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CN107032203A - 电梯系统蓄电池输出控制 - Google Patents

电梯系统蓄电池输出控制 Download PDF

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Abstract

一种电梯系统包括：电梯轿厢；机器，其向所述电梯轿厢施加力；蓄电池，其向所述机器和至少一个负载中的至少一个供电；以及功率分配器，其将功率从所述蓄电池分配至所述机器和所述至少一个负载。

Description

电梯系统蓄电池输出控制
背景技术
本文公开的主题总体上涉及电梯系统，并且更具体地，涉及一种包括用于控制向和自蓄电池提供的功率的接口的电梯系统。
电梯使用多种电气系统，其中许多都包括蓄电池。现有的电梯系统可包括各自都合并单独蓄电池的若干单独子系统(例如，维护修理操作、远程电梯监测、自动恢复、照明、报警等)。另外，电梯驱动系统可利用蓄电池来为向电梯轿厢施加力的机器供电。不同蓄电池中的每一个都被设定大小以用于特定用途，并且各自都具有其自己的充电器以及用于防止过度充电和过度放电的蓄电池管理电路。这些特定的蓄电池应用的要求常常彼此重叠。对于这些蓄电池系统中的每一个，都需要进行定期测试和更换。这多个蓄电池的安装和维护对于电梯系统操作者来说是繁重的。
发明内容
根据一个实施方案，一种电梯系统包括：电梯轿厢；机器，其用于向电梯轿厢施加力；蓄电池，其向机器和至少一个负载中的至少一个供电；以及功率分配器，其将功率从蓄电池分配至机器和至少一个负载。
除以上所述的一个或多个特征外，或者作为替代方案，另外的实施方案可包括：其中蓄电池包括多个蓄电池输出端；功率分配器包括多个断开器(disconnect)，每个断开器联接至相应蓄电池输出端。
除以上所述的一个或多个特征外，或者作为替代方案，另外的实施方案可包括：其中功率分配器包括电流监测单元，用于监测每个蓄电池输出端处的电流。
除以上所述的一个或多个特征外，或者作为替代方案，另外的实施方案可包括：其中功率分配器包括处理器，所述处理器响应于电流监测单元而控制多个断开器。
除以上所述的一个或多个特征外，或者作为替代方案，另外的实施方案可包括：其中功率分配器包括处理器，所述处理器执行状态模块，所述状态模块响应于电流监测单元而确定蓄电池的状态。
除以上所述的一个或多个特征外，或者作为替代方案，另外的实施方案可包括：其中状态包括蓄电池的荷电状态和蓄电池的健康状态中的至少一个。
除以上所述的一个或多个特征外，或者作为替代方案，另外的实施方案可包括：其中处理器响应于蓄电池的状态而控制多个断开器。
除以上所述的一个或多个特征外，或者作为替代方案，另外的实施方案可包括：其中功率分配器包括处理器，所述处理器执行保护模块，所述保护模块响应于电流监测单元而确定蓄电池中的故障。
除以上所述的一个或多个特征外，或者作为替代方案，另外的实施方案可包括：其中故障包括过电流、过电压、欠电压、过温和欠温中的至少一个。
除以上所述的一个或多个特征外，或者作为替代方案，另外的实施方案可包括：其中处理器响应于故障而控制多个断开器。
除以上所述的一个或多个特征外，或者作为替代方案，另外的实施方案可包括：其中断开器中的至少一个是双向的。
除以上所述的一个或多个特征外，或者作为替代方案，另外的实施方案可包括：其中至少一个负载包括电梯轿厢灯、电梯轿厢用户界面、电梯轿厢制动器和电梯轿厢门电机中的至少一个。
除以上所述的一个或多个特征外，或者作为替代方案，另外的实施方案可包括：其中至少一个负载包括冗余应急备用功率。
除以上所述的一个或多个特征外，或者作为替代方案，另外的实施方案可包括：其中至少一个负载包括给蓄电池充电的充电器。
附图简述
通过以下结合附图进行的详细描述，可以清楚了解本公开的前述以及其他特征和优点，在附图中：
图1描绘示例性实施方案中的电梯系统；
图2描绘示例性实施方案中的驱动系统；并且
图3描绘示例性实施方案中的功率分配器。
具体实施方式
图1是电梯系统100的透视图，电梯系统100包括电梯轿厢102、配重物104、挂绳106、机器108以及控制器112。电梯轿厢102和配重物104由挂绳106连接至彼此。挂绳106可包括或被配置为(例如)绳索、钢缆和/或涂层钢带。配重物104被配置来平衡电梯轿厢102的负载，并且被配置来促进电梯轿厢102在电梯竖井114内与配重物104同时地且在相反方向上进行的移动。挂绳106接合机器108，机器108是电梯系统100的顶上部结构的一部分。机器108被配置来控制电梯轿厢102和配重物104的移动。
如图所示，控制器112位于电梯竖井114的控制器室118中，并且被配置来控制电梯系统100的操作，并且具体地是控制电梯轿厢102的操作。例如，控制器112可向机器108提供驱动信号以控制电梯轿厢102的加速、减速、平层(leveling)、停靠等。当在电梯竖井114内上下移动时，电梯轿厢102可在由控制器112控制时停靠在一个或多个层站118处。尽管被示出为在控制器室118中，但是本领域的技术人员将理解，控制器112可位于和/或被配置在电梯系统100内的其他地点或位置处。
机器108可包括电机或相似的驱动机构。根据本公开的实施方案，机器108被配置成包括电驱动电机。电机可被配置为本领域已知的再生电机，并且因此包括相关联的部件和特征。
图2是示例性实施方案中的电梯驱动系统10的部件的框图。电梯驱动系统10包括AC功率12的源，诸如电主线(例如，230伏，单相)。AC功率12被提供至开关面板14，开关面板14可包括断路器、计量器等。AC功率从开关面板14被提供至蓄电池充电器16，所述蓄电池充电器16将AC功率转换成DC功率以便给蓄电池18充电。蓄电池18可为铅酸蓄电池、锂离子蓄电池、其他类型的蓄电池或者不同类型的蓄电池和超级电容器的组合。蓄电池18可包括并联和/或串联连接的多个电池或多个单独的蓄电池。
功率分配器19在蓄电池18与多种功率负载之间提供连接。蓄电池18上的一个示例性负载是驱动单元20。驱动单元20将来自蓄电池18的DC功率转换成AC驱动信号，所述AC驱动信号驱动机器108来使电梯轿厢102运动。所述AC驱动信号可为用于机器108中的三相电机的多相(例如，三相)驱动信号。机器108可为再生电机，使得在某些条件(例如，空电梯轿厢102向上行进)下，电功率从机器108被提供至驱动单元20、功率分配器19和蓄电池18。
功率分配器19连接至一个或多个其他负载21。负载21表示在蓄电池18的功率传输中的其他部件。负载21可包括电梯轿厢102中的装置，诸如：电梯轿厢灯、电梯轿厢用户界面、电梯轿厢制动器、电梯轿厢门电机等。负载21还可包括电梯系统100的其他部件，包括语音通信系统、紧急照明系统等。负载21可包括向蓄电池18提供功率的蓄电池充电器(例如，负载荷)。
图3描绘示例性实施方案中的功率分配器19和蓄电池18。功率分配器19用于模仿常规系统中的各种分散的蓄电池，而只需要连接至单个蓄电池18。功率分配器包括连接至一个或多个蓄电池输出端181的电流监测单元210。蓄电池输出端181可对应于不同DC电压电平，诸如用于大功率负载的48VDc和用于小功率负载的12VDc。电流监测单元210测量每个蓄电池输出端181处的电流并向蓄电池管理控制器212提供电流信号。蓄电池管理控制器212控制多个断开器214。每个断开器连接至蓄电池输出端181中的至少一个。断开器214可使用可由蓄电池管理控制器212控制的一个或多个晶体管、开关、继电器等来实现。每个断开器214可为单向的或双向的。
功率分配器输出端220与每个断开器214相关联。每个功率分配器输出端220与电梯系统的负载(诸如图2中的驱动单元20或负载21)相联。例如，第一功率分配器输出端2201可向驱动单元20提供高功率。第一功率分配器输出端2201可为高功率输出端(例如，48VDc)，其连接至双向断开器214以允许电流从蓄电池18流向驱动单元20以及从驱动单元20流向蓄电池18(例如，再生模式)。第二功率分配器输出端2202可为小功率输出端(12VDc)，其连接至双向断开器214。第二功率分配器输出端2202可向电梯系统负载(诸如电梯轿厢灯、电梯轿厢用户界面、电梯轿厢制动器、电梯轿厢门电机等)提供功率。第二功率分配器输出端2202还可联接至低电流蓄电池充电器以便给蓄电池18充电。第三功率分配器输出端2203可为低功率输出端(12VDc)，其连接至单向断开器214。第三功率分配器输出端2203可提供用于应急系统(诸如语音通信系统、紧急照明系统等)的冗余应急备用功率源。第四功率分配器输出端2204可为低功率输出端(12VDc)，其连接至单向断开器214并且也提供用于应急系统的冗余应急备用功率源。
图3中的功率分配器输出端220是示例性的，并且应理解，多种负载(单向的和双向的)可联接至功率分配器19。因此，实施方案不限于图3中所示的功率分配器输出端220的数量或类型。
蓄电池管理控制器212响应于一个或多个蓄电池输出端181上的感测电流而控制断开器214。蓄电池管理控制器212包括处理器230，其可使用执行计算机程序以实现本文所述的过程的通用微处理器来实现。处理器230可实现用于确定蓄电池18的状态的状态模块232。处理器230可实现用于检测蓄电池18中的故障的保护模块234。处理器230还可与控制器236通信，以传达蓄电池18的状态和/或蓄电池18中的故障。控制器236可为电梯控制器112的一部分，或电梯系统100的独立功率控制器。
状态模块232可检测诸如蓄电池18的荷电状态和健康状态的项目。蓄电池18的状态可响应于在电流监测单元210处感测到的一个或多个电流来确定。如果状态模块232确定蓄电池18的荷电状态超过限值和/或蓄电池18的健康状态超过限值，处理器230可控制一个或多个断开器214以维持电梯系统100的适当操作。处理器230还可向控制器236发送命令以改变电梯系统100的操作。例如，如果确定蓄电池18的荷电状态低于限值，那么控制器236可得到通知以使电梯轿厢102以再生模式操作(例如，空轿厢向上行进)，以便对蓄电池18进行再充电。在另一个实例中，如果确定蓄电池18的荷电状态低于限值，那么驱动单元20可得到通知以限制其在加速过程中的峰值功率并且蓄电池充电器16可得到通知以增加其充电电流。在另一个实例中，如果蓄电池18的健康状态低于限值，那么控制器236可得到通知以使电梯系统100处于有限服务模式(例如，降低的电梯速度、降低的轿门开启速度)，以防止蓄电池18进一步恶化。蓄电池18的状态还可用于断开一个或多个断开器214以控制电梯系统100的功率消耗。
保护模块234可检测电池故障，诸如过电流、过电压、欠电压、过温、欠温等。蓄电池18的故障可响应于在电流监测单元210处感测到的一个或多个电流来确定。如果保护模块234确定存在一个或多个故障，处理器230可控制一个或多个断开器214以维持电梯系统100的适当操作。处理器230还可向控制器236发送命令以改变电梯系统100的操作。例如，如果蓄电池18经历过电流故障，那么控制器236可得到通知以使电梯系统100处于有限服务模式(例如，降低的电梯速度、降低的轿门开启速度)，从而降低电流消耗。在其他实施方案中，如果蓄电池18经历过电流故障，那么控制器236可发出命令以关闭造成过量电流汲取的部件。蓄电池18中的故障还可用于断开一个或多个断开器214以控制电梯系统100的功率消耗。
实施方案提供优于采用分布在整个电梯系统中的大量蓄电池的现有系统的许多益处。实施方案提供具有多个可控制输出端的单个蓄电池。每个输出端可具有共同的和/或独特的特性，诸如(i)用于具有浪涌电流限制接通特性的再生驱动逆变器的高电流双向输出，(ii)具有用于故障安全操作的冗余备用的低电流输出，或者(iii)可独立地关闭以卸除负载而不影响控制器操作的设备供应输出。实施方案因使用单个充电器和蓄电池管理电路而提供了低成本的解决方案。所需的储备备用容量可由软件管理以适应变化的情况，而不是因为最坏的情况而过度扩大每个蓄电池的大小。对比多个系统，可对单个蓄电池系统进行测试、维护和更换。对输出端进行蓄电池电流监测可组合地或单独地提供故障管理所需的细节水平。蓄电池故障管理可隔离故障并继续向剩余系统提供一定水平的功能性，而不增加单独蓄电池子系统的成本。
虽然仅仅结合有限数量的实施方案对本公开进行了详细描述，但应易于理解，本公开不限于这些所公开的实施方案。相反，可对本公开的实施方案进行修改以合并以上未曾描述但与本公开的精神和范围相称的任何数量的变化、改变、替代、组合、子组合或等效布置。另外，尽管已经描述本公开的各种实施方案，但应理解，本公开的各个方面可仅包括所述实施方案中的一些。因此，本公开不应被视为受前述描述限制，而是仅受所附权利要求书的范围限制。

Claims (14)

1.一种电梯系统，其包括：
电梯轿厢；
机器，其用于向所述电梯轿厢施加力；
蓄电池，其用于向所述机器和至少一个负载中的至少一个供电；以及
功率分配器，其用于将功率从所述蓄电池分配至所述机器和所述至少一个负载。
2.如权利要求1所述的电梯系统，其中：
所述蓄电池包括多个蓄电池输出端；
所述功率分配器包括多个断开器，每个断开器联接至相应蓄电池输出端。
3.如权利要求2所述的电梯系统，其中：
所述功率分配器包括电流监测单元，用于监测每个所述蓄电池输出端处的电流。
4.如权利要求3所述的电梯系统，其中：
所述功率分配器包括处理器，所述处理器响应于所述电流监测单元而控制所述多个断开器。
5.如权利要求3所述的电梯系统，其中：
所述功率分配器包括处理器，所述处理器执行状态模块，所述状态模块响应于所述电流监测单元而确定所述蓄电池的状态。
6.如权利要求5所述的电梯系统，其中：
所述状态包括所述蓄电池的荷电状态和所述蓄电池的健康状态中的至少一个。
7.如权利要求5所述的电梯系统，其中：
所述处理器响应于所述蓄电池的所述状态而控制所述多个断开器。
8.如权利要求3所述的电梯系统，其中：
所述功率分配器包括处理器，所述处理器执行保护模块，所述保护模块响应于所述电流监测单元而确定所述蓄电池中的故障。
9.如权利要求8所述的电梯系统，其中：
所述故障包括过电流、过电压、欠电压、过温和欠温中的至少一个。
10.如权利要求8所述的电梯系统，其中：
所述处理器响应于所述故障而控制所述多个断开器。
11.如权利要求2所述的电梯系统，其中：
所述断开器中的至少一个是双向的。
12.如权利要求1所述的电梯系统，其中：
所述至少一个负载包括电梯轿厢灯、电梯轿厢用户界面、电梯轿厢制动器和电梯轿厢门电机中的至少一个。
13.如权利要求1所述的电梯系统，其中：
所述至少一个负载包括冗余应急备用功率。
14.如权利要求1所述的电梯系统，其中：
所述至少一个负载包括给所述蓄电池充电的充电器。
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