CN105940588A

CN105940588A - 用于电池推进型电梯的充电算法

Info

Publication number: CN105940588A
Application number: CN201480074263.5A
Authority: CN
Inventors: C.梅扎里; C.科隆巴里; G.富施尼
Original assignee: Otis Elevator Co
Current assignee: Otis Elevator Co
Priority date: 2014-01-27
Filing date: 2014-01-27
Publication date: 2016-09-14
Anticipated expiration: 2034-01-27
Also published as: CN105940588B; EP3100337B1; WO2015112172A1; US20170210596A1; EP3100337A4; EP3100337A1

Abstract

本发明的实施方案是有关通过以下操作回收与电梯的操作相关联的能量：由处理装置确定电池充电电流；基于充电电流接受能力而估计至少一个电池的荷电状态(SoC)；以及由所述处理装置使所述至少一个电池的充电在100％的SoC的阈值量以内以回收与电梯操作相关联的能量。

Description

用于电池推进型电梯的充电算法

背景技术

在给定的电梯系统或环境中，可以使用一个或多个源来提供电力。举例来说，图1A示出了用于电梯系统的架构或电路100。架构100可以包含电池102，所述电池用作电机104的电力源，所述电机例如永磁体同步电机(PMSM)。图1A中由带框的组件表示的逆变器106可以用来产生用于电机104的电流。

电池102可以是铅酸电池。方法102可由充电器108充电。在典型的环境或应用中，电池102可以被稍微过度充电以使其维持于100％的荷电状态(SoC)，从而增加备用电力需求并使系统100在备用期间的能量效率降级。

在电梯操作时，可以产生再生能量。由于电池102已经充电到(近似)100％SoC，因此可以使用动态制动电阻器(DBR)110和/或动态制动晶体管(DBT)112来消耗再生能量。以此方式，大部分电梯能量浪费，从而使运行能量效率降级。性能受到此配置的不利影响。

发明内容

实施方案是针对一种用于回收与电梯的操作相关联的能量的方法，包括：由处理装置确定电池充电电流；基于充电电流接受能力而估计至少一个电池的荷电状态(SoC)；以及由所述处理装置使所述至少一个电池的充电在100％的SoC的阈值量以内以回收与电梯操作相关联的能量。

实施方案是针对一种设备，包括：至少一个处理器；以及存储器，所述存储器上存储有指令，所述指令当执行时使所述设备：确定自从电梯上一次运行时起已超过第一阈值时间量；使充电器接通以对所述电梯的电池充电；根据电池温度和环境温度中的至少一者设定充电电压；确定自从所述电梯上一次运行且施加所述充电电压时起已超过第二阈值时间量；基于一个或多个电池特性而确定与所述充电器相关联的电流大于第一阈值电流；以及使所述充电器维持接通以对所述电池充电。

实施方案是针对一种方法，包括：确定电梯未被操作已达超过第一阈值的时间量；基于经由充电器对所述电梯的电池施加测试充电电压而确定与所述电池相关联的温度，其中所述充电电压的值是基于所述温度；确定自从所述电梯上一次运行且施加充电电压时起已超过第二阈值时间量；确定与所述充电器相关联的电流大于第一阈值电流且维持所述测试电压接通作为充电电压，其中所述充电电压的值是基于所述温度；确定所述电梯未被操作已达超过所述第二阈值的时间量；确定与所述充电器相关联的所述电流小于第二阈值电流；以及从所述电池移除所述充电电压。

下文描述额外的实施方案。

附图说明

借助于实施例来说明本公开，且在附图中不限制本公开，在附图中相同参考标号指示相同元件。

图1A说明根据现有技术的电力架构；

图1B是示例性实施方案中的电梯系统的组件的框图；

图2说明示例性算法的流程图；以及

图3说明示例性方法的流程图。

具体实施方式

应注意，在以下描述中和在附图(其内容以引用方式包含在本公开中)中陈述元件之间的各种连接。应注意，这些连接一般来说且除非另外指定否则都可以是直接或间接的，且本说明书不希望在此方面为限制性的。在此方面中，实体之间的耦合可以指代直接连接或间接连接。

描述用于快速地接受或递送电力或能量的设备、系统和方法的示例性实施方案。在一些实施方案中，用以接受/递送电力或能量的装置可以在所谓的调峰模式中动作，从而使所述装置能够尽可能小。因此，装置成本可以最小化。在设备的一些其它实施方案中，能够快速地接受或递送能量的组件(例如，超级电容器)与驱动DC链接直接连接，因此装置成本可以由于电气拓扑本身而最小化。

图1B是示例性实施方案中的电梯系统10的组件的框图。图1B中所示的各种实体可以任何次序或顺序布置，且系统10仅仅是此布置的一个实施例。举例来说，虽然图1B的布置示出了与AC电源12有效地串联的电池充电器16和电池18，但在一些实施方案中，电池充电器16和/或电池18可以与AC电源12并联。

电梯系统10包含AC电源12，例如电力干线。AC电力12提供到控制器14，所述控制器可包含断路器、仪表、控制器等等。AC电力从控制器14提供到电池充电器16，所述电池充电器可将AC电力转换为DC电力以对电池18进行充电。电池18可为铅酸电池或其它类型的电池或者不同类型的电池和超级电容器的组合。电池18可对驱动单元20供电。驱动单元20可包含控制电路板和电力电路板。所述电力电路板可将来自电池18的DC电力转换为驱动机器22的AC驱动信号。所述AC驱动信号可为用于机器22中的三相电机的多相(例如，三相)驱动信号。

充电器16可包含一个或多个处理器34，以及上面存储有指令的存储器36，所述指令当执行时致使充电器16或系统10执行如本文描述的一个或多个方法动作。在一些实施方案中，处理器34和/或存储器36可位于例如控制器(例如，控制器14)等另一实体中。

在一些实施方案中，充电器16可提供相对于电池18上的荷电状态(SoC)的缓冲，使得电池可接受从电梯的操作得到的电荷(例如，再生能量)。换句话说，且如下文进一步描述，充电器16可确保在各个时间点，电池18被充电到小于100％SoC的水平或值，使得电池18可随后基于电梯的操作而接受额外电荷。在一些实施方案中，SoC检测可由例如逻辑板或驱动器等一个或多个其它实体执行。

作为潜在地由控制器14或充电器16执行的一个或多个充电逻辑的一部分，可当电梯空闲或不在使用时的周期期间确定或测量SoC，以便避免来自作为操作电梯的特性的波动的影响。在一些实例中，电池18可以在获得准确读数之前稳定。

在一些实施方案中，控制器14可以致使电池18周期性地(例如，每月)被充电到(近似)100％SoC。此充电可以用于帮助在长时间段(例如，数年)内的标称容量方面维持电池健康状态，从而避免铅酸电池的典型记忆效应。电池18可以被充电到近似100％SoC以便延长电池寿命。

现在转到图2，示出了示例性算法200的流程图。算法200可用以通过SoC检测提供电池(例如，电池18)的智能或灵活的充电。

框202-208可对应于对算法200的输入。举例来说，框202可对应于电梯轿厢不在运行的条件或确认。此条件/确认可用以确保在SoC测试期间的稳定条件，且可用以实现由电梯应用典型的间隙性负载加载的电池的可靠SoC估计。

框204可对应于电池的温度的确定。电池温度的知识可用以调整测试和充电电压，同时保持或维持电流阈值对电池温度不敏感，且同时改善受到电池单元温度影响的电池寿命和性能。

框206可对应于电池规格的确定(例如，24/38安培小时(Ah))。电池规格和特性的知识可用以选择一个或多个适当的电流阈值。

框208可对应于可影响关于闭合电路配置的SoC检测的可靠性的寄生电流的确定。寄生电流可在备用期间供应给系统100。可以从在SoC测试期间测得的电流减去寄生电流以改善估计准确性。

基于框210中的充电电流的确定，可通过比较测得电流与适当阈值而估计电池SoC。通过接通或断开电池充电，SoC可设定于70％-80％，如框212中所提供。在小于100％的SoC下操作可以提供相对于在100％SoC下操作来说更高的充电效率。

现在转到图3，示出了示例性方法300的流程图。方法300可用以通过SoC检测提供电池(例如，电池18)的智能或灵活的充电。在一在一些实施方案中，图2的算法200的一个或多个方面可并入到图3的方法300中，或反之亦然。

框302可对应于方法300的开始点/操作。在框302中，电池充电可以断开。例如50.5伏(每单元2.10V)的低浮动电压可与电池(例如，电池18)相关联，以在备用阶段期间维持约70％-80％的SoC。流程可从框302行进到框304。

在框304中，可做出自从上一次电梯运行时起的时间是否超过阈值(例如，60分钟)的确定。如果是这样(例如，从框304分出“是”路径)，那么流程可从框304行进到框306。否则(例如，从框304分出“否”路径)，那么流程可从框304行进到框302。框304的确定可用以相对于作为方法300的一部分执行的SoC测试而确保稳定性。可使用充分的驰豫时间来稳定例如铅酸电池的电池化学物质。

在框306中，充电器(例如，充电器16)可将充电电压施加于电池(例如，图1B的电池18)。充电电压可随着温度而变，温度可对应于环境温度和/或电池的温度。举例来说，在20℃，可以54.6伏施加充电电压。可做出正负0.072伏/℃的调整，其中较高温度导致较低的施加电压。流程可从框306行进到框308。

在框308中，可做出从其中电池被完全充电到(近似)100％SoC的所谓的“完整充电循环”时起是否已小于某个时间量(例如，近似720小时或30日)。如果是这样(例如，从框308分出“是”路径)，那么流程可从框308行进到框310。否则(例如，从框308分出“否”路径)，那么流程可从框308行进到框352。

结合从框308到框310的流程，可以接通系统电力(框312)。在框310中，可做出自从上一次运行和施加充电电压(306)时起是否已超过某个时间量(例如，10分钟)的确定。如果是这样(例如，从框310分出“是”路径)，那么流程可从框310行进到框314。否则(例如，从框310分出“否”路径)，那么流程可保留于框310处。

在框314中，可做出来自充电器的电流输出是否大于阈值的确定，其中所述阈值可对应于例如70％SoC。如果是这样(例如，从框314分出“是”路径)，那么流程可从框314行进到框316。否则(例如，从框314分出“否”路径)，那么流程可从框314行进到框302。

在框316中，再充电保持接通。作为框316的一部分，可提供对充电电流的监视(例如，连续监视)。流程可从框316行进到框311。

在框311中，可做出自从上一次运行时起是否已超过某个时间量(例如，10分钟)的确定。如果是这样(例如，从框311分出“是”路径)，那么流程可从框311行进到框362。否则(例如，从框311分出“否”路径)，那么流程可保留于框311处。可执行框311的确定以便在读取充电电流之前提供充分的驰豫时间。

在框362中，可做出充电电流是否小于阈值的确定，其中所述阈值可对应于例如80％SoC。如果是这样(例如，从框362分出“是”路径)，那么流程可从框362行进到框302。否则(例如，从框362分出“否”路径)，那么流程可从框362行进到框364。框362的确定可用以检验电池被足够充电而触发充电断开。

在框364中，可做出充电器是否已接通超过阈值(例如，近似24小时或1日)的时间段的确定。可以选择所述阈值以满足一个或多个安全要求或参数。在一些实施方案中，可将阈值指定为与近似95％或100％的充电相关联的电流。如果框364的确定得到肯定回答(例如，从框364分出“是”路径)，那么流程可从框364行进到框302。否则(例如，从框364分出“否”路径)，那么流程可从框364行进到框316。

在框352中，充电器电压可保持接通。流程可从框352行进到框354。

在框354中，可做出充电器是否已接通超过阈值(例如，24小时或1日)的时间段的确定。如果是这样(例如，从框354分出“是”路径)，那么流程可从框354行进到框302。否则(例如，从框354分出“否”路径)，那么流程可从框354行进到框352。框354的确定可用以避免如上所述的任何记忆效应。

上文结合图2和3描述的值仅为说明性的。本领域的技术人员将了解，在不脱离本公开的范围和精神的情况下可以修改所使用的值。而且，所述框或操作可以与图2和3中所示的次序或顺序不同的次序或顺序执行。在一些实施方案中，所述框(或其一部分)中的一者或多者可以是任选的。在一些实施方案中，可以包含未展示的额外的框或操作。

在一些实施方案中，各种功能或动作可以在给定位置发生和/或结合一个或多个设备、系统或装置的操作而发生。举例来说，在一些实施方案中，给定功能或动作的一部分可以在第一装置或位置处执行，且所述功能或动作的其余部分可以在一个或多个额外装置或位置处执行。

可以使用一个或多个技术实现实施方案。在一些实施方案中，设备或系统可以包含一个或多个处理器，以及上面存储有指令的存储器，所述指令当由所述一个或多个处理器执行时使所述设备或系统执行如本文描述的一个或多个方法动作。在一些实施方案中，一个或多个输入/输出(I/O)接口可耦合到一个或多个处理器，且可用以为用户提供到电梯系统的接口。在一些实施方案中可以使用本领域的技术人员已知的各种机械组件。

可以将实施方案实现为一个或多个设备、系统和/或方法。在一些实施方案中，指令可以存储在一个或多个计算机可读媒体上，例如暂时性和/或非暂时性计算机可读媒体。所述指令在执行时可以使实体(例如，设备或系统)执行如本文描述的一个或多个方法动作。

已经鉴于本公开的说明性实施方案描述了本公开的诸多方面。本领域的普通技术人员通过审阅本公开将想到在所附权利要求书的范围和精神内的许多其它实施方案、修改和变化。举例来说，本领域的普通技术人员将了解，结合说明性图式描述的步骤可以按除了所陈述次序之外的次序执行，且所说明的一个或多个步骤可以是任选的。

Claims

1.一种回收与电梯的操作相关联的能量的方法，包括：

由处理装置确定电池充电电流；

基于充电电流接受能力而估计至少一个电池的荷电状态(SoC)；以及

由所述处理装置使所述至少一个电池的充电在100％的SoC的阈值量以内以回收与电梯操作相关联的能量。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述电池是在100％的SoC下充电。

3.如权利要求1所述的方法，其中所述阈值对应于完全SoC的60％到95％百分比的范围内的值。

4.如权利要求1所述的方法，其中所述充电电流和所述SoC的所述确定是在基于施加于电池的负载应力检测电梯轿厢何时在运行且等待适当时间的驰豫时间之后完成。

5.如权利要求1所述的方法，其中检测与所述至少一个电池相关联的温度以调整测试和充电电压，从而维持稳定的充电电流阈值，以便估计SoC且延长电池寿命。

6.如权利要求1所述的方法，其中使用所述至少一个电池的规格和特性来选择所述充电电流阈值以估计SoC。

7.如权利要求1所述的方法，其中估计且考虑寄生电流以避免影响所述充电电流的所述确定。

8.如权利要求1所述的方法，其中所述至少一个电池包括铅酸电池。

9.如权利要求1所述的方法，进一步包括：

在将所述至少一个电池充电到100％SoC的所述阈值量以内之后，由所述处理装置确定所述至少一个电池尚未被完全充电达超过第二阈值的时间量；以及

由所述处理装置基于确定所述至少一个电池尚未被完全充电达超过所述第二阈值的所述时间量而使所述至少一个电池被充电达超过第三阈值的时间量。

10.如权利要求9所述的方法，其中所述第二阈值为近似30日，且其中所述第三阈值为近似1日。

11.如权利要求1所述的方法，进一步包括：

使所述电梯操作；以及

基于由所述电梯的所述操作产生的能量而对所述至少一个电池充电。

12.一种设备，包括：

至少一个处理器；以及

存储器，所述存储器上存储有指令，所述指令当执行时使所述设备：

确定自从电梯上一次运行时起已超过第一阈值时间量；

使充电器接通以对所述电梯的电池充电；

根据电池温度和环境温度中的至少一者设定充电电压；

确定自从所述电梯上一次运行且施加所述充电电压时起已超过第二阈值时间量；

基于一个或多个电池特性而确定与所述充电器相关联的电流大于第一阈值电流；以及

使所述充电器维持接通以对所述电池充电。

13.如权利要求12所述的设备，其中所述指令当执行时使所述设备：

在使所述充电器断开后确定所述充电电流是否小于第二阈值电流。

14.如权利要求13所述的设备，其中所述第一阈值电流对应于完全荷电状态(SoC)的近似60％，且其中所述第二阈值电流对应于完全SoC的近似95％。

15.如权利要求13所述的设备，其中所述指令当执行时使所述设备：

基于确定与所述充电器相关联的所述电流不小于所述第二阈值电流而确定所述充电器是否已接通达超过第三阈值时间量的时间段；以及

基于确定所述充电器已接通达超过所述第三阈值时间量的所述时间段而使所述充电器断开。

16.如权利要求15所述的设备，其中所述第三阈值时间量为近似1日。

17.如权利要求12所述的设备，其中所述指令当执行时使所述设备：

周期性地接通所述充电器以便使所述电池充电到完全荷电状态(SoC)。

18.如权利要求12所述的设备，其中所述指令当执行时使所述设备：

在将所述电池充电到100％荷电状态(SoC)的阈值量以内后，基于测得的电流而确定所述至少一个电池尚未被完全充电；以及

使所述电池被充电直到所述测得的电流在对应于100％SoC的所述阈值量的阈值以内为止。

19.一种方法，包括：

确定电梯未被操作已达超过第一阈值的时间量；

基于经由充电器对所述电梯的电池施加测试充电电压而确定与所述电池相关联的温度，其中所述充电电压的值是基于所述温度；

确定自从所述电梯上一次运行且施加充电电压时起已超过第二阈值时间量；

确定与所述充电器相关联的电流大于第一阈值电流且维持所述测试电压接通作为充电电压，其中所述充电电压的值是基于所述温度；

确定所述电梯未被操作已达超过所述第二阈值的时间量；

确定与所述充电器相关联的所述电流小于第二阈值电流；以及

从所述电池移除所述充电电压。

20.如权利要求19所述的方法，其中所述第一阈值电流近似对应于所述电池当在70％完全荷电状态(SoC)条件下时接受的电流，且其中所述第二阈值电流近似对应于所述电池当在80％完全SoC条件下时接受的电流。