CN112698226A - 用于测试运输系统的驱动救援电池的容量的方法、软件程序和测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于测试驱动救援电池的容量的方法。该方法包括以下步骤：‑将LCL滤波器与AC电源断开连接；‑使用LCL滤波器的电感器和电容器作为用于测试驱动救援电池的容量的测试负载，LCL滤波器的电感器和电容器中的每个都连接到第一相或第二相，其中LCL滤波器的连接到第一相的并且在LCL滤波器的连接到第一相的电容器的下游连接到整流电路的电感器、LCL滤波器的连接到第一相和第二相的电容器、以及LCL滤波器的连接到第二相的并且在LCL滤波器的连接到第二相的电容器的下游连接到整流电路的电感器形成串联连接作为测试负载；以及‑确定由测试负载产生的驱动救援电池的电压或电流的至少一个值。

Description

用于测试运输系统的驱动救援电池的容量的方法、软件程序 和测试装置

技术领域

本发明涉及用于测试用于在救援操作模式下驱动运输系统的电动机的驱动救援电池的容量的方法、软件程序和测试装置。

背景技术

当发生功率下降或功率损耗时，运输系统(诸如电梯、自动扶梯、移动人行道等)可能会因使用该运输系统的乘客的安全而意外停止。电梯可能在电梯井道中的楼层之间停滞，直到电源恢复到标称操作电压范围。在传统的系统中，电梯中的乘客可能会受困，直到维护工人能够释放用于控制轿厢向上或向下移动的制动器以允许电梯移动到最近的楼层。为了改进这种情况，已经引入了采用自动救援操作的电梯系统。这些电梯系统包括电能存储设备(例如以驱动救援电池为形式)，该电能存储设备被控制为在电力故障后提供电力以将电梯移动到下一楼层让乘客离开电梯。因此，电梯的新一代驱动器的集成救援特征能够使得电池放电来驱动内部负载，诸如将受困的电梯轿厢向上或向下移动到最近的楼层。

然而，目前许多自动救援操作系统比较复杂且实现成本较高，并且在电力故障后可能会给电梯驱动器提供不可靠的电力。例如，电池容量会随着时间和使用而降低。在给定的电池容量(即储存的电荷)太小而无法完成救援操作从而导致救援操作可能失败之前，更换新的救援电池极其重要。

先前确保驱动救援电池的足够容量的尝试依赖于可能已经用作负载电阻器的外部负载电阻器或制动电阻器。来自驱动救援电池的电力还可以提供到电梯的电动机，但是该测试操作需要关闭电梯的安全链，并获得电梯水平控制器的许可来执行测试。

发明内容

因此本发明的目标是提供用于测试驱动救援电池的容量的方法以及用于测试驱动救援电池的容量的测试装置，使得以简单、可靠且节能的方式确保救援电池始终具有足以进行救援操作的容量。

该目标由权利要求1所述的方法、权利要求10所述的计算机程序产品和权利要求11所述的测试装置解决。进一步的开发和有利的实施例在从属权利要求中定义。

根据本发明的用于测试驱动救援电池的容量的方法，该驱动救援电池用于在救援操作模式下驱动运输系统的电动机，其中在正常操作模式下，AC装置经由低通LCL滤波器在第一相、第二相和第三相上向变频器供电，该变频器用于驱动电动机，其中变频器包括用于提供DC电源电压的整流电路。该方法包括以下步骤：

-将LCL滤波器与AC电源断开连接；

-使用LCL滤波器的电感器和电容器作为用于测试驱动救援电池的容量的测试负载，LCL滤波器的电感器和电容器中的每个都连接到第一相或第二相，其中LCL滤波器的连接到第一相的并且在LCL滤波器的连接到第一相的电容器的下游连接到整流电路的电感器、LCL滤波器的连接到第一相和第二相的电容器、以及LCL滤波器的连接到第二相的并且在LCL滤波器的连接到第二相的电容器的下游连接到整流电路的电感器形成串联连接作为测试负载；以及

-确定由测试负载产生的驱动救援电池的电压或电流的至少一个值。

LCL滤波器(LCL代表电感器L-电容器C-电感器L)用于降低整流电路的电子可切换开关装置(例如以绝缘栅双极型晶体管(IGBT)为形式)的开关频率引起的高次谐波。T型LCL滤波器是特别设计为通过整流器输入级(例如变频器的整流电路)降低功率转换器吸收的电流谐波的低通滤波器。主要地，LCL滤波器由电抗器或电感器和电容器的并联-串联组合制成，该并联-串联组合适于降低整流器的电流的总谐波失真，简称THD(I)。它们被特别设计为降低THD(I)到大约8％的值，以遵守IEC-61000-3.4和IEEE-519标准。LCL滤波器可以在连接到AC装置的EMI滤波器(EMI是电磁干扰的缩写形式)的下游与AC电源断开连接。

整流电路可以以主动式前端(AFE)为形式。在主动式前端中，不使用整流电路中的二极管来将输入AC电压转换为DC电压，而使用IGBT来将输入AC电力转换为DC。还可以使用除了IGBT以外的其他电子可切换开关装置。可以通过AFE来监测输入电流波形并将其整形为正弦曲线，从而将总谐波失真(THD)降低到百分之五以下，其中THD仅针对低次谐波而被测量。本发明方法因此可以借助于主动式前端和作为测试负载/功率散热器的LCL滤波器来执行，以用于测试驱动救援电池具有足够的容量来完成救援操作。

在下文中第一相、第二相和第三相被定义为AC装置电源的功率相，以向用户提供电力来驱动运输系统(诸如电梯的提升电动机)。每个相的电压、电流和功率与另一相的电压、电流和功率偏移120°。每个相都与电力干线相关联，例如以任意一种电力线或电力路径为形式，例如附接到如PCB(印刷电路板)的衬底的导电层，其本身通过LCL滤波器从AC装置导通到整流电路，该电力干线同与其他相相关联的电力干线隔离。可以使用适用于在运输系统紧急情况下执行救援操作的任何种类的驱动救援电池。

该方法能够通过使用运输系统的驱动器的主电路来测试驱动救援电池的容量，而不需要使用外部或附加的设备。

通过将以任何方式连接到第一相和第二相的LCL滤波器的电感器和电容器用作测试驱动救援电池的容量的测试负载，不再需要负载电阻器。此外，电池测试可以在没有运输系统控制器(诸如电梯控制器)干预的情况下完成。连接到电动机的输出逆变器和/或电动机本身不需要用于驱动救援电池的容量的测试，因为测试负载通过由以下各项形成的串联连接来提供：连接到第一相并且在连接到第一相的LCL滤波器的电容器的下游连接到整流电路的LCL滤波器的电感器、连接到第一相和第二相的LCL滤波器的电容器、以及连接到第二相并且在连接到第二相的LCL滤波器的电容器的下游连接到整流电路的LCL滤波器的电感器。在运输系统未被占用的任何时间，运输系统的驱动器可以执行电池测试。可以偶尔地(例如每个月)测试电池的容量。运输系统的控制器(例如，电梯控制器)可以能够检测何时存在最少的流量，并将电池容量的测试安排到那个时间段。例如，电池测试可以在一个月流量最少的时候执行一次约10分钟，例如在晚上或周末或在工作时间后。

测试电池的容量的方法可以对充满电的电池来执行。在测试期间，电池可以以例如200W的恒定的电功率放电。测试的持续时间可以根据运输系统的类型而定，例如对于特定类型的电梯需要10分钟。在测试期间，可以测量电池的电压，其中电压可以与电池的状态成正比地下降。因此提供了使救援电池始终具有足够的容量进行救援操作的简单且可靠的方法。同时，对于不需要移动以代表测试负载的电动机，本发明方法是节能的。

该方法优选地通过以下步骤执行，进一步包括：

-例如通过脉冲宽度调制(PWM)来调制整流电路的电子可切换开关装置，该整流电路的该电子可切换开关装置连接到第一相和第二相以从驱动救援电池提供的DC电源电压生成AC电压，其中AC电压施加到测试负载。

整流电路的电子可切换开关装置可以是绝缘栅双极型晶体管。电子可切换开关装置的栅极可以被调制为从驱动救援电池提供的DC电源电压生成AC电压。

在另一实施例中，整流电路的第一相和第二相的调制包括以下步骤：

-将连接到第一相的整流电路的高侧电子可切换开关装置和连接到第二相的整流电路的低侧电子可切换开关装置操作为闭合，同时将连接到第一相和第二相的整流电路的其他电子可切换开关装置操作为断开，以及

-将连接到第二相的整流电路的高侧电子可切换开关装置和连接到第一相的整流电路的低侧电子可切换开关装置操作为闭合，同时将连接到第一相和第二相的整流电路的其他电子可切换开关装置操作为断开。

这两个步骤可能会相继发生，其中第二步骤可以在第一步骤之前或之后执行。只要两个步骤在驱动救援电池的容量的测试期间执行，中间步骤也是可能的。第一步骤导致电流从DC电源电压的高侧流向其低侧。第二步骤导致电流以与第一步骤相反的方向流动，即从DC电源电压的低侧流向其高侧。

连接到第一相和第二相的整流电路的电子可切换开关装置优选地被调制，使得连接到第一相和第二相的LCL滤波器的电容器上的AC电压的基频和电压电平被控制为向驱动救援电池提供恒定的放电功率作为参考值(例如200W)，其中通过测量驱动救援电池的电压和电流，放电值被确定以用于与参考值进行比较。以AC电压通过调制整流电路的电子可切换开关装置来调制LCL滤波器的第一相和第二相，LCL滤波器电容器上的基频和电压电平被控制为保持恒定的放电功率。可以在连接到第一相和第二相的LCL滤波器电容器上提供大约1000Hz的频率的大约230V、大约10A的放电功率。

优选地，当串联连接被用作测试驱动救援电池容量的测试负载时，电动机处于静止状态。因此在电池容量的测试期间电动机不会运行。这样电池的节能测试变得可能。

在本发明的有利实施例中，在将LCL滤波器与AC电源断开连接之后和在使用每个都连接到第一相或第二相的LCL滤波器的电感器和电容器作为测试负载之前，本发明方法进一步包括以下步骤：

-将连接到第三相的LCL滤波器的电感器与LCL滤波器的其余部分断开连接，该电感器在LCL滤波器的电容器的下游连接到整流电路的第三相，该电容器在该电感器的上游连接到第三相；以及

-将驱动救援电池的一个端子连接到与第三相连接的LCL滤波器的电感器，使得电感器在救援操作模式下形成升压转换器存储扼流器。

当请求电池测试时，包括LCL滤波器和变频器的整流电路的驱动器主电路与AC电源隔离以便能够使用LCL滤波器和整流电路，例如，以主动式前端为形式，以用于加载驱动救援电池。电池负端子可以连接到DC电源电压的低侧，DC电源电压的低侧可以标记为DC链路负电位。电池正端子可以连接到与第三相连接的LCL滤波器的电感器，该电感器起升压转换器存储扼流器的作用。升压转换器可以由以下各项形成：连接到第三相的整流电路的低侧电子可切换开关装置，作为开关；以及与连接到第三相的整流电路的高侧电子可切换开关装置并联切换的二极管，作为升压整流器。

因此，优选地，升压转换器由以下各项形成：连接到第三相的整流电路的低侧电子可切换开关装置，作为升压转换器开关；与连接到第三相的整流电路的高侧电子可切换开关装置并联切换的二极管，作为升压整流器；以及用于调平DC电源电压的变频器的电容中间设备，作为升压转换器电容器。整流电路的高侧和低侧电子可切换开关装置可以是IGBT。

如上所述，优选地，驱动救援电池的负端子连接到DC电源电压的DC链路负电位，并且驱动救援电池的正端子连接到与第三相连接的LCL滤波器的电感器。备选地，驱动救援电池的正端子可以连接到DC电源电压的DC链路正电位，并且驱动救援电池的负端子可以连接到与第三相连接的LCL滤波器的电感器。

特别优选地，变频器的本地驱动单元和/或外部服务器发起和/或执行驱动救援电池的容量的测试和/或分析驱动救援电池的容量的测试的结果，例如驱动救援电池的电压、电流、电压随时间(例如10分钟)的下降和/或电流随时间的下降中的至少一个测量结果中的至少一个值，以确定驱动救援电池的能量/充电水平，以用于与所需的能量/充电水平进行比较，所需的能量/充电水平由阈值或用于对维护驱动救援电池的不同紧急情况进行权衡的彼此不同的几个阈值来指示。

因此，可以通过其容量测试在本地(例如在电梯系统中)和/或在云服务器上外部地确定电池的状况。如果状况下降到阈值以下，那么可以将维护需求指示/通知到维护单元、服务单元和/或维护人员(例如在本领域中)，使得维护行为可以相应地安排和执行。可能存在对驱动救援电池的维护的紧急情况进行权衡的多个阈值。例如，第一阈值会引起信息/警报，提示需要在下次维护预约中按计划对驱动救援电池进行维护。如第一阈值所示的电池的容量较低的第二阈值可以指示立即维护的需求。如第二阈值所示的电池容量较低的第三阈值可以指示以受控的方式使运输系统停止服务的需求，例如通过将电梯轿厢移动到下一楼层让乘客离开电梯，直到更换电池。

在驱动救援电池的容量的测试之后，电压、电流、电压随时间的下降和/或电流随时间的下降的测量结果可以被发送到云服务器用于分析。执行最坏情况下运输系统(例如电梯系统)的救援操作所需的电池的能量/充电水平可以在云中/云上确定和/或存储。基于所接收的电池测试电压和/或电流测量结果，云服务器可以计算驱动救援电池的能量/充电水平并将其与最坏情况下救援操作所需的能量/充电水平进行比较。云服务器在电池无法执行最坏情况下所需的救援操作之前及时指示对电池的维护/更换需求，例如根据上述不同阈值水平。此外，驱动救援电池容量的测试的结果分析可以备选地在外部服务器(诸如云服务器)完成，或者在电池管理系统中与这种服务器在本地共享，该电池管理系统可以具有电池的所需的能量/充电水平以执行存储在其存储器中的最坏情况下运输系统(例如电梯系统)的救援操作。然后电池管理系统可以将维护需求信息发送到云服务器、服务单元和/或维护人员。

本发明的另一方面是当在计算机上执行时实现根据本发明的方法的软件程序。在上述软件程序中，计算机优选为分布式计算系统，其中计算系统的部件位于/布置在/运行在云计算系统中。该软件程序可以呈现为计算机程序产品或携带表示软件程序的数据的数据载体。

本发明还涉及用于测试驱动救援电池的容量的测试装置，该驱动救援电池被配置为在救援操作模式下驱动运输系统的电动机。该测试装置包括

驱动救援电池和测量装置，被配置为测量驱动救援电池的电压、电流、电压随时间(例如10分钟)的下降和/或电流随时间的下降，

AC装置的第一相、第二相和第三相，被配置为经由低通LCL滤波器从AC装置向变频器供电，该变频器被配置为在正常操作模式下驱动电动机，

LCL滤波器，

变频器的整流电路，被配置为提供DC电源电压，

第一开关设备，被配置为将AC装置与LCL滤波器断开连接，

第二开关设备，被配置为将连接到第三相的LCL滤波器的电感器与LCL滤波器的其余部分断开连接，其中该电感器在LCL滤波器的电容器的下游连接，该电容器在该电感器的上游连接到第三相，以及

变频器的本地驱动单元和/或外部服务器，被配置为发起和/或执行驱动救援电池的容量的测试，其中，

如果第一开关设备和第二开关设备断开，那么LCL滤波器的电感器和电容器形成用于测试驱动救援电池的容量的测试负载，LCL滤波器的电感器和电容器中的每个都连接到第一相和第二相，其中LCL滤波器的连接到第一相的并且在LCL滤波器的连接到第一相的电容器的下游连接到整流电路的电感器、LCL滤波器的连接到第一相和第二相的电容器、以及LCL滤波器的连接到第二相的并且在LCL滤波器的连接到第二相的电容器的下游连接到整流电路的电感器形成串联连接作为测试负载。与驱动救援电池的容量的测试的本发明方法有关的所述优点，相应地适用于本发明的测试装置。第一开关设备和第二开关设备中的每一个可以包括由一个开关控制单元控制的一个或多个开关。因此，几个相可以通过一个开关设备(例如一起并同时)切换。

在测试装置的另一实施例中，连接到第一相的LCL滤波器的电感器连接到这样的链路，该链路连接与第一相连接的整流电路的低侧电子可切换开关装置和高侧电子可切换开关装置，并且连接到第二相的LCL滤波器的电感器连接到这样的链路，该链路连接与第二相连接的整流电路的低侧电子可切换开关装置和高侧电子可切换开关装置。链路中的每个链路可以与电力干线相关联，例如以任何种类的电力线或电气路径为形式，例如附接到衬底(如PCB)的导电层。

有利地，测试装置包括第三开关设备，该第三开关设备被配置为将驱动救援电池的一个端子在连接到第三相的LCL滤波器的电感器的上游与该电感器断开连接，其中如果第一开关装置和第二开关装置断开并且第三开关设备闭合，那么连接到第三相的LCL滤波器的电感器在救援操作模式下形成升压转换器存储扼流器。以这种方式，电池能够直接或经由能够进一步向整流电路提供电力/充电的一个或多个转换器(例如AFE)和LCL滤波器向用于调平DC电源电压的变频器的电容中间设备(即DC链路)提供电力/充电。如上所述，对于第一开关设备和第二开关设备，几个相可以通过第三开关设备(例如一起或同时)切换。

在优选的实施例中，连接到第三相的LCL滤波器的电感器连接到这样的链路，该链路连接与第三相连接的整流电路的低侧电子可切换开关装置和高侧电子可切换开关装置，使得电感器在救援操作模式下形成升压转换器存储扼流器。然后，升压转换器可以由以下各项形成：连接到第三相的整流电路的低侧电子可切换开关装置，作为升压转换器开关；与连接到第三相的整流电路的高侧电子可切换开关装置并联切换的二极管，作为升压整流器；以及用于调平DC电源电压的变频器的电容中间设备，作为升压转换器电容器。

本发明的方法、本发明的软件程序和根据本发明的测试装置的进一步的实施例包括：

运输系统，由电梯、自动扶梯和移动人行道中的一种形成，和/或

整流电路，由主动式前端(AFE)形成，和/或

连接到第一相、第二相和第三相的整流电路的至少一个高侧和低侧电子可切换开关装置，由绝缘栅双极型晶体管形成。因此，运输系统有利地从电梯、自动扶梯和移动人行道中的一种中选择。还有可能从缆车、铁路机车、轨道车、过山车、输送机、起重机、定位单元和多个上述各项的单个单元的组合系统中的一种中选择运输系统。特别优选地，电梯或自动扶梯用作运输系统。最优选地，运输系统是电梯。除了用于整流电路的电子可切换开关装置的IGBT，还可以使用MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)、SiC(碳化硅)MOSFET或任何其他大功率半导体开关装置。

附图说明

仅通过以下示例性实施例的描述或者结合附图，本发明的其他方面、特征和优点将会变得明显。

图1是根据本发明的示例性实施例的包括驱动救援电池和电池充电器的电梯系统的电动机和制动驱动部分的电气图，

图2是用于测试驱动救援电池的容量的测试装置的电气图，其被示出为图1的摘录，

图3是根据本发明的用于在救援操作模式下驱动电梯系统的电动机的图2的测试装置的简化的电气图，并且

图4是根据本发明的另一实施例的在1ms内的一组三个时序图，其中上面的图示出了连接到一相的整流电路的两个IGBT的栅极的脉冲宽度调制序列，中间的图示出了连接到另一相的整流电路的两个其他IGBT的栅极的脉冲宽度调制序列，并且下面的图示出了由作为驱动救援电池的测试负载的LCL滤波器的两个电感器和两个电容器上的IGBT的栅极的脉冲宽度调制序列产生的所得的AC电压。

具体实施方式

现在，将更详细地描述本发明的示例性实施例。

图1示出了包括驱动救援电池10和用于驱动救援电池10的电池充电器11的电梯系统的电动机和制动驱动部分的电气图。电动机和制动驱动部分在正常操作模式下由AC装置2提供AC电力，该AC装置2经由低通LCL滤波器4在第一相P1、第二相P2和第三相P3上将电力提供给用于驱动电动机9的变频器8，该电动机9用于移动电梯系统的电梯轿厢。相P1、P2、P3相对于接地G彼此提供了大约120度的AC电压偏移。如图所示，EMI滤波器可以在AC装置2与LCL滤波器4之间被插入。变频器8包括用于提供DC电源电压的整流电路5、用于调平DC电源电压的电容中间设备6以及用于根据需要生成提供给电动机9的AC电力以控制电梯系统的电梯轿厢的移动的输出逆变器7。整流电路5以主动式前端的形式，包括电子可切换开关装置T1至T6，该电子可切换开关装置T1至T6具有与其并联切换用作续流二极管的二极管，例如T6的IGBT的二极管。电子可切换开关装置T1至T6呈现为IGBT，其中IGBT T1、T3和T5位于DC电源电压的低侧LS(可以标记为DC链路负电位)，并且IGBT T2、T4和T6位于DC电源电压的高侧HS。IGBT T1、T2彼此链接并且连接到第一相P1，IGBT T3、T4彼此链接并且连接到第二相P2，并且IGBT T5、T6彼此链接并且连接到第三相P3。在输出逆变器7中建立了以IGBT T7至T12为形式的与整流电路5的装置相同的电子可切换开关装置的对应装置，以生成用于电动机9的AC电压。

电池充电器11不仅连接到驱动救援电池的DC正端子，还连接到DC电源电压的高侧HS和低侧LS。因此，电池充电器还可以将DC电压提供到电容中间设备6和冗余机械制动控制器，并且因此提供到机械制动控制器和制动器12的制动器。此外，变频器8的电容中间设备6可以用于以变频器8的再生方式为电池充电器11充电。在图1所示的设计中，电池10连接在DC链路负电位与第三相P3之间。电池充电器11包括变压器，该变压器用于降低电容中间设备6(也称为DC链路)的DC链路电压，以变得适用于电池10，并且连接在DC链路正电位与电池10的DC正端子之间。电池充电器11可以包括能够控制充电的一个或多个开关。在图1中，这种开关被示为变压器左侧底部的晶体管。此外，电池10可以包括能够控制电池供电的开关，并且在图1中示为彼此相邻的两个晶体管。冗余机械(电动机)制动控制器经由变压器连接到DC链路并为冗余提升机械(电动机)制动器独立供电。

根据本发明的用于测试驱动救援电池10的容量的测试装置1包括：驱动救援电池10；AC装置2的第一相P1、第二相P2和第三相P3，被配置为经由低通LCL滤波器4从AC装置2向变频器8供电以用于在正常操作模式下驱动电动机9；LCL滤波器4；变频器8的整流电路5；第一开关设备，包括用于将AC装置2与LCL滤波器4断开连接的开关S1、S1’、S1”；以及第二开关设备，包括用于将连接到在电感器L2”的上游的第三相P3的LCL滤波器4的电感器L2”与LCL滤波器4的其余部分断开连接的开关S2。电感器L2”在LCL滤波器4的电容器C3的下游连接，该电容器C3连接到第三相P3。

开关S1被配置为将LCL滤波器4与在EMI滤波器3的下游并且连接到第一相P1的AC装置2断开连接。开关S1’被配置为将LCL滤波器4与在EMI滤波器3的下游并且连接到第二相P2的AC装置2断开连接。开关S1和S1’由开关控制单元SC1控制。开关S1”被配置为将LCL滤波器4与在EMI滤波器3的下游并且连接到第三相P3的AC装置2断开连接。开关S1”和S2由开关控制单元SC2控制。如果第一开关S1、S1’、S1”和第二开关S2断开，那么LCL滤波器4的电感器L2、L2’和电容器C1、C2形成用于测试驱动救援电池10的容量的测试负载，其中L2和C1连接到第一相P1并且L2#和C2连接到第二相P2。连接到在电容器C1的上游的第一相P1的LCL滤波器4的电感器L1、以及连接到在电容器C2的上游的第二相P2的LCL滤波器4的电感器L1’不是闭合电路的一部分，因此没有进行操作。与L1和L1’相反，电感器L2和L2’经由串联连接的电容器C1和C2连接到与第一相P1和第二相P2连接的整流电路，以通过调制IGBT T1至T4的栅极来提供AC电压，以用于构成驱动救援电池10的测试负载。对此，连接到第一相P1并在连接到第一相P1的LCL滤波器4的电容器C1的下游连接到整流电路5的LCL滤波器4的电感器L2、连接到第一相P1和第二相P2的LCL滤波器4的电容器C1、C2、以及连接到第二相P2并在连接到第二相P2的LCL滤波器4的电容器C2的下游连接到整流电路5的LCL滤波器4的电感器L2’，形成了串联连接作为用于电池10的测试负载。

第三开关S3被配置为将驱动救援电池10的DC正端子与连接到在电感器L2”上游的第三相P3的LCL滤波器4的电感器L2”断开连接，其中如果第一开关S1、S1’、S1”和第二开关S2断开并且第三开关S3闭合，那么连接到第三相P3的LCL滤波器4的电感器L2”在救援操作模式下和在用于测试电池10的容量的本发明方法中形成升压转换器存储扼流器。开关S3由开关控制单元SC3控制。当开关S1”和S2由开关控制单元SC2断开时，连接到在电容器C3的上游的第三相P3的LCL滤波器4的电感器L1”以及连接到在电感器L2”的下游的第三相P3的LCL滤波器4的电容器C3不是闭合电路的一部分，因此没有进行操作。当第一开关S1、S1’、S1”和第二开关S2断开并且第三开关S3闭合时，升压转换器由以下各项形成：

-LCL滤波器4的电感器L2”，连接到第三相P3，形成升压转换器存储扼流器，

-整流电路5的低侧IGBT T5，连接到第三相P3作为升压转换器开关，

-二极管D6，与整流电路5的高侧IGBT T6并联切换，连接到第三相P3作为升压整流器，以及

-变频器8的电容中间设备6，特别是串联连接的电容器，作为升压转换器电容器用于调平DC电源电压。

作为图1的摘录的图2是用于测试驱动救援电池10的容量的测试装置1的电气图。在驱动救援电池10的容量的测试期间，电池可以如图所示在升压操作中使用。当针对电池的容量来对该电池进行测试时，布置在EMI滤波器3(参见图1)和LCL滤波器4之间的开关S1、S1’、S1”断开，以将AC电源2与测试电路断开连接。连接到第三相P3并且在LCL滤波器4的边界内的、在图1中所示的开关S2断开，以将电感器L1”和电容器C3与LCL滤波器的第二电感器L2断开连接。然后，布置在LCL滤波器4和电池10之间的开关S3闭合以将电池10连接到形成整流电路5的AFE。现在，连接在第三相P3和DC电源电压的低侧LS(也称为DC链路负电位或DC负极)之间的低侧IGBT T5、以及连接在第三相P3和DC电源电压的高侧HS(也称为DC链路正电位或DC正极)之间的高侧并联二极管D6，与LCL滤波器4的第二电感器L2”一起用作升压转换器，以向电容中间设备6(也称为DC链路)提供DC电压。第三相P3的第一电感器L1”和电容器C3既不在升压操作中运行也不作为测试负载。第一相P1和第二相P2的LCL滤波器4的电感器L2、L2’和电容器C1、C2不是升压操作的一部分但是用作测试负载。电感器L1、L1’和电容器C1、C2串联连接在链中：第一相P1的L2、第一相P1的C1、第二相P2的C2、和第二相P2的L2’。第一相P1的电感器L1、第二相P2的L1’、和第三相P3的L1”不在升压操作中使用或用作驱动救援电池10的测试负载。

图3是根据本发明的用于在救援操作模式下驱动电梯系统的电动机9的图2的测试装置1的简化电气图。一旦第一开关S1、S1’、S1”和第二开关S2断开，图2的电气图可以简化为图3。IGBT T1的栅极G1和IGBT T2的G2(IGBT T1和T2中的每个都连接到第一相P1)、以及IGBT T3的栅极G3和IGBT T4的G4(IGBT T3和T4中的每个都连接到第二相P2)的调制使得为电感器L2、电容器C1、电容器C2和电感器L2’的串联连接的测试负载提供AC电压。首先，开关S1、S1’、S1”和S2断开。此后，开关S3闭合以将电池10设置为升压操作模式。然后，IGBT T1至T4的栅极G1至G4可以被调制以用于通过将器件L2、C1、C2和L2’的串联连接应用于电池10而产生的AC电压的测试负载。根据本发明，变频器8的控制单元可以负责启动、执行和分析测试，而不需要电梯控制器的干预。

电动机9(参见图1)不可以在驱动救援电池10的容量测试期间运行。在该测试期间，只有两个相P1和P2可以调制以提供恒定的AC放电功率，并且第三相P3可以用于电池10的升压操作。电感器L2”仅对于电池10的升压操作是必要的，对于L2、C1、C2和L2’的串联连接的测试负载操作不是必要的。如果电池10以一些其他方式连接到DC链路，例如当驱动救援电池的正极端子可以连接到DC电源电压的DC链路正电位，并且驱动救援电池的负极端子可以连接到与第三相连接的LCL滤波器的电感器时，电感器L2”可以不参与闭合电路，因此没有进行操作。因此，通过将LCL滤波器4的器件L2、C1、C2和L2”用作电池10的测试负载来测试电池10的容量的本发明方法可能不需要电池在升压操作模式下进行操作。为了使测试负载与电动机9运行时的负载近似，优选调制IGBT T1至T4的栅极G1至G4，使得生成AC电压作为电池10的测试电压。

图4是根据本发明的另一示例性实施例的在1ms内的一组三个时序图，其中上面的图示出了连接到第一相P1的整流电路5的IGBT T1、T2的栅极G1、G2的脉冲宽度调制序列。中间的图示出了连接到第二相P2的整流电路5的IGBT T3、T4的栅极G3、G4的脉冲宽度调制序列。下面的图示出了在作为驱动救援电池10的测试负载的LCL滤波器4的两个电感器L2、L2’和两个电容器C1、C2上的由IGBT T1至T4的栅极G1至G4的脉冲宽度调制序列产生的所得AC电压42。电容器C1、C2中的每个电容器的值是10μF，并且电感器L2、L2’中的每个电感器的值是830μH(空载)。其他值是可能的。

水平时间刻度40在从0.099至0.1秒的1ms的范围内对于所有图是相同的。IGBT T1和T2的栅极G1和G2中的每个栅极的脉冲宽度调制在上面的图中在零至1的刻度上示出为施加到相应栅极的电压冲程(stroke)41，根据图1、图2和图3中的每个图，IGBT T1和T2是彼此链接并且连接到第一相P1的低侧和高侧电子可切换开关装置。为零时，没有电压施加到相应栅极，使得IGBT不导通而导致开关断开。为1时，全部电压施加到栅极，使得IGBT从源极到漏极导通而导致开关闭合。IGBT T3、T4的栅极G3、G4中的每个栅极的脉冲宽度调制在中间的图中再次以从零至1范围的冲程(stroke)41示出，IGBT T3、T4是彼此链接并且连接到第二相P2的低侧和高侧电子可切换开关装置。下面的图示出了产生的AC电压全波测试负载，其包括从0.099s至0.09955s的在刻度42上示出的最大值为230V的正半波、以及从0.09955s至0.1s的负最大值为-230V的后续的负半波。

在开关S1、S1’、S1”和S2断开并且随后开关3闭合以开始电池10的容量的测试后，电池10提供的DC电压升压变换到DC电源电压的高侧HS和低侧LS(DC链路正电位和DC链路负电位)。对IGBT T1至T4的栅极G1至G4进行脉冲宽度调制以在串联连接的电感器L2、电容器C1、C2和电感器L2’上生成AC电压。所产生的电池10的测试负载例如为1000Hz的230V、10A。时间间隔45、45’、45”、45”’、45””指示连接到第一相P11的高侧IGBT T2和连接到第二相P2的低侧IGBT T3导通以用于在技术上使电流从DC电源电压的高侧流向低侧的状态。IGBTT1、T4不导通，因此对电流没有影响。在时间间隔45至45””期间，存在由电池10提供的在近似200至230V之间的范围46中的正电压。在时间间隔47、47’、47”、47”’、47””中，指示连接到第一相P1的低侧IGBT T1和连接到第二相P11的高侧IGBT T4导通以用于在技术上使电流从DC电源电压的低侧流向高侧(即与时间间隔45至45””期间流动的电流相反的方向)的状态。当IGBT T1、T4导通时，IGBT T2、T3不导通，因此对电流没有影响。在时间间隔47至47””期间，存在由电池10提供的在近似-200至-230V之间的范围48中的负电压。栅极G1至G4的操作包括根据图4的IGBT T1至T4的其他开关模式，例如在t＝0.0992s时闭合IGBT T2和IGBT T3并且断开IGBT T1和IGBT T4的时间间隔之后(参见时间间隔45”)，随后在t＝0.09925s时再次闭合IGBT T2和IGBT T3并且断开IGBT T1和IGBT T4的时间间隔之前(参见时间间隔45”’)，有在t＝0.09923s时闭合IGBT T2和IGBT T4并且断开IGBT T1和IGBT T3的时间间隔。

通过使用P(比例)或PI(比例积分)控制器控制LCL滤波器电容器C1、C2上的1000Hz的基频和230V的电压电平以保持恒定的放电功率。PID(比例积分微分)控制器也是可能的。首先将放电功率参考值例如设置为200W。然后利用电池的电流和电压测量结果获取(实际)放电功率值，从放电功率参考值中减去该(实际)放电功率值以确定控制器的误差值。根据所确定的误差值，使电容C1、C2上的基频或电压提高、降低或保持恒定直到下次电池电流和电压测量。

本发明提供了用于测试驱动救援电池的容量的方法，其中在运输系统(例如电梯系统)的正常操作中，包括第一开关S1、S1’、S1”的第一开关设备和包括第二开关S2的第二开关设备闭合，并且第三开关S3的第三开关设备断开。当电池的容量的测试被启动时，第一和第二开关设备断开。然后第三开关设备闭合。电池电压通过连接到整流电路5的第三相P3的低侧电子可切换开关装置T5升压来为变频器8的电容中间设备6供电，以调平DC电源电压，并且连接到第一相P1和第二相P2的整流电路5的电子可切换开关装置T1至T4被调制以向连接到第一相P1的电感器L2、连接到第一相P1的电容器C1、连接到第二相P2的电容器C2和连接到第二相P2的电感器L2’的LCL滤波器4的无源部件的串联连接提供AC电压。由于串联连接形成了已知的阻抗，并且基于例如整流电路5的电子可切换开关装置T1至T4的调制而已知对该阻抗的供电功率，因此可以确定从电池10放电的功率。

关于本文前面讨论的一个或几个实施例(例如关于电梯系统的驱动救援电池的容量的测试方法或测试装置的实施例)已经公开的一个或几个技术特征还可以在另一实施例中出现，例如关于自动扶梯或起重机，除非规定它/它们不存在或由于技术原因不可能出现。

Claims (15)

1.一种用于测试驱动救援电池(10)的容量的方法，所述驱动救援电池(10)用于在救援操作模式下驱动运输系统的电动机(9)，其中在正常操作模式下，AC装置(2)经由低通LCL滤波器(4)在第一相(P1)、第二相(P2)和第三相(P3)上向变频器(8)供电，以用于驱动所述电动机(9)，其中所述变频器(8)包括用于提供DC电源电压的整流电路(5)，其中所述方法包括以下步骤：

-将所述LCL滤波器(4)与AC电源(2)断开连接；

-使用所述LCL滤波器(4)的电感器(L2，L2’)和电容器(C1，C2)作为用于测试所述驱动救援电池(10)的容量的测试负载，所述LCL滤波器(4)的所述电感器(L2，L2’)和所述电容器(C1，C2)中的每个都连接到所述第一相(P1)或所述第二相(P2)，其中所述LCL滤波器(4)的连接到所述第一相(P1)的并且在所述LCL滤波器(4)的连接到所述第一相(P1)的所述电容器(C1)的下游连接到所述整流电路(5)的所述电感器(L2)、所述LCL滤波器(4)的连接到所述第一相(P1)和所述第二相(P2)的所述电容器(C1，C2)、以及所述LCL滤波器(4)的连接到所述第二相(P2)的并且在所述LCL滤波器(4)的连接到所述第二相(P2)的所述电容器(C2)的下游连接到所述整流电路(5)的所述电感器(L2’)形成串联连接作为所述测试负载；以及

-确定由所述测试负载产生的所述驱动救援电池(10)的电压或电流的至少一个值。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：

-例如通过脉冲宽度调制(PWM)来调制所述整流电路(5)的电子可切换开关装置(T1-T4)，所述电子可切换开关装置连接到所述第一相(P1)和所述第二相(P2)，以从所述驱动救援电池(10)提供的所述DC电源电压生成AC电压，所述AC电压施加到所述测试负载。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述整流电路(5)的所述第一相(P1)和所述第二相(P2)的所述调制包括以下步骤：

-将所述整流电路(5)的连接到所述第一相(P1)的高侧(HS)电子可切换开关装置(T2)和所述整流电路(5)的连接到所述第二相(P2)的低侧(LS)电子可切换开关装置(T3)操作为闭合，同时将所述整流电路(5)的连接到所述第一相(P1)和所述第二相(P2)的其他电子可切换开关装置(T1，T4)操作为断开，以及

-将所述整流电路(5)的连接到所述第二相(P2)的所述高侧(HS)电子可切换开关装置(T4)和所述整流电路(5)的连接到所述第一相(P1)的所述低侧(LS)电子可切换开关装置(T1)操作为闭合，同时将所述整流电路(5)的连接到所述第一相(P1)和所述第二相(P2)的其他电子可切换开关装置(T2，T3)操作为断开。

4.根据权利要求2或权利要求3所述的方法，其中所述整流电路(5)的连接到所述第一相(P1)和所述第二相(P2)的所述电子可切换开关装置(T1-T4)被调制，使得所述LCL滤波器(4)的连接到所述第一相(P1)和所述第二相(P2)的所述电容器(C1，C2)上的所述AC电压的基频和电压电平被控制为向所述驱动救援电池(10)提供恒定的放电功率作为参考值，例如200W，其中通过测量所述驱动救援电池(10)的电压和电流，放电值被确定以用于与所述参考值进行比较。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中当所述串联连接被用作所述测试负载以用于测试所述驱动救援电池(10)的容量时，所述电动机(9)处于静止状态。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法进一步包括：在将所述LCL滤波器(4)与所述AC电源(2)断开连接之后、以及在使用所述LCL滤波器(4)的所述电感器(L2，L2’)和所述电容器(C1，C2)作为所述测试负载之前的以下步骤，所述LCL滤波器(4)的所述电感器(L2，L2’)和所述电容器(C1，C2)中的每个都连接到所述第一相(P1)或所述第二相(P2)：

-将所述LCL滤波器(4)的连接到所述第三相(P3)的电感器(L2”)与所述LCL滤波器(4)的其余部分断开连接，该电感器(L2”)在所述LCL滤波器(4)的电容器(C3)的下游连接到所述整流电路(5)的所述第三相(P3)，该电容器(C3)在该电感器(L2”)的上游连接到所述第三相(P3)；以及

-将所述驱动救援电池(10)的一个端子连接到所述LCL滤波器(4)的与所述第三相(P3)连接的所述电感器(L2”)，使得所述电感器(L2”)在所述救援操作模式下形成升压转换器存储扼流器。

7.根据权利要求6所述的方法，其中升压转换器由以下各项形成：所述整流电路(5)的连接到所述第三相(P3)的低侧(LS)电子可切换开关装置(T5)，作为升压转换器开关；与所述整流电路(5)的连接到所述第三相(P3)的高侧(HS)电子可切换开关装置(T6)并联切换的二极管(D6)，作为升压整流器；以及所述变频器(8)的用于调平所述DC电源电压的电容中间设备(6)，作为升压转换器电容器。

8.根据权利要求6或权利要求7所述的方法，其中所述驱动救援电池(10)的负端子连接到所述DC电源电压的DC链路负电位(LS)，并且所述驱动救援电池(10)的正端子连接到所述LCL滤波器(4)的与所述第三相(P3)连接的所述电感器(L2”)，或者所述驱动救援电池(10)的所述正端子连接到所述DC电源电压的DC链路正电位(HS)，并且所述驱动救援电池(10)的所述负端子连接到所述LCL滤波器(4)的与所述第三相(P3)连接的所述电感器(L2”)。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述变频器(8)的本地驱动单元和/或外部服务器发起和/或执行所述驱动救援电池(10)的容量的所述测试、和/或分析所述驱动救援电池(10)的容量的所述测试的结果，例如所述驱动救援电池(10)的电压、电流、电压随时间、例如10分钟的下降和/或电流随时间的下降中的至少一个测量结果中的至少一个值，以确定所述驱动救援电池(10)的能量/充电水平，以用于与所需的能量/充电水平进行比较，所述所需的能量/充电水平由阈值或用于对维护所述驱动救援电池(10)的不同紧急情况进行权衡的彼此不同的几个阈值来指示，。

10.一种软件程序，当在计算机上执行时实现根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述计算机优选为分布式计算系统，所述分布式计算系统的一部分位于云计算系统中。

11.一种测试装置(1)，用于测试驱动救援电池(10)的容量，所述驱动救援电池(10)被配置为在救援操作模式下驱动运输系统的电动机(9)，其中所述测试装置(1)包括：

所述驱动救援电池(10)和测量装置，所述测量装置被配置为测量所述驱动救援电池(10)的电压、电流、电压随时间、例如10分钟的下降和/或电流随时间的下降，

AC装置(2)的第一相(P1)、第二相(P2)和第三相(P3)，被配置为经由低通LCL滤波器(4)从所述AC装置(2)向变频器(8)供电，所述变频器(8)被配置为在正常操作模式下驱动所述电动机(9)，

所述LCL滤波器(4)，

所述变频器(8)的整流电路(5)，被配置为提供DC电源电压，

第一开关设备(S1，S1’，S1”)，被配置为将所述AC装置(2)与所述LCL滤波器(4)断开连接，

第二开关设备(S2)，被配置为将所述LCL滤波器(4)的连接到所述第三相(P3)的电感器(L2”)与所述LCL滤波器(4)的其余部分断开连接，其中所述电感器(L2”)连接在所述LCL滤波器(4)的电容器(C3)的下游，所述电容器(C3)在所述电感器(L2”)的上游连接到所述第三相(P3)，以及

所述变频器(8)的本地驱动单元和/或外部服务器，被配置为发起和/或执行所述驱动救援电池(10)的容量的所述测试，其中，

如果所述第一开关设备(S1，S1’，S1”)和所述第二开关设备(S2)断开，那么每个都连接到所述第一相(P1)或所述第二相(P2)的、所述LCL滤波器(4)的电感器(L2，L2’)和电容器(C1，C2)形成用于测试所述驱动救援电池(10)的所述容量的测试负载，其中所述LCL滤波器(4)的连接到所述第一相(P1)的并且在所述LCL滤波器(4)的连接到所述第一相(P1)的所述电容器(C1)的下游连接到所述整流电路(5)的所述电感器(L2)、所述LCL滤波器(4)的连接到所述第一相(P1)和所述第二相(P2)的所述电容器(C1，C2)、以及所述LCL滤波器(4)的连接到所述第二相(P2)的并且在所述LCL滤波器(4)的连接到所述第二相(P2)的所述电容器(C2)的下游连接到所述整流电路(5)的所述电感器(L2’)形成串联连接作为所述测试负载。

12.根据权利要求11所述的测试装置(1)，其中所述LCL滤波器(4)的连接到所述第一相(P1)的所述电感器(L2)连接到这样的链路，该链路连接所述整流电路(5)的与所述第一相(P1)连接的低侧(LS)电子可切换开关装置(T1)和高侧(HS)电子可切换开关装置(T2)，并且所述LCL滤波器(4)的连接到所述第二相(P2)的所述电感器(L2’)连接到这样的链路，该链路连接所述整流电路(5)的与所述第二相(P2)连接的低侧(LS)电子可切换开关装置(T3)和高侧(HS)电子可切换开关装置(T4)。

13.根据权利要求11或权利要求12所述的测试装置(1)，进一步包括：

第三开关设备(S3)，被配置为将所述驱动救援电池(10)的一个端子在所述LCL滤波器(4)的连接到所述第三相(P3)的所述电感器(L2”)的上游与所述电感器(L2”)断开连接，其中如果所述第一开关装置(S1，S1’，S1”)和所述第二开关装置(S2)断开、并且所述第三开关设备(S3)闭合，那么所述LCL滤波器(4)的连接到所述第三相(P3)的所述电感器(L2”)在所述救援操作模式下形成升压转换器存储扼流器。

14.根据权利要求13所述的测试装置(1)，其中所述LCL滤波器(4)的连接到所述第三相(P3)的所述电感器(L2”)连接到这样的链路，该链路连接所述整流电路(5)的与所述第三相(P3)连接的低侧(LS)电子可切换开关装置(T5)和高侧(HS)电子可切换开关装置(T6)。

15.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，根据权利要求10所述的软件程序，以及根据权利要求11至14中任一项所述的测试装置，其中

所述运输系统由电梯、自动扶梯和移动人行道中的一种形成，和/或

所述整流电路由主动式前端(AFE)形成，和/或

所述整流电路(5)的连接到所述第一相(P1)、所述第二相(P2)和所述第三相(P3)的至少一个所述高侧(HS)电子可切换开关装置(T2、T4、T6)和至少一个所述低侧(LS)电子可切换开关装置(T1、T3、T5)由绝缘栅双极型晶体管(IGBT)形成。

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