JP6466446B2 - スマート電力システム - Google Patents
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Description
[0011] 産業用制御システム(ICS)によって採用される電力システムは、電気負荷に給電して、この負荷がある機能を実行することを可能にする。例えば、電気負荷は、産業用制御システム内部で専用機能を実行するように構成された入力/出力(I/O)モジュールを含むこともできる。これらのI/Oモジュールには過電流事象(例えば、I/Oモジュールが「過熱」を起こす)が生ずることもある。しかしながら、電力システムはモジュールが過熱を起こしているときもI/Oモジュールに電流を供給し続けるおそれがあり、その結果I/Oモジュールの損傷または破壊の可能性もあり得る。加えて、電力システムは電力を産業用制御システム内にある各スロットに供給する場合もある。しかしながら、一部のスロットは使用されていないこともあり得る(例えば、産業用制御システム内のスロットが、そのスロットとインターフェースするI/Oモジュールを有していない)。
[0015] 図1は、本開示によるスマート電力システムの一例100を示し、このスマート電力システム100は、1つ以上の電気負荷102(例えば、電気負荷104A,104Bが簡略化のために示されている)への電力配給を監視および/または制御するために動作可能である。1つ以上の実装態様において、電気負荷102は、産業用制御システム(ICS)の入力/出力(I/O)モジュール104を含むことができる。例えば、入力/出力モジュール104は、電気通信インフラストラクチャ内において利用される入力/出力モジュールを含む(comprise)こともできる。他の実装態様において、入力/出力モジュールは、産業用およびプロセス制御システム・インフラストラクチャ内において利用される入力/出力モジュールを含むこともできる。
[0040] 図4は、本発明の例示の実装態様により、スマート電力システム100を動作させるプロセス(方法)例400を示す。図示する方法400において、電気エネルギを1つの形態から他の形態に変換する(ブロック402)。例えば、電力変換器106は、第1形態の電気エネルギを受けて、この第1タイプの電気エネルギを第2形態の電気エネルギに変換するように構成される(例えば、電圧振幅特性を修正する、電圧周波数特性を修正する、AC電圧信号からDC電圧信号に変換する、DC電圧信号をAC電圧信号に変換する)。図4に示すように、変換電気エネルギの配給をスイッチ素子によって制御する(ブロック404)。1つ以上の実装態様において、スイッチ素子114,116は、変換電気エネルギの電気負荷102への配給を制御するように構成される。前述のように、マイクロコントローラ122は、スイッチ素子114,116の動作を制御するように構成され、これによって、スイッチ素子114,116に変換電気エネルギの配給を制御させる。例えば、マイクロコントローラ122は、スイッチ素子114,116を閉構成から開構成に移行させて、少なくとも実質的に変換電気エネルギの電気負荷102への配給を防止するように構成される。他の例では、マイクロコントローラは、スイッチ素子114,116に開構成から閉構成に移行させて、変換電気エネルギの電気負荷102への配給を許容するように構成される。
[0042] 以上、構造的特徴および/またはプロセス動作に特定的な文言で主題について説明したが、添付した特許請求の範囲において定められた主題は、以上で説明した具体的な特徴やアクトには必ずしも限定されないことは理解されてしかるべきである。逆に、以上で説明した具体的な特徴やアクトは、特許請求の範囲を実施する形態例として開示したまでである。
Claims (21)
- 産業用制御システムによって採用されるスマート電力システムであって、
マイクロコントローラと、
前記マイクロコントローラに電気的に接続され、電力変換パラメータを示す監視信号を前記マイクロコントローラに供給する電力変換器であって、電気エネルギを1つの形態から他の形態に変換するように構成される、電力変換器と、
前記マイクロコントローラに電気的に接続されたスイッチ素子であって、前記変換された電気エネルギの少なくとも1つの電気負荷への配給を制御するように構成される、スイッチ素子と、
前記少なくとも1つの電気負荷および前記マイクロコントローラに電気的に接続された検知素子であって、前記少なくとも1つの電気負荷に配給された前記変換された電気エネルギを監視するように構成され、前記変換された電気エネルギに基づいてフィードバック信号を前記マイクロコントローラに供給するように構成される、検知素子と
を含み、
前記マイクロコントローラが、
前記監視信号に基づいて、前記電力変換器を検証および監視するように構成され、
前記監視信号である電力変換パラメータが設定範囲内で動作していることに基づいて、または前記フィードバック信号である前記電気負荷に関連する異なる電力特性をプログラム可能な閾値と比較させることに基づいて、前記スイッチ素子の開閉を制御するように構成されることにより、前記少なくとも1つの電気負荷への前記変換された電気エネルギの配給を制御および監視するように構成される、スマート電力システム。 - 請求項1記載のスマート電力システムにおいて、前記少なくとも1つの電気負荷が、プロセッサを含むインテリジェント電気負荷を含む、スマート電力システム。
- 請求項1または2記載のスマート電力システムであって、更に、前記少なくとも1つの電気負荷および前記マイクロコントローラに電気的に接続されたコントローラを含み、前記コントローラが、前記少なくとも1つの電気負荷から診断情報を受けると共に、前記マイクロコントローラと双方向に通信するように構成され、前記コントローラが前記診断情報を前記マイクロコントローラに供給するように構成される、スマート電力システム。
- 請求項3記載のスマート電力システムにおいて、前記コントローラがスレーブ・デバイスを備え、前記マイクロコントローラがマスタ・デバイスを備える、スマート電力システム。
- 請求項1から4の何れか一項記載のスマート電力システムにおいて、前記スイッチ素子が、前記変換された電気エネルギを修正するように構成されるHブリッジ・デバイスを含み、該Hブリッジ・デバイスが少なくとも1つの共通電界効果トランジスタ(FET)対を含む、スマート電力システム。
- 請求項1から5の何れか一項記載のスマート電力システムにおいて、前記検知素子が、前記少なくとも1つの電気負荷に配給された前記変換されたエネルギに基づいて、フィードバック信号を前記マイクロコントローラに供給するように構成され、前記マイクロコントローラが、前記フィードバック信号に基づいて、前記少なくとも1つの電気負荷への前記変換された電気エネルギの配給を制御および監視するように構成される、スマート電力システム。
- 請求項1から6の何れか一項記載のスマート電力システムにおいて、前記少なくとも1つの電気負荷が、入力/出力(I/O)デバイスを備える、スマート電力システム。
- 請求項1から7の何れか一項記載のスマート電力システムにおいて、前記マイクロコントローラが、プロセッサおよびメモリを含み、前記メモリが、第1電力特性に基づいて前記スイッチ素子または前記電力変換器の内少なくとも一方の動作を前記プロセッサに制御させるために、前記プロセッサによって実行可能なプログラムを組み込む有形コンピュータ可読媒体を格納するように構成される、スマート電力システム。
- 請求項8記載のスマート電力システムにおいて、前記マイクロコントローラが、第2電力特性に基づいて、前記スイッチ素子または前記電力変換器の内少なくとも一方の動作を、前記プロセッサに制御させるために、前記プロセッサによって実行可能なアップグレード・プログラムを組み込む有形コンピュータ可読媒体を受け入れるように構成され、前記第2電力特性が前記第1電力特性とは異なる、スマート電力システム。
- 産業用制御システムによって採用されるシステムであって、
コネクタを含むバックプレーンと、
前記コネクタと嵌合するように構成された少なくとも1つの電気負荷と、
前記バックプレーン内に統合されたスマート電力システムと、
を備え、前記スマート電力システムが、
マイクロコントローラと、
前記マイクロコントローラに電気的に接続され、電力変換パラメータを示す監視信号を前記マイクロコントローラに供給する電力変換器であって、電気エネルギを1つの形態から他の形態に変換するように構成される、電力変換器と、
前記マイクロコントローラに電気的に接続されたスイッチ素子であって、前記変換された電気エネルギの少なくとも1つの電気負荷への配給を制御するように構成される、スイッチ素子と、
前記少なくとも1つの電気負荷および前記マイクロコントローラに電気的に接続された検知素子であって、前記少なくとも1つの電気負荷に配給された前記変換された電気エネルギを監視するように構成され、前記変換された電気エネルギに基づいて、フィードバック信号を前記マイクロコントローラに供給するように構成される、検知素子と
を備え、
前記マイクロコントローラが、前記監視信号に基づいて前記電力変換器を検証および監視するように構成され、前記監視信号である電力変換パラメータが設定範囲内で動作していることに基づいて、または前記フィードバック信号である前記電気負荷に関連する異なる電力特性をプログラム可能な閾値と比較させることに基づいて、前記スイッチ素子の開閉を制御するように構成されることにより、前記少なくとも1つの電気負荷への前記変換された電気エネルギの配給を制御および監視するように構成される、システム。 - 請求項10記載のシステムにおいて、前記少なくとも1つの電気負荷が、プロセッサを含むインテリジェント電気負荷を備える、システム。
- 請求項10または11記載のシステムであって、更に、前記バックプレーンと統合され、前記少なくとも1つの電気負荷および前記マイクロコントローラに電気的に接続されたコントローラを備え、前記コントローラが、前記少なくとも1つの電気負荷から診断情報を受けると共に、前記マイクロコントローラと双方向で通信するように構成され、前記コントローラが、前記診断情報を前記マイクロコントローラに供給するように構成される、システム。
- 請求項12記載のシステムにおいて、前記コントローラがスレーブ・デバイスを備え、前記マイクロコントローラがマスタ・デバイスを備える、システム。
- 請求項10から13の何れか一項記載のシステムにおいて、前記スイッチ素子が、前記変換された電気エネルギを修正するように構成されたHブリッジ・デバイスを含み、前記Hブリッジ・デバイスが少なくとも1つの共通電界効果トランジスタ(FET)対を含む、システム。
- 請求項10から14の何れか一項記載のシステムにおいて、前記検知素子が、前記少なくとも1つの電気負荷に配給された、変換されたエネルギに基づいて、フィードバック信号を前記マイクロコントローラに供給するように構成され、前記マイクロコントローラが、前記フィードバック信号に基づいて、前記少なくとも1つの電気負荷への前記変換された電気エネルギの配給を制御および監視するように構成される、システム。
- 請求項10から15の何れか一項記載のシステムにおいて、前記少なくとも1つの電気負荷が、入力/出力(I/O)デバイスを含む、システム。
- 請求項10から16の何れか一項記載のシステムにおいて、前記マイクロコントローラがプロセッサおよびメモリを含み、前記メモリが、第1電力特性に基づいて前記スイッチ素子または前記電力変換器の内少なくとも一方の動作を前記プロセッサに制御させるために、前記プロセッサによって実行可能なプログラムを組み込む有形コンピュータ可読媒体を格納するように構成される、システム。
- 請求項17記載のシステムにおいて、前記マイクロコントローラが、第2電力特性に基づいて、前記スイッチ素子または前記電力変換器の内少なくとも一方の動作を前記プロセッサに制御させるために、前記プロセッサによって実行可能なアップグレード・プログラムを組み込む有形コンピュータ可読媒体を受け入れるように構成され、前記第2電力特性が前記第1電力特性とは異なる、システム。
- 請求項10から18の何れか一項記載のシステムであって、更に、前記バックプレーン内に統合された第2スマート電力システムを備え、前記第2スマート電力システムが、冗長機能を前記バックプレーンに設けるように構成される、システム。
- 産業用制御システムによって採用されるスマート電力システムを動作させる方法であって、
電力変換器において、電力変換パラメータを示す監視信号をマイクロコントローラに供給して、電気エネルギを1つの形態から他の形態に変換するステップと、
スイッチ素子において、少なくとも1つの電気負荷への前記変換された電気エネルギの配給を制御するステップと、
検知素子において、前記変換された電気エネルギに基づいてフィードバック信号を発生して、該フィードバック信号を前記マイクロコントローラに供給するステップと、
前記マイクロコントローラにおいて、前記監視信号である電力変換パラメータが設定範囲内で動作していることに基づいて、または前記フィードバック信号である前記電気負荷に関連する異なる電力特性をプログラム可能な閾値と比較させることに基づいて、前記スイッチ素子の動作を制御するステップであって、
前記監視信号に基づいて前記電力変換器を検証および監視することを含み、
前記スイッチ素子が、前記少なくとも1つの電気負荷への前記変換された電気エネルギの配給を許容する閉構成と、前記少なくとも1つの電気負荷への前記変換された電気エネルギの配給を少なくとも実質的に防止する開構成との間で移行するように構成される、ステップと、
を含む、方法。 - 請求項20記載の方法において、前記少なくとも1つの電気負荷が、プロセッサを含むインテリジェント電気負荷を含む、方法。
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