CN107924782B - 开关装置、移动体、电力供应系统和开关方法 - Google Patents

开关装置、移动体、电力供应系统和开关方法 Download PDF

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Abstract

[问题]提供一种使得可以防止开关触点的焊接并且可以抑制电弧的发生的开关装置。[解决方案]提供了一种开关装置，包括：第一切断机构，设置在从直流电源输出的电流的路径上；第二切断机构，与第一切断机构并联地设置在从直流电源输出的电流的路径上，并且以相对于第一切断机构的时间差进行连接和断开；电容器，设置在直流电源与第二切断机构之间；以及放电单元，并联连接到电容器。电容器的电容以及当第一切断机构断开时的断开速度以此方式设置以使得当接收来自直流电源的电流的供应的负载的电阻最小时，绝缘击穿电压以比电容器充电电压的上升速度更快的速度上升。

Description

开关装置、移动体、电力供应系统和开关方法
技术领域
本发明涉及一种开关装置、一种移动体、一种电力供应系统以及一种开关方法。
背景技术
串联连接的电容器和电阻器在开关的两端之间延伸的RC缓冲电路是众所周知的(例如，参照专利文献1)。RC缓冲电路具有简单的配置，并能够通过适当选择电路常数来吸收瞬态高电压，并且通过降低电阻来抑制电弧的发生。
引文列表
专利文献
专利文献1：JP H9-205771A
发明内容
技术问题
然而，当使用传统的RC缓冲电路来中断直流电力时，当开关接通时储存在电容器中的电荷放电时的电流可能变得太大，并且开关的触点可能变得被焊接。
因此，本公开提出了一种新型改进的开关装置、移动体、电力供应系统和开关方法，其中，可以在防止开关的触点焊接的同时，抑制电弧的发生。
解决问题的方法
根据本公开，提供了一种开关装置，包括：第一断路器机构，设置在从直流电源输出的电流的路径中；第二断路器机构，与第一断路器机构并联地设置在从直流电源输出的电流的路径中，并且在供应从直流电源输出的电流时在第一断路器机构之前连接，并且在从直流电源输出的电流中断时在第一断路器机构之后断开；电容器，设置在直流电源与第二断路器机构之间；以及放电单元，与电容器并联连接，并且当从直流电源输出的电流中断时对存储在电容器中的电荷进行放电。第一断路器机构断开时的断开速度和电容器的电容被设置使得在接收来自直流电源的电流供应的负载的电阻最小的情况下，绝缘耐压比电容器的充电电压的上升速度上升更快。
另外，根据本发明，提供了一种开关装置，包括：第一开关，设置在从直流电源输出的电流的路径中；第二开关，与第一开关并联地设置在从直流电源输出的电流的路径中，并且第二开关在第一开关接通之后接通且在第一开关关断之后的预定时间段之后关断；电容器，在第一开关接通之后，当第二开关接通时电容器与第一开关并联连接；以及放电单元，在第二开关关断之后对存储在电容器中的电荷进行放电。第一开关从接通状态断开时的断开速度和电容器的电容被设置使得在接收来自直流电源的电流供应的负载的电阻最小的情况下，绝缘耐压比电容器的充电电压的上升速度上升更快。
另外，根据本发明，提供了一种包括开关装置的移动体。
另外，根据本发明，提供了一种电力供应系统，包括：电池，供应直流电；驱动单元，由电池供应的直流电力驱动；以及至少一个开关装置，设置在电池和驱动单元之间。
另外，根据本发明，提供了一种开关方法，包括：当供应从直流电源输出的电流时，在连接与第一断路器机构并联设置在从直流电源输出的电流路径中的第二断路器机构之后，连接设置在从直流电源输出的电流的路径中的第一断路器机构；并且当中断从直流电源输出的电流时，在断开第一断路器机构之后断开第二断路器机构。第一断路器机构断开时的断开速度和设置在直流电源与第二断路器机构之间的电容器的电容被设置使得在接收来自直流电源的电流供应的负载的电阻最小的情况下，绝缘耐压比电容器的充电电压的上升速度上升更快。
另外，根据本发明，提供了一种开关方法，包括：在接通设置在从直流电源输出的电流的路径中的第一开关之后，接通与第一开关并联地设置在从直流电源输出的电流的路径中的第二开关，并且使电容器与第一开关并联连接；在第一开关关断后的预定时间段之后，关断第二开关；并且在第二开关关断之后对存储在电容器中的电荷进行放电。第一开关从接通状态断开时的断开速度和电容器的电容被设置使得在接收来自直流电源的电流供应的负载的电阻最小的情况下，绝缘耐压比电容器的充电电压的上升速度上升更快。
发明的有益效果
如上所述，根据本发明，提供了一种新型改进的开关装置、移动体、电力供应系统和开关方法，其中，可以在防止开关的触点焊接的同时抑制电弧的发生。
注意，上述效果不必是限制性的。利用或代替以上效果，可以实现本说明书中描述的效果中的任何一种效果或者可以从本说明书中掌握的其他效果。
附图说明
图1是将典型的RC缓冲电路与开关并联连接的开关装置10的电路配置的说明图。
图2是图1所示的开关装置10的状态、流向电容器C1的电流iC1和施加到负载20的电压VLOAD的变化的示例的说明图。
图3是开关装置100的电路配置的说明图。
图4A是示出通过开关SW1的按压和释放按压而进行的转换开关SW1a和SW1b的操作的说明图。
图4B是示出通过开关SW1的按压和释放按压而进行的转换开关SW1a和SW1b的操作的说明图。
图4C是示出通过开关SW1的按压和释放按压而进行的转换开关SW1a和SW1b的操作的说明图。
图4D是示出通过开关SW1的按压和释放按压而进行的转换开关SW1a和SW1b的操作的说明图。
图5是图3所示的开关装置100的状态、流向电容器C1的电流iC1和施加到负载20的电压VLOAD的变化的示例的说明图。
图6是开关装置200的电路配置的说明图。
图7是图6所示的开关装置200的状态、流向电容器C1的电流iC1和施加到负载20的电压VLOAD的变化的示例的说明图。
图8是开关装置300的电路配置的说明图。
图9是开关装置400的电路配置的说明图。
图10A是开关装置500的配置的说明图。
图10B是开关装置500的配置的说明图。
图11是示出开关装置500的操作的说明图。
图12A是开关装置600的配置的说明图。
图12B是开关装置600的配置的说明图。
图12C是开关装置600的配置的说明图。
图12D是开关装置600的配置的说明图。
图12E是开关装置600的配置的说明图。
图12F是开关装置600的配置的说明图。
图13是开关装置700的电路配置的说明图。
图14是插头电极P1的位置、流向辅助端子710的电流iS1、流向电容器C1的电流iC1、流向电阻器R1的电流iR1以及施加到负载20的电压VLOAD的变化的示例的说明图。
图15是开关装置800的电路配置的说明图。
图16是开关SW1的位置、触点1a和2a的状态、流向触点1a的电流i1a、流向触点2a的电流i2a以及施加到负载20的电压VLOAD的变化的示例的说明图。
图17是开关装置800'的电路配置的说明图。
图18是示出在电容器C1的充电电压与触点断开耐压极限之间的关系的说明图。
图19是包括开关装置100的移动体1000的功能配置示例的说明图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述本公开的一个或多个优选实施方式。注意，在本说明书和附图中，具有基本相同的功能和结构的结构元件用相同的附图标记表示，并且省略这些结构元件的重复说明。
注意，将按以下顺序给出描述。
1、本公开的实施方式
1.1、背景
1.2、配置示例
1.2.1、第一配置示例
1.2.2、第二配置示例
1.2.3、第三配置示例
1.2.4、第四配置示例
1.2.5、第五配置示例
1.2.6、第六配置示例
1.2.7、第七配置示例
1.2.8、第八配置示例
1.2.9、应用示例
2、总结
<1、本公开的实施方式>
[1.1、背景]
在详细描述本公开的实施方式之前，将描述本公开的实施方式的背景。
如上所述，其中串联连接的电容器和电阻器在开关的两端之间延伸的RC缓冲电路是众所周知的。RC缓冲电路具有简单的配置，并能够通过适当选择电路常数来吸收瞬态高电压，并且通过降低电阻来抑制电弧的发生。
然而，当使用传统的RC缓冲电路来中断直流电力时，在开关接通时存储在电容器中的电荷放电时的电流可能变得太大，并且开关的触点可能变得被焊接。而且，在传统的RC缓冲电路中，当负载相对于电容器的电容极小时，即使开关中断也将继续向负载供电，直到电容器中的电荷完成放电，所以电流不能瞬间中断。而且，在传统的RC缓冲电路中，如果电阻变小并且电容器的容量变大，则直流电源的供应侧的变化也会传递给负载，并且电力将不能完全中断。
图1是将典型的RC缓冲电路与开关并联连接的开关装置10的电路配置的说明图。图1所示的开关装置10是在其中从A点和B点之间的电位差为VAB的直流电源向负载20供应和中断直流电力之间切换的装置。开关装置10具有开关SW与RC缓冲电路并联连接的配置，在RC缓冲电路中，电容器C1和电阻器R1串联连接。
图2是图1所示的开关装置10的状态、流向电容器C1的电流iC1和施加到负载20的电压VLOAD的变化的示例的说明图。
当在开关SW中断的状态下供应直流电力时，根据电阻器R1和负载20的电阻值的电流流向电容器C1。电容器C1根据流过的电流存储电荷。
此处，当开关SW接通时，存储在电容器C1中的电荷通过开关SW的触点1a放电。此时，需要增加电阻器R1的电阻值，使得开关SW的触点1a将不会变得被焊接。这是因为通过将直流电力的电压V除以电阻器R1的电阻值而获得当开关SW接通时的电流iC1，如图2所示。可以通过使电阻器R1的电阻值更大而使流经开关SW的触点1a的电流量更小。
然而，当开关SW断开时，电阻器R1的电阻值必须尽可能小。这是为了确保已经流过电容器C1的旁路电流充分流动，以使开关SW的触点1a的触点间电压足够低而防止绝缘击穿。通过将直流电力的电压V除以电阻器R1的电阻值和负载20的电阻值RLOAD而获得当开关SW断开时的电流iC1，如图2所示。
以这种方式，对于典型的RC缓冲电路，不能解决这一矛盾，即开关SW接通时电阻器R1的电阻值需要更大，但当开关SW断开时电阻器R1的电阻值需要尽可能小。
因此，鉴于上述背景，本公开的发明人已经深入研究了能够当在供应和中断直流电力之间切换的开关接通时防止触点焊接并且当开关断开时防止电弧的发生的技术。结果，本公开的发明人已经设计了能够当在供应和中断直流电力之间切换的开关接通时防止触点焊接并且当开关断开时防止电弧的发生的技术，如下面将要描述的。
迄今为止，已经描述了本公开的实施方式的背景。
[1.2、配置示例]
(1.2.1、第一配置示例)
接下来，将详细描述本公开的实施方式。首先，将描述第一配置示例。
图3是根据本公开的实施方式的开关装置100的电路配置的说明图。如图3所示，根据本公开的实施方式的开关装置100包括开关SW1、电容器C1和电阻器R2。
开关SW1是切换两个转换开关SW1a和SW1b的触点的推动开关。当按压开关SW1时，两个转换开关SW1a和SW1b的触点切换。
开关SW1a和SW1b通过诸如弹簧101的弹性体连接，使得在触点1a和1b切换之后，触点2a和2b切换。连接开关SW1a和SW1b的弹簧101经由比中心更靠近开关SW1a的弹簧102连接到开关SW1，使得在触点1a和1b切换之后，触点2a和2b切换。
图4A到图4D是示出通过开关SW1的按压和释放按压而进行的转换开关SW1a和SW1b的操作的说明图。
图4A示出了未按压开关SW1的状态。在未按压开关SW1的状态下，开关SW1a连接到触点1b，并且开关SW1b连接到触点2b。
图4B示出了开关SW1按压一半的状态。在开关SW1按压一半的状态下，开关SW1a的连接在某一时刻从触点1b切换到触点1a，从而开关SW1a接通。然而，弹簧101在比中心更靠近开关SW1a处经由弹簧102连接到开关SW1，所以当开关SW1a的连接切换到触点1a时，开关SW1b保持连接到触点2b。
图4C示出了开关SW1被完全按压的状态。在开关SW1被完全按压的状态下，开关SW1a连接到触点1a，并且开关SW1b连接到触点2a，所以两个开关都接通。因此，开关SW1a和SW1b操作使得在连接从触点1b切换到触点1a之后，连接从触点2b切换到触点2a。
图4D示出了开关SW1的按压释放一半的状态。在开关SW1的按压释放一半的状态下，开关SW1a的连接在某一时刻从触点1a切换到触点1b，因此开关SW1a关断。然而，弹簧101在比中心更靠近开关SW1a处经由弹簧102连接到开关SW1，所以当开关SW1a的连接切换到触点1b时，开关SW1b保持连接到触点2a。
然后，当开关SW1的按压被完全释放时，开关SW1a变成连接到触点1b，并且开关SW1b变成连接到触点2b，如图4A所示，所以两个开关都关断。因此，开关SW1a和SW1b操作，以在从触点1a切换到触点1b之后，从触点2a切换到触点2b。
以这种方式，通过开关SW1a和SW1b切换，可以在供应和中断直流电力之间切换的开关接通时防止触点焊接并且当开关断开时防止电弧的发生。
图5是图3所示的开关装置100的状态、流向电容器C1的电流iC1和施加到负载20的电压VLOAD的变化的示例的说明图。
在未按压开关SW1的状态下，电容器C1与电阻器R2串联连接，并且未存储电荷。
当开关SW1a的连接通过按压开关SW1而切换到触点1a时，电压施加到负载20，并且来自直流电源的电流通过开关SW1a流向负载20。当开关SW1a的连接切换到触点1a时，如上所述，开关SW1b保持连接到触点2b。然后，随着开关SW1的按压继续，并且开关SW1b的连接切换到触点2a，电容器C1变成与开关SW1a并联连接。
当释放开关SW1的按压并且断路器操作开始时，首先，开关SW1a的连接从触点1a切换到触点1b。当开关SW1a的连接从触点1a切换到触点1b时，电容器C1由于触点之间的电位差而充电。因此，即使开关SW1a的连接从触点1a切换到触点1b，由于在电容器C1中进行充电，所以在开关SW1a的触点之间将不会发生电压的快速上升，并因此将不会发生绝缘击穿。
然后，当开关SW1的按压释放继续时，在开关SW1a的连接从触点1a切换到触点1b之后，开关SW1b的连接从触点2a切换到触点2b。当开关SW1b的连接从触点2a切换到触点2b时，电容器C1变成与电阻器R2串联连接，并且存储在电容器C1中的电荷通过电阻器R2放电。由于存储在电容器C1中的电荷通过电阻器R2放电，所以当再次按压开关SW1时，存储在电容器C1中的电荷将不再流经开关SW1a。
如上所述，通过在开关SW1a的触点切换之后切换开关SW1b的触点，图3中示出的开关装置100能够在供应和中断直流电力之间切换的开关SW1按压时防止开关SW1a的触点焊接并且当开关SW1的按压释放时防止在开关SW1a处的电弧的发生。
(1.2.2、第二配置示例)
接下来，将描述第二配置示例。
图6是根据本公开的实施方式的开关装置200的电路配置的说明图。如图6所示，根据本公开的实施方式的开关装置200包括开关SW2、机械继电器RY1、电容器C1和电阻器R2。
开关SW2是具有触点1a的按钮开关。当开关SW2通过被按压而接通时，电流从直流电源通过触点1a流向负载20和机械继电器RY1。另一方面，当通过释放开关SW2的按压而使开关SW2关断时，电流停止通过触点1a流向负载20和机械继电器RY1。
机械继电器RY1内部具有线圈。机械继电器RY1在电流不流动的状态下通过连接到触点1b而关断，并且在电流流动且磁力因此作用于内部线圈时通过连接到触点1a而接通。当机械继电器RY1接通时，电容器C1变成与开关SW2并联连接，并且当机械继电器RY1关断时，电容器C1变成与电阻器R2串联连接。
即，图6所示的开关装置200操作使得在开关SW2接通之后机械继电器RY1接通，并且在开关SW2关断之后机械继电器RY1关断。
图7是图6所示的开关装置200的状态、流向电容器C1的电流iC1和施加到负载20的电压VLOAD的变化的示例的说明图。
在未按压开关SW2的状态下，电容器C1与电阻器R2串联连接，并且没有存储电荷。
当开关SW2被按压时，电压施加到负载20，并且来自直流电源的电流通过开关SW2流到负载20。此时，由于电容器C1没有存储电荷，所以开关SW2的触点1a将不会由于存储在电容器C1中的电荷的放电而通过过电流变成被焊接。
当开关SW2被按压并且电流流向机械继电器RY1时，机械继电器RY1通过内部线圈产生的磁力与触点1a连接并接通。
当开关SW2的按压释放并且断路器操作开始时，电容器C1由于触点之间的电势差而充电。因此，即使开关SW2的按压释放，由于在电容器C1中进行充电，所以在开关SW2的两端之间将不会出现电压的快速上升，并因此不会发生绝缘击穿。
然后，电流将不再流向机械继电器RY1，所以将会失去内部线圈产生的磁力，并且连接将从触点1a切换到触点1b，因此机械继电器RY1将关断。当机械继电器RY1关断时，电容器C1变成与电阻器R2串联连接，并且存储在电容器C1中的电荷通过电阻器R2放电。由于存储在电容器C1中的电荷通过电阻器R2放电，所以当再次按压开关SW2时，存储在电容器C1中的电荷将不再流经开关SW2。
电容器C1的常数优选地是这样一个值，其使由具有最低电阻值的电阻器R2对电容器C1进行充电的电压上升曲线比根据开关SW2的触点1a的断开速度计算的绝缘击穿曲线更慢地上升。
如上所述，通过在开关SW2的触点切换之后切换机械继电器RY1的触点，图6所示的开关装置200能够在供应和中断直流电力之间切换的开关SW2按压时防止开关SW2的触点焊接并且当开关SW2的按压释放时防止电弧的发生。
(1.2.3、第三配置示例)
接下来，将描述第三配置示例。
图8是根据本公开的实施方式的开关装置300的电路配置的说明图。如图8所示，根据本公开的实施方式的开关装置300包括开关SW3、机械继电器RY1、电容器C1和电阻器R2。
当电流从直接电流电源流向负载20时，第一配置示例的开关装置100和第二配置示例的开关装置200均在供应和中断电流之间切换。当电流能够从两个方向供应时，第三配置示例的开关装置300在供应和中断电流之间切换。
开关SW3是具有串联的触点1a和触点2a的按钮开关。当开关SW3被按压并接通时，电流从直流电源通过触点1a和2a流向端子A'，并通过触点1a流向机械继电器RY1。另一方面，当开关SW3的按压释放并且开关SW3关断时，电流停止通过触点1a和2a流向端子A'和机械继电器RY1。
机械继电器RY1内部具有线圈。机械继电器RY1在电流不流动的状态下连接到触点1b并因此关断，并且在电流流动且磁力因此作用于内部线圈时连接到触点1a并因此接通。当机械继电器RY1接通时，电容器C1变成与开关SW3并联连接，并且当机械继电器RY1关断时，电容器C1变成与电阻器R2串联连接。
即，图8所示的开关装置300操作使得在开关SW3接通之后机械继电器RY1接通，并且在开关SW3关断之后机械继电器RY1关断。
而且，图8所示的开关装置300被配置为从串联连接的触点1a和2a之间向机械继电器RY1供应电流。因为开关装置300被配置为从串联连接的触点1a和2a之间向机械继电器RY1供应电流，所以当从端子A'侧供应电流时，开关装置300防止机械继电器RY1操作而与开关SW3的状态无关。
如上所述，通过在开关SW3的触点切换之后切换机械继电器RY1的触点，图8所示的开关装置300能够在供应和中断直流电力之间切换的开关SW3被按压时防止开关SW3的触点焊接并且当开关SW3的按压释放时防止电弧的发生。
(1.2.4、第四配置示例)
接下来，将描述第四配置示例。
图9是根据本公开的实施方式的开关装置400的电路配置的说明图。如图9所示，根据本公开的实施方式的开关装置400包括机械继电器RY1和RY2、电容器C1和电阻器R2。
机械继电器RY1内部具有线圈。机械继电器RY1在没有电流从外部电源流经端子+V的状态下关断，并且当电流流动且磁力因此作用在内部线圈上时与触点1a和2a连接并接通。当机械继电器RY1接通时，电流通过触点2a从直流电源流向端子A'，并且电流通过触点1a从外部电源流向机械继电器RY2。另一方面，当机械继电器RY1关断时，电流停止通过触点2a流向端子A'，并且电流停止从外部电源流向机械继电器RY2。
机械继电器RY2内部具有线圈。机械继电器RY1在没有电流从外部电源流经端子+V和机械继电器RY1的触点1a的状态下与触点1b连接并且关断，并且当电流从外部电源流经端子+V和机械继电器RY1的触点1a并且磁力因此作用在内部线圈上时与触点1a连接并接通。当机械继电器RY2接通时，电容器C1与机械继电器RY1并联连接，并且当机械继电器RY2关断时，电容器C1与电阻器R2串联连接。
即，图9所示的开关装置400操作使得在机械继电器RY1接通之后机械继电器RY2接通，并且在机械继电器RY1关断之后机械继电器RY2关断。
而且，图9所示的开关装置400被配置为从外部电源向机械继电器RY2供应电流。因为开关装置400被配置为从外部电源向机械继电器RY2供应电流，所以当从端子A'侧供应电流时，开关装置400防止机械继电器RY2操作而与机械继电器RY1的状态无关。
如上所述，通过在机械继电器RY1的触点切换之后切换机械继电器RY2的触点，图9所示的开关装置400能够在供应和中断直流电力之间切换的机械继电器RY1操作时防止机械继电器RY1的触点焊接并且防止电弧的发生。
(1.2.5、第五配置示例)
接下来，将描述第五配置示例。
图10A和图10B是根据本公开的实施方式的开关装置500的配置的说明图。与上述每个配置示例相似，图10A和图10B所示的开关装置500被配置为使得微动开关503的状态在滑动开关501的状态切换之后切换。
当滑动开关501在图10A中向下移动并且触点1a与触点1c接触并接通时，微动开关503保持连接到触点2b并因此关断。然后，当滑动开关501进一步向下移动时，微动开关503通过弹簧502的弹力而与触点2a连接并因此接通，如图10B所示。
相反的方向是相似的。当滑动开关501在图10A中向上移动并且触点1a脱离与触点1c的接触并关断时，微动开关503保持连接到触点2a并因此接通。然后，当滑动开关501进一步向上移动时，微动开关503通过弹簧502的弹力而与触点2b连接并因此关断。
图11是示出开关装置500的操作的说明图。图11中所示的曲线图的水平轴表示滑动开关501的触点1a的移动量，并且表示滑动开关501的触点1a在图10A中进一步朝着曲线图的右边向下移动。而且，图11所示的曲线图的纵轴表示滑动开关501的触点1a的接通和断开状态以及微动开关503的接通和断开状态。
如图11所示，通过滑动开关501，接通状态和断开状态在固定点处彼此切换，但是通过微动开关503，在接通状态和断开状态的切换中设置滞后。
(1.2.6、第六配置示例)
接下来，将描述第六配置示例。
图12A到图12F是根据本公开的实施方式的开关装置600的配置的说明图。开关装置600具有两个滑动开关601和611组合使用的结构。
图12A示出了滑动开关601和滑动开关611都断开的状态。当滑动开关601断开时，这意味着触点1a不与触点1c接触。当滑动开关611断开时，这意味着触点2c不与触点2a接触。
滑动开关601具有凸出形成的接合部602和603。滑动开关611具有突出形成的接合部612。
图12B示出了由于滑动开关601从图12A所示的状态向右移动而使触点1a与触点1c接触的状态下的开关装置600。滑动开关601通过与接合部612接合的接合部602而与滑动开关611一起向右移动。
图12C示出了由于滑动开关601从图12B所示的状态进一步向右移动而使触点1a与触点1c接触并且触点2c位于触点2a和触点2b之间的状态下的开关装置600。
图12D示出了由于滑动开关601从图12C所示的状态进一步向右移动而使触点1a与触点1c接触并且触点2c与触点2a接触的状态下的开关装置600。
通过使滑动开关601和611以这种方式滑动，开关装置600能够在使触点1a与触点1c接触之后使触点2c与触点2a接触。
图12E示出了由于滑动开关601从图12D所示的状态向左移动而使触点1a与触点1c断开，但是触点2c仍然与触点2a接触的状态下的开关装置600。当开关装置600的滑动开关601从图12D所示的状态向左移动时，由于接合部602和603之间的空间，所以仅滑动开关601向左移动。
图12F示出了由于滑动开关601从图12E所示的状态向左移动而使触点1a与触点1c保持断开并且触点2c与触点2b接触的状态下的开关装置600。滑动开关601通过与接合部612接合的接合部602而与滑动开关611一起向左移动。
通过使滑动开关601和611以这种方式滑动，开关装置600能够在使触点1a脱离与触点1c的接触之后使触点2c脱离与触点2a的接触。
图12A到图12F所示的开关装置600通过在两个触点的接通和断开之间切换时提供时间延迟而能够防止触点焊接和电弧的发生。
(1.2.7、第七配置示例)
接下来，将描述第七配置示例。
与上述每个配置示例相似，第七配置示例通过在两个触点的接通和断开之间切换时提供时间延迟来防止触点焊接和电弧的发生。
图13是根据本公开的实施方式的开关装置700的电路配置的说明图。图13所示的开关装置700是在从直流电源向设置有插头电极P1和P2的负载20供应和中断电流之间切换的装置。如图13所示，开关装置700包括与主端子720串联设置的电容器C1和二极管D1以及与电容器C1并联设置的电阻器R1。
插头电极P1与主端子720和辅助端子710接触，并且插头电极P2与主端子730接触。主端子720和730的位置确定为使得插头电极P1和P2能够与主端子720和730同时连接和断开。而且，辅助端子710的位置确定为在插入插头电极P1的方向上位于主端子720的远侧。
在图13中，插头电极P1和P2的位置由X0到X3表示。位置X0表示插头电极P1和P2不与主端子720和730接触的位置，位置X1表示插头电极P1和P2与主端子720和730接触、但是插头电极P1不与辅助端子710接触的位置，位置X2表示插头电极P1和P2与主端子720和730接触并且插头电极P1与辅助端子710接触的位置，位置X3表示插头电极P1和P2完全插入的位置。
当插头电极P1朝向主端子720插入时，插头电极P1在X1处连接到主端子720，并然后在X2处连接到辅助端子710。当移除插头电极P1时，插头电极P1在X2处与辅助端子710断开，并然后插头电极P1在X1处与主端子720断开。
图14是示出图13所示的插头电极P1的位置、流向辅助端子710的电流iS1、流向电容器C1的电流iC1、流向电阻器R1的电流iR1以及施加到负载20的电压VLOAD的变化的示例的说明图。
首先，将描述插头电极P1的插入次序。当插头电极P1的位置在X0和X1之间时，即在插头电极P1与主端子720接触之前，电流iS1、电流iC1、电流iR1和电压VLOAD的值自然都是0。
然后，当插头电极P1的位置在时间t1到达X1时，即当插头电极P1与主端子720接触时，瞬时电流流向电容器C1，并且电压VLOAD也瞬时地上升。然而，插头电极P1不与辅助端子710接触，所以电流iS1保持在0。
然后，当插头电极P1的位置在时间t2到达X2时，即当插头电极P1不仅与主端子720接触而且与辅助端子710接触时，来自直流电源的电流通过辅助端子710流向插头电极P1。即，电流iS1上升。
在时间t2时，辅助端子710和主端子720经由插头电极P1而短路。然而，由于设置了二极管D1，因此由于在时间t1时流向电容器C1的瞬时电流而存储在电容器C1中的电荷经由电阻器R1逐渐放电。因此，由于来自电容器C1的放电电流，所以辅助端子710和主端子720将不会变成焊接到插头电极P1。
然后，插头电极P1的位置在时间t3到达X3，即，插头电极P1完全插入。
接下来，将描述插头电极P1的移除顺序。在时间t4，插头电极P1的位置是X3，即插头电极P1完全插入。将描述假设在时间t4开始移除插头电极P1的插头电极P1的移除顺序。
然后，当插头电极P1的位置在时间t5到达X2时，即当插头电极P1脱离与辅助端子710的接触时，来自直流电源的电流停止通过辅助端子710流向插头电极P1。即，电流iS1突然下降到0。
当插头电极P1脱离与辅助端子710的接触时，由于辅助端子710与插头电极P1之间的电位差，瞬时电流流向电容器C1。辅助端子710和插头电极P1之间的电位差被电容器C1吸收，所以即使插头电极P1脱离与辅助端子710的接触，在辅助端子710和插头电极P1之间也将不会发生绝缘击穿。
而且，当插头电极P1的位置在时间t6到达X1时，即当插头电极P1脱离与主端子720的接触时，存储在电容器C1中的电荷通过电阻器R1放电。即使插头电极P1脱离与主端子720的接触，来自电容器C1的电流也由电阻器R1减小。因此，即使插头电极P1脱离与主端子720的接触，也将不会发生电弧。
通过在插头电极P1的插入次序中使插头电极P1按照这种顺序与主端子720和辅助端子710接触、并且在插头电极P1的移除次序中使插头电极P1按照这种顺序与辅助端子710和主端子720断开，图13所示的开关装置700能够在插入插头电极P1时防止主端子720和辅助端子710焊接到插头电极P1，并且在移除插头电极P1时防止发生电弧。
(1.2.8、第八配置示例)
接下来，将描述第八配置示例。
与上述每个配置示例相似，第八配置示例通过在两个触点的接通和断开之间切换时提供时间延迟而防止触点焊接和电弧的发生。
图15是根据本公开的实施方式的开关装置800的电路配置的说明图。图15所示的开关装置800是在从直流电源向负载20供应和中断电流之间切换的装置。如图15所示，开关装置800包括具有两个触点1a和2a的双电路开关SW1、与开关SW1的触点2a串联设置的电容器C1和二极管D1、以及与电容器C1并联设置的电阻器R1。
开关SW1被配置为使得当开关SW1接通时触点2a和1a按照这种顺序接通，并且当开关SW1中断时触点1a和2a按照这种顺序关断。例如，触点1a和2a通过诸如弹簧的弹性体连接。
图16是示出开关装置800的开关SW1的位置、触点1a和2a的状态、流向触点1a的电流i1a、流向触点2a的电流i2a以及施加到负载20的电压VLOAD的变化的示例的说明图。
首先，将描述接通开关SW1的次序。在开关SW1没有接通的状态下(在该状态下开关SW1的位置是P0)，电流i1a、电流i2a和电压VLOAD的值自然全部为0。
当开关SW1开始接通并且在时间t1首先接通触点2a(开关SW1在该状态下的位置是P1)时，瞬时电流流向电容器C1，并且电压VLOAD也瞬时地上升。即，电流i2a瞬时地上升。然而，触点1a保持断开，所以电流i1a保持为0。流经电容器C1的电流和流经电阻器R1的电流的组合电流流向负载20。
而且，当在时间t2接通触点1a(开关SW1在该状态下的位置为P2)时，来自直流电源的电流通过触点1a流向负载20。即，电流i1a上升。
因为设置了二极管D1，所以由于在时间t1时流向电容器C1的瞬时电流而在电容器C1中存储的电荷经由电阻器R1和触点1a逐渐放电。因此，触点1a和2a将不会通过来自电容器C1的放电电流而焊接。
然后，在时间t3，开关SW1完全接通(开关SW1在该状态下的位置是P3)。
接下来，将描述开关SW1的断路器次序。在时间t4，开关SW1的位置是P3。将描述假设断开开关SW1的次序在时间t4开始的断开开关SW1的次序。
然后，当开关SW1的位置在时间t5到达P2时，即当触点1a关断时，来自直流电源的电流停止流向负载20。即，电流i1a突然下降到0。
当触点1a关断时，由于触点1a的两端之间的电位差，所以瞬时电流流向电容器C1。由于电容器C1吸收在触点1a的两端之间的电位差，所以即使触点1a断开，在触点1a中也不会发生绝缘击穿。
然后，当开关SW1的位置在时间t6到达P1时，即当触点2a关断时，存储在电容器C1中的电荷通过电阻器R1放电。甚至当触点2a断开时，来自电容器C1的电流由电阻器R1减小。因此，甚至当触点2a断开时，也将不会发生电弧。
通过在接通开关SW1的次序中使触点2a和1a按照这种顺序接通并且在断开开关SW1的次序中使触点1a和2a按照这种顺序关断，图15所示的开关装置800能够在开关SW1接通时防止触点焊接，并且在开关SW1中断时防止电弧的发生。
注意，图15所示的开关装置800使二极管D1的位置在电容器C1与开关SW1之间，但本发明不限于该示例。图17是根据本公开的实施方式的开关装置800'的电路配置的说明图。如图17所示，二极管D1也可以设置在开关SW1的负载20侧。
关于在上述每个配置示例的开关装置中使用的电容器C1，优选的是选择具有在触点断开时将不会导致绝缘击穿的电容的电容器。在下文中，将描述在上述每个配置示例的开关装置中使用的电容器C1所需的电容的条件。
图18是示出在电容器C1的充电电压与触点断开时的耐压极限(触点断开耐压极限)之间的关系的说明图。在下文中，通过用作说明的第七配置示例，将描述在电容器C1的充电电压与触点断开耐压极限之间的关系。这同样可以适用于其他配置示例。
当中断来自直流电源的电流时，图13所示的插头电极P1和辅助端子710彼此断开时，从插头电极P1和辅助端子710之间的距离计算出的绝缘耐压Vd是绝缘耐压系数和电极之间的距离的乘积。同时，通过与辅助端子710断开的插头电极P1开始对电容器C1充电。
电容器C1的充电电压Vc由电容器C1与负载20的电阻值之间的关系确定。如图18所示，充电电压Vc的增加量随时间t逐渐减小。即，充电电压Vc的曲线图的切线的斜率随时间t逐渐变小。
如果绝缘耐压Vd和电容器C1的充电电压Vc之间的关系满足Vd>Vc，则将不会发生绝缘击穿，并且也将不会发生电弧。具体地，电容器C1的充电电压Vc的斜率在刚刚断开之后是最大的，如由图18中的附图标记900表示的虚线所示，并且该值是由时间常数T＝1/CR决定的系数，使得Vc(t＝0)＝e/CR。注意，e是从直流电源供应的电力的电压值，C是电容器C1的电容值，并且R是负载20的电阻值。
而且，由断开引起的接触间耐压Vdt是Vdt＝kvt。k是绝缘耐压系数，并且v是触点(插头电极P1和辅助端子710)的断开速度。而且，t表示与触点(插头电极P1和辅助端子710)断开的时间。
因此，通过设置插头电极P1和辅助端子710的断开速度与电容器C1的电容C之间的关系以维持Vd>Vc(即kv>e/CR)的关系，可以防止在插头电极P1与辅助端子710断开时发生电弧。
当kv>e/CR变换时，获得C>e/(Rkv)，并且当假设i指示流向开关装置700的电路电流时，获得i＝e/R，所以当防止在断开时发生电弧时的电容器C1的电容的条件是
C>i/(kv)。
公式仅需要是电容器的电容C1>电路电流/(电极间气体的绝缘耐压×触点断开速度)。
即，插头电极P1与辅助端子710断开时的断开速度和电容器C1的电容被设置使得在接收来自直流电源的电流供应的负载20的电阻最小的情况下，绝缘耐压比电容器C1的充电电压的上升速度上升更快。
(1.2.9、应用示例)
图19是设置有开关装置100的移动体1000的功能配置示例的说明图。移动体1000例如可以是使用汽油作为动力源的移动体(例如，汽油发动车辆)或者主要使用可充电/可放电的电池作为动力源的移动体，诸如，电动车辆、混合动力车辆或电动摩托车。图19示出了电池1010和由电池供应的电力驱动的驱动单元1020设置在移动体1000中的情况的示例。驱动单元1020可以包括设置在车辆中的附件(诸如，擦拭器、电动车窗、车灯、汽车导航系统和空调等)以及驱动移动体1000的装置(诸如，马达)等。
而且，图19中示出的移动体1000在从电池1010向驱动单元1020供应直流电力的路径的中途设置有开关装置100。例如，通过在从电池1010向驱动单元1020供应直流电力的路径上设置开关装置100，图19所示的移动体1000能够在诸如临时装卸电池1010时抑制电弧放电的发生。
注意，图19示出了移动体1000仅设置有一个开关装置100的示例，但是本公开不限于该示例。即，可以在供应直流电力的路径的中途设置多个开关装置100。而且，开关装置100不仅可以设置在从电池1010向驱动单元1020供应直流电力的路径的中途，而且也可以设置在例如用直流电力给电池1010充电的路径的中途的另一位置。通过在用直流电力给电池1010充电的路径的中途设置开关装置100，移动体1000能够用直流电力安全地给电池1010充电。
而且，图19示出了用于在从电池1010向驱动单元1020供应和中断直流电力之间切换的第一配置示例的开关装置100，但是当然也可以使用另一配置示例的开关装置。
<2、总结>
如上所述，根据本公开的实施方式，当在从直流电源供应和断开电流之间切换时，在两个触点的接触和断开之间提供时间延迟。而且，选择开关装置中使用的电容器的电容，使得在接收来自直流电源的电流供应的负载20的电阻最小的情况下，绝缘耐压比电容器C1的充电电压的上升速度上升更快。
通过在从直流电源供应和断开电流之间切换时，在两个触点的连接和断开之间提供时间延迟，并且使用具有适当电容的电容器，根据本公开的实施方式的开关装置使得可以防止当供应电流时的触点焊接并防止当电流中断时的电弧的发生。
上面参照附图已经描述了本公开的优选实施方式，而本公开不限于上述示例。本领域技术人员可以在所附权利要求的范围内找到各种变化和修改，并且应该理解，这些变化和修改将自然地落入本公开的技术范围内。
此外，在本说明书中描述的效果仅仅是说明性或示例性的效果，而不是限制性的。即，利用或代替上述效果，从本说明书的描述中，根据本公开的技术可以实现本领域技术人员清楚的其他效果。
另外，本技术也可以如下配置。
(1)一种开关装置，包括：
第一断路器机构，设置在从直流电源输出的电流的路径中；
第二断路器机构，与第一断路器机构并联地设置在从直流电源输出的电流的路径中，并且在供应从直流电源输出的电流时在第一断路器机构之前连接，并且在从直流电源输出的电流中断时在第一断路器机构之后断开；
电容器，设置在直流电源与第二断路器机构之间；以及
放电单元，与电容器并联连接，并且当从直流电源输出的电流中断时对存储在电容器中的电荷进行放电，
其中，第一断路器机构断开时的断开速度和电容器的电容被设置使得在接收来自直流电源的电流供应的负载的电阻最小的情况下，绝缘耐压比电容器的充电电压的上升速度上升更快。
(2)根据(1)所述的开关装置，其中，
第一断路器机构和第二断路器机构包括两个电路的构成触点，并且
开关装置进一步包括电容器下游的二极管，在二极管中来自直流电源的电流流动的方向被认为是正向。
(3)根据(1)所述的开关装置，其中，
第一断路器机构和第二断路器机构是被配置以使电流流向设置在负载中的插头的插座。
(4)一种开关装置，包括：
第一开关，设置在从直流电源输出的电流的路径中；
第二开关，与第一开关并联地设置在从直流电源输出的电流的路径中，并且第二开关在第一开关接通之后接通且在第一开关关断之后的预定时间段之后关断；
电容器，在第一开关接通之后，当第二开关接通时该电容器与第一开关并联连接；以及
放电单元，在第二开关关断之后对存储在电容器中的电荷进行放电，
其中，第一开关从接通状态断开时的断开速度和电容器的电容被设置使得在接收来自直流电源的电流供应的负载的电阻最小的情况下，绝缘耐压比电容器的充电电压的上升速度上升更快。
(5)根据(4)所述的开关装置，其中，
通过伴随第一开关的状态切换而产生的弹力来切换第二开关的状态。
(6)根据(5)所述的开关装置，进一步包括：
在第一开关和第二开关之间的弹性体。
(7)根据(5)所述的开关装置，其中，
第一开关是滑动开关，并且第二开关是响应于第一开关的滑动操作而通过弹性体的弹力切换触点的开关。
(8)根据(4)所述的开关装置，其中，
通过伴随第一开关的状态切换而产生或消除的磁力来切换第二开关的状态。
(9)根据(8)所述的开关装置，其中，
第一开关是单极开关，并且第二开关是当第一开关接通时通过从直流电源供应的电流而接通的机械继电器。
(10)根据(8)所述的开关装置，进一步包括：
第三开关，与第一开关串联设置，并与第一开关一起在接通和关断之间切换；
其中，第二开关是当第一开关接通时通过第一开关与第三开关之间的直流电源供应的电流而接通的机械继电器。
(11)根据(8)所述的开关装置，其中，
第一开关是通过从与直流电源不同的外部电源供应的电流接通的第一机械继电器，并且当第一开关接通时，第二开关是通过从外部电源供应的电流接通的第二机械继电器。
(12)根据(4)所述的开关装置，其中，
第一开关和第二开关包括彼此结合操作的滑动开关。
(13)一种移动体，包括：
根据(1)至(12)中任一项所述的开关装置。
(14)一种电力供应系统，包括：
电池，供应直流电；
驱动单元，由电池供应的直流电驱动；以及
根据(1)或(4)所述的开关装置中的至少一个，开关装置设置在电池和驱动单元之间。
(15)一种开关方法，包括：
当供应从直流电源输出的电流时，在连接与第一断路器机构并联设置在从直流电源输出的电流的路径中的第二断路器机构之后，连接设置在从直流电源输出的电流的路径中的第一断路器机构；并且
当中断从直流电源输出的电流时，在断开第一断路器机构之后断开第二断路器机构，
其中，第一断路器机构断开时的断开速度和设置在直流电源与第二断路器机构之间的电容器的电容被设置使得在接收来自直流电源的电流供应的负载的电阻最小的情况下，绝缘耐压比电容器的充电电压的上升速度上升更快。
(16)一种开关方法，包括：
在接通设置在从直流电源输出的电流的路径中的第一开关之后，接通与第一开关并联地设置在从直流电源输出的电流的路径中的第二开关，并且使电容器与第一开关并联连接；
在第一开关关断之后的预定时间段之后，关断第二开关；并且
在第二开关关断之后对存储在电容器中的电荷进行放电，
其中，第一开关从接通状态断开时的断开速度和电容器的电容被设置使得在接收来自直流电源的电流供应的负载的电阻最小的情况下，绝缘耐压比电容器的充电电压的上升速度上升更快。
附图标记列表
20 负载
100、200、300、400、500、600、700、800 开关装置。

Claims (16)

1.一种开关装置，包括：
第一断路器机构，设置在从直流电源输出的电流的路径中；
第二断路器机构，与第一断路器机构并联地设置在从所述直流电源输出的电流的路径中，并且在供应从所述直流电源输出的电流时在所述第一断路器机构之前连接，并且在从所述直流电源输出的电流中断时在所述第一断路器机构之后断开；
电容器，设置在所述直流电源与所述第二断路器机构之间；以及
放电单元，与所述电容器并联连接，并且当从所述直流电源输出的电流中断时对存储在所述电容器中的电荷进行放电，
其中，所述第一断路器机构断开时的断开速度和所述电容器的电容被设置使得在接收来自所述直流电源的电流供应的负载的电阻最小的情况下，绝缘耐压比所述电容器的充电电压的上升速度上升更快。
2.根据权利要求1所述的开关装置，其中，
所述第一断路器机构和所述第二断路器机构包括两个电路的构成触点，并且
所述开关装置进一步包括电容器下游的二极管，在所述二极管中来自所述直流电源的电流流动的方向被认为是正向。
3.根据权利要求1所述的开关装置，其中，
所述第一断路器机构和所述第二断路器机构是被配置以使电流流向设置在所述负载中的插头的插座。
4.一种开关装置，包括：
第一开关，设置在从直流电源输出的电流的路径中；
第二开关，与所述第一开关并联地设置在从所述直流电源输出的电流的路径中，并且所述第二开关在所述第一开关接通之后接通且在所述第一开关关断之后的预定时间段之后关断；
电容器，在所述第一开关接通之后，当所述第二开关接通时所述电容器与所述第一开关并联连接；以及
放电单元，在所述第二开关关断之后对存储在所述电容器中的电荷进行放电，
其中，所述第一开关从接通状态断开时的断开速度和所述电容器的电容被设置使得在接收来自所述直流电源的电流供应的负载的电阻最小的情况下，绝缘耐压比所述电容器的充电电压的上升速度上升更快。
5.根据权利要求4所述的开关装置，其中，
通过伴随所述第一开关的状态切换而产生的弹力来切换所述第二开关的状态。
6.根据权利要求5所述的开关装置，进一步包括：
在所述第一开关与所述第二开关之间的弹性体。
7.根据权利要求5所述的开关装置，其中，
所述第一开关是滑动开关，并且所述第二开关是其中响应于所述第一开关的滑动操作而通过弹性体的弹力切换触点的开关。
8.根据权利要求4所述的开关装置，其中，
通过伴随所述第一开关的状态切换而产生或消除的磁力来切换所述第二开关的状态。
9.根据权利要求8所述的开关装置，其中，
所述第一开关是单极开关，并且所述第二开关是当所述第一开关接通时通过从所述直流电源供应的电流而接通的机械继电器。
10.根据权利要求8所述的开关装置，进一步包括：
第三开关，与所述第一开关串联设置，并与所述第一开关一起在接通和关断之间切换；
其中，所述第二开关是当所述第一开关接通时通过所述第一开关与所述第三开关之间的所述直流电源供应的电流而接通的机械继电器。
11.根据权利要求8所述的开关装置，其中，
所述第一开关是通过从与所述直流电源不同的外部电源供应的电流而接通的第一机械继电器，并且所述第二开关是当所述第一开关接通时通过从所述外部电源供应的电流而接通的第二机械继电器。
12.根据权利要求4所述的开关装置，其中，
所述第一开关和所述第二开关包括彼此结合操作的滑动开关。
13.一种移动体，包括：
根据权利要求1或4所述的开关装置。
14.一种电力供应系统，包括：
电池，供应直流电力；
驱动单元，由从所述电池供应的直流电力驱动；以及
根据权利要求1或4所述的开关装置中的至少一个，所述开关装置设置在所述电池与所述驱动单元之间。
15.一种开关方法，包括：
当供应从直流电源输出的电流时，在连接与第一断路器机构并联设置在从所述直流电源输出的电流的路径中的第二断路器机构之后，连接设置在从所述直流电源输出的电流的路径中的所述第一断路器机构；并且
当中断从所述直流电源输出的电流时，在断开所述第一断路器机构之后断开所述第二断路器机构，
其中，所述第一断路器机构断开时的断开速度和设置在所述直流电源与所述第二断路器机构之间的电容器的电容被设置使得在接收来自所述直流电源的电流供应的负载的电阻最小的情况下，绝缘耐压比所述电容器的充电电压的上升速度上升更快。
16.一种开关方法，包括：
在接通设置在从直流电源输出的电流的路径中的第一开关之后，接通与所述第一开关并联地设置在从所述直流电源输出的电流的路径中的第二开关，并且使电容器与所述第一开关并联连接；
在所述第一开关关断后的预定时间段之后，关断所述第二开关；以及
在所述第二开关关断之后，对存储在所述电容器中的电荷进行放电，
其中，所述第一开关从接通状态断开时的断开速度和所述电容器的电容被设置使得在接收来自所述直流电源的电流供应的负载的电阻最小的情况下，绝缘耐压比所述电容器的充电电压的上升速度上升更快。
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