(57)【要約】      （修正有）【課題】スイッチング部品およびスイッチング部品を含むスイッチシステムを提供する。【解決手段】並列であるいくつかのスイッチセットを含むスイッチング部品であって、それぞれのスイッチセットは、いくつかのパワースイッチと、直列のバックアップパワースイッチとを含む。バックアップパワースイッチは、閉のデフォルト位置を有する。パワースイッチおよびバックアップパワースイッチの定格電力は、スイッチング部品の定格電力より小さく、スイッチング部品はモジュールである。【選択図】図１
2013232404.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれが複数のパワースイッチと、閉のデフォルト位置を成している直列のバックアップパワースイッチとを含む複数の並列のスイッチセットを含むスイッチング部品であって、
前記複数のパワースイッチおよび前記バックアップパワースイッチの定格電力が、前記スイッチング部品の定格電力より小さく、
前記スイッチング部品がモジュールである、
スイッチング部品。
【請求項２】
複数の第１の補助スイッチをさらに含み、それぞれの第１の補助スイッチが、前記複数のパワースイッチおよび前記バックアップパワースイッチのそれぞれと並列に接続しており、前記複数の第１の補助スイッチのそれぞれが、開のデフォルト位置を有する、請求項１記載のスイッチング部品。
【請求項３】
前記複数の第１の補助スイッチが、少なくとも１つのロジックスイッチを含む、請求項２記載のスイッチング部品。
【請求項４】
前記複数のスイッチセットのそれぞれが、前記複数のパワースイッチおよび前記バックアップパワースイッチと直列に接続している第２の補助スイッチをさらに含み、前記第２の補助スイッチが閉のデフォルト位置を有する、請求項１記載のスイッチング部品。
【請求項５】
前記第２の補助スイッチが、少なくとも１つのロジックスイッチを含む、請求項４記載のスイッチング部品。
【請求項６】
それぞれが共通端子ならびに第１および第２の端子を含む複数の単極双投スイッチをさらに含み、前記複数のパワースイッチおよび前記バックアップパワースイッチが、入力端子および出力端子をそれぞれ有し、前記共通端子、ならびに、前記第１および第２の端子の一方が、前記スイッチセットの１つにおける前記パワースイッチおよび前記バックアップパワースイッチの前記入力端子、前記出力端子の少なくとも１つに接続しており、前記第１および第２の端子の一方が、異なるスイッチセットにおける前記パワースイッチおよび前記バックアップパワースイッチの前記入力端子の少なくとも１つに接続している、請求項１記載のスイッチング部品。
【請求項７】
前記複数のパワースイッチおよび前記バックアップパワースイッチの定格電力が実質的に同じである、請求項１記載のスイッチング部品。
【請求項８】
冗長アレイ内に形成された複数のパワースイッチを含むスイッチング部品であって、
前記複数のパワースイッチにおけるそれぞれの定格電力が、前記スイッチング部品の定格電力より小さく、
前記スイッチング部品がモジュールである、
スイッチング部品。
【請求項９】
前記冗長アレイが、複数の第１の補助スイッチをさらに含み、それぞれの第１の補助スイッチが、前記複数のパワースイッチのそれぞれと並列に接続しており、前記複数の第１の補助スイッチが、開のデフォルト位置を有する、請求項８記載のスイッチング部品。
【請求項１０】
前記複数の第１の補助スイッチが、少なくとも１つのロジックスイッチを含む、請求項９記載のスイッチング部品。
【請求項１１】
前記冗長アレイが、前記パワースイッチと直列に接続している複数の第２の補助スイッチをさらに含み、前記複数の第２の補助スイッチが閉のデフォルト位置を有する、請求項８記載のスイッチング部品。
【請求項１２】
前記複数の第２の補助スイッチが、少なくとも１つのロジックスイッチを含む、請求項１１記載のスイッチング部品。
【請求項１３】
前記冗長アレイが、それぞれが前記パワースイッチのうちの３つを含む並列の２つのスイッチセットを含む、請求項８記載のスイッチング部品。
【請求項１４】
前記冗長アレイが、それぞれが共通端子ならびに第１および第２の端子を含む複数の単極双投スイッチをさらに含み、前記パワースイッチが、入力端子および出力端子をそれぞれ有し、前記共通端子、ならびに、前記第１および第２の端子の一方が、前記スイッチセットにおける前記パワースイッチの前記入力端子および前記出力端子に接続しており、前記第１および第２の端子の一方が、異なるスイッチセットにおける前記パワースイッチの前記入力端子に接続している、請求項１３記載のスイッチング部品。
【請求項１５】
各スイッチセットにおける前記パワースイッチの少なくとも１つが閉のデフォルト位置を有する、請求項１３記載のスイッチング部品。
【請求項１６】
冗長アレイ内に形成された複数のパワースイッチを含むスイッチング部品であって、前記複数のパワースイッチにおけるそれぞれの定格電力が、前記スイッチング部品の定格電力より小さく、前記スイッチング部品がモジュールである、スイッチング部品と、
前記複数のパワースイッチのそれぞれの導通状態を検出して検出信号を生成するために前記スイッチング部品に結合された検出回路と、
前記検出信号に基づいて前記複数のパワースイッチのそれぞれに開くかまたは閉じるように指示するためのスイッチ制御信号を生成するために、前記スイッチング部品および前記検出回路に結合されたスイッチコントローラと
を含む、スイッチシステム。
【請求項１７】
前記冗長アレイが、それぞれが前記パワースイッチのうちの３つを含む２つの並列のスイッチセットを含む、請求項１６記載のスイッチシステム。
【請求項１８】
各スイッチセットにおける前記パワースイッチの少なくとも１つが、閉のデフォルト位置を有する、請求項１７記載のスイッチシステム。
【請求項１９】
前記冗長アレイが、それぞれが共通端子ならびに第１および第２の端子を含む複数の単極双投スイッチをさらに含み、前記パワースイッチが、入力端子および出力端子をそれぞれ有し、前記共通端子、ならびに、前記第１および第２の端子の一方が、前記スイッチセットにおける前記パワースイッチの前記入力端子および前記出力端子に接続しており、前記第１および第２の端子の一方が、異なるスイッチセットにおける前記パワースイッチの前記入力端子に接続している、請求項１７記載のスイッチシステム。
【請求項２０】
前記冗長アレイが、前記パワースイッチに結合された複数のロジックスイッチをさらに含み、前記スイッチコントローラが、前記パワースイッチをドライブするためのパワースイッチコントローラと、前記検出信号に基づいて前記ロジックスイッチを制御するためのロジックスイッチコントローラとを備える、請求項１６記載のスイッチシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明における実施形態は、スイッチング部品およびスイッチング部品を含むスイッチシステムに関し、より詳細には、それだけには限らないが、スイッチング部品と、低い定格電力を有する直列および並列のいくつかのパワースイッチを含むスイッチシステムとに関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの電気システムにおいて、パワースイッチは広く用いられている。従来、パワースイッチは、回路を閉じるか、または開くために、回路においてスイッチオンまたはスイッチオフされる単一のスイッチ素子である。電気システムでは、それぞれが自体の機能を果たすいくつかのパワースイッチがしばしば利用される。パワースイッチのいずれか１つが故障していると、そのシステムは、そのシステム自体の機能を実現するように動作することができない。したがって、システムの信頼性は極めて低くなる。
【発明の概要】
【０００３】
本発明における実施形態は、スイッチング部品を提供する。このスイッチング部品は、複数の並列のスイッチセットを含む。それぞれのスイッチセットは、複数のパワースイッチと、直列のバックアップパワースイッチとを含む。バックアップパワースイッチは、閉のデフォルト位置を有しており、複数のパワースイッチおよびバックアップパワースイッチの定格電力は、スイッチング部品の定格電力より小さい。さらに、このスイッチング部品はモジュールである。
【０００４】
本発明における実施形態は、スイッチング部品を提供する。このスイッチング部品は、冗長アレイ内に形成された複数のパワースイッチを含む。複数のパワースイッチにおけるそれぞれの定格電力は、スイッチング部品の定格電力より小さい。さらに、このスイッチング部品はモジュールである。
【０００５】
本発明における実施形態は、スイッチシステムを提供する。このスイッチシステムは、スイッチング部品、検出回路、および、スイッチコントローラを備える。スイッチング部品は、冗長アレイ内に形成された複数のパワースイッチを含む。パワースイッチにおけるそれぞれの定格電力は、スイッチング部品の定格電力より小さい。このスイッチング部品はモジュールである。検出回路は、パワースイッチのそれぞれの導通状態を検出して検出信号を生成するためにスイッチング部品に結合されている。スイッチコントローラは、検出信号に基づいてパワースイッチのそれぞれに開くかまたは閉じるように指示するスイッチ制御信号を生成するために、スイッチング部品および検出回路に結合されている。
【０００６】
本発明における実施形態の特徴は、以下の図面と共に行なわれる以下の説明より明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施形態によるスイッチング部品の概略図である。
【図２】故障状態における図１のスイッチング部品の概略図であって、スイッチング部品におけるパワースイッチの１つが短絡している概略図である。
【図３】故障状態における図１のスイッチング部品の概略図であって、スイッチング部品におけるパワースイッチが開放している概略図である。
【図４】本発明の実施形態におけるスイッチング部品の概略図である。
【図５】故障状態における図４のスイッチング部品の概略図であって、スイッチング部品におけるパワースイッチの１つが開放している概略図である。
【図６】故障状態における図４のスイッチング部品の概略図であって、スイッチング部品における直列のパワースイッチがすべて短絡している概略図である。
【図７】本発明の実施形態におけるスイッチング部品の概略図である。
【図８】故障状態における図７のスイッチング部品の概略図である。
【図９】図１、図４、および図７におけるスイッチング部品を利用するスイッチシステムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
別段の定義がない限り、本明細書で用いられる技術用語および科学用語は、本開示が属する技術分野における当業者によって通常理解されるのと同じ意味を有する。本明細書で用いられる「第１の」、「第２の」等の用語は、いずれも順番、量、または重要度を示しておらず、ある要素を別の要素から区別するために用いられている。また、「ａ」および「ａｎ」の用語は、量における限定を示しておらず、言及されたアイテムにおける少なくとも１つの存在を示す。「含む」、「備える」、または「有する」、および、本明細書におけるそれらの変形の使用は、以降に列挙されるアイテム、および、それらの等価物、ならびに、さらなるアイテムを包含するように意味付けられている。「接続された」および「結合した」という用語は、物理的もしくは機械的な接続または結合に限定されず、直接的であろうと間接的であろうと、電気的な接続または結合を含み得る。
【０００９】
図１は、本発明の実施形態によるスイッチング部品１００の概略図を示す。スイッチング部品１００はモジュールであり、入力端子１４および出力端子１５を有する。スイッチング部品１００は、２つの並列のスイッチセット１、２を含む。各スイッチセット１、２は、２つのパワースイッチ１１ａ〜１１ｄと、直列のバックアップパワースイッチ１２ａ、１２ｂとを含む。パワースイッチ１１ａ〜１１ｄ、および、バックアップパワースイッチ１２ａ、１２ｂは、冗長アレイ内に形成されている。パワースイッチ１１ａ〜１１ｄ、および、バックアップパワースイッチ１２ａ、１２ｂの定格電力は、スイッチング部品１００の定格電力より小さい。図２に示されているように、実施形態では、パワースイッチ１１ａ〜１１ｄ、および、バックアップパワースイッチ１２ａ、１２ｂは、実質的に同じであり、パワースイッチ１１ａ〜１１ｄ、および、バックアップパワースイッチ１２ａ、１２ｂの定格電力も実質的に同じである。本発明における実施形態では、スイッチセット１、２、および、パワースイッチ１１ａ〜１１ｄ、および、バックアップパワースイッチ１２ａ、１２ｂの数は、特定のアプリケーション環境によって変わってもよい。例えば、スイッチング部品は、３つ以上のスイッチセットを含んでもよく、各スイッチセットは、３つ以上のパワースイッチと、２つ以上のバックアップパワースイッチとを含んでもよい。
【００１０】
パワースイッチ１１ａ〜１１ｄは、スイッチング部品１００が開かれるか、または閉じられるかを決めるために同時にスイッチオンまたはスイッチオフされる。バックアップパワースイッチ１２ａ、１２ｂは、閉のデフォルト位置をそれぞれ有しており、パワースイッチ１１ａ〜１１ｄが十分に動作している場合には閉じられている。図２は、パワースイッチ１１ａ〜１１ｄの１つである１１ａが短絡している故障状態を示す。これに応じて、バックアップパワースイッチ１２ａは、故障しているパワースイッチ１１ａに取って代わるために、パワースイッチ１１ｂ〜１１ｄと同時にスイッチオンまたはスイッチオフされる。パワースイッチ１１ｃ、１１ｄとバックアップパワースイッチ１２ｂは正常動作状態にあるため、バックアップパワースイッチ１２ｂは閉じられたままである。それにより、スイッチング部品１００は、バックアップパワースイッチ１２ａによって依然としてスイッチオンおよびスイッチオフされ得る。
【００１１】
図３は、パワースイッチ１１ａ〜１１ｄの１つである１１ａが開放している故障状態を示す。パワースイッチ１１ａと共に、スイッチセット１は動作することができない。パワースイッチ１１ｃ、１１ｄを有するスイッチセット２は適切に動作している。パワースイッチ１１ｃおよび１１ｄは同時にスイッチオンおよびスイッチオフされ、バックアップパワースイッチ１２ａは閉じられたままである。それにより、スイッチング部品１００は十分に動作し、その機能を果たす。
【００１２】
図４は、実施形態によるスイッチング部品２００の概略図を示す。スイッチング部品２００は、いくつかのパワースイッチ２１ａ〜２１ｄと、バックアップパワースイッチ２２ａ、２２ｂとを含む。パワースイッチ２１ａ〜２１ｄ、および、バックアップパワースイッチ２２ａ、２２ｂは、実質的に同じであり、冗長アレイ内に形成されている。スイッチング部品２００は、それぞれがパワースイッチ２１ａ〜２１ｄおよびバックアップパワースイッチ２２ａ、２２ｂのそれぞれと並列に接続しているいくつかの第１の補助スイッチ２３ａ〜２３ｆを含む。第１の補助スイッチ２３ａ〜２３ｆのそれぞれは、開のデフォルト位置を有する。パワースイッチ２１ａ〜２１ｄ、および、バックアップパワースイッチ２２ａ、２２ｂが十分に動作している場合には、第１の補助スイッチ２３ａ〜２３ｆは開いている。スイッチセット３、４のそれぞれは、パワースイッチ２１ａ〜２１ｄおよびバックアップパワースイッチ２２ａ、２２ｂと直列に接続している第２の補助スイッチ２４ａ、２４ｂを含む。第２の補助スイッチ２４ａ、２４ｂは、閉のデフォルト位置を有する。
【００１３】
図５に示されているように、パワースイッチ２１ａが開放すると、パワースイッチ２１ａと並列に接続している第１の補助スイッチ２３ａが閉じられ、バックアップパワースイッチ２２ａがパワースイッチ２１ａに取って代わる。それにより、パワースイッチ２１ｂおよびバックアップパワースイッチ２２ａを有するスイッチセット３が動作可能であるだけでなく、スイッチング部品２００が十分に動作し、その機能を果たす。実施形態では、第１の補助スイッチ２３ａ〜２３ｆは、リレー、接触器などのロジックスイッチを含む。
【００１４】
図６に示されているように、一方のスイッチセット３におけるパワースイッチ２１ａ、２１ｂおよびバックアップパワースイッチ２２ａが共に同時に短絡すると、第２の補助スイッチ２４ａはスイッチオフされる。スイッチセット４は依然として正常に動作しているため、スイッチング部品２００は、その機能を依然として果たす。本発明における実施形態では、第２の補助スイッチ２４ａ、２４ｂは、リレー、接触器などのロジックスイッチを含む。
【００１５】
図７は、実施形態によるスイッチング部品３００の概略図を示す。スイッチング部品３００は、それぞれが共通端子３５１と２つのセパレート端子３５２、３５３とを有するいくつかの単極双投スイッチ３５ａ〜３５ｄを含む。パワースイッチ３１ａ〜３１ｆおよびバックアップパワースイッチ３２ａ〜３２ｃは、入力端子３１１および出力端子３１２をそれぞれ有する。共通端子３５１と、セパレート端子の一方３５２とは、一方のスイッチセット５、６のパワースイッチ３１ｂ、３１ｄまたはバックアップパワースイッチ３２ａ、３２ｂの入力端子３１１と出力端子３１２とにそれぞれ接続している。別のセパレート端子３５３は、別のスイッチセット６、７のパワースイッチ３１ｄ、３１ｆまたはバックアップパワースイッチ３２ｂ、３２ｃの入力端子３１１に接続している。単極双投スイッチ３５ａ〜３５ｄのそれぞれは、デフォルトのアイドル状態を有する。すなわち、共通端子３５１は、２つのセパレート端子３５２、３５３に接続していない。また、スイッチング部品３００は、第１の補助スイッチ３３ａ〜３３ｅ、および、第２の補助スイッチ３４ａ〜３４ｃを有する。
【００１６】
図８に示されているように、パワースイッチ３１ｂ、３１ｃおよびバックアップパワースイッチ３２ａ、３２ｂは故障状態にある。単極双投スイッチ３５ａの共通端子３５１は、単極双投スイッチ３５ａのセパレート端子３５３に電気的に接続しており、それによって、異なるスイッチセット５、６におけるパワースイッチ３１ａおよび３１ｄは新たなスイッチセットを形成している。
【００１７】
本発明における実施形態では、バックアップパワースイッチは、他のパワースイッチと同時にスイッチオンおよびスイッチオフするパワースイッチとして働く。パワースイッチ、バックアップパワースイッチ、第１の補助スイッチ、第２の補助スイッチ、および、単極双投スイッチは、様々なアプリケーション要件に従って選択され、また組み立てられてもよい。さらに、上記スイッチの数は、アプリケーション環境に応じて変わってもよい。低い定格電力を有するパワースイッチ、バックアップパワースイッチ、第１の補助スイッチ、第２の補助スイッチ、および、単極双投スイッチは、スイッチング部品と、スイッチング部品を用いるシステムとの信頼性を高めるために用いられる。
【００１８】
図９に示されているように、スイッチシステム４００は、スイッチ部品４０１と、スイッチング部品４０１に結合された検出回路４０２と、スイッチング部品４０１および検出回路４０２に結合されたスイッチコントローラ４０３とを備える。スイッチング部品４０１は、図１、図４、および図７に示されているスイッチング部品１００、２００、３００のいずれか１つでもよい。検出回路４０２は、上記のパワースイッチのそれぞれにおける導通状態を検出し、導通状態を示す検出信号を生成するように構成されている。
【００１９】
スイッチコントローラ４０３は、検出信号を受信するように構成されていると共に、パワースイッチ、バックアップパワースイッチ、第１の補助スイッチ、第２の補助スイッチ、および、単極双投スイッチを含むスイッチのそれぞれに検出信号に基づいて指示するためのスイッチ制御信号を生成するように構成されている。スイッチコントローラ４０３は、パワースイッチの開または閉をドライブし、バックアップパワースイッチ、第１の補助スイッチ、および、第２の補助スイッチのデフォルト位置を設定し、バックアップパワースイッチ、第１の補助スイッチ、第２の補助スイッチ、および、単極双投スイッチの開または閉を故障状態においてドライブする。本発明における実施形態では、スイッチコントローラ４０３は、パワースイッチコントローラ（図示せず）と、ロジックスイッチコントローラ（図示せず）とを備える。パワースイッチコントローラは、パワースイッチをドライブする。ロジックスイッチコントローラは、故障状態におけるスイッチ部品４０１のスイッチを再構成するために、第１の補助スイッチ、第２の補助スイッチ、および、単極双投スイッチを含むロジックスイッチを検出信号に基づいて制御する。本発明における実施形態では、ロジックスイッチコントローラは、組み込まれたスマートコントローラを備える。
【００２０】
本発明における実施形態では、検出回路４０２は、パワースイッチの故障状態を検出し、故障信号を生成する。故障信号がスイッチコントローラ４０３によって受信されると、スイッチコントローラ４０３は、スイッチ部品４０１が故障状態において動作し得ることを確実にするために、スイッチを再構成してスイッチシステム４００の信頼性を高める。
【００２１】
本発明の実施形態が本明細書において説明されたが、本発明の範囲から逸脱することなく様々な変更がなされてもよく、また本発明の要素に対する等価物が代用されてもよいことが当業者によって理解されよう。さらに、特定の状況または特定の材料を本発明の教示に適合させるために、本発明の基本的範囲から逸脱することなく多くの改変がなされてもよい。したがって、本発明は、本発明を実施するために考えられた最良の態様として開示された特定の実施形態に限定されず、また、添付の特許請求の範囲に入るすべての実施形態を含むことが意図されている。
【００２２】
さらに、当業者は、異なる実施形態からの様々な特徴における互換性を認識するであろう。説明された様々な特徴、ならびに、それぞれの特徴に対する公知の他の等価物は、本開示の原理に従うさらなるシステム、および、さらなる技術を構築するために当業者によって組み合わせられてもよく、また調和してもよい。
【符号の説明】
【００２３】
１  スイッチセット
２  スイッチセット
３  スイッチセット
４  スイッチセット
５  スイッチセット
６  スイッチセット
７  スイッチセット
１１ａ  パワースイッチ
１１ｂ  パワースイッチ
１１ｃ  パワースイッチ
１１ｄ  パワースイッチ
１２ａ  バックアップパワースイッチ
１２ｂ  バックアップパワースイッチ
１４  入力端子
１５  出力端子
２１ａ  パワースイッチ
２１ｂ  パワースイッチ
２１ｃ  パワースイッチ
２１ｄ  パワースイッチ
２２ａ  バックアップパワースイッチ
２２ｂ  バックアップパワースイッチ
２３ａ  第１の補助スイッチ
２３ｂ  第１の補助スイッチ
２３ｃ  第１の補助スイッチ
２３ｄ  第１の補助スイッチ
２３ｅ  第１の補助スイッチ
２３ｆ  第１の補助スイッチ
２４ａ  第２の補助スイッチ
２４ｂ  第２の補助スイッチ
３１ａ  パワースイッチ
３１ｂ  パワースイッチ
３１ｃ  パワースイッチ
３１ｄ  パワースイッチ
３１ｅ  パワースイッチ
３１ｆ  パワースイッチ
３２ａ  バックアップパワースイッチ
３２ｂ  バックアップパワースイッチ
３２ｃ  バックアップパワースイッチ
３３ａ  第１の補助スイッチ
３３ｂ  第１の補助スイッチ
３３ｃ  第１の補助スイッチ
３３ｄ  第１の補助スイッチ
３３ｅ  第１の補助スイッチ
３４ａ  第２の補助スイッチ
３４ｂ  第２の補助スイッチ
３４ｃ  第２の補助スイッチ
３５ａ  単極双投スイッチ
３５ｂ  単極双投スイッチ
３５ｃ  単極双投スイッチ
３５ｄ  単極双投スイッチ
１００  スイッチング部品
２００  スイッチング部品
３００  スイッチング部品
３５１  共通端子
３５２  セパレート端子
３５３  セパレート端子
４００  スイッチシステム
４０１  スイッチ部品
４０２  検出回路
４０３  スイッチコントローラ
【図１】
2013232404.tif 000003
【図２】
2013232404.tif 000004
【図３】
2013232404.tif 000005
【図４】
2013232404.tif 000006
【図５】
2013232404.tif 000007
【図６】
2013232404.tif 000008
【図７】
2013232404.tif 000009
【図８】
2013232404.tif 000010
【図９】
2013232404.tif 000011
【外国語明細書】
2013232404000001.pdf