CN105000438A - 一种电梯轿厢自适应无线充电电源系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电梯轿厢自适应无线充电电源系统，包括：位于电梯井道上的无线电能发射装置；位于轿厢上的无线电能接收装置；无线充电控制装置，无线充电控制装置一方面使电源电网通过其给无线电能发射装置供电，另一方面在电梯轿厢运行过程中自适应地根据无线电能发射装置与无线电能接收装置之间的距离和电梯轿厢能耗需求信息，调整无线电能接收装置和与无线电能接收装置最近一个无线电能发射装置的共振频率以及电压值，使得与无线电能接收装置最近一个无线电能发射装置向无线电能接收装置发送电能。本发明极大提高了轿厢走行过程中无线电能传输效率，降低了对无缆、轻缆电梯轿厢储能设备的要求，推动了无缆、轻缆电梯的推广应用。

Description

一种电梯轿厢自适应无线充电电源系统

技术领域

本发明涉及电梯电源技术领域，特别涉及到一种电梯轿厢自适应无线充电电源系统。

背景技术

通常，电梯电源通过随轿厢一起升降的供电电缆为电梯轿厢中照明装置、风扇、操纵门、门机、操控与显示设备等设备供电。但是通电电缆随着电梯高度的不断增加，所需电缆长度也随之增加，从而提高了电梯的安装成本；另外建筑会因为吹风等原因而存在一定程度的晃动，进而发生与井道设备接触或者缠绕的情况，并且容易与其它控制信号发生干扰。

为了避免上述问题的发生，出现了以非电缆方式或轻型电缆向电梯轿厢供电的技术。

如公布号为CN103010870中国发明专利公布的申请文件中，提出设置非接触充电楼层，检测电梯状态确定轿厢是否到充电层充电，及是否完成充电进入可服务状态。该专利的楼层充电方案的缺点是：由于充电楼层的固定设置及充电时间的限制，电梯不能满足频繁使用要求。

如公布号为CN 202272592 U中国发明专利公布的申请文件中提出：通过开关门到位检测装置控制市电在轿厢井壁上的接触板和轿厢上的接触板之间的通断给轿厢蓄电池供电。该方法在建筑的每一停靠楼层设置供电端子，在轿厢侧设置受电端子，缺点是当楼层较多时，供电端子增加，成本上升。上述方案均在轿厢升降过程中不能充电且蓄电池的使用占用空间、增加电梯成本和重量。

除了上述方案外，公布号CN 101301917 A中国发明专利公布的申请文件中提出将高频交流电通入架设在轿厢所在井道中的供电线，再通过各楼层对应的磁性体构成磁性回路而产生电动势给轿厢供电。该方案存在裸露高频供电线EMI问题、通电损耗、绝缘等问题。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种设计合理、结构简单、电梯安装成本低、避免与井道设备接触和与其它控制信号发生干扰，便于推广的电梯轿厢自适应无线充电电源系统。

为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案来是实现的：

一种电梯轿厢自适应无线充电电源系统，包括电梯轿厢和供电梯轿厢运行的电梯井道以及电梯控制柜，其特征在于，还包括：

至少一个位于电梯井道内壁上的无线电能发射装置；

至少一个位于电梯轿厢一侧的无线电能接收装置；

至少一个无线充电控制装置，所述无线充电控制装置与所述电梯控制柜通信连接，其一方面使电源电网通过其给所述无线电能发射装置供电，另一方面在电梯轿厢运行过程中通过自适应地根据无线电能发射装置与无线电能接收装置之间的距离和电梯轿厢能耗需求信息，调整无线电能接收装置和与所述无线电能接收装置最近一个无线电能发射装置的共振频率以及与所述无线电能接收装置最近一个无线电能发射装置的电压值，使得与所述无线电能接收装置最近一个无线电能发射装置向所述无线电能接收装置发送电能。

在本发明的一个优选实施例中，还包括一配置在电梯轿厢上的管理电梯轿厢的轿厢能耗管理装置，所述轿厢能耗管理装置与所述电梯控制柜之间通信连接并通过所述电梯控制柜与所述无线充电控制装置建立通信连接；其一方面向所述电梯控制柜传输所采集的电梯轿厢能耗需求信息并通过所述电梯控制柜向所述无线充电控制装置传输所采集的电梯轿厢能耗需求信息，另一方面接收所述电梯控制柜反馈过来的指令，调节所述无线电能接收装置的共振频率；再一方面所述轿厢能耗管理装置还向所述电梯轿厢内的用电部件供电并管理这些用电部件的用电。

在本发明的一个优选实施例中，还包括一配置在电梯轿厢上的无线能量转换装置，所述无线能量转换装置与所述轿厢能耗管理装置和无线电能接收装置连接，所述无线电能接收装置所接收的电能通过所述无线能量转换装置传输给所述轿厢能耗管理装置；所述轿厢能耗管理装置通过所述无线能量转换装置调节所述无线电能接收装置的共振频率。

在本发明的一个优选实施例中，所述轿厢能耗管理装置与所述电梯控制柜之间通过一无线通讯装置建立无线通信连接，所述无线通讯装置具有电梯轿厢侧和电梯控制柜侧，所述无线通讯装置的电梯轿厢侧配置在所述电梯轿厢上并与所述轿厢能耗管理装置通信连接，所述无线通讯装置的电梯控制柜侧与所述无线通讯装置的电梯轿厢侧通讯连接。

在本发明的一个优选实施例中，所述无线充电控制装置包括信息接收处理模块、自适应谐振频率调整模块和发射控制模块，所述发射控制模块与所述无线电能发射装置连接并向所述无线电能发射装置供电，自适应谐振频率调整模块一方面与所述发射控制模块控制连接，向发射控制模块发出调节指令并通过所述发射控制模块调节所述无线电能发射装置的共振频率，另一方面与所述信号接收处理模块连接，接收来自信号接收处理模块发出的信号并进行运算得出所述的调节指令，再一方面通过所述信号接收处理模块与所述电梯控制柜控制连接，传送共振频率等信息。

在本发明的一个优选实施例中，还包括至少一轿厢位置检测装置，所述轿厢位置检测装置用以检测所述电梯轿厢在电梯井道中的位置并将所检测到的电梯位置信息通过所述电梯控制柜发送至所述无线充电控制装置。

在本发明的一个优选实施例中，所述无线电能发射装置沿平行于所述电梯轿厢运行方向间隔布置在所述电梯井道壁上。

在本发明的一个优选实施例中，所述无线电能发射装置与机房、层站电子设备之间保持一个防电磁干扰距离。

在本发明的一个优选实施例中，所述无线电能接收装置为两个，呈上下方式布置在所述电梯轿厢一侧轿厢壁外侧上。

本发明的有益效果是，

1、在走行过程中根据轿厢所在位置和轿厢的能量需求，自适应地调节至少一个无线能量发射装置和轿厢侧无线能量接收装置的谐振频率和电压，提高无线电能传输效率，解决了无缆、轻缆电梯随时响应呼梯所需的轿厢用电问题。

2、由于电梯行走、停止在井道内任何位置均可对轿厢进行自适应的磁力共振无线充电，高效解决了无缆、轻缆电梯的轿厢持续用电、节能问题。进一步地，轿厢侧无需配备蓄电池、超级电容等储能设备，或者极大降低了对无缆、轻缆电梯轿厢储能设备的要求，节省轿厢空间，减小轿厢重量。

3、根据公知的磁力共振无线充电接收线圈和发射线圈间距与共振频率关系，或者通过试验方法或者人工智能自学习的方法或者它们的组合，来自适应地调节无线能量发射装置和无线能量接收装置的谐振频率和发射装置电压值，极大优化能量传输效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的示意图。

图2为本发明的框架图。

图中数字和字母所表示的相应部件名称：

100.电梯控制柜，200.电网电源，300.无线充电控制装置，310.信息采集转换模块，320.谐振频率调整模块，330.发射装置控制模块，400.无线电能发射装置，410.无线电能发射线圈，420.发射端控制器，500.无线通信装置，510.无线通信装置的电梯控制柜侧，520.无线通信装置的电梯轿厢侧，600.电梯轿厢，610.轿厢能耗管理装置，620、620a.无线电能接收装置，630.无线电能转换装置，700.候梯厅呼叫登记装置，800.曳引系统，810.缆索，820.对重，900.轿厢检测装置,1000.电梯井道。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

参照图1和图2所示，图中给出的一种电梯轿厢自适应无线充电电源系统，包括电梯轿厢600和供电梯轿厢600运行的电梯井道1000以及电梯控制柜800。

电梯轿厢自适应无线充电电源系统还包括沿平行于电梯轿厢600运行方向间隔布置在电梯井道1000壁上的若干无线电能发射装置400、呈上下方式布置在电梯轿厢600一侧轿厢壁外侧上的无线电能接收装置620、620a、安装在电梯轿厢600中的轿厢能耗管理装置610和无线电能转换装置630、无线通信装置500以及一个无线充电控制装置300。

无线电能发射装置400优选安装在与对重820贴近的井道内壁之外的另一井道内壁上并与无线电能接收装置620、620a相对应。根据公知理论，磁力共振无线充电的有效范围达到10m以上，因此相邻的无线电能发射装置400之间的间距为15m,无线电能发射装置400在设置时，与机房、层站电子设备之间应保持一个防电磁干扰距离，以防与机房、层站电子设备之间形成相互干扰。

无线充电控制装置300与电梯控制柜800之间通信连接，其一方面使电源电网200通过其给无线电能发射装置400供电，另一方面在电梯轿厢600运行过程中通过自适应地根据轿厢检测装置900所检测到的无线电能发射装置400与无线电能接收装置620、620a之间的距离和轿厢能耗管理装置610检测到的电梯轿厢能耗需求信息，调整无线电能接收装置620、620a和与无线电能接收装置620、620a最近一个无线电能发射装置400的共振频率以及与无线电能接收装置620、620a最近一个无线电能发射装置400的电压值，使得与无线电能接收装置620、620a最近一个无线电能发射装置400以谐振频率向无线电能接收装置620、620a发送电能。

无线电能转换装置630与无线电能接收装置620、620a连接，无线电能转换装置630与轿厢能耗管理装置610相连，轿厢能耗管理装置610与电梯控制柜100之间通过无线通信装置500建立通信连接，进而与无线充电控制装置300建立通信连接。无线电能接收装置620、620a所接收的电能通过无线能量转换装置630传输给轿厢能耗管理装置610；轿厢能耗管理装置610通过无线电能转换装置630调节无线电能接收装置620、620a的共振频率。

轿厢能耗管理装置610其一方面通过向电梯控制柜100传输所采集的电梯轿厢能耗需求信息并通过电梯控制柜100向无线充电控制装置300传输所采集的电梯轿厢能耗需求信息，另一方面接收电梯控制柜100反馈过来的自适应地调整共振频率指令，调节无线电能接收装置620、620a的共振频率；再一方面轿厢能耗管理装置610还向电梯轿厢600内的用电部件供电并管理这些用电部件的用电。

无线通讯装置500具有电梯轿厢侧520和电梯控制柜侧510，无线通讯装置500的电梯轿厢侧520配置在电梯轿厢600上并与轿厢能耗管理装置610通信连接，无线通讯装置500的电梯控制柜侧510与无线通讯装置500的电梯轿厢侧520通讯连接。

无线电能发射装置400包括无线电能发射线圈410和与无线电能发射线圈410连接的发射端控制器420，发射端控制器420与无线充电控制装置300之间建立通信连接。无线电能发射线圈410与无线电能接收装置620、620a中的接收线圈对应，这样即满足磁力共振距离要求又节省无线充电装置数量和成本。

无线充电控制装置300包括信息接收处理模块310、自适应谐振平率调整模块320和发射控制模块330，发射控制模块330与无线电能发射装置400控制连接并向所述无线电能发射装置400供电，发射控制模块330的功能是自适应地根据无线能量发射装置400和无线能量接收装置620、620a的距离和轿厢能耗需求信息调整无线能量发射装置400和无线能量接收装置620、620a的共振频率和发射装置电压值。优选的，采用公知的磁力共振无线电能接收装置620、620a的接收线圈和无线电能发射线圈410间距与共振频率关系理论；或者，优选的通过试验方法或者人工智能自学习的方法或者以上几种方法中的组合。自适应谐振频率调整模块320一方面与发射控制模块330控制连接，向发射控制模块330发出调节指令并通过发射控制模块330调节无线电能发射装置400的共振频率，另一方面与信号接收处理模块310连接，接收来自信号接收处理模块310发出的信号并进行运算得出所述的调节指令，再一方面与电梯控制柜100控制连接；信号接收处理模块310与电梯控制柜100控制连接。

按一定时间间隔，无线充电控制装置300把谐振频率信息回送电梯控制柜100，通过无线通讯反馈给无线电能接收装置620、620a以同步无线电能发射装置400和无线电能接收装置620、620a的共振频率。

本发明的轿厢位置检测装置900检测传统系统既有的位置信息并将所检测到的电梯位置信息发送至信号接收处理模块310。

本发明的电梯轿厢自适应无线充电电源系统的运行机制如下：

轿厢能耗管理装置610根据电梯工况和人数、时间等信息计算、预测电梯轿厢600内空调、照明、操控、显示等设备用电，并通过无线通讯装置500的电梯轿厢侧520和无线通讯装置500的电梯控制柜侧510发送给电梯控制柜100。

电梯控制柜100结合轿厢位置检测装置900将轿厢位置信息和轿厢功率需求信息传送给无线充电控制装置300中的信息接收处理模块310。信息接收处理模块310识别与电梯轿厢600相近的两个无线充电发射装置400同位于电梯轿厢600上的无线电能接收装置620、620a之间的距离以及无线电能接收装置620、620a之间的距离。

无线充电控制装置300中的自适应谐振频率调整模块320根据轿厢功率需求、与电梯轿厢600相近的两个无线充电发射装置400同位于电梯轿厢600上的无线电能接收装置620、620a之间的距离以及无线电能接收装置620、620a之间的距离等信息得到最优的谐振频率，以达到较高的磁力共振能量转换效率。自适应谐振频率调整模块320按一定时间调整并发送谐振频率给发射控制模块330和电梯控制柜100。

发射控制模块330一方面结合无线电能发射装置400中的发射端控制器420，根据所得谐振频率开通并调整与轿厢相近的两个无线电能发射装置400中的无线电能发射线圈410的频率和电压，发射控制模块330结合无线电能发射装置400配备的发射端控制器420同时屏蔽其他无线电能发射装置400的无线电能发射线圈410。电梯控制柜100通过无线通讯装置500反馈谐振频率给无线电能转换装置630，无线电能接收装置620、620a与无线电能发射装置400同时调整谐振频率。

综上所述本发明在电梯井道内壁之外设置有多个无线电能发射装置，多个无线电能发射装置沿电梯井道方向分布，并且在电梯轿厢一侧设有与无线电能发射装置相对应的无线电能接收装置，无线电能发射装置与无线电能接收装置之间通过磁力共振原理完成充电过程，避免了井道内供电电缆与井道设备接触和与其它控制信号发生干扰，降低了电梯的安装成本。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (9)

1.一种电梯轿厢自适应无线充电电源系统，包括电梯轿厢和供电梯轿厢运行的电梯井道以及电梯控制柜，其特征在于，还包括：

至少一个位于电梯井道内壁上的无线电能发射装置；

至少一个位于电梯轿厢一侧的无线电能接收装置；

至少一个无线充电控制装置，所述无线充电控制装置与所述电梯控制柜通信连接，其一方面使电源电网通过其给所述无线电能发射装置供电，另一方面在电梯轿厢运行过程中通过自适应地根据无线电能发射装置与无线电能接收装置之间的距离和电梯轿厢能耗需求信息，调整无线电能接收装置和与所述无线电能接收装置最近一个无线电能发射装置的共振频率以及与所述无线电能接收装置最近一个无线电能发射装置的电压值，使得与所述无线电能接收装置最近一个无线电能发射装置向所述无线电能接收装置发送电能。

2.如权利要求1所述的电梯轿厢自适应无线充电电源系统，其特征在于，还包括一配置在电梯轿厢上的管理电梯轿厢的轿厢能耗管理装置，所述轿厢能耗管理装置与所述电梯控制柜之间通信连接并通过所述电梯控制柜与所述无线充电控制装置建立通信连接；其一方面向所述电梯控制柜传输所采集的电梯轿厢能耗需求信息并通过所述电梯控制柜向所述无线充电控制装置传输所采集的电梯轿厢能耗需求信息，另一方面接收所述电梯控制柜反馈过来的指令，调节所述无线电能接收装置的共振频率；再一方面所述轿厢能耗管理装置还向所述电梯轿厢内的用电部件供电并管理这些用电部件的用电。

3.如权利要求2所述的电梯轿厢自适应无线充电电源系统，其特征在于，还包括一配置在电梯轿厢上的无线能量转换装置，所述无线能量转换装置与所述轿厢能耗管理装置和无线电能接收装置连接，所述无线电能接收装置所接收的电能通过所述无线能量转换装置传输给所述轿厢能耗管理装置；所述轿厢能耗管理装置通过所述无线能量转换装置调节所述无线电能接收装置的共振频率。

4.如权利要求3所述的电梯轿厢自适应无线充电电源系统，其特征在于，所述轿厢能耗管理装置与所述电梯控制柜之间通过一无线通讯装置建立无线通信连接，所述无线通讯装置具有电梯轿厢侧和电梯控制柜侧，所述无线通讯装置的电梯轿厢侧配置在所述电梯轿厢上并与所述轿厢能耗管理装置通信连接，所述无线通讯装置的电梯控制柜侧与所述无线通讯装置的电梯轿厢侧通讯连接。

5.如权利要求4所述的电梯轿厢自适应无线充电电源系统，其特征在于，所述无线充电控制装置包括信息接收处理模块、自适应谐振频率调整模块和发射控制模块，所述发射控制模块与所述无线电能发射装置连接并向所述无线电能发射装置供电，自适应谐振频率调整模块一方面与所述发射控制模块控制连接，向发射控制模块发出调节指令并通过所述发射控制模块调节所述无线电能发射装置的共振频率，另一方面与所述信号接收处理模块连接，接收来自信号接收处理模块发出的信号并进行运算得出所述的调节指令，再一方面通过所述信号接收处理模块与所述电梯控制柜控制连接，传送共振频率信息。

6.如权利要求1所述的电梯轿厢自适应无线充电电源系统，其特征在于，还包括至少一轿厢位置检测装置，所述轿厢位置检测装置用以检测所述电梯轿厢在电梯井道中的位置并将所检测到的电梯位置信息通过所述电梯控制柜发送至所述无线充电控制装置。

7.如权利要求1至6任一项权利要求所述的电梯轿厢自适应无线充电电源系统，其特征在于，所述无线电能发射装置沿平行于所述电梯轿厢运行方向间隔布置在所述电梯井道壁上。

8.如权利要求7所述的电梯轿厢自适应无线充电电源系统，其特征在于，所述无线电能发射装置与机房、层站电子设备之间保持一个防电磁干扰距离。

9.如权利要求8所述的电梯轿厢自适应无线充电电源系统，其特征在于，所述无线电能接收装置为两个，呈上下方式布置在所述电梯轿厢一侧轿厢壁外侧上。