を有する。
（ｉ）  ステップ（ａ）〜（ｃ）を実行する前に牽引システムの故障の有無を検知するステップ（ｄ）を使用することにより、これらのステップ（ａ）〜（ｃ）が行なわれる回数を、故障の可能性が大きい場合に限定でき、それ故、車両の制動を最小限に限定できる。
（ｉｉ）  抵抗性負荷の抵抗性部分の値を調節することにより、この抵抗性短絡のインピーダンスが如何なる値のものであっても感度のよいレベルを維持するように、追跡すべき抵抗性短絡の特性に応じて本方法を適応させることができる。
（ｉｉｉ）  車両制動の際のエネルギ消散に使用するのと同一の抵抗性の負荷を使用することにより、本追跡方法の具現化をさらに簡単にすることができる。
（ｉｖ）  ＤＣ電圧導線間に接続できる抵抗性負荷を使用することにより、位相別導線の各ペア間に抵抗性負荷を接続するために単に単一のスイッチを使用すれば良いので、本方法は、より簡単に具現化できる。
【００１７】
また、本発明によるデータ記憶媒体は、上述の本発明による追跡方法を実行するための命令を、前記命令が電子的コンピュータにより実行される際に、含むことを特徴とする。
【００１８】
また、本発明による車両牽引システムは、次の（ｉ）〜（ｖｉ）を含むことを特徴とする。
（ｉ）  永久磁石を備えた多相モータ（３８）又は巻線同期式多相モータであって、前記モータは前記モータの車軸（５０）を回転駆動する磁場を生成できる単数又は複数の励起コイルを各位相別に備え、
（ｉｉ）  前記モータの位相別のコイルを制御可能な多相動力源（２０）に接続するための位相別導線（３４〜３６）、
（ｉｉｉ）  前記位相別導線に関連した電流センサ（８４、８６）であって、前記センサは、位相別導線の各々に流れる電流を測定でき、
（ｉｖ）  前記センサによって測定された電流の関数として、前記モータの車軸のトルクを制御できる制御モジュール（８８）、
（ｖ）  少なくとも１個の抵抗性負荷（６０）又は三相可変抵抗性負荷（１５２）であって、そのいずれも、少なくとも１個の制御可能なスイッチを介して前記位相別導線の各ペア間に接続できる、
（ｖｉ）  上述の本発明による電気的抵抗性短絡箇所の追跡方法のいずれかを実行できる診断モジュール（９０）。
【００１９】
最後に、本発明による診断モジュールは、上述の牽引システムにおいて具現化できる診断モジュールであって、上述の本発明による電気的抵抗性短絡箇所の追跡方法のいずれかを実行できる、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明による抵抗性短絡箇所の追跡方法では、モータのトルクを制御したのと同一の電流センサが抵抗性短絡の存在箇所を検知するために使用される。
それ故、抵抗性短絡の検知専用の特定センサの使用を必要としないので、この方法はより簡単に実行できる。
【００２１】
本発明による抵抗性短絡箇所の追跡方法は、上述のように具体化すると、さらに次の長所（ｉ）〜（ｉｖ）を有する。
（ｉ）  ステップ（ａ）〜（ｃ）を実行する前に牽引システムの故障の有無を検知するステップ（ｄ）を使用することにより、これらのステップ（ａ）〜（ｃ）が行なわれる回数を、故障の可能性が大きい場合に限定でき、それ故、車両の制動を最小限に限定できる。
（ｉｉ）  抵抗性負荷の抵抗性部分の値を調節することにより、この抵抗性短絡のインピーダンスが如何なる値のものであっても感度のよいレベルを維持するように、追跡すべき抵抗性短絡の特性に応じて本方法を適応させることができる。
（ｉｉｉ）  車両制動の際のエネルギ消散に使用するのと同一の抵抗性の負荷を使用することにより、本追跡方法の具現化をさらに簡単にすることができる。
（ｉｖ）  ＤＣ電圧導線間に接続できる抵抗性負荷を使用することにより、位相別導線の各ペア間に抵抗性負荷を接続するために単に単一のスイッチを使用すれば良いので、本方法は、より簡単に具現化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明は、以下の説明を読むことによって一層よく理解できるであろう。
但し本記述は単に、本発明の権利請求の範囲を制限しない実施例を、そして添付した図面を参照する実施例を与えるものである。
【実施例１】
【００２３】
図１は、牽引システム４を装備した車両２を示し、牽引システムは車両２の駆動輪６を回転駆動できる。
今の場合、車両２は、列車などの鉄道車両である。
【００２４】
この説明の以下の部分では、本技術分野に熟達している人に良く知られているような機能、構成、作用については、詳細な記述を省く。
さらに、簡単のため、図１では、１個の駆動輪だけを示す。
【００２５】
牽引システム４には、架線１０からＤＣ電圧が供給される。
より詳しくは、牽引システム４は、直列に接続されたパンタグラフ１２、入力コイル１３、回路遮断器１４を介して架線１０に接続される。
【００２６】
システム４は、制御可能な三相インバータ／整流器２０からなる多相動力源を含み、三相インバータ／整流器２０の入力はＤＣ電圧供給バスに接続される。
【００２７】
ＤＣ電圧供給バスは、今の場合、２つの電気的導線２２及び２４によって形成される。
電気的導線２２は、供給電圧を伝える回路遮断器１４の出力に電気的に接続される。
電気的導線２４はアースのような参照電位に接続される。
【００２８】
これらの導線２２及び２４の一端は、インバータ／整流器２０のＤＣ電圧入力２６及び２７に、電気的に接続される。
【００２９】
インバータ／整流器２０は、位相別導線３４〜３６に各々接続された３つのＡＣ電圧出力３０、３１及び３２を備える。
【００３０】
このインバータ／整流器２０は、導線２２と２４の間のＤＣ電圧をＡＣ電圧に変形して、出力３０〜３２に伝え、また、その逆を行うことができる。
【００３１】
インバータ／整流器２０は、ＩＧＢＴ（絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタ）のような制御可能なスイッチを装備した、通常のインバータ整流器である。
【００３２】
通常、このインバータ／整流器２０は、並列に接続された３つの枝を含み、各枝は直列接続された２個の制御可能なスイッチを含み、２個の制御可能なスイッチの各々には、フリーホイール・ダイオードがアンチパラレル配置に接続される。
【００３３】
各位相別導線３４〜３６は、永久磁石を備えた三相モータ３８の、各々の位相の固定子コイルを付勢する。
【００３４】
図１では説明の便宜上、位相別導線３４〜３６によって各々付勢される３個の固定子コイル４０〜４２だけを示す。
これらの固定子コイルは、永久磁石を備えた回転子４４を回転駆動できる磁場を励起する。
簡単のため図１では、単に３個の永久磁石４６〜４８を示す。
【００３５】
注意すべきは、モータ３８の内部抵抗は、ある一つの位相に属する全てのコイルの抵抗であると定義される。
星形配置の三相モータの場合には、この抵抗は、位相別導線の２つの接続ターミナル間で得られた抵抗を測定し、その測定値を２で割って、単相分のコイルの抵抗を得ることにより、測定できる。
多相モータの内部抵抗の値Ｒｉｎｔは典型的には、５ミリオームと１００ミリオームの間にある。
例えば、モータ３８の内部抵抗値Ｒｉｎｔは、４０ミリオームである。
【００３６】
回転子４４は車軸５０を回転駆動し、次に車軸５０は、図示しない機構を介して車両２の駆動輪６を回転駆動する。
【００３７】
制御可能な遮断器５２〜５４は、位相別導線に３４〜３６をモータ３８のコイルから電気的に切り離すことができる。
【００３８】
可変抵抗性負荷６０は、インバータ／整流器２０の入力で導線２２と２４との間に接続できる。
注意すべきは、ＤＣ電圧導線２２と２４の間の抵抗性負荷を接続することは、電気的な視点からは、位相別導線３４〜３６の各ペア間に抵抗性負荷を接続することに他ならない。
【００３９】
負荷６０は、位相別導線の各ペア間に接続された場合の、抵抗性の部分の値が、Ｒｉｎｔと２００，０００×Ｒｉｎｔの間にあるように設計されている。
なお、ここで、シンボル「×」は「乗算」を表し、一方後述のシンボル「／」は「除算」を表す。
好ましくは、負荷６０は、位相別導線の各ペア間に接続された場合の、抵抗性の部分の値が、Ｒｉｎｔと２００，０００×Ｒｉｎｔの間で、又は特に、Ｒｉｎｔと２，０００×Ｒｉｎｔの間で可変なように設計されている。
本実施例の特定の場合、位相別導線の各ペア間に接続された負荷６０の抵抗性の部分が、４０ミリオームと８オームの間で可変なようにできる。
このようにして、実際に生じる抵抗性短絡の殆どの場合に対して、負荷６０の抵抗性の部分の値を調節して、電流の一部分は位相別導線に流れ、他方、電流の他の部分は抵抗性短絡箇所に流れるようにできる。
【００４０】
本実施例では、モータ３８が車両２の制動の際に電流回生機として作動する場合、この負荷６０は制動エネルギを消散する意図も持たされている。
【００４１】
負荷６０は一定の値ＲＨを有する抵抗器６２と、レオスタティック・チョッパ６４を含む。
今の場合、例えば、チョッパ６４の活性化時の内部抵抗Ｒｏｎを（１／３）×Ｒｉｎｔとした場合、ＲＨは、（２／３）×Ｒｉｎｔに等しく設計される。
抵抗器６２は、その一端が導線２４に直接接続され、その他端がチョッパ６４を介して導線２２に接続される。
チョッパ６４は活性化されると、負荷６０を導線２２に接続し、非活性化されると、負荷６０を導線２２から電気的に切り離す。
さらにチョッパ６４は活性化されると抵抗器６２を流れる電流を断続する（ｃｈｏｐ）ことにより、負荷６０の抵抗性の部分の値を等価的に変えることを可能にする。
【００４２】
今の場合、このチョッパ６４は、共通ノード７０を介してダイオード６８と直列接続された制御可能なスイッチ６６を含む。
【００４３】
今の場合、このスイッチ６６は、ＩＧＢＴトランジスタ７２を使用して形成され、そのコレクタ及びトランスミッタ（エミッタ）は各々、導線２２及び共通ノード７０に直接接続される。
フリーホイール・ダイオード７４はトランジスタ７２の両ターミナル（コレクタとエミッタ）にアンチパラレル配置に接続される。
【００４４】
即ち、ダイオード６８の陰極は共通ノード７０に接続され、一方、その陽極は導線２４に直接接続される。
【００４５】
共通ノード７０には、さらに抵抗器６２の他端が接続される。
【００４６】
チョッパ６４が活性化される場合、スイッチ６６のスイッチング周波数ｆｃは５０Ｈｚと１０ｋＨｚの間にある。
例えば、今の場合、周波数ｆｃは４００Ｈｚに等しい。
スイッチ６６の導通率ＴＸは制御可能である。
今の場合、導通率ＴＸが０．００５と１の間に変わることができる。
【００４７】
このチョッパ６４の導通率ＴＸは次の式を使用して定義される。
ＴＸ＝  ｔｏｎ  ×  ｆｃ  ・・・（１）、
ここで、
（ｉ）  ＴＸ  は、導通率であり、
（ｉｉ）  ｔｏｎ  は、スイッチ６６が各周期１／ｆｃごとに「オン」している時間であり、
（ｉｉｉ）  ｆｃ  は、スイッチ６６のスイッチング周波数である。
【００４８】
抵抗性負荷６０の等価抵抗値Ｒｅｑは、チョッパ６４が活性化される場合、次の式によって与えられる：
Ｒｅｑ＝  ＲＨ／ＴＸ  ・・・・・（２）、
ここで、
（ｉ）  Ｒｅｑ  は、負荷６０の抵抗性部分の値であり、
（ｉｉ）  ＲＨ  は、抵抗器６２の抵抗値であり、
（ｉｉｉ）  ＴＸ  は、導通率である。
より詳細には、チョッパ６４の活性化時の内部抵抗Ｒｏｎが有限であることを考慮する場合には、（２）式の分子、ＲＨは、（ＲＨ＋Ｒｏｎ）で置換される。
今の場合、ＲＨとＲｏｎは各々（２／３）×Ｒｉｎｔ、（２／３）×Ｒｉｎｔに等しいので、ＴＸが例えば１から０．０００５に変化すると、Ｒｅｑは、Ｒｉｎｔから２０００×Ｒｉｎｔに変化できる。
【００４９】
濾波コンデンサ７８は、ＤＣ電圧導線２２と２０との間に、スイッチ類を介さず直接接続される。
【００５０】
システム４は、モータ３８の故障検知のための専用のセンサ８０を含む。
センサ８０は、モータ３８の作動状況を代表する特性を測定することができる。
モータが車輪５０を駆動して車輪を回転させている最中でも、これらの特性からモータの故障を検知できる。
センサ８０は、例えばモータ３８の振動の検知器である。
【００５１】
システム４も、位相別導線３４〜３６の各々に流れる電流を測定できる電流センサを装備している。
今の場合、位相別導線３４及び３５に各々関連した２つの電流センサ８４及び８６だけが、この目的のために使用される。
導線３６内の電流の値は、電流センサ８４及び８６によって得られた測定結果から算定できるからである。
【００５２】
制御モジュール８８は、電流センサ８４及び８６によって得られた電流測定値に基づき、モータ３８の車軸５０のトルクを制御できる。
より詳しくは、制御モジュール８８は、この目的のためのインバータ／整流器２０を制御する。
【００５３】
さらに、モジュール８８は、遮断器５２〜５４だけではなくチョッパ６４も制御できる。
【００５４】
最後に、システム４は診断モジュール９０を含み、診断モジュール９０は、センサ８０の測定に基づきモータ３８の故障を検知すると共に、センサ８４及び８６によって得られた電流測定に基づき、このモータのコイルの巻線間の抵抗性短絡を検知することができる。
従ってモジュール９０はインバータ／整流器２０及びチョッパ６４を制御できる。
【００５５】
制御モジュール８８と診断モジュール９０は例えば、メモリ９６に記録された命令を実行できるプログラマブル電子計算機９４を使用して作られる。
従ってメモリ９６は、図２に示す方法を実行するための命令を含み、命令はコンピュータ９４によって実行される。
【００５６】
システム４の作用は図２の方法を参照して、これから記述する。
【００５７】
最初の状態では、システム４はいかなる故障も呈していない。
この状態では、車両２を駆動する車両駆動フェーズ９８と、車両２を制動する車両制動フェーズ９９が繰返し交替する。
【００５８】
車両駆動フェーズ９８中には、ステップ１００で電流センサ８４及び８６は、位相別導線３４及び３５内の電流を測定し、制御モジュール８８にこれらの測定を送信する。
その後ステップ１０２でモジュール８８は、モータ３８が出力する牽引トルクを、前記測定された電流とトルク・セッティングの関数として調節するように、インバータ／整流器２０を制御する。
【００５９】
車両制動フェーズ９９中では制御モジュール８８は、ステップ１０４では、インバータ／整流器２０を制御して、インバータ／整流器２０を電圧整流器として作動させ、モータ３８を三相電流回生機として作動させる。
一方ステップ１０６では制御モジュール８８は上記ステップ１０４と同時に、チョッパ６４を制御して負荷６０の抵抗性部分の値を調節し、負荷６０の抵抗性部分は、車両２の制動の際にモータ３８によって生成されるエネルギを消散する。
【００６０】
さらにステップ１０８では、上述の車両駆動フェーズ９８及び車両制動フェーズ９９と同時に、センサ８０はモータ３８の特性を連続的に測定しており、このモータの特性からモータの故障が検知できる。
即ちステップ１１０では、これらの測定結果は診断モジュール９０によってリアルタイムで分析される。
ステップ１１０の判定が‘−’の場合、即ちこれらの測定に基づく分析の結果、モジュール９０がモータ３８の故障を検知しない場合、特別の処置は講じられず、車両駆動フェーズ９８及び車両制動フェーズ９９は正常に走り続ける。
この場合、ステップ１１０が終わるとフローはステップ１０８に戻る。
【００６１】
逆にステップ１１０の判定が‘＋’の場合、即ちモータ３８に故障があることを診断モジュール９０が検知した場合、車両駆動フェーズ９８及び車両制動フェーズ９９は中断され、フローは、モータ３８のコイル巻線間の抵抗性短絡箇所を追跡するフェーズ１２０に移る。
【００６２】
フェーズ１２０の最初では、ステップ１２２で診断モジュール９０がインバータ／整流器２０を制御して、モータ３８を三相電流生成モードで作動させ、かつインバータ／整流器２０を三相電流整流器として作動させる。
より詳しくは、ステップ１２２で診断モジュール９０は、インバータ／整流器２０のＩＧＢＴトランジスタをオフにしておく。従って、インバータ／整流器２０はダイオード整流器ブリッジのように作動する。
【００６３】
同時にステップ１２４で、モジュール９０は、導線２２と２４の間に負荷６０を接続するためにチョッパ６４の活性化を制御する。
例えばステップ１２４では、チョッパ６４の導通率ＴＸは、値０から値１に直接遷移する。従って、負荷６０の抵抗性部分の値は最小になる。
【００６４】
こうしてステップ１２２及び１２４の終わりでは、モータ３８は車両２に制動をかける。
さらに、導線２２と２４との間に接続された負荷６０の値Ｒｅｑは実質的にＲｉｎｔに等しいので（注：ＴＸ＝１になっているから）、モータ３８によって生成された電流の殆ど全ては位相別導線を流れる。
これらの条件の下では、モータ故障箇所の悪化が最小限に抑制できる。
【００６５】
その後ステップ１２６で、センサ８４及び８６は、位相別導線３４及び３５に流れる電流を測定し、診断モジュール９０にこれらの測定結果を送信する。
【００６６】
ステップ１２８で、これらの測定に基づいて、診断モジュール９０は抵抗性短絡の存在箇所の検知を試みる。
より詳しくは、ステップ１２８の作業１３０では、診断モジュール９０は、センサ８４及び８６による測定から得られた全ての位相別電流の基底周波数成分の電力を計算する。
今の場合、これらの基底周波数はモータ３８の固定子周波数と等しい。
それから、作業１３２では、得られた電力が各ペアごとに比較され、全てが等しいか（‘−’）、等しくないペアがあるか（‘＋’）が判定される。
【００６７】
判定が‘−’の場合、即ちこれらの位相別電流の基底周波数成分の電力が実質的に等しい場合はステップ１３６に行き、ステップ１３６では、モジュール９０は、負荷６０の抵抗性部分の値を所定の量だけ増分させるようにチョッパ６４を制御する。
例えば、ステップ１３６でモジュール９０は、レオスタティック・チョッパ６４の導通率ＴＸを所定の量だけ減分する。
この所定の減分量は、例えば０．０５に等しい。
【００６８】
その後、制御モジュールはステップ１３８に移り、そこで診断モジュール９０は再び抵抗性短絡の存在箇所の検知を試みる。
このステップ１３８はステップ１２８と例えば同一である。
抵抗性短絡が検知去れない場合、フローはステップ１３６に戻る。
このようにして、モータ３８によって生成された電流の１つの実質的な部分が負荷６０の抵抗性部分の値が位相別導線に流れ、他の実質的な部分が抵抗性短絡部分を流れるために十分な値となるまで、モジュール９０は負荷６０の抵抗性部分の値を徐々に増加させる。
電流の部分は、ステップ１２８に関連して述べたような検知法を適用してセンサ８４及び８６によって測定された電流から短絡が検知できる場合、「電流の実質的部分」と言われる。
この場合、モータ３８のコイルの巻線間に短絡が実際に存在するならば、位相別電流の基底周波数成分の電力の間の差異は、例えば、所定の閾値を超過し、これにより、抵抗性短絡が実在すると認められる。
さらに、基底周波数成分の相異なる振幅に基づき、モータ３８のどの位相（単数又は複数）が抵抗性短絡の被害を被っているか決めることができる。
【００６９】
もしも、ステップ１２８又はステップ１３８において、判定が‘＋’、即ち、抵抗性短絡の存在が認められた場合、フェーズ１２０は完了して、フェーズ１４０に続き、そこで車両２のドライバーに抵抗性短絡の実在が通知される。
【００７０】
もしも、ステップ１２８又は、特にステップ１３８において、判定が‘−’、即ち、抵抗性短絡の存在が認められないまま、負荷６０の抵抗性部分の値ＲＨが、その最大の値に達した場合、このフローはステップ１４２に移行して、抵抗性短絡の存在が確認されない状態で終了する。
【００７１】
注目すべきは、特に本実施例において、センサ８４と８６が遮断器５２〜５４の上流に位置する場合、診断モジュール９０はさらに、遮断器５２〜５４の間の短絡及び、これらの遮断器５２〜５４をモータ３８の接続端子に接続する位相別導線３４〜３６の間の抵抗性短絡も可能にすることである。
【００７２】
さらに今の場合、センサ８４及び８６によって測定された電流が負荷６０に達する前にインバータ／整流器２０を通過していることを考慮すると、診断モジュール９０は、インバータ／整流器２０の故障も好ましくは検知できることになる。
【００７３】
最後に理解されるべきは、モータ３８によって生成された電流の１つの実質的な部分が抵抗性短絡箇所を流れ、別の実質的な部分が、位相別導線を流れるならば、位相別導線内の電流は、実在が認められた抵抗性短絡箇所と、その抵抗値の関数である。
それ故、これらの位相別電流の測定に基づいて、抵抗性短絡の実在を決定できるだけではなく、モータ３８の３相のうち、どの位相（単数または複数）が影響を受けたかを特定できる。
【実施例２】
【００７４】
図３は、別の電気的牽引システム１５０を装備した車両２を示す。
この図で、図１に関連して既に説明した要素には、同一の参照符号が与えられる。
【００７５】
システム１５０は、抵抗性負荷６０が、位相別導線３４〜３６の間に接続された三相可変抵抗性負荷１５２で置換されていることを除いて、上記実施例１のシステム４と同一である。
【００７６】
負荷１５２は３本の並列の枝によって形成され、枝の各々の一端は共通のノード１５３に接続されている。
これらの枝の他端は、導線３４、３５、３６にそれぞれ接続される。
これらの枝の各々は、一端が共通ノード１５３に接続された抵抗器１５４〜１５６の各々を含み、抵抗器１５４〜１５６の各々の他端は制御可能な加減抵抗器のチョッパ１６０を介して位相別導線に接続されている。
チョッパ１６０は、診断モジュール９０により制御できる。
抵抗器１５４〜１５６の抵抗値は一定である。
【００７７】
抵抗器１５４〜１５６の値はＲｉｎｔに等しく選ばれ、従って、負荷１５２の各枝の抵抗性部分の値は、Ｒｉｎｔと２，０００×Ｒｉｎｔの間で変わることができる。
【００７８】
システム１５０の動作は、図２に関連して記述したシステム４の動作から類推できる。
図２のフローチャートにおけるように、故障がセンサ８０の測定から検知された場合、診断モジュール９０は、負荷１５２の抵抗性部分の値を調節し、その結果、モータ３８によって生成された電流の１つの実質的な部分が抵抗性短絡箇所を流れ、別の実質的な部分は位相別導線中を流れる。
このようにしてシステム４におけると同様に、電流センサ８４、８６は抵抗性短絡箇所の存在を検知するために使用できる。
しかしながら、本実施例では、三相可変抵抗性負荷１５２を流れる電流は、インバータ／整流器２０を通らないので、本実施例では、インバータ／整流器２０の故障は検知できない。
【００７９】
システム４又はシステム１５０を変形すると多数の他の実施例が可能にある。
例えば、抵抗性負荷６０、１５２の可変抵抗部分はバリスタを使って作ることができる。
ここでバリスタの値は、その端子間に印加した電圧の関数として変化する。
この可変抵抗部分は、ＤＣ／ＤＣコンバータを使っても作ることができる。
【００８０】
今の場合システム４では、電流の一つの実質的な部分が位相別導線３４〜３６を流れるようにするために使われる抵抗性部分は、レオスタティック制動の際にモータ３８によって生成されたエネルギを消散するために使われるレオスタティック抵抗器と同一である。
しかしながら注目すべきは、これら２つの場合、抵抗性部分の値は同一方法では調節されない。
レオスタティック制動の場合には、抵抗器６２の値は、制動の間にモータ３８によって生成されたエネルギを消散するために丁度適切なように調節される。
同じ抵抗器が実施例１で説明した追跡方法の実行に対して使用される場合、モータ３８によって生成された三相電流の一つの実質的な部分が、位相別導線３４〜３６中を流れるように、抵抗器の値は調節され、その結果、この電流の測定に基づいて、診断モジュール９０は、この抵抗性短絡の存在を検知することができる。
【００８１】
ある変形例では、図２の方法を実行する場合、車両２の制動の際にエネルギを消散するための使用された抵抗器の代わりに、導線２２と２４の間に平行に接続されたクリッピング抵抗器が使用される。
牽引システムの正常動作中における、このクリッピング抵抗器の機能は、導線２２と２４の間に生じ得る過電圧を抑制（クリップ）することである。
【００８２】
以上説明した実施例における牽引システムは、使われたモータ３８が永久磁石を備えたモータである、特別な場合である。
しかしながら、図２を用いた方法は、牽引モータが巻線同期式多相モータ（即ち、固定子と回転子の双方がコイルを含むモータ）である、牽引システムにも当てはまる。
【００８３】
ある単純化した変形例では、可変抵抗性負荷６０、１５２は、抵抗性部分の値が一定である負荷で置換される。
この変形例では、この負荷の抵抗性部分の値は、車両２が与えられた速度で運転している際に、故障による抵抗性短絡の抵抗値が最も大きい場合でも、モータによって生成された電流の一つの実質的な部分が位相別導線中を流れ、別の実質的な部分が抵抗性短絡箇所を流れるように、シミュレーション又は実験によって前もって決定される。
【００８４】
別の変形例では、位相別導線の各ペア間に接続した抵抗性部分の値が一旦調節され、その結果、モータによって生成された電流の１つの実質的な部分が位相別導線中を流れ、別の実質的な部分が抵抗性短絡箇所を流れるようにできた場合、上記のような、測定した位相別電流の基底周波数成分の電力を比較する方法と異なる方法によって、抵抗性短絡の存在を検知してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
以上説明した抵抗性短絡箇所の追跡方法は、車両内で使用される牽引システムと異なる各種の牽引システムに適用できる。
【００８６】
また、さらに単純化した変形例では、センサ８０は省略できる。
この単純化した変形例では、本発明による抵抗性短絡箇所の追跡方法は、例えば、当該牽引システムの運転開始をトリガとすることができる。
あるいは、センサ８４及び８６を使用し、その過電流の検知をトリガとすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】図１は、実施例１に係る、電気的牽引システムを装備した車両の図解である。
【図２】図２は、実施例１、２に係る、図１の牽引システムにおける抵抗性短絡箇所の追跡方法のフローチャートである。
【図３】図３は、実施例２に係る、電気的牽引システムを装備した車両の図解である。
【符号の説明】
【００８８】
２    車両
４    （電気的）牽引システム、
６    駆動輪、
１０    架線、
１２    パンタグラフ、
１３    入力コイル、
１４    回路遮断器、
２０    （制御可能な）多相動力源、三相インバータ／整流器、
２２、２４    （ＤＣ電圧、電気的）導線、
２６、２７    ２０のＤＣ電圧入力、
３０、３１、３２    ＡＣ電圧出力、
３４、３５、３６    位相別導線、
３８    三相（多相）モータ、
４０、４１、４２    固定子コイル、
４４    回転子、
４６、４７、４８    永久磁石、
５０    車軸、
５２、５３、５４    （制御可能な）遮断器、
６０    可変抵抗性負荷、
６２    抵抗器、
６４  （レオスタティック）チョッパ、
６６    （制御可能な）スイッチ、
６８    ダイオード、
７０    共通ノード、
７２    ＩＧＢＴトランジスタ、
７４    フリーホイール・ダイオード、
７８    濾波コンデンサ、
８０    センサ、
８４、８６    電流センサ、
８８    制御モジュール、
９０    診断モジュール、
９４    プログラマブル電子計算機、
９６    メモリ、
９８    車両駆動フェーズ
９９    車両制動フェーズ
１００、１０２    フェーズ９８内のステップ、
１０４、１０６    フェーズ９９内のステップ、
１０８、１１０ステップ、
１２０  フェーズ、
１２２、１２４、１２６    フェーズ１２０内のステップ、
１２８  ステップ、
１３０、１３２    ステップ１２８内の作業、
１３６、１３８、１４２    ステップ、
１４０    フェーズ
１５０    電気的牽引システム、
１５２    三相可変抵抗性負荷、
１５４、１５５、１５６    抵抗器、
１６０    （制御可能な、レオスタティック）チョッパ。
【図１】
2007292761.tif 000003
【図２】
2007292761.tif 000004
【図３】
2007292761.tif 000005