電梯系統蓄電池輸出控制的製作方法

2023-06-01 18:47:11 1

背景技術：

本文公開的主題總體上涉及電梯系統，並且更具體地，涉及一種包括用於控制向和自蓄電池提供的功率的接口的電梯系統。

電梯使用多種電氣系統，其中許多都包括蓄電池。現有的電梯系統可包括各自都合併單獨蓄電池的若干單獨子系統(例如，維護修理操作、遠程電梯監測、自動恢復、照明、報警等)。另外，電梯驅動系統可利用蓄電池來為向電梯轎廂施加力的機器供電。不同蓄電池中的每一個都被設定大小以用於特定用途，並且各自都具有其自己的充電器以及用於防止過度充電和過度放電的蓄電池管理電路。這些特定的蓄電池應用的要求常常彼此重疊。對於這些蓄電池系統中的每一個，都需要進行定期測試和更換。這多個蓄電池的安裝和維護對於電梯系統操作者來說是繁重的。

技術實現要素：

根據一個實施方案，一種電梯系統包括：電梯轎廂；機器，其用於向電梯轎廂施加力；蓄電池，其向機器和至少一個負載中的至少一個供電；以及功率分配器，其將功率從蓄電池分配至機器和至少一個負載。

除以上所述的一個或多個特徵外，或者作為替代方案，另外的實施方案可包括：其中蓄電池包括多個蓄電池輸出端；功率分配器包括多個斷開器(disconnect)，每個斷開器聯接至相應蓄電池輸出端。

除以上所述的一個或多個特徵外，或者作為替代方案，另外的實施方案可包括：其中功率分配器包括電流監測單元，用於監測每個蓄電池輸出端處的電流。

除以上所述的一個或多個特徵外，或者作為替代方案，另外的實施方案可包括：其中功率分配器包括處理器，所述處理器響應於電流監測單元而控制多個斷開器。

除以上所述的一個或多個特徵外，或者作為替代方案，另外的實施方案可包括：其中功率分配器包括處理器，所述處理器執行狀態模塊，所述狀態模塊響應於電流監測單元而確定蓄電池的狀態。

除以上所述的一個或多個特徵外，或者作為替代方案，另外的實施方案可包括：其中狀態包括蓄電池的荷電狀態和蓄電池的健康狀態中的至少一個。

除以上所述的一個或多個特徵外，或者作為替代方案，另外的實施方案可包括：其中處理器響應於蓄電池的狀態而控制多個斷開器。

除以上所述的一個或多個特徵外，或者作為替代方案，另外的實施方案可包括：其中功率分配器包括處理器，所述處理器執行保護模塊，所述保護模塊響應於電流監測單元而確定蓄電池中的故障。

除以上所述的一個或多個特徵外，或者作為替代方案，另外的實施方案可包括：其中故障包括過電流、過電壓、欠電壓、過溫和欠溫中的至少一個。

除以上所述的一個或多個特徵外，或者作為替代方案，另外的實施方案可包括：其中處理器響應於故障而控制多個斷開器。

除以上所述的一個或多個特徵外，或者作為替代方案，另外的實施方案可包括：其中斷開器中的至少一個是雙向的。

除以上所述的一個或多個特徵外，或者作為替代方案，另外的實施方案可包括：其中至少一個負載包括電梯轎廂燈、電梯轎廂用戶界面、電梯轎廂制動器和電梯轎廂門電機中的至少一個。

除以上所述的一個或多個特徵外，或者作為替代方案，另外的實施方案可包括：其中至少一個負載包括冗餘應急備用功率。

除以上所述的一個或多個特徵外，或者作為替代方案，另外的實施方案可包括：其中至少一個負載包括給蓄電池充電的充電器。

附圖簡述

通過以下結合附圖進行的詳細描述，可以清楚了解本公開的前述以及其他特徵和優點，在附圖中：

圖1描繪示例性實施方案中的電梯系統；

圖2描繪示例性實施方案中的驅動系統；並且

圖3描繪示例性實施方案中的功率分配器。

具體實施方式

圖1是電梯系統100的透視圖，電梯系統100包括電梯轎廂102、配重物104、掛繩106、機器108以及控制器112。電梯轎廂102和配重物104由掛繩106連接至彼此。掛繩106可包括或被配置為(例如)繩索、鋼纜和/或塗層鋼帶。配重物104被配置來平衡電梯轎廂102的負載，並且被配置來促進電梯轎廂102在電梯豎井114內與配重物104同時地且在相反方向上進行的移動。掛繩106接合機器108，機器108是電梯系統100的頂上部結構的一部分。機器108被配置來控制電梯轎廂102和配重物104的移動。

如圖所示，控制器112位於電梯豎井114的控制器室118中，並且被配置來控制電梯系統100的操作，並且具體地是控制電梯轎廂102的操作。例如，控制器112可向機器108提供驅動信號以控制電梯轎廂102的加速、減速、平層(leveling)、停靠等。當在電梯豎井114內上下移動時，電梯轎廂102可在由控制器112控制時停靠在一個或多個層站118處。儘管被示出為在控制器室118中，但是本領域的技術人員將理解，控制器112可位於和/或被配置在電梯系統100內的其他地點或位置處。

機器108可包括電機或相似的驅動機構。根據本公開的實施方案，機器108被配置成包括電驅動電機。電機可被配置為本領域已知的再生電機，並且因此包括相關聯的部件和特徵。

圖2是示例性實施方案中的電梯驅動系統10的部件的框圖。電梯驅動系統10包括ac功率12的源，諸如電主線(例如，230伏，單相)。ac功率12被提供至開關面板14，開關面板14可包括斷路器、計量器等。ac功率從開關面板14被提供至蓄電池充電器16，所述蓄電池充電器16將ac功率轉換成dc功率以便給蓄電池18充電。蓄電池18可為鉛酸蓄電池、鋰離子蓄電池、其他類型的蓄電池或者不同類型的蓄電池和超級電容器的組合。蓄電池18可包括並聯和/或串聯連接的多個電池或多個單獨的蓄電池。

功率分配器19在蓄電池18與多種功率負載之間提供連接。蓄電池18上的一個示例性負載是驅動單元20。驅動單元20將來自蓄電池18的dc功率轉換成ac驅動信號，所述ac驅動信號驅動機器108來使電梯轎廂102運動。所述ac驅動信號可為用於機器108中的三相電機的多相(例如，三相)驅動信號。機器108可為再生電機，使得在某些條件(例如，空電梯轎廂102向上行進)下，電功率從機器108被提供至驅動單元20、功率分配器19和蓄電池18。

功率分配器19連接至一個或多個其他負載21。負載21表示在蓄電池18的功率傳輸中的其他部件。負載21可包括電梯轎廂102中的裝置，諸如：電梯轎廂燈、電梯轎廂用戶界面、電梯轎廂制動器、電梯轎廂門電機等。負載21還可包括電梯系統100的其他部件，包括語音通信系統、緊急照明系統等。負載21可包括向蓄電池18提供功率的蓄電池充電器(例如，負載荷)。

圖3描繪示例性實施方案中的功率分配器19和蓄電池18。功率分配器19用於模仿常規系統中的各種分散的蓄電池，而只需要連接至單個蓄電池18。功率分配器包括連接至一個或多個蓄電池輸出端181的電流監測單元210。蓄電池輸出端181可對應於不同dc電壓電平，諸如用於大功率負載的48vdc和用於小功率負載的12vdc。電流監測單元210測量每個蓄電池輸出端181處的電流並向蓄電池管理控制器212提供電流信號。蓄電池管理控制器212控制多個斷開器214。每個斷開器連接至蓄電池輸出端181中的至少一個。斷開器214可使用可由蓄電池管理控制器212控制的一個或多個電晶體、開關、繼電器等來實現。每個斷開器214可為單向的或雙向的。

功率分配器輸出端220與每個斷開器214相關聯。每個功率分配器輸出端220與電梯系統的負載(諸如圖2中的驅動單元20或負載21)相聯。例如，第一功率分配器輸出端2201可向驅動單元20提供高功率。第一功率分配器輸出端2201可為高功率輸出端(例如，48vdc)，其連接至雙向斷開器214以允許電流從蓄電池18流向驅動單元20以及從驅動單元20流向蓄電池18(例如，再生模式)。第二功率分配器輸出端2202可為小功率輸出端(12vdc)，其連接至雙向斷開器214。第二功率分配器輸出端2202可向電梯系統負載(諸如電梯轎廂燈、電梯轎廂用戶界面、電梯轎廂制動器、電梯轎廂門電機等)提供功率。第二功率分配器輸出端2202還可聯接至低電流蓄電池充電器以便給蓄電池18充電。第三功率分配器輸出端2203可為低功率輸出端(12vdc)，其連接至單向斷開器214。第三功率分配器輸出端2203可提供用於應急系統(諸如語音通信系統、緊急照明系統等)的冗餘應急備用功率源。第四功率分配器輸出端2204可為低功率輸出端(12vdc)，其連接至單向斷開器214並且也提供用於應急系統的冗餘應急備用功率源。

圖3中的功率分配器輸出端220是示例性的，並且應理解，多種負載(單向的和雙向的)可聯接至功率分配器19。因此，實施方案不限於圖3中所示的功率分配器輸出端220的數量或類型。

蓄電池管理控制器212響應於一個或多個蓄電池輸出端181上的感測電流而控制斷開器214。蓄電池管理控制器212包括處理器230，其可使用執行電腦程式以實現本文所述的過程的通用微處理器來實現。處理器230可實現用於確定蓄電池18的狀態的狀態模塊232。處理器230可實現用於檢測蓄電池18中的故障的保護模塊234。處理器230還可與控制器236通信，以傳達蓄電池18的狀態和/或蓄電池18中的故障。控制器236可為電梯控制器112的一部分，或電梯系統100的獨立功率控制器。

狀態模塊232可檢測諸如蓄電池18的荷電狀態和健康狀態的項目。蓄電池18的狀態可響應於在電流監測單元210處感測到的一個或多個電流來確定。如果狀態模塊232確定蓄電池18的荷電狀態超過限值和/或蓄電池18的健康狀態超過限值，處理器230可控制一個或多個斷開器214以維持電梯系統100的適當操作。處理器230還可向控制器236發送命令以改變電梯系統100的操作。例如，如果確定蓄電池18的荷電狀態低於限值，那麼控制器236可得到通知以使電梯轎廂102以再生模式操作(例如，空轎廂向上行進)，以便對蓄電池18進行再充電。在另一個實例中，如果確定蓄電池18的荷電狀態低於限值，那麼驅動單元20可得到通知以限制其在加速過程中的峰值功率並且蓄電池充電器16可得到通知以增加其充電電流。在另一個實例中，如果蓄電池18的健康狀態低於限值，那麼控制器236可得到通知以使電梯系統100處於有限服務模式(例如，降低的電梯速度、降低的轎門開啟速度)，以防止蓄電池18進一步惡化。蓄電池18的狀態還可用於斷開一個或多個斷開器214以控制電梯系統100的功率消耗。

保護模塊234可檢測電池故障，諸如過電流、過電壓、欠電壓、過溫、欠溫等。蓄電池18的故障可響應於在電流監測單元210處感測到的一個或多個電流來確定。如果保護模塊234確定存在一個或多個故障，處理器230可控制一個或多個斷開器214以維持電梯系統100的適當操作。處理器230還可向控制器236發送命令以改變電梯系統100的操作。例如，如果蓄電池18經歷過電流故障，那麼控制器236可得到通知以使電梯系統100處於有限服務模式(例如，降低的電梯速度、降低的轎門開啟速度)，從而降低電流消耗。在其他實施方案中，如果蓄電池18經歷過電流故障，那麼控制器236可發出命令以關閉造成過量電流汲取的部件。蓄電池18中的故障還可用於斷開一個或多個斷開器214以控制電梯系統100的功率消耗。

實施方案提供優於採用分布在整個電梯系統中的大量蓄電池的現有系統的許多益處。實施方案提供具有多個可控制輸出端的單個蓄電池。每個輸出端可具有共同的和/或獨特的特性，諸如(i)用於具有浪湧電流限制接通特性的再生驅動逆變器的高電流雙向輸出，(ii)具有用於故障安全操作的冗餘備用的低電流輸出，或者(iii)可獨立地關閉以卸除負載而不影響控制器操作的設備供應輸出。實施方案因使用單個充電器和蓄電池管理電路而提供了低成本的解決方案。所需的儲備備用容量可由軟體管理以適應變化的情況，而不是因為最壞的情況而過度擴大每個蓄電池的大小。對比多個系統，可對單個蓄電池系統進行測試、維護和更換。對輸出端進行蓄電池電流監測可組合地或單獨地提供故障管理所需的細節水平。蓄電池故障管理可隔離故障並繼續向剩餘系統提供一定水平的功能性，而不增加單獨蓄電池子系統的成本。

雖然僅僅結合有限數量的實施方案對本公開進行了詳細描述，但應易於理解，本公開不限於這些所公開的實施方案。相反，可對本公開的實施方案進行修改以合併以上未曾描述但與本公開的精神和範圍相稱的任何數量的變化、改變、替代、組合、子組合或等效布置。另外，儘管已經描述本公開的各種實施方案，但應理解，本公開的各個方面可僅包括所述實施方案中的一些。因此，本公開不應被視為受前述描述限制，而是僅受所附權利要求書的範圍限制。