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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023153734
(43)【公開日】2023-10-18
(54)【発明の名称】燃料システム試験装置および方法
(51)【国際特許分類】
   F02M 21/02 20060101AFI20231011BHJP
   H01M 8/00 20160101ALI20231011BHJP
   H01M 8/0438 20160101ALI20231011BHJP
   H01M 8/04746 20160101ALI20231011BHJP
   F17C 5/06 20060101ALI20231011BHJP
   F17C 13/12 20060101ALI20231011BHJP
   F17C 13/02 20060101ALI20231011BHJP
【FI】
F02M21/02 V
H01M8/00 Z
H01M8/0438
H01M8/04746
F17C5/06
F17C13/12 301Z
F17C13/02 301A
F02M21/02 F
【審査請求】有
【請求項の数】20
【出願形態】OL
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2023030176
(22)【出願日】2023-02-28
(31)【優先権主張番号】17/702,919
(32)【優先日】2022-03-24
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(71)【出願人】
【識別番号】519447732
【氏名又は名称】トランスポーテーション アイピー ホールディングス,エルエルシー
(74)【代理人】
【識別番号】110003797
【氏名又は名称】弁理士法人清原国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ライト,デイヴィッド
(72)【発明者】
【氏名】ボールドウィン,デイヴィッド
(57)【要約】      (修正有)
【課題】外部の取り外し可能な燃料加圧システムを車両の燃料システムに結合することを含む方法を提供する。
【解決手段】車両の燃料システムは、車両が駐車している間、車両の燃料消費部(例えば、エンジン)を起動させることなく、燃料加圧システム400によって加圧される。燃料システムの圧力の減衰は、燃料システムの加圧に続いて監視され、車両の燃料システムの漏れまたは交換可能な構成要素のうちの1つまたは複数は、監視される圧力の減衰に少なくとも部分的に基づいて検出される。
【選択図】図4
【特許請求の範囲】
【請求項1】
可搬式診断システムであって、
ポンプ付勢装置と、
前記ポンプ付勢装置に結合され、前記ポンプ付勢装置によって動力供給される1つまたは複数の燃料ポンプと、
車両の燃料システムと動作可能に結合された1つまたは複数の圧力センサと通信するように構成されたコントローラと、
を備え、
前記1つまたは複数の燃料ポンプが、前記車両の前記燃料システムと流体結合可能であり、前記ポンプ付勢装置が、作動され、それによって前記車両の燃料消費部を作動させることなく前記車両の前記燃料システムの少なくとも一部を加圧するように前記1つまたは複数の燃料ポンプに動力を供給するように構成されており、
前記コントローラが、前記1つまたは複数の圧力センサによって提供される圧力測定値を受信して、前記燃料システムの加圧後の前記燃料システムの少なくとも1つの圧力の圧力降下または減衰率を決定するように構成されている、診断システム。
【請求項2】
前記コントローラが、指定された閾値を上回る前記圧力降下または減衰率に基づいて、前記車両の前記燃料システムの1つまたは複数の構成要素を修理または交換する必要性を示す信号を出力するように構成されている、請求項1に記載の診断システム。
【請求項3】
前記コントローラが、前記1つまたは複数の圧力センサと通信して、前記燃料システムの前記少なくとも1つの圧力の前記圧力降下または前記減衰率を監視し、それによって波形を決定し、前記波形をデータベース内の波形のテーブルまたはリストと比較するように構成されており、前記決定された波形と前記波形のテーブルまたはリストとの間の波形一致が、前記圧力降下または前記減衰率を引き起こす漏れの位置またはタイプに関する情報を示す、請求項1に記載の診断システム。
【請求項4】
前記1つまたは複数の燃料ポンプが、前記燃料システムの部分を区画化し、区画化された部分のうちの1つまたは複数を選択的に加圧するように構成されている、請求項1に記載の診断システム。
【請求項5】
前記コントローラが、前記燃料システムの前記少なくとも1つの圧力の前記圧力降下を監視し、それによって前記減衰率または漏れ率のうちの1つまたは複数を決定するように構成されている、請求項1に記載の診断システム。
【請求項6】
前記コントローラがまた、前記燃料システムの前記圧力測定値における関心のある減衰率または関心のある減衰波形のうちの1つまたは複数の検出に応答して、前記車両の前記燃料システムを少なくとも部分的に再加圧するように前記1つまたは複数の燃料ポンプの動作を制御するように構成されている、請求項1に記載の診断システム。
【請求項7】
前記コントローラが、前記車両の動作に関連するセンサデータを、前記1つまたは複数の燃料ポンプによる前記燃料システムの前記加圧に関連するセンサデータと比較するように構成されており、前記コントローラがまた、前記比較に少なくとも部分的に基づいて、圧力の損失に少なくとも部分的に関与する燃料システム構成要素を決定するように構成されている、請求項1に記載の診断システム。
【請求項8】
前記コントローラがまた、前記車両の前記燃料システムの燃料ポンプと動作可能に結合されるように構成されており、前記コントローラが、前記燃料システムを加圧することに応答して前記燃料ポンプのうちの1つまたは複数を選択的に作動させるように構成されており、前記コントローラが、決定された前記圧力降下または前記減衰率に基づいて前記燃料システムの交換可能な構成要素を検出するように構成されている、請求項1に記載の診断システム。
【請求項9】
前記1つまたは複数の燃料ポンプと流体結合された1つまたは複数の燃料タンクをさらに備え、前記1つまたは複数の燃料タンクが、1つまたは複数の燃料を収容する、請求項1に記載の診断システム。
【請求項10】
前記1つまたは複数の燃料タンクに対応する1つまたは複数の燃料タイプ接続部をさらに備え、前記1つまたは複数の燃料タイプ接続部が、前記車両の前記燃料システムと動作可能に結合されるように構成されている、請求項9に記載の診断システム。
【請求項11】
前記1つまたは複数の燃料が、水素、アンモニア、天然ガス、エタノール、またはジメチルエーテルを含む、請求項9に記載の診断システム。
【請求項12】
方法であって、
車両の燃料消費部を起動させることなく、1つまたは複数の燃料タイプ接続部を介して燃料加圧システムによって前記車両の燃料システムを加圧することと、
前記燃料システムの加圧に続く前記燃料システムの圧力の減衰を監視することと、
監視される前記圧力の減衰に少なくとも部分的に基づいて前記車両の前記燃料システムの障害を検出することと、
を含む、方法。
【請求項13】
前記燃料システムに前記1つまたは複数の燃料タイプ接続部を結合することに応答して、前記燃料システムから前記1つまたは複数の車両燃料タンクを流体的に分離するように前記燃料システムの弁システムの動作を制御することをさらに含む、請求項12に記載の方法。
【請求項14】
弁システムを介して前記燃料加圧システムを前記燃料システムと流体結合するように前記燃料システムの前記弁システムの動作を制御することをさらに含む、請求項12に記載の方法。
【請求項15】
前記1つまたは複数の燃料が、水素、アンモニア、天然ガス、エタノール、またはジメチルエーテルのうちの1つまたは複数を含む、請求項12に記載の方法。
【請求項16】
前記燃料システムの前記障害を検出したことに応答して、前記車両の前記燃料システムの1つまたは複数の構成要素の修理または交換を指示することをさらに含む、請求項12に記載の方法。
【請求項17】
前記圧力の減衰率または減衰波形のうちの1つまたは複数を測定することによって、前記燃料システムの前記圧力の減衰を監視することをさらに含む、請求項12に記載の方法。
【請求項18】
可搬式診断システムであって、
制御可能な燃料供給装置と、
流体を収容する燃料タンクと、
付勢装置を介して前記制御可能な燃料供給装置の動作を制御するように構成された1つまたは複数のプロセッサを備えるコントローラであって、前記制御可能な燃料供給装置が、前記車両燃料システムを加圧するために1つまたは複数の燃料タイプ接続部を介して前記燃料タンクと車両燃料システムとの間の前記流体の流れを制御するように構成されている、コントローラと、
を備え、
前記コントローラが、前記車両の前記燃料システムの加圧に続いて前記燃料システムの圧力の減衰を監視するように構成されており、前記コントローラが、監視される前記圧力の減衰に少なくとも部分的に基づいて前記車両の前記燃料システムの障害を検出するように構成されている、可搬式診断システム。
【請求項19】
前記燃料タンク内に収容された前記流体が水素である、請求項18に記載の可搬式診断システム。
【請求項20】
前記制御装置が、前記燃料システムの前記障害の検出に応答して警報を通信するように構成されている、請求項18に記載の可搬式診断システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願の相互参照
本出願は、2019年7月15日に出願された米国特許出願第16/512,049号の一部継続出願であり、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【0002】
本明細書の実施形態は、車両メンテナンスに関し、より詳細には、取り外し可能な燃料加圧システムおよび診断を実行する方法に関する。
【背景技術】
【0003】
車両の様々なフリートは、それらのシステムのためのサービス要件を有する。例えば、機関車が進路を終えた場合、機関車は、次に使用されるまで動力貯蔵所に運ばれる。貯蔵所では、一般的なメンテナンスが行われ得る。このメンテナンスは、電気機関車に電力を供給すること、ディーゼル機関車に燃料を供給すること、診断を実行すること、ならびに構成要素を修理および交換することを含み得る。それでも、ディーゼルエンジンは、一般に、貯蔵所の内部で始動されず、始動されるために外部に移動されなければならない。一部の診断は、機関車および/またはそのエンジンが(一部の診断のために)オンまたは(他の診断のために)オフにされた状態でのみ実行され得る。その結果、多くの場合、スケジュールされたメンテナンスおよびスケジュール外のメンテナンス中の仕上げ不良に関連する問題を含む問題が検出されず、その結果、動作の非効率性および軌道上の障害をもたらす。
【0004】
時折修理および/または試験を必要とし得る1つの領域は、機関車エンジンの加圧燃料システムである。加圧燃料システムは、貯蔵所内の時間中に、メンテナンスチェック、スケジュールされたメンテナンスまたは修理などのために分解および再組み立てされ得る。機関車が貯蔵所の外に出て、そのエンジンが再始動されるまで、再組み立てされた加圧燃料システム内の欠陥が検出され得ず、その結果、機関車は追加の修理を必要とする。現在利用可能なものとは異なる診断システムおよび方法を有することが望ましくあり得る。
【発明の概要】
【0005】
一実施形態によれば、車両が駐車している間に、外部の取り外し可能な燃料加圧システムを車両の燃料システムに結合することを含む方法が提供される。本方法はまた、車両が駐車している間、且つ車両のエンジン(または他の燃料消費部)を作動させることなく、燃料加圧システムによって車両の燃料システムを加圧することと、燃料システムの加圧後の燃料システムの圧力の減衰を監視することと、監視された圧力の減衰に少なくとも部分的に基づいて、車両の燃料システムの漏れまたは交換可能な構成要素のうちの1つまたは複数を検出することと、を含む。
【0006】
別の実施形態によれば、移動式燃料加圧システムは、ポンプ付勢装置を含む。1つまたは複数の燃料ポンプは、ポンプ付勢装置と結合され、ポンプ付勢装置によって動力供給される。コントローラは、車両の燃料システムと動作可能に結合された1つまたは複数の圧力センサと通信するように構成されている。診断システムは可搬式であり、車両が位置する限定された空間または他の空間に移動するように構成され、移動式カート上の1つまたは複数の燃料ポンプは、車両の燃料システムと流体結合されるように構成されている。ポンプ付勢装置は、(例えば、限定された空間または他の場所に)車両が駐車したまま、且つ車両の燃料消費部(例えば、エンジンまたは燃料電池)を起動することなく、1つまたは複数の燃料ポンプに動力を供給して車両の燃料システムを加圧するように起動されるように構成されている。コントローラは、燃料システムの加圧に続いて燃料システムの少なくとも1つの圧力の減衰を監視するために1つまたは複数の圧力センサによって提供される圧力測定値を受信するように構成されており、コントローラは、監視される圧力の減衰に基づいて車両の燃料システムの漏れまたは交換可能な構成要素のうちの1つまたは複数を検出するように構成されている。
【0007】
実施形態によれば、方法は、外部の移動式燃料加圧システムを車両燃料システムに結合することと、燃料消費部(例えば、エンジンまたは燃料電池)および車両燃料システムを含む車両の冷却システムが停止したままである間に、移動式燃料加圧システムのポンプ付勢装置によって動力供給される1つまたは複数のポンプによって車両燃料システムを加圧することと、を含む。燃料システムの圧力は、燃料システムを加圧することに応答して測定され得る。1つまたは複数の指定された基準を満たす1つまたは複数の態様は、燃料システムの加圧に続く燃料システムの圧力の変化に基づいて検出され得る。
【図面の簡単な説明】
【0008】
本明細書の実施形態のこれらおよび他の特徴および態様は、以下の詳細な説明に記載されており、添付の図面を参照して読まれることができ、図面全体を通して、同様の符号は同様の部分を表す。
【0009】
図1図1は、少なくとも1つの車両を収容するための構造の概略図の一実施形態を示している。
図2図2は、燃料システムに結合された燃料加圧システムの一実施形態の概略図を示している。
図3図3は、燃料加圧システムのためのコントローラの一実施形態の概略図を示している。
図4図4は、一実施形態にかかる車両に結合された燃料加圧システムの概略図を示している。
図5図5は、一実施形態にかかる車両に結合された燃料加圧システムの概略図を示している。
図6図6は、車両構成要素の診断を実行するためのプロセスの一実施形態のフローブロック図を示している。
【発明を実施するための形態】
【0010】
本明細書の実施形態は、車両メンテナンスに関し、特に、燃料加圧システムとともに使用するための試験装置および診断を実行する方法に関する。本明細書に記載される実施形態は、選択的に取り外し可能なシステムを使用して車両内の問題を診断するためのシステムおよび方法を開示する。
【0011】
一実施形態では、システムは、車両の動力源を始動またはオンにすることなく、制限された空気流を有する限定された空間内の修理工場などの閉鎖された場所において車両の問題を診断することができる。そうでなければ、動力は、(例えば、本明細書に記載のシステムおよび方法を用いずに)診断プロセスを実行するために開始(例えば、オンにする)する必要があり得る。空気流が制限された領域を有する限定された空間は、列車の貯蔵所、車庫、車両修理店、駐車設備などの車両を収容する構造を含む。一実施形態では、システムおよび方法は、取り外し可能装置および/または移動式装置によって加圧される車両の燃料供給システムを加圧し、そうでなければ、燃料供給システムは、エンジンまたは車両の他の動力源によって(直接的および/または間接的に)動力供給されるポンプによって加圧される。
【0012】
一実施形態では、システムは、高圧燃料を燃料システムに送達することができるカートなどの移動式装置上の少なくとも1つのポンプを含む。システムはまた、任意に、システムの修理または構成要素の交換が診断されて対処され得るように、燃料システム内の漏れ、燃料劣化などを検出するための1つまたは複数のセンサを含むことができる。取り外し可能な燃料加圧システムは移動式であるため、診断は、車両が貯蔵所を出る前に、貯蔵所を含む車両を収容する構造内で行い得る。列車の貯蔵所内で診断を行うことにより、車両は、修理のために貯蔵所に戻される必要がなく、望ましくない物流、ダウンタイム、労働、コストなどを回避する。
【0013】
図1は、少なくとも1つの車両104を収容する構造102の部分概略図を示している。構造は、制限された空気流を有する限定された空間を含み、且つ少なくとも1つの車両104を収容する任意の領域であってもよい。そのような限定された空間は、列車の貯蔵所、車庫、車両修理店、駐車設備などを含む。本明細書で使用される場合の制限された空気流は、エンジンでの使用がその領域内の個人にとって安全ではない任意の領域を含む。一例として、閉鎖されたガレージでは、十分な換気がない車両の始動は、一酸化炭素中毒をもたらす可能性がある。あるいは、列車の貯蔵所では、十分な換気がない限定された空間での車両のエンジンの動作は、その中の作業者を窒息させる可能性がある。双方の例は、制限された空気流および/または潜在的に不十分な換気を含む構造を表す。大規模な機器を屋内で動作させない他の理由、例えば、音量、安全上の懸念、熱的考慮事項などが存在し得る。
【0014】
図1では、構造102は、この例では機関車であり、経路を走行する前後のダウンタイムおよび/またはメンテナンスのために収容される複数の車両104を収容する動力列車の貯蔵所である限定された空間100である。特に明記しない限り、本明細書に記載の発明の主題は、自動車、トラック(トレーラありまたはなし)、バス、船舶、航空機、採掘車両、農業車両、または他のオフハイウェイ車両などの他の種類の車両に及ぶ。本明細書に記載の車両(レールまたは軌道上を走行しないレール車両システムまたは他の車両システム)は、単一の車両または複数の車両から形成されることができる。複数車両システムに関して、車両は、(例えば、カプラによって)互いに機械的に結合され得るか、または論理的に結合され得るが機械的に結合され得ない。例えば、別個の車両が互いに通信して車両の動きを互いに調整し、それによって(例えば、コンボイとして)車両が一緒に移動する場合、車両は論理的に結合されるが機械的に結合されない場合がある。また、実施形態は、限定されたまたは閉鎖された空間における動作に関連して本明細書に記載されているが、他の実施形態では、本明細書に記載のシステムまたは方法のいずれかは、車両が駐車される他の領域、例えば、外、開いた側面または開いたドアを有する格納庫、カーポート、日よけまたは空気流が実質的に制限されない他の保護カバーの下などで実装されることもできるため、これらは単に例として提供される。
【0015】
動力列車の貯蔵所は、車両を修理およびメンテナンスするために、多数の車両、車両燃料、充電ステーション、メンテナンス機器などを収容する。一実施形態では、1つまたは複数の車両の高圧燃料システム(図2)の診断試験のために、可搬式且つ取り外し可能な燃料加圧診断システムが提供される。本明細書で使用される場合、「高圧」は、少なくとも1500ポンド/平方インチ(1500psi)の圧力を指す。燃料加圧診断システムは、カート110を備える。一例では、カートは、移動式であり、システムを輸送するための少なくとも1つの車輪112を含む。一例では、カートは、4つの車輪を含む。あるいは、移動式カートは、軌道、ローラー、または任意の他の数の車輪を含む。このようにして、個人は、燃料加圧診断システムを試験対象の車両に対して押し、引き、および/または運び得る。軌道または車輪を自動化することは、カートの自己推進を可能にする。あるいは、カートは静止しており、一例では、カートが構造に固定されているか、または構造に組み込まれている場合を含む。
【0016】
図2は、車両201の高圧燃料システム202に結合された燃料加圧システム200の概略図を示している。燃料加圧システム200は、少なくとも1つの燃料タンク209に流体結合された少なくとも1つの燃料ポンプ208に機械的に結合されたポンプ付勢装置206を受け入れるカート204を含む。任意に、2つ以上の燃料ポンプが設けられてもよい。ポンプ付勢装置は、(例えば、電気、燃料源、手動などを使用して)燃料ポンプを作動させて1つまたは複数の燃料を圧送および加圧するように構成された装置を指す。ポンプ付勢装置の一例は、エンジンである。別の例は、電気モータである。
【0017】
一例では、ポンプ付勢装置は、カートに内蔵され、バッテリ電源によって電力供給される。あるいは、ポンプ付勢装置は、内燃、電動、風力または空気動力、油圧などを含み得る動力源を有する。
【0018】
一例では、車両の燃料システムは、流体導管207を介して少なくとも1つの燃料ポンプを高圧燃料システムに流体結合することによって加圧される。別の例では、流体導管は、燃料加圧システムと高圧燃料システムとの間に流体流路を提供する高圧ホースである。ホースおよび/または流体流路は、導管を通る流体の流れおよび量を制御する弁を含んでもよい。流体導管および弁は、潜在的に危険な圧力レベルを回避し、燃料加圧システムの安全性を向上させるために、逆止弁、圧力逃がし弁などを含んでもよい。燃料加圧システムは、車両の燃料システムを作動圧力以上に加圧し得る。
【0019】
一例では、燃料加圧システムの燃料ポンプは、燃料加圧システムのポンプ付勢装置(例えば、エンジン)によって駆動されて、流体流路に沿って燃料タンク209から導管を通して高圧燃料システムに高圧燃料を供給し、高圧燃料システム内の燃料の体積を増加させ、高圧燃料システム内の圧力を増加させる。この目的のために、燃料は、所望の量の燃料に基づいて、燃料加圧システム内の所望の圧力に基づいて、燃料加圧システム内の燃料量と圧力との組み合わせなどに基づいて、燃料加圧システムから高圧燃料システムに供給され得る。任意に、燃料加圧システムは、試験される車両エンジン(または他の燃料消費部)によって要求される必要な燃料清浄度基準を維持するための少なくとも1つのフィルタ211を含む。(本明細書で使用される場合、「燃料消費部」は、1つまたは複数の燃料を受け取り、1つまたは複数の燃料を燃焼させるか、または他の方法で利用して、電気を生成し、および/または機械的負荷を駆動するように構成された機械または他の装置を指す。機械的負荷は、発電機、オルタネータ、または機械的動力を電力に変換するための他の装置であってもよい。燃料消費部の例は、内燃機関および燃料電池を含む。)その結果、フィルタは、異なるエンジンなどに対する異なる燃料要件から生じる可能性がある、試験されている車両エンジンなどへの損傷を防止し得る。
【0020】
一例では、燃料加圧システムは、カート204の使用を含めて移動式である。可搬式または移動式の燃料加圧システムを使用した結果として、例示的な実施形態では、試験されている車両が機関車である場合、燃料加圧システムは、動力列車の貯蔵所内に格納され、試験される必要がある機関車に送達され得る。試験は、機関車をオンにする必要も、機関車を動力列車の貯蔵所外に出す必要もなく、燃料加圧システムによって実行されてもよい。車両エンジン(または他の燃料消費部)は動作している必要がないため、診断試験は、一酸化炭素中毒を含む安全上の懸念のために車両が通常動作しない貯蔵所内などの空気制限領域において実行され得る。したがって、車両が機関車である例示的な実施形態では、機関車を貯蔵所外に移動させる前に燃料システムに対して診断試験が実行され得て、機関車が貯蔵所を出た後に修理の必要性を発見しない結果として列車が故障することを防止し得る。
【0021】
例示的な実施形態では、燃料加圧システムが可搬式且つ移動式であり、2つ以上の燃料ポンプを含み得る場合、2つ以上の車両が一度に試験され得る。あるいは、何らかの理由で一方の燃料ポンプが稼働できない場合には、他方の燃料ポンプが使用されてもよい。別の例では、カートは、カートを環境から遮蔽し得る格納式フード210を含んでもよい。このようにして、カートは、貯蔵所などの構造物の外側に取り出され、必要に応じて診断目的で使用されてもよい。具体的には、フードは、屋外環境において使用されるときに燃料加圧システム200の損傷を防止するために、雨、みぞれ、雹、雪などからカートを保護し得る。
【0022】
燃料加圧システムは、高圧燃料システムに関連する関心のある特徴を監視するための少なくとも1つのセンサ212を任意に含む。一例では、センサは、高圧燃料システム内の圧力の変化を監視および検出するために高圧燃料システムの内部に結合された圧力センサである。特に、一例では、診断試験は、観察によって実行されてもよく、あるいは手動で実行されてもよいが、センサ読み取り値は、同様に燃料システムを監視してもよい。あるいは、カートは、圧力センサを有さず、車両圧力センサ(例えば、エンジン圧力センサ)が使用されてもよい。
【0023】
例えば、燃料加圧システムによって高圧燃料システムを加圧することによって、センサは、1つまたは複数の指定された基準を満たす車両燃料システムの態様を決定するために利用されるデータを検出する。一例として、高圧燃料システム内の経時的な減少は、指定された基準であり得る。指定された基準はまた、高圧燃料システム内の漏れまたは燃料崩壊を示すことができる閾値量よりも大きい速度で減少する内部キャビティ内の圧力であってもよく、一方、閾値量未満は、修理を必要としない健全なまたは燃料システムを示してもよい。別の例では、時間の関数として圧力降下の範囲が提供され、範囲は、修理またはメンテナンスが推奨されるが必須ではないときを表す第1の閾値と第2の閾値との間に提供される。具体的には、第1の閾値を超える圧力降下は、即時の修理または交換が必要であり、車両は修理または交換前にその現在位置を離れるべきではないことを示す。
【0024】
別の例では、圧力降下が第1の閾値と第2の閾値との間の範囲内にある場合、車両が走行に出発する前にメンテナンスが推奨されるが、必要ではない場合がある。具体的には、スケジューリングの競合が存在する場合、修理または交換のための機器が利用できない場合などには、車両は別の経路に出て、異なる場所で修理され得る。一例では、圧力降下が第1の閾値と第2の閾値との間にある場合、修理すべき推奨距離が1つまたは複数のプロセッサによって決定され、その結果、1つまたは複数のプロセッサ、または個人は、推奨距離を、車両が車両の貯蔵所または他の現在位置を出るときに取るべき経路と比較し得る。このようにして、経路の距離に応じて、いくつかの経路が推奨され、および/または修理が提供されるまで遅延され得る。圧力降下が第2の閾値を下回る場合、車両は適切に動作していると考えられ、修理または交換は不要である。
【0025】
センサはまた、高圧燃料システムとともにキャビティを形成する燃料加圧システムの導管またはキャビティ内に配置されてもよく、または燃料加圧システムが高圧燃料システムに結合されたときに高圧燃料システムのキャビティに挿入されてもよい。さらに別の例では、センサは、高圧燃料システム内にあり、燃料加圧システムは、高圧燃料システム内のセンサから信号を受信するトランスポンダ(図3)を含む。いずれの場合にも、診断分析のための燃料加圧システムに関連するコントローラ(図3)によって圧力データが受信される。一例では、コントローラは、カート上にあり、いくつかの実施形態では、移動式または輸送可能であってもよい。別の例では、コントローラは、カートから離れた車両監視機器の一部であり、少なくとも一例では、車両の一部であるか、または車両に結合される。さらに、コントローラが車両の一部であるか、または車両に結合されている場合であっても、コントローラは、燃料加圧システムに関連する読み取り値、情報、およびデータがコントローラによって決定されるという点で、燃料加圧システムに含まれると考えられる。
【0026】
図3は、燃料加圧システムのコントローラ300の概略図を示している。一例では、コントローラは、図2の燃料加圧システム200のコントローラである。コントローラは、1つまたは複数のプロセッサ302(例えば、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、特定用途向け集積回路など)と、1つまたは複数のローカル記憶媒体(メモリともいう)304と、トランスポンダ306と、1つまたは複数の入力装置309および1つまたは複数の出力装置310を含むユーザインターフェース308と、パワーモジュール312と、構成要素インターフェース314と、少なくとも1つの圧力センサ316と、を含む。これらの構成要素の全ては、互いに動作可能に結合されることができ、内部バスなどの1つまたは複数の内部通信リンクによって互いに通信することができる。
【0027】
メモリは、様々な形態(例えば、読み出し専用メモリ、ランダムアクセスメモリ、スタティックランダムアクセスメモリ、ダイナミックランダムアクセスメモリなど)のいずれかの1つまたは複数のメモリ装置を包含することができ、データを記憶および取得するためにプロセッサによって使用されることができる。メモリによって記憶されるデータは、オペレーティングシステム、アプリケーション、ユーザ収集コンテンツおよび情報データを含むことができるが、これらに限定されない。各オペレーティングシステムは、様々な構成要素間の相互作用、トランスポンダおよび/または構成要素インターフェースを介した外部装置との通信、ならびにメモリ304との間のアプリケーションおよびデータの記憶および取得などの装置の基本機能を制御する実行可能コードを含む。各アプリケーションは、オペレーティングシステムを利用して、ファイルシステムサービス、ならびにメモリに記憶された保護されたデータおよび保護されていないデータの処理などの、通信装置のためのより具体的な機能を提供する実行可能コードを含む。
【0028】
トランスポンダは、通信のために既知の無線技術を利用することができる。コントローラの他の構成要素と組み合わせたトランスポンダの例示的な動作は、様々な形態をとることができ、例えば、無線信号を受信すると、コントローラの構成要素が二次装置からの通信信号を検出し、トランスポンダが通信信号を変調して、無線信号によって送信された問い合わせ要求、音声および/またはデータに対する応答などの着信情報を回復する動作を含み得る。プロセッサのうちの1つまたは複数は、発信情報をフォーマットし、発信情報を通信信号に変調するためにトランスポンダ306のうちの1つまたは複数に伝達する。トランスポンダ(複数可)は、変調信号をセルタワーまたは遠隔サーバ(図示せず)などの遠隔装置に搬送する。
【0029】
入力装置および出力装置は、それぞれ、様々な視覚装置、音響装置、および/または機械装置を含み得る。例えば、入力装置は、ディスプレイに対するベースの位置を検出するための動きセンサまたは近接センサ、光学センサまたはカメラを含む視覚入力装置、マイクロフォンを含む音響入力装置、ならびにキーボード、キーパッド、選択ハードおよび/またはソフトボタン、スイッチ、タッチパッド、タッチスクリーン、タッチスクリーン上のアイコン、タッチセンシティブスクリーン上のタッチセンシティブ領域、および/またはそれらの任意の組み合わせを含む機械的入力装置を含むことができる。同様に、出力装置は、視覚出力装置、1つまたは複数の発光ダイオードインジケータ、スピーカ、警報および/またはブザーなどの音響出力装置、振動機構を含む機械的出力装置などを含むことができる。ディスプレイは、様々なタイプのタッチおよびジェスチャに対してタッチセンシティブであり得る。
【0030】
圧力センサは、燃料システム内の圧力を決定するための任意のタイプのものであってもよい。圧力センサは、流体導管、燃料システムのキャビティなど内にあってもよい。圧力センサは、一例では、燃料システムの圧力を決定または検出し、分析および処理のために遠隔装置に信号を送信するトランスデューサとして動作する。
【0031】
圧力モジュール318は、燃料システムの圧力の変化を決定し、高圧燃料システムを再加圧するように燃料加圧システムを動作させるための作動信号を送信するために、圧力センサに電気的に結合されおよび/または通信することができる。一例では、圧力モジュールは、圧力センサからの圧力関連信号を変換して燃料加圧システムを作動させ、高圧燃料システムを再加圧する回路として実装される。あるいは、圧力モジュールは、所定の期間後の高圧燃料システム内の圧力の変化を計算する、メモリに記憶されたソフトウェアアプリケーションである。次に、数学的に、アルゴリズムまたは動作などを使用して、圧力センサから圧力モジュールに送信された圧力信号に基づいて、高圧燃料システムをいつ再加圧すべきかに関する決定が行われる。あるいは、決定は、メモリに記憶されたルックアップテーブル、または高圧燃料システムをいつ再加圧すべきかを決定するための閾値を使用して行われる。
【0032】
燃料ポンプモジュール320はまた、高圧燃料システムに供給される燃料の量を決定するために圧力センサに電気的に結合される。燃料ポンプモジュールは、圧力センサから受信した圧力信号に基づいて、高圧燃料システムに供給される燃料の流れを動作させるための起動信号を送信する。一例では、圧力モジュールおよび燃料ポンプモジュールは、燃料加圧システムから燃料システムへの燃料の流れを制御する単一のモジュールである。燃料ポンプモジュールは、高圧燃料システムに流入して供給される燃料の量を制御および変更し得る。このようにして、燃料ポンプモジュールは、燃料の流量を増加させ、燃料の流量を減少させ、燃料の流れを開始し、または燃料加圧システムによって燃料システムに供給される燃料の流れを停止し得る。
【0033】
一例では、燃料ポンプモジュールは、圧力センサからの圧力関連信号を変換して燃料加圧システムを作動させ、高圧燃料システムによって供給される燃料の流れを起動および制御する回路として実装される。あるいは、燃料ポンプモジュールは、所定の期間後の高圧燃料システム内の圧力および/または燃料体積の変化を計算する、メモリに記憶されたソフトウェアアプリケーションである。次に、数学的に、アルゴリズムまたは動作などを使用して、圧力センサから燃料ポンプモジュールに送信される圧力信号に基づいて、高圧燃料システムによって供給される燃料の流れをどのように変化させるかに関する決定が行われる。あるいは、決定は、メモリに記憶されたルックアップテーブル、または高圧燃料システムに供給される燃料をどのように変化させるかを決定するための閾値を使用して行われる。
【0034】
診断モジュール322は、高圧燃料システムの関心のある特徴または特性に関連する入力信号を受信するために、プロセッサ、メモリ、トランスポンダ、入力装置、および圧力センサに電気的に結合され得る。診断モジュールは、高圧燃料システムの関心のある特徴を提供するための入力信号を受信し得る。一例では、入力信号は、メモリに記憶された高圧燃料システムのメンテナンス後の時間量に関連する。別の例では、入力信号は、遠隔地からトランスポンダから受信した以前の経路中の気象条件に関連する。さらに別の例では、入力信号は、高圧燃料システム内の温度センサに関連し、温度の変化に関連するデータ信号を高圧燃料システムと通信する。別の例では、入力信号は、圧力センサによって送信された圧力信号において受信された高圧燃料システム内の圧力の変化に関連してもよい。各例では、診断モジュールは、燃料システムの関心のある特性に関連するデータ信号を受信する。
【0035】
診断モジュールは、受信した関心のある特性に基づいて、高圧燃料システムの関心のある特性に関連する決定を行い、出力装置を介して使用するためにこれらの決定を送信する。一例では、診断モジュールは、高圧燃料システムの減衰率および曲線を決定する。別の例では、関心のある特徴は、高圧燃料システムの内部領域を分離することによって決定される。さらに別の例では、診断モジュールは、漏れがシール、亀裂、注入器などにあるかどうかを示し得る減衰プロファイルを決定して形成する。さらに別の例では、診断モジュールは、関心のある特性に基づいて高圧燃料システムの形状の変化を決定する。プロファイル、エンジンマップ、亀裂位置、減衰率などを含むこれらの決定は、関心のある特徴をユーザに提示するために、ディスプレイ、電子メッセージ、聴覚メッセージなどを含む出力装置上の通信のために診断モジュールによって送信されてもよい。
【0036】
一例では、診断モジュールは、診断モジュールによって受信された高圧燃料システムの関心のある特性を高圧燃料システムの関心のある特徴に変換する回路として実装される。あるいは、診断モジュールは、高圧燃料システムの関心のある特徴を決定するメモリ304に記憶されたソフトウェアアプリケーションである。この決定は、アルゴリズム、動作などを使用して数学的に行われてもよく、あるいは、メモリに記憶されたルックアップテーブル、または閾値を使用して行われる。
【0037】
図4は、一実施形態にかかる車両401に結合された可搬式診断燃料加圧システム400の概略図を示している。図2に示す燃料加圧システム210と同様に、燃料加圧システムは、(例えば、第1の車両のメンテナンスまたは検査のために)燃料加圧システムが第1の車両に結合され、第1の車両から切り離され、第2の車両に移動され、(例えば、第2の車両のメンテナンスまたは検査のために)第2の車両に結合され得るように、可搬式燃料加圧システムであってもよい。燃料加圧システムは、燃料加圧システムに関連して説明した動作を実行する1つまたは複数のプロセッサ(例えば、1つまたは複数のマイクロコントローラ、フィールドプログラマブルゲートアレイ、集積回路など)と結合され、および/またはそれを含むハードウェア回路を表すコントローラ406を含み得る。1つまたは複数の実施形態では、コントローラは、モータ、エンジン、制御ユニットなどを含み得るおよび/または表し得る。
【0038】
燃料加圧システムは、ポンプ、弁などを表すことができる制御可能な燃料供給装置404を含むことができる。燃料供給装置は、燃料加圧システムの燃料タンク402と結合されてもよい。さらに、燃料供給装置は、燃料タイプ接続部412を介して車両の弁システム414と動作可能に結合されてもよい。燃料タイプ接続部は、1つまたは複数の導管、ホース、管などを表すことができる。車両の燃料システムの弁システムはまた、車両燃料タンク408に結合されてもよい。1つまたは複数の実施形態では、車両燃料タンクは、車両の1つまたは複数のシステム(例えば、推進システム、制動システム、補助負荷など)に動力を供給するために使用され得る1つまたは複数の異なる気体または液体燃料を保持または収容し得る。例えば、車両燃料タンクは、水素、アンモニア、天然ガス、エタノール、ジメチルエーテル、ガソリン、ディーゼル燃料などを保持または収容し得る。
【0039】
任意に、可搬式燃料加圧システムは、2つ以上の燃料タンクと、車両の弁システムと接続可能であり得る2つ以上の対応する燃料タイプ接続部とを含んでもよい。1つまたは複数の実施形態では、車両燃料タンク内に収容された燃料は、燃料加圧システムの燃料タンク内に収容された燃料に対応し得る(例えば、同じである、化学的に関連している、など)。例えば、可搬式燃料加圧システムの燃料タンクは、水素を保持または収容してもよく、車両燃料タンクもまた、水素を保持または収容してもよい。任意に、可搬式燃料加圧システムは、複数の燃料タンクおよび複数の対応する燃料タイプ接続部を含んでもよい。弁システムと流体結合され得る1つまたは複数の燃料タイプ接続部は、車両の燃料システムの1つまたは複数の車両燃料タンクに対応し得る。例えば、燃料加圧システムは、5つの異なる燃料および5つの対応する燃料タイプ接続部を含む5つの異なる燃料タンクを含んでもよく、車両は、2つの異なる燃料をそれぞれ含む2つの車両燃料タンクを含んでもよい。車両の2つの異なる燃料に対応する燃料加圧システムの2つの燃料タイプ接続部のみが、弁システムと流体結合されてもよい。
【0040】
車両の動作中(例えば、燃料加圧システムが車両から切り離されている間)、車両燃料タンクは、水素を保持または収容し得る。弁システムは、車両燃料タンクから燃料ライン420への水素の流れを制御し得る。燃料ラインは、燃料ラインからの水素および酸素を制御し、燃料消費部、すなわちこの実施形態では燃料電池スタック418に供給し得る燃料供給制御装置422と結合され得る。燃料電池スタックは、水素および酸素を受け取り、車両のシステムおよび/または構成要素(例えば、トラクションモータを含む)に電力を供給するために使用され得て、車載エネルギー貯蔵装置(例えば、電池セル)などに導かれ得る電気などの出力424を生成し得る。1つまたは複数の実施形態では、車両は、弁システムの動作および燃料供給制御を制御し得る制御システム416を含み得る。任意に、制御システムは、熱調節器410(例えば、冷却システム)と動作可能に結合されてもよく、車両の熱状態に基づいて弁システムの動作および/または燃料供給制御を制御してもよい。
【0041】
車両燃料システムのメンテナンスまたは検査事象中、可搬式燃料加圧システムは、車両の燃料システムと動作可能に結合されてもよい。例えば、燃料加圧システムの燃料タイプ接続部は、可搬式燃料加圧システムの燃料タンクを車両の弁システムに流体結合するために、車両の弁システムと動作可能に結合されてもよい。車両の制御システムは、車両の燃料タンクが燃料システムから流体的に分離され、または切り離され、可搬式燃料加圧システムの燃料タンクが燃料システムと流体的に結合され得るように、弁システムを制御してもよい。任意に、車両燃料タンクは、車両から取り外されてもよく、燃料加圧システムの燃料タンクと交換されてもよい。
【0042】
車両の燃料システムは、可搬式燃料加圧システムによって加圧されてもよい。例えば、燃料加圧システムのコントローラは、燃料供給装置の動作を制御して、燃料タンクから弁システムを通り、燃料ラインを通って車両燃料システムの燃料供給制御に向かう燃料の流れを制御し得る。コントローラは、燃料タンクから車両の燃料システムに導かれる燃料の量を制御し得て、燃料の流量を制御し得て、燃料システムに導かれる燃料の圧力の量を制御し得るなどである。コントローラは、可搬式燃料加圧システムによる燃料システムの加圧に続いて燃料システムの圧力の減衰を監視し得る。一実施形態では、燃料加圧システムは、センサデータ(例えば、圧力データ、圧力測定値、流量測定値、流量測定値など)をコントローラに提供し得る1つまたは複数のセンサを含み得て、車両は、センサデータを提供し得る1つまたは複数の車両などを含み得る。
【0043】
コントローラは、燃料システムの少なくとも1つの圧力の減衰を監視するため、燃料システムの少なくとも1つの圧力の圧力降下を監視するため、燃料システムの少なくとも1つの圧力の減衰率を監視するためなどに、1つまたは複数のセンサからセンサデータを受信し得る。コントローラは、圧力の減衰、圧力降下、圧力の減衰率などに少なくとも部分的に基づいて燃料システムの障害を検出し得る。一例として、コントローラは、センサデータに基づいて少なくとも1つの圧力を示す波形を決定し得て、決定された波形を予想波形のリストと比較し得る。コントローラは、決定された波形と予想される波形との比較に基づいて、システムの障害を検出し得る。例えば、決定された波形は、誤差の閾値マージンなどによって予想される波形と異なっていてもよい。コントローラは、センサデータの分析に基づいて、減衰率、漏れ率、車両の燃料システムの障害などを検出および/または決定し得る。例えば、コントローラは、監視される圧力の減衰に少なくとも部分的に基づいて燃料システムの障害を検出し得る。
【0044】
1つまたは複数の実施形態では、コントローラは、燃料システムの診断加圧に関連するセンサデータを、車両の動作に関連するセンサデータと比較し得る。例えば、車両の動作に関連するセンサデータは、車両のエンジン(または他の燃料消費部)が動作している間など、整備または検査事象以外の時点で取得されていてもよい。さらに、燃料システムの診断加圧に関連するセンサデータは、車両のエンジン(または他の燃料消費部)が動作していない間、現在および/または以前のメンテナンス事象中などに取得されていてもよい。コントローラは、診断センサデータを動作センサデータと比較して、少なくとも部分的に、少なくとも圧力の損失(例えば、圧力降下)、少なくとも1つの圧力の減衰などの原因となり得る燃料システム構成要素を決定し得る。
【0045】
1つまたは複数の実施形態では、コントローラは、燃料システムの減衰率および/または障害の検出に基づいて燃料システムの修理および/または交換を指示し得る。任意に、コントローラは、可搬式燃料加圧システムのオペレータ、オフボードコントローラ(例えば、バックオフィスサーバ)、車両のコントローラなどと、障害の検出の通知、障害の重大度の指示(例えば、即時修理が必要な場合)、障害が位置する場所の指示(例えば、障害は、燃料ライン内の漏れ、燃料供給制御内の障害など)などと、警告を通信し得る。例えば、コントローラは、決定された閾値を上回る圧力降下または減衰率に基づいて、車両の燃料システムの1つまたは複数の構成要素を修理または交換する必要があることを示す通知(例えば、出力信号など)を通信し得る。
【0046】
図5は、一実施形態にかかる車両501に結合された可搬式診断燃料加圧システム500の概略図を示している。図4に示す可搬式燃料加圧システムと同様に、燃料加圧システムは、燃料加圧システムに関連して説明した動作を実行する1つまたは複数のプロセッサ(例えば、1つまたは複数のマイクロコントローラ、フィールドプログラマブルゲートアレイ、集積回路など)と結合され、および/またはそれを含むハードウェア回路を表すコントローラ526を含む。1つまたは複数の実施形態では、コントローラは、燃料加圧システムのモータ、エンジン、制御ユニットなどを含み、それを表し、および/またはそれと動作可能に結合され得る。
【0047】
コントローラは、車両の燃料システムの弁システム514に向かう、1つまたは複数の燃料タンク518、520、522からの燃料の流れを制御し得る、1つまたは複数のポンプ、弁などを表すことができる、1つまたは複数の燃料供給装置534の動作を制御し得る。燃料タンクのそれぞれは、燃料タンクのうちの1つまたは複数を弁システムと流体的に結合または分離するために使用され得る対応する燃料タイプ接続部528、530、532を含み得る。可搬式燃料加圧システムの燃料タンクは、車両の燃料システムの車両燃料タンク508、510、512に対応し得る。例えば、第1の車両燃料タンク508は、水素を含んでもよく、燃料加圧システムの第1の燃料タンク518もまた、水素を含んでもよい。第2の車両燃料タンク510は、アンモニアを含んでもよく、燃料加圧システムの第2の燃料タンク520もまた、アンモニアを含んでもよい。第3の車両燃料タンク512は、エタノールを含んでもよく、燃料加圧システムの第3の燃料タンク522もまた、エタノールを含んでもよい。
【0048】
検査および/またはメンテナンス事象中、車両の制御システム516は、車両の燃料消費部518から車両燃料タンクのうちの1つまたは複数を流体的に結合および/または分離するように弁システムの動作を制御し得る。さらに、制御システムは、燃料加圧システムの燃料タンクの1つまたは複数を車両の燃料消費部から流体的に結合および/または分離するように弁システムの動作を制御し得る。車両燃料タンクおよび/または加圧システムの燃料タンクを燃料消費部と流体結合および/または分離する制御システムに応答して、燃料加圧システムのコントローラは、車両の燃料システムの少なくとも一部を加圧するように燃料供給装置の動作を制御し得る。例えば、燃料加圧システムは、車両のエンジン(または他の燃料消費部)を作動させることなく燃料システムを加圧し得る。一実施形態では、燃料加圧システムは、燃料システムの部分を区画化し、区画化された部分のうちの1つまたは複数を選択的に加圧し得る単一の燃料供給装置(例えば、単一のポンプ)を含み得る。任意に、燃料加圧システムのコントローラは、車両(図示せず)の燃料システムの1つまたは複数の燃料ポンプと動作可能に結合されてもよい。コントローラは、燃料システムの加圧に応答して燃料ポンプの1つまたは複数を選択的に作動させ得る。
【0049】
図6は、監視された圧力の減衰に基づいて、車両の燃料システムの漏れまたは交換可能な構成要素のうちの1つまたは複数を検出するためのプロセス600を示すフローチャートである。一例では、このプロセスは、制限された空気流を有する領域において燃料加圧システムを使用して車両の高圧燃料システムに対して実行される。一例では、燃料システムは、図2の高圧燃料システム202であり、燃料加圧システムは、図2の燃料加圧システム200である。
【0050】
ステップ602において、外部の取り外し可能な可搬式診断燃料加圧システムが、1つまたは複数の燃料タイプ接続部を介して車両の燃料システムに結合される。一例では、可搬式燃料加圧システムは、車両が、一例では動力貯蔵所である制限された空気流のある領域にあるままである間に、車両と流体結合されてもよい。別の例では、車両は機関車であり、経路を完了した後に動力貯蔵所内にある。車両は、動力貯蔵所にあり、新たな経路を開始するのを待っている、次の経路の前に所定の時間にわたって停止している、メンテナンスおよび/または修理のために停止している、などであり得る。動力貯蔵所は、車両を収容し、燃料加圧システムを収容し得る任意のタイプの構造であってもよい。一例では、燃料加圧システムを車両の燃料システムに結合することは、燃料加圧システムを動力貯蔵所内の車両に移動させることを含む。具体的には、一例では、取り外し可能な燃料加圧システムは、動力貯蔵所の内外の異なる場所から運ばれるサイズおよび形状を含む可搬式である。一例では、燃料加圧システムは、動力貯蔵所内の燃料加圧システムの移動を容易にするカートまたは車輪を含む。
【0051】
ステップ604において、車両の燃料システムは、車両のエンジンまたは他の燃料消費部を作動させることなく、燃料加圧システムによって加圧される。一例では、車両、したがって車両のエンジン(または他の燃料消費部)は動作していない。このようにして、エンジン(または他の燃料消費部)の診断試験は、そうでなければ排除される領域内で実行され得る。車両エンジン(または他の燃料消費部)が動作していないため、エンジン/他の冷却、または圧力検知中に圧力読み取り値の変動が停止され得る場合に生じ得る車両の他の機能は、決定を妨害し得ない。具体的には、燃料加圧システムのみがエンジンを加圧し、エンジン(または他の燃料消費部)自体が停止されるかまたはオフにされ得る。結果として、圧力センサまたは他の入力装置が燃料システムに関連する正確な読み取り値を受け取るための好ましい条件を提供するように、加圧が変更および制御され得る。これは、時間、労力、およびコストを浪費する不必要な修理につながる誤ったまたは不正確な結果の決定を最小限に抑える。
【0052】
別の例では、車両が動力貯蔵所または別の場所にある間、車両の燃料システムは、燃料加圧システムによって加圧される。特に、移動式燃料加圧システムを使用して動力貯蔵所内の燃料システムに修理が必要であるかどうかを決定することによって、車両の停止時間中に修理が行われ得る。したがって、車両を始動し、車両が動力貯蔵所の外に出た後に必要な修理を発見する代わりに、修理は始動前に行われる。これは、車両を動力貯蔵所に戻すための時間の浪費、および修理しなければならない経路上を出発する必要がある車両によって引き起こされる物流の遅延を防止する。一例では、車両の燃料システムは、燃料加圧システムのポンプを燃料システムに流体結合することによって加圧され、燃料加圧システムのポンプは、燃料加圧システムのエンジンまたは他のポンプ付勢装置によって駆動される。
【0053】
ステップ606において、1つまたは複数のプロセッサが、燃料システムの加圧後の燃料システムの圧力の減衰、圧力降下、圧力の減衰率などを監視する。一例では、圧力センサは、車両の高圧燃料システムの経時的な圧力の変化を検出する。圧力の減衰を監視することによって、診断モジュールによって使用され得る燃料システムの関心のある特性が決定される。一例では、燃料システムの圧力の減衰が監視されて、減衰率を決定する。一例では、燃料システムの圧力の減衰が監視されて、圧力の減衰に関する波形を決定する。これらの測定および決定は、燃料システムの監視された圧力に基づいてアルゴリズム、グラフなどを使用して提供され得る。決定された波形は、履歴波形のリストまたは表と比較され得る。リスト内の波形は、様々な構成要素または障害モードに関連付けられ得る。すなわち、ガスケットにおける漏れは、1つの別個の波形を生成し得るが、燃料ラインにおける亀裂は、別の波形を生成し得る。同様に、波形は、エンジン内の個々のシリンダに関連付けられてもよい。波形をシリンダの発射パターンと一致させることは、特定のシリンダ、インジェクタ、ピストン、または弁が波形を乱すものとして識別されることを可能にし得る。どの構成要素を修理または交換する必要があるかを診断することは、波形分析に少なくとも部分的に基づいて達成されることができる。さらに別の例では、個人が燃料システムを観察し、漏れ状態の入力を1つまたは複数のプロセッサに提供する。
【0054】
ステップ608において、1つまたは複数のプロセッサが、監視される圧力の減衰に少なくとも部分的に基づいて、車両の燃料システムの漏れを検出する。さらに、これは、修理または交換されるべき1つまたは複数の構成要素(すなわち、交換可能な構成部品)、またはスケジュールされたおよび/またはスケジュール外のメンテナンスの仕上げ不良が存在することを示し得る。一例では、圧力の減衰は、所定の時間または間隔にわたる圧力の変化の結果として漏れまたは交換可能な構成要素が存在し、その所定の時間にわたる圧力の閾値低下を超えていると決定する診断モジュールによって使用され得る。別の例では、診断モジュールは、所定の時間または間隔にわたる監視された圧力変化に基づいて、漏れまたは交換可能な構成要素が存在することを検出するアルゴリズムを含む。さらに別の例では、1つまたは複数のプロセッサは、ルックアップテーブルと、最近のメンテナンスから不適切に再組み立てされたシステムを検出するための所定の時間または間隔にわたる検出された圧力降下とを含む。
【0055】
ステップ610において、1つまたは複数のプロセッサは、燃料システムの漏れまたは交換可能な構成要素のうちの1つまたは複数の検出に応答して、燃料システムの1つまたは複数の構成要素の修理または交換をスケジュールする。一例では、車両は、動力貯蔵所内の車両であり、車両が動力貯蔵所を出て別の場所への1つまたは複数の経路に沿って走行する前に修理または交換が行われる。このようにして、修理または交換は、車両が動力貯蔵所を出ることなく行われ、車両は、効率を低下させる故障した燃料システムによって動作し、燃料システムまたはエンジンの残りの部分にさらなる損傷を引き起こし、車両が途中で故障するなどの結果をもたらす。この修理および交換は、エンジンの摩耗を低減し、ダウンタイムを低減し、コストを低減することがある。一例では、1つまたは複数のプロセッサは、修理または交換をスケジュールするために遠隔装置と通信する。遠隔装置は、動力貯蔵所内の、または動力貯蔵所に関連する車両の交換および修理スケジュール、ならびに修理および/または交換を提供する整備工または個人に関するデータベースを有するメモリを含む、コンピューティング装置を動力貯蔵所に含む。1つまたは複数のプロセッサは、ハードワイヤなどを介して遠隔装置と無線で通信し得る。
【0056】
ステップ612において、燃料システムの圧力における関心のある減衰率または関心のある減衰波形のうちの1つまたは複数の検出に応答して、1つまたは複数のプロセッサが、燃料加圧システムの燃料ポンプを通る燃料システムへの燃料の流れを変更する。一例では、1つまたは複数のプロセッサは、燃料加圧システムを使用して車両の燃料システムを少なくとも部分的に再加圧する。1つまたは複数のプロセッサは、燃料加圧システムのポンプ付勢装置を自動的に作動させて、燃料ポンプに燃料システム内に追加の高圧燃料を供給させる。任意に、別の例では、1つまたは複数のプロセッサは、燃料加圧システムを使用して燃料システムを加圧することに応答して燃料ポンプのうちの1つまたは複数を選択的に作動させることによって、車両の燃料システムの燃料ポンプを通る燃料の流れを選択的に変更する。次いで、燃料システムの交換可能な構成要素は、監視される圧力の減衰に基づいて燃料ポンプの少なくとも1つとして検出される。このようにして、1つまたは複数のプロセッサは、修理または交換を必要とする構成要素、この例では燃料ポンプを特定する。
【0057】
ステップ614において、1つまたは複数のプロセッサは、燃料システムを少なくとも部分的に再加圧することに応答して燃料システムの圧力を監視する。次いで、車両の燃料システムの漏れまたは交換可能な構成要素のうちの1つまたは複数は、燃料システムを少なくとも部分的に再加圧することに応答して監視される燃料システムの圧力に少なくとも部分的に基づいて検出され得る。
【0058】
一実施形態では、本明細書に記載のコントローラまたはシステムは、ローカルデータ収集システムを展開してもよく、導出ベースの学習結果を可能にするために機械学習を使用してもよい。コントローラは、データドリブン予測を行い、データのセットにしたがって適合させることによって、データのセット(様々なセンサによって提供されるデータを含む)から学習し、決定を行い得る。実施形態では、機械学習は、教師あり学習、教師なし学習、および強化学習などの機械学習システムによって複数の機械学習タスクを実行することを含み得る。教師あり学習は、例示的な入力および所望の出力のセットを機械学習システムに提示することを含み得る。教師なし学習は、パターン検出および/または特徴学習などの方法によってその入力を構造化する学習アルゴリズムを含み得る。強化学習は、動的環境において実行し、次いで正しい決定および誤った決定に関するフィードバックを提供する機械学習システムを含み得る。例では、機械学習は、機械学習システムの出力に基づく複数の他のタスクを含み得る。例では、タスクは、分類、回帰、クラスタリング、密度推定、次元削減、異常検出などの機械学習問題であってもよい。例では、機械学習は、複数の数学的および統計的技術を含み得る。例では、多くのタイプの機械学習アルゴリズムは、決定木ベースの学習、相関ルール学習、深層学習、人工ニューラルネットワーク、遺伝的学習アルゴリズム、誘導論理プログラミング、サポートベクターマシン(SVM)、ベイジアンネットワーク、強化学習、表現学習、ルールベースの機械学習、スパース辞書学習、類似性およびメトリック学習、学習分類器システム(LCS)、ロジスティック回帰、ランダムフォレスト、K平均、勾配ブースト、K最近傍(KNN)、アプリオリアルゴリズムなどを含み得る。実施形態では、(例えば、自然選択に基づき得る制約付きおよび非制約付き最適化問題の双方を解くために)特定の機械学習アルゴリズムが使用され得る。一例では、アルゴリズムが使用されて、混合整数プログラミングの問題に対処し得て、いくつかの成分は整数値であることに制限される。アルゴリズムおよび機械学習の技術およびシステムは、計算インテリジェンスシステム、コンピュータビジョン、自然言語処理(NLP)、レコメンダシステム、強化学習、グラフィカルモデルの構築などにおいて使用され得る。一例では、機械学習が使用されて、決定、計算、比較、および行動分析などを行い得る。
【0059】
一実施形態では、コントローラは、1つまたは複数のポリシーを適用し得るポリシーエンジンを含み得る。これらのポリシーは、機器または環境の所与のアイテムの特性に少なくとも部分的に基づいてもよい。制御ポリシーに関して、ニューラルネットワークは、いくつかの環境およびタスク関連パラメータの入力を受信することができる。これらのパラメータは、例えば、操作機器に関する操作入力、様々なセンサからのデータ、位置および/または位置データなどを含み得る。ニューラルネットワークは、これらの入力に基づいて出力を生成するように訓練されることができ、出力は、動作の目標を達成するために機器またはシステムが取るべき動作または一連の動作を表す。一実施形態の動作中、決定は、ニューラルネットワークのパラメータを介して入力を処理して、その動作を所望の動作として指定する値を出力ノードにおいて生成することによって行うことができる。この動作は、車両を動作させる信号に変換し得る。これは、バックプロパゲーション、フィードフォワードプロセス、閉ループフィードバック、または開ループフィードバックによって達成され得る。あるいは、バックプロパゲーションを使用するのではなく、コントローラの機械学習システムは、人工ニューラルネットワークの様々なパラメータを調整するために進化戦略技術を使用してもよい。コントローラは、バックプロパゲーションを使用して常に解決可能であるとは限らない可能性がある関数、例えば非凸関数を有するニューラルネットワークアーキテクチャを使用してもよい。一実施形態では、ニューラルネットワークは、そのノード接続の重みを表すパラメータのセットを有する。このネットワークの多数のコピーが生成され、次いでパラメータに対する異なる調整が行われ、シミュレーションが行われる。様々なモデルからの出力が得られると、決定された成功メトリックを使用してそれらの性能が評価され得る。最良のモデルが選択され、車両コントローラは、予測最良結果シナリオを反映するために所望の入力データを達成するためにその計画を実行する。さらに、成功メトリックは、互いに対して重み付けされ得る最適化された結果の組み合わせであり得る。
【0060】
取り外し可能な燃料加圧システムを使用して高圧燃料システム内の漏れおよび/または燃料崩壊損傷を診断し、それに応じて構成要素を修理または交換するためのシステムおよび方法が提供される。取り外し可能な高圧燃料システムは、車両の燃料システムに結合し、燃料システムに高圧燃料を供給することができる少なくとも1つの燃料ポンプを含む。燃料加圧システムはまた、燃料システム内の漏れ、燃料劣化などを検出するためのセンサを含む。漏れまたは燃料減衰を検出することに基づいて、燃料加圧システムは、漏れおよび/または燃料減衰に関連する決定を検証するために燃料システムを再加圧して決定の精度を向上させることを含む、燃料システムへの燃料の流れを変化させ得る。取り外し可能な燃料加圧システムは移動式であるため、修理または交換が必要であるという決定は、車両が始動のために貯蔵所を出る前に列車の貯蔵所内で行われ得る。列車の貯蔵所内でこの決定を行うことにより、車両は、修理のために貯蔵所に戻される必要がなく、望ましくない物流、ダウンタイム、労働、コストなどを回避する。
【0061】
本明細書に記載される特定の実施形態によれば、車両が動力貯蔵所に留まっている間に、外部の取り外し可能な燃料加圧システムを車両の燃料システムに結合することと、車両が動力貯蔵所に留まっている間に、車両のエンジンまたは他の燃料消費部を作動させることなく、燃料加圧システムによって車両の燃料システムを加圧することと、を含む方法が提供される。燃料システムの加圧に続いて燃料システムの圧力の減衰が監視され、監視された圧力の減衰に基づいて車両の燃料システムの漏れまたは交換可能な構成要素の1つまたは複数が検出される。
【0062】
任意に、車両の燃料システムの1つまたは複数の構成要素は、車両が動力貯蔵所を出て別の場所への1つまたは複数の経路に沿って走行する前に、漏れまたは燃料システムの交換可能な構成要素の存在の1つまたは複数を検出することに応答して修理または交換される。あるいは、燃料加圧システムを車両の燃料システムに結合することは、燃料加圧システムを動力貯蔵所内の車両に移動させることを含む。
【0063】
一態様では、車両の燃料システムは、燃料加圧システムのポンプを燃料システムに流体結合することによって加圧され、燃料加圧システムのポンプは、燃料加圧システムのポンプ付勢装置によって駆動される。別の態様では、燃料システムはまた、車両の冷却システムを作動させることなく加圧される。さらに別の態様では、減衰率または波形を決定するために、燃料システムの圧力の減衰が監視される。
【0064】
任意に、車両の燃料システムは、燃料システムの圧力における関心のある減衰率または関心のある減衰波形のうちの1つまたは複数を検出することに応答して、燃料加圧システムを使用して少なくとも部分的に再加圧され、燃料システムの圧力は、燃料システムを少なくとも部分的に再加圧することに応答して監視される。車両の燃料システムの交換可能な構成要素の漏れまたは存在のうちの1つまたは複数は、燃料システムを少なくとも部分的に再加圧することに応答して監視される燃料システムの圧力に少なくとも部分的に基づいて検出される。別の態様では、燃料加圧システムを使用して燃料システムを加圧することに応答して燃料ポンプのうちの1つまたは複数を選択的に作動させることによって、車両の燃料システムの燃料ポンプを介して燃料の流れが選択的に変更される。燃料システムの交換可能な構成要素は、監視される圧力の減衰に基づいて燃料ポンプの少なくとも1つとして検出される。
【0065】
一実施形態では、診断システムの燃料ポンプは、燃料システムを通して燃料システムクリーナまたは別の流体を選択的に圧送し得る。流体は、燃料であってもよいが、洗浄添加剤を含む。これは、燃料システムが燃料貯蔵ユニットにループバックすることを可能にし、それによって洗浄液燃料流を循環させることは、燃料システムの構成要素内の堆積物を低減するのに有用であり得る。
【0066】
本発明の実施形態は、例示的な車両として鉄道車両に関して示してきたが、適切な車両は、乗用車、路上走行トラック、バス、オフロード車両、航空機、採掘機器、および船舶を含み得る。フリート車両は、本発明の実施形態による使用に適している。鉱山設備は、鉱山の範囲内で動作し得る。航空機は、エンジンをオンにすることが望ましくない場合があるハンガー内に配置され得る。加圧燃料システムは、固定式または半永久的な発電機として存在してもよい。そのような発電機は、排気ガスのために配管されているが、維持するために部分的に分解する必要があり得る構造内にある程度恒久的に収容されてもよい(その時点で、換気または防音は設置されなくてもよい)。このような場合に限り、これらの発電機(固定式または移動式)は、本発明の実施形態を使用する目的で車両としてカウントされてもよい。
【0067】
本明細書に記載される特定の実施形態によれば、移動式カートと、移動式カートに配置されたポンプエンジンまたは他のポンプ付勢装置と、移動式カートに配置された1つまたは複数の燃料ポンプとを含む移動式燃料加圧システムであって、1つまたは複数の燃料ポンプが、ポンプエンジン(または他のポンプ付勢装置)に結合され、ポンプエンジン(または他のポンプ付勢装置)によって動力供給される、移動式燃料加圧システムが提供される。移動式カートに配置され、車両の燃料システムと動作可能に結合された1つまたは複数の圧力センサと通信するように構成されたコントローラも含まれる。移動式カートは、車両が位置する動力貯蔵所に移動するように構成されており、移動式カート上の1つまたは複数の燃料ポンプは、車両の燃料システムと流体結合されるように構成されており、ポンプエンジン(または他のポンプ付勢装置)は、車両が駐車したままであり、車両の燃料消費部を起動することなく、移動式カート上の1つまたは複数の燃料ポンプに動力を供給して車両の燃料システムを加圧するように起動されるように構成されている。コントローラは、燃料システムの加圧に続いて燃料システムの圧力の減衰を監視するために1つまたは複数の圧力センサによって提供される圧力測定値を受信するように構成されており、コントローラは、監視される圧力の減衰に基づいて車両の燃料システムの漏れまたは交換可能な構成要素の1つまたは複数を検出するように構成されている。
【0068】
任意に、コントローラは、車両が動力貯蔵所を離れ、別の場所まで1つまたは複数の経路に沿って走行する前に、燃料システムの漏れまたは交換可能な構成要素の1つまたは複数を検出したことに応答して、車両の燃料システムの1つまたは複数の構成要素の修理または交換の1つまたは複数に命令を出力するように構成されている。別の態様では、燃料加圧システムを車両の燃料システムに結合することは、燃料加圧システムを動力貯蔵所内の車両に移動させることを含む。さらに別の態様では、1つまたは複数の燃料ポンプは、車両の冷却システムを作動させることなく燃料システムを加圧するように構成されている。一態様では、コントローラは、圧力の減衰率または減衰の波形のうちの1つまたは複数を決定することによって、燃料システムの圧力の減衰を監視するように構成されている。
【0069】
任意に、コントローラはまた、燃料システムの圧力における関心のある減衰率または関心のある減衰波形のうちの1つまたは複数の検出に応答して、車両の燃料システムを少なくとも部分的に再加圧するように1つまたは複数の燃料ポンプの動作を制御するように構成されている。あるいは、コントローラはまた、燃料システムを少なくとも部分的に再加圧することに応答して燃料システムの圧力を監視するように構成されており、コントローラは、燃料システムを少なくとも部分的に再加圧することに応答して監視される燃料システムの圧力に少なくとも部分的に基づいて漏れまたは交換可能な構成部品の1つまたは複数を検出するように構成されている。
【0070】
別の態様では、コントローラはまた、車両の燃料システムの燃料ポンプと動作可能に結合されるように構成されており、コントローラは、燃料システムの加圧に応答して燃料ポンプの1つまたは複数を選択的に作動させるように構成されており、コントローラは、監視される圧力の減衰に基づいて燃料ポンプの少なくとも1つとして燃料システムの交換可能な構成要素を検出するように構成されている。
【0071】
本明細書に記載される特定の実施形態によれば、外部の移動式燃料加圧システムを車両燃料システムに結合することと、移動式燃料加圧システムのポンプ付勢装置によって動力供給される1つまたは複数のポンプによって車両燃料システムを加圧することであって、車両燃料システムを収容する車両の部分(例えば、エンジンおよび冷却システム)が停止されたままである、加圧することと、を含む方法が提供される。燃料システムの圧力は、燃料システムの加圧から測定され、車両燃料システムの1つまたは複数の決定された態様は、燃料システムの加圧に続く燃料システムの圧力の変化に基づいて、1つまたは複数の指定された基準を満たすことが検出される。
【0072】
任意に、燃料加圧システムを車両燃料システムに結合することは、車両が静止したままである間に、燃料加圧システムを動力貯蔵所内の車両に移動させることを含む。
【0073】
任意に、車両燃料システムは、車両燃料システムの1つまたは複数の決定された態様が1つまたは複数の指定された基準を満たすことを検出したことに応答して、燃料加圧システムを使用して少なくとも部分的に再加圧し、燃料システムの圧力は、燃料システムを少なくとも部分的に再加圧することに応答して監視される。車両燃料システムの漏れまたは交換可能な構成要素のうちの1つまたは複数は、燃料システムを少なくとも部分的に再加圧することに応答して監視される車両燃料システムの圧力に少なくとも部分的に基づいて検出される。
【0074】
一実施形態では、可搬式診断システムは、ポンプ付勢装置と、ポンプ付勢装置に結合され、ポンプ付勢装置によって動力供給される1つまたは複数の燃料ポンプと、燃料を収容するように構成された燃料リザーバと、液密コネクタによって終端された可撓性燃料導管と、コントローラとを含む。コネクタは、車両の燃料システムの燃料入力に選択的に取り付けるように構成されている。取り付けられると、コネクタは、流体密接続を確立し、燃料が燃料システムに導入されることができるが、コネクタ/導管を介して燃料システムから逃げることはできない。ポンプ付勢装置は、作動され、それによって1つまたは複数の燃料ポンプに動力を供給して、車両の燃料消費部、例えば車両のエンジンまたは燃料電池を作動させることなく、車両の燃料システムの少なくとも一部を加圧するように構成されている。
【0075】
可搬式診断システムはまた、液密コネクタの内部キャビティ内に配置された圧力センサを含む。(システムは、複数の圧力センサを含み得る。)コネクタが車両燃料システムの燃料入力に取り付けられると、キャビティ、ひいては圧力センサは、燃料入力、ひいては車両燃料システム全体と流体連通する。一態様では、コネクタは、コネクタキャビティへの燃料導管の内部通路を選択的に開閉するための内部弁または他の制御可能な装置を含み得る。第1の動作モードでは、弁が制御されて閉じられ、コネクタが車両の燃料入力から取り外される。弁は、可搬式診断システム内の燃料がコネクタ/導管から出るのを防止する。第2の動作モードでは、コネクタは、弁が開位置に制御された状態で車両燃料入力に取り付けられる。次いで、可搬式診断システムは、加圧燃料を車両燃料システムに入力するように制御されてもよい。第3の動作モードでは、コネクタは、車両の燃料入力に取り付けられたままであるが、弁は、閉位置に制御される。可搬式診断システムから車両燃料システムにさらなる燃料は入力されないが、車両燃料システムと流体連通するコネクタの内部キャビティ内の圧力センサは、車両燃料システム内の燃料の圧力レベルを検出する。(一態様によれば、車両燃料システム内の燃料の圧力レベルは、車両燃料システムのセンサを使用する必要なく、またはおそらく車両燃料システムのセンサからのセンサデータと組み合わせて、または車両燃料システム内に取り外し可能なセンサを別個に展開する必要なく検出されることができる。)
【0076】
可搬式診断システムはまた、例えば有線アタッチメントまたは無線通信リンクを介して圧力センサ(複数のセンサ)と通信するように構成されたコントローラを含み得る。コントローラは、圧力センサによって提供される圧力測定値を受信して、燃料システムの加圧に続く燃料システムの圧力の圧力降下または減衰率を決定するように構成されている。例えば、可搬式診断システムが使用されて車両燃料システムを加圧し、続いてコネクタが燃料システムの燃料入力に取り付けられたままであるが、可搬式診断システムの残りの部分は燃料システムから流体的に隔離されている(すなわち、圧力センサおよびコネクタ内部キャビティのみが燃料システムに流体接続されたままである)間、圧力センサが圧力を検知することを可能にするためにコネクタの弁を閉じることができる。
【0077】
本明細書で使用される場合、単数形で列挙され、単語「a」または「an」の後に続く要素またはステップは、そのような除外が明示的に述べられていない限り、複数の前記要素またはステップを除外しないものとして理解されるべきである。さらにまた、本明細書に記載の主題の「一実施形態」への言及は、列挙された特徴も組み込む追加の実施形態の存在を除外するものとして解釈されることを意図しない。さらに、明示的に反対の記載がない限り、特定の特性を有する要素または複数の要素を「備える(comprising)」または「有する(having)」実施形態は、その特性を有しない追加のそのような要素を含み得る。
【0078】
上記の説明は例示を意図しており、限定を意図していないことを理解されたい。例えば、上述した実施形態(および/またはその態様)は、互いに組み合わせて使用されてもよい。さらに、その範囲から逸脱することなく、特定の状況または材料を本明細書に記載の主題の教示に適合させるために、多くの変更が行われてもよい。本明細書に記載の材料の寸法および種類は、開示の主題のパラメータを定義することを意図しているが、それらは決して限定するものではなく、例示的な実施形態である。上記の説明を検討すれば、多くの他の実施形態が当業者にとって明らかであろう。したがって、本明細書に記載の主題の範囲は、添付の特許請求の範囲を参照して、そのような特許請求の範囲が権利を与えられる均等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、「含む(including)」および「そこにおいて(in which)」という用語は、それぞれ「備える(comprising)」および「ここで(wherein)」という用語の平易な英語の同義語として使用される。さらに、以下の特許請求の範囲において、「第1の」、「第2の」、および「第3の」などの用語は、単にラベルとして使用され、それらの対象に数値的な要件を課すことを意図しない。さらに、以下の特許請求の範囲の限定は、そのような特許請求の範囲の限定が「のための手段(means for)」の後にさらなる構造のない機能についての記載が続くフレーズを明示的に使用しない限り、そして使用するまでは、ミーンズプラスファンクション形式で書かれたものではなく、米国特許法第112条(f)に基づいて解釈されることを意図するものではない。
【0079】
本明細書は、本明細書に記載の主題のいくつかの実施形態を開示するために実施例を使用しており、最良の形態を含んでいる。また、当業者が開示の主題の実施形態を実施することを可能にするために実施例を使用しており、装置またはシステムを製作して使用し、方法を実行することを含んでいる。本明細書に記載の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、当業者が想到する他の例を含み得る。そのような他の例は、それらが特許請求の範囲の文言と異ならない構造要素を有する場合、またはそれらが特許請求の範囲の文言と実質的に異ならない同等の構造要素を含む場合、特許請求の範囲内にあることが意図される。
図1
図2
図3
図4
図5
図6
【外国語明細書】