CN217769573U - 一种电梯轿厢有线接触充电系统 - Google Patents

Abstract

一种电梯轿厢有线接触充电系统，包括轿厢部分、充电部分和系统控制部分，轿厢部分包括设置在轿厢上的充电刷板、充电配电控制单元、电池管理单元、电池模组、电池输出接口和第一通信单元，充电配电控制单元控制电池模组与充电刷板或电池输出接口连通；充电部分包括自动充电刷片、授电控制单元、充电模块、市电接入单元和第二通信单元，授电控制单元和充电模块并联后，两端分别与自动充电刷片和市电接入单元相连，授电控制单元驱动控制自动充电刷片伸缩与充电刷板对接充电；充电部分还包括蓄电池组。本实用新型通过电池模组为轿厢内的设备供电，稳定安全，通过充电刷板与充电刷片的自动对接进行有线接触式充电，简单快捷，且安全性高。

Description

一种电梯轿厢有线接触充电系统

技术领域

本实用新型涉及电梯充电技术领域，尤其涉及一种电梯轿厢有线接触充电系统。

背景技术

电梯除了升降用的电机需要供电外，电梯内的照明系统、通风系统、对讲系统、门锁系统和信号系统等均需提供电能，这些取电设备一般通过随行电缆连接市电来进行取电，但随着楼层高度的增加，电缆长度随着增加，重量加重，增加电梯运行的负担，长电缆的运动也存在与其它设备设施接触缠绕的风险，长电缆产生的电感会对其它电路等设施产生干扰，也影响外部美观和安装的难易程度。如采用蓄电池，则需要时时充电，以及考虑市电故障或断电时不能采用市电充电的情况。蓄电池充电有有线和无线两种方式，无线充电虽然具有充电设备隐形、操作方便等优点，但存在成本投入高、设备能耗高、充电速度慢、空间磁损率大、发热量高、安全性低等缺点。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服上述现有技术的缺点，提供一种安全稳定好、简单快捷的电梯轿厢有线接触充电系统。

本实用新型是通过以下技术方案来实现的：

一种电梯轿厢有线接触充电系统，包括轿厢部分、充电部分和系统控制部分，所述轿厢部分包括设置在电梯井中的轿厢和设置在所述轿厢上的充电刷板、充电配电控制单元、电池管理单元、电池模组、电池输出接口和第一通信单元，所述充电配电控制单元分别与所述充电刷板、电池管理单元、电池输出接口和第一通信单元相连，所述电池管理单元与电池模组相连以管理电池模组，充电配电控制单元用于控制电池模组与充电刷板或电池输出接口连通，使电池模组与充电刷板连通以充电，或使电池模组与电池输出接口连通以向电池输出接口供电，用电负载与电池输出接口相连以取电；所述第一通信单元与系统控制部分连接，用于将轿厢的位置信息、电池模组的电量信息发送至系统控制部分，以及接收系统控制部分的指令。电池模组的电量信息可由电池管理单元得到，轿厢的位置信息和轿厢运行状态信息可由轿厢的控制单元得到。

所述充电部分固定设置在电梯井内，其包括自动充电刷片、授电控制单元、充电模块、市电接入单元和第二通信单元，所述授电控制单元和充电模块并联后，一端与所述自动充电刷片相连，另一端与所述市电接入单元相连，授电控制单元驱动用于控制自动充电刷片伸缩与所述充电刷板对接充电，市电接入单元用于自动充电刷片与充电刷板对接成功后，通过充电模块、自动充电刷片和充电刷板向轿厢部分上的电池模组充电，以及为授电控制单元供电，所述充电模块包括有逆变电路，用于将市电接入单元接入的交流电转化为直流电；所述第二通信单元分别与授电控制单元和系统控制部分相连，授电控制单元通过所述第二通信单元接收系统控制部分发送的轿厢位置信息和充电指令信息。所述系统控制部分实时接收轿厢部分的轿厢位置信息、电池模组电量信息和轿厢运行状态信息，实时判断是否需要对电池模组进行充电，并发送轿厢位置信息和充电指令信息给充电部分。

进一步地，所述充电部分还包括蓄电池，所述蓄电池分别通过接入开关与所述授电控制单元和充电模块相连，蓄电池通过充电模块与市电接入单元相连以充电，当无市电时(市电停电或故障)，蓄电池为授电控制单元供电，授电控制单元驱动自动充电刷片伸缩与充电刷板对接，蓄电池并通过充电模块为轿厢部分上的电池模组充电。

进一步地，所述授电控制单元包括相互连接的PLC自动对接控制器和对接驱动电机，所述PLC自动对接控制器分别与所述市电接入单元、充电模块和对接驱动电机相连，所述对接驱动电机与所述自动充电刷片相连，对接驱动电机驱动自动充电刷片伸缩，以与充电刷板对接。

进一步地，所述授电控制单元还包括第一开关电源和第一对接电源开关，所述PLC自动对接控制器依次通过所述第一开关电源和第一对接电源开关与市电接入单元相连。

进一步地，所述市电接入单元包括防雷器，所述防雷器的一端分别与三相市电进线相连，另一端接地。所述自动充电刷片上连接有缓冲弹簧，当自动充电刷片与充电刷板对接时起到缓冲作用，避免自动充电刷片与充电刷板之间的刚性挤压。

进一步地，所述电池管理单元包括依次相连的BMS电池主控模块、第二对接电源开关、第二开关电源、温控开关和散热模块，所述BMS电池主控模块与充电配电控制单元相连，所述温控开关用于当电池模组的温度过高时启动散热模块工作。

进一步地，所述充电配电控制单元通过充电输入插座与充电刷板相连，充电刷板与充电配电控制单元之间的充电进线连接防雷器，所述充电配电控制单元上设置有上位机通信接口和VCU通信接口。

进一步地，所述自动充电刷片和充电刷板均为相互对接的八极，均包括CANH和CANL、CH+和CH-、+12V和-12V、以及两个备用端口；所述自动充电刷片与充电刷板之间的输出电压为200-750VDC。所述第一通信单元和第二通信单元均包括CAN通信，轿厢部分和充电部分通过CAN通信与系统控制部分通信。

进一步地，所述充电部分集成在充电箱中，所述充电箱设置在电梯井的基层，充电箱上自动充电刷片的对应位置处设置有外护套，以保护自动充电刷片；所述轿厢部分中的电池管理单元和电池模组集成在蓄电箱中，所述蓄电箱设置在轿厢的顶部；所述系统控制部分集成在控制箱中，所述控制箱中设置在电梯井的顶部或电梯机房中。

进一步地，所述轿厢和充电箱上相对的位置处均分别安装有第一对射光电传感器和第二对射光电传感器，第一对射光电传感器和第二对射光电传感器相互配合，用于检测轿厢和充电箱两者的位置是否对齐；所述第一对射光电传感器分别与电池管理单元和充电配电控制单元相连，以取电和传输对齐信息；所述第二对射光电传感器与授电控制单元和市电接入单元相连，以取电和传输对齐信息。

本实用新型通过在电梯井内设置地面充电箱，轿厢上设置电池模组，通过电池模组为轿厢内的设备供电，稳定安全，通过轿厢上的充电刷板与充电箱上的充电刷片的自动对接进行接触式取电，简单快捷；并通过在充电箱内设置蓄电池，当市电停电或故障时，可通过蓄电池为轿厢上的电池模组充电，进一步保证了轿厢上设备运行的可靠性，提高电梯的运行安全性；充电箱处于不充电状态时，充电刷片缩回，市电接入部分断开，各回路断开，保证了充电箱的安全性；轿厢与充电箱对接前，通过对射传感器检测轿厢的停放位置，是否与充电箱有效对接，避免轿厢停靠的位置偏差对充电的影响，进一步提高充电的安全可靠性。

附图说明

图1为本实用新型实施例中轿厢部分的框架结构示意图。

图2为本实用新型实施例中充电箱的框架结构示意图。

图3为本实用新型实施例中充电箱的另一框架结构示意图。

图4为本实用新型实施例中自动充电刷片的结构示意图。

图5为本实用新型实施例中轿厢部分与充电箱的对接示意图。

图6为本实用新型实施例的俯视结构示意图。

图7为图4中轿厢部分与充电箱充电断开后A处的放大示意图。

图8为图4中轿厢部分与充电箱对接充电断开时A处的放大示意图。

附图标记：1-轿厢部分；2-充电部分；10-第一对射光电传感器；11-充电刷板；12-电池模组；13-BMS电池管理单元；14-充电配电控制单元；15-第一防雷器；16-充电输入插座；17-电池输出接口；18-上位机通信接口；19-VCU通信接口；131-BMS电池主控模块；132-第二对接电源开关；133-第二开关电源；134-温控开关；135-散热模块；20-第二对射光电传感器；21-充电模块；22-PLC自动对接控制器；23-对接驱动电机；24-第一开关电源；25-第一对接电源开关；26-自动充电刷片；27-第二防雷器；28-蓄电池；29-市电接入单元；100-蓄电箱；200-充电箱；261-外护套；300-控制箱。

具体实施方式

一种电梯轿厢有线接触充电系统，包括轿厢部分1、充电部分2和系统控制部分，如图6，所述充电部分2集成在充电箱200中，充电箱200可设置在电梯井的基层，也可设置在固定某一楼层上，如中间楼层的位置；所述系统控制部分集成在控制箱300中，控制箱300设置在电梯井的顶部或电梯机房中。

如图1所示，所述轿厢部分1包括设置在电梯井中的轿厢和设置在所述轿厢上的充电刷板11、充电配电控制单元14、BMS电池管理单元13、电池模组12、电池输出接口17和第一通信单元。所述充电配电控制单元14分别与所述充电刷板11、BMS电池管理单元13、电池输出接口17和第一通信单元相连，所述BMS电池管理单元13与电池模组12相连，用于对电池模组12的管理，并将电池模组12的状态信息传送至充电配电控制单元14，充电配电控制单元14控制电池模组12与充电刷板11或电池输出接口17连通，当电池模组12与充电刷板11连通时，电池模组12通过充电配电控制单元14进行充电，当电池模组12与电池输出接口17连通时，电池模组12通过充电配电控制单元14以向电池输出接口17供电，用电负载与电池输出接口17相连以取电。充电配电控制单元14同时将电池模组12的状态信息通过第一通信单元传送给系统控制部分。所述轿厢部分1中的电池管理单元13和电池模组12集成在蓄电箱100中，所述蓄电箱100设置在轿厢的顶部。

所述BMS电池管理单元13与电池模组12相连，以对电池模组12进行安全等管理，包括采集电池模组12的电量、温度、电池回路电流、电池组端电压、电池系统绝缘电阻等信息，并根据相应的电池保护控制策略实现对电池的有效管控，保证整个电池储能单元的安全可靠运行。BMS电池管理单元13包括依次相连的BMS电池主控模块131、第二对接电源开关132、第二开关电源133、温控开关134和散热模块135，所述BMS电池主控模块131与充电配电控制单元14相连，所述温控开关134用于当电池模组12的温度过高(如超过40℃)时启动散热模块135工作。

所述第一通信单元与系统控制部分连接，充电配电控制单元14通过第一通信单元将轿厢的位置信息、电池模组12的电量信息及状态信息发送至系统控制部分，以及接收系统控制部分的指令。用电负载包括轿厢信号系统、轿厢照明系统、通风或空调系统、对讲系统和门机系统等。

所述充电配电控制单元14通过充电输入插座16与充电刷板11相连，充电刷板11与充电配电控制单元14之间的充电进线连接防雷器(第一防雷器15)，所述充电配电控制单元14上设置有上位机通信接口18和VCU通信接口19。

所述充电部分2固定设置在电梯井内，如图2所示，其包括自动充电刷片26、授电控制单元、充电模块21、市电接入单元29和第二通信单元，所述授电控制单元和充电模块21并联后，一端与所述自动充电刷片26相连，另一端与所述市电接入单元29相连，授电控制单元驱动用于控制自动充电刷片26伸缩与所述充电刷板11对接充电，市电接入单元29用于自动充电刷片26与充电刷板11对接成功后，通过充电模块21、自动充电刷片26和充电刷板11向轿厢部分1上的电池模组12充电，以及为授电控制单元供电，所述充电模块21包括有逆变电路，用于将市电接入单元29接入的交流电转化为直流电。所述第二通信单元分别与授电控制单元和系统控制部分相连，授电控制单元通过所述第二通信单元接收系统控制部分发送的轿厢位置信息和充电指令信息。所述系统控制部分实时接收轿厢部分1的轿厢位置信息、电池模组12电量等电池状态信息和轿厢运行状态信息，根据这些信息实时判断是否需要对电池模组12进行充电，并发送轿厢位置信息和充电指令信息给充电部分2。

作为另一种实施方式，如图3所示，所述充电部分2还包括蓄电池28，所述蓄电池28分别通过接入开关与所述授电控制单元和充电模块21相连，蓄电池28通过充电模块21与市电接入单元29相连以充电，当无市电时(市电停电或故障)，蓄电池28为授电控制单元供电，授电控制单元驱动自动充电刷片26伸缩与充电刷板11对接，蓄电池28并通过充电模块21为轿厢部分1上的电池模组12充电。

所述授电控制单元包括依次连接的第一对接电源开关25、第一开关电源24、PLC自动对接控制器22和对接驱动电机23，第一对接电源开关25一端连接市电接入单元29，另一端连接第一开关电源24，PLC自动对接控制器22通过第一开关电源24和第一对接电源开关25与市电接入单元29相连。所述PLC自动对接控制器22分别与所述市电接入单元29、充电模块21和对接驱动电机23相连，所述对接驱动电机23与所述自动充电刷片26相连，对接驱动电机23驱动自动充电刷片26伸缩，以与充电刷板11对接。对接驱动电机23驱动自动充电刷片26伸缩的方式可为现有的任一种，如通过滚珠丝杆组件来驱动，对接驱动电机23驱动丝杆转动，螺母螺接在丝杆上，自动充电刷片26与螺母相连。通过对接驱动电机23可精确控制自动充电刷片26的行程。

所述市电接入单元29包括防雷器(第二防雷器27)，第二防雷器27的一端分别与三相市电进线相连，另一端接地。充电箱200上自动充电刷片26的对应位置处还设置有外护套261，以保护自动充电刷片26。自动充电刷片26上连接有缓冲弹簧，当自动充电刷片26和充电刷板11对接时起到缓冲作用，避免直接刚性挤压损坏自动充电刷片26和充电刷板11。

如图7、图8，轿厢部分1和充电部分2上相对的位置处均分别安装有对射光电传感器，分别为第一对射光电传感器10和第二对射光电传感器20，第一对射光电传感器10和第二对射光电传感器20相互配合，用于检测轿厢和充电箱200两者的位置是否对齐，方便自动充电刷片26和充电刷板11的顺利对接。如图1，第一对射光电传感器10与所述BMS电池主控模块131相连，以取电，第一对射光电传感器10同时与充电配电控制单元14相连，传输轿厢和充电箱200的位置对齐信息；如图2、图3，第二对射光电传感器20与所述PLC自动对接控制器22相连，传输充电箱200与轿厢的位置对齐信息，第二对射光电传感器20同时与市电接入单元29或/和蓄电池28相连以取电。

本实施例中，所述第一通信单元和第二通信单元均包括CAN通信，轿厢部分1和充电部分2通过CAN通信与系统控制部分通信。所述自动充电刷片26和充电刷板11均为相互对接的八极，以自动充电刷片26为例，如图4，包括CANH和CANL、CH+和CH-、+12V和-12V、以及两个备用端口，可感应自动充电刷片26和充电刷板11对接成功与否；所述自动充电刷片26与充电刷板11之间的输出电压为200-750VDC。

本实用新型的工作原理为：系统控制部分除接收轿厢的位置和电池电量信息外，还接收轿厢的乘客按键信息，由此判断电梯轿厢内的电池能否满足任务条件，如否则发送充电指令给轿厢的充电配电控制单元14和充电箱的PLC自动对接控制器22，轿厢接收充电指令后运行至充电箱200处(如图5)；当市电正常时，市电接入单元29分别与充电模块21、PLC自动对接控制器22连通，当市电停电或故障时，蓄电池28分别与充电模块21、PLC自动对接控制器22连通，PLC自动对接控制器22控制对接驱动电机23，驱动自动充电刷片26伸出与轿厢上的充电刷板11对接，充电配电控制单元14控制充电刷板11依次与BMS电池管理单元13、电池模组12连通，充电模块21输出200--750VDC电压接给电池模组12充电(如图7)；BMS电池主控模块131检测到电池模组12充电完成后，PLC自动对接控制器22通过对接驱动电机23驱动自动充电刷片26缩回，断开连接(如图8)，充电配电控制单元14控制电池输出接口17依次与BMS电池管理单元13、电池模组12连通，电池输出接口17连接用电负载，电池模组12为轿厢上的用电设备供电。

上列详细说明是针对本实用新型可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本实用新型的专利范围，凡未脱离本实用新型所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (10)

1.一种电梯轿厢有线接触充电系统，其特征在于，包括轿厢部分、充电部分和系统控制部分，所述轿厢部分包括设置在电梯井中的轿厢和设置在所述轿厢上的充电刷板、充电配电控制单元、电池管理单元、电池模组、电池输出接口和第一通信单元，所述充电配电控制单元分别与所述充电刷板、电池管理单元、电池输出接口和第一通信单元相连，所述电池管理单元与电池模组相连以管理电池模组，充电配电控制单元用于控制电池模组与充电刷板或电池输出接口连通，使电池模组与充电刷板连通以充电，或使电池模组与电池输出接口连通以向电池输出接口供电，用电负载与电池输出接口相连以取电；所述第一通信单元与系统控制部分连接，用于将轿厢的位置信息、电池模组的电量信息发送至系统控制部分，以及接收系统控制部分的指令；

所述充电部分固定设置在电梯井内，其包括自动充电刷片、授电控制单元、充电模块、市电接入单元和第二通信单元，所述授电控制单元和充电模块并联后，一端与所述自动充电刷片相连，另一端与所述市电接入单元相连，授电控制单元驱动用于控制自动充电刷片伸缩与所述充电刷板对接充电，市电接入单元用于自动充电刷片与充电刷板对接成功后，通过充电模块、自动充电刷片和充电刷板向轿厢部分上的电池模组充电，以及为授电控制单元供电，所述充电模块包括有逆变电路，用于将市电接入单元接入的交流电转化为直流电；所述第二通信单元分别与授电控制单元和系统控制部分相连，授电控制单元通过所述第二通信单元接收系统控制部分发送的轿厢位置信息和充电指令信息；

所述系统控制部分用于实时接收轿厢部分的轿厢位置信息、电池模组电量信息和轿厢运行状态信息，并发送轿厢位置信息和充电指令信息给充电部分。

2.根据权利要求1所述的一种电梯轿厢有线接触充电系统，其特征在于，所述充电部分还包括蓄电池，所述蓄电池分别通过接入开关与所述授电控制单元和充电模块相连，蓄电池通过充电模块与市电接入单元相连以充电，当无市电时，蓄电池为授电控制单元供电，授电控制单元驱动自动充电刷片伸缩与充电刷板对接，蓄电池并通过充电模块为轿厢部分上的电池模组充电。

3.根据权利要求1所述的一种电梯轿厢有线接触充电系统，其特征在于，所述授电控制单元包括相互连接的PLC自动对接控制器和对接驱动电机，所述PLC自动对接控制器分别与所述市电接入单元、充电模块和对接驱动电机相连，所述对接驱动电机与所述自动充电刷片相连，对接驱动电机驱动自动充电刷片伸缩，以与充电刷板对接。

4.根据权利要求3所述的一种电梯轿厢有线接触充电系统，其特征在于，所述授电控制单元还包括第一开关电源和第一对接电源开关，所述PLC自动对接控制器依次通过所述第一开关电源和第一对接电源开关与市电接入单元相连。

5.根据权利要求1所述的一种电梯轿厢有线接触充电系统，其特征在于，所述市电接入单元包括防雷器，所述防雷器的一端分别与三相市电进线相连，另一端接地；所述自动充电刷片上连接有缓冲弹簧，当自动充电刷片与充电刷板对接时起到缓冲作用，避免刚性挤压。

6.根据权利要求1所述的一种电梯轿厢有线接触充电系统，其特征在于，所述电池管理单元包括依次相连的BMS电池主控模块、第二对接电源开关、第二开关电源、温控开关和散热模块，所述BMS电池主控模块与充电配电控制单元相连，所述温控开关用于当电池模组的温度过高时启动散热模块工作。

7.根据权利要求1所述的一种电梯轿厢有线接触充电系统，其特征在于，所述充电配电控制单元通过充电输入插座与充电刷板相连，充电刷板与充电配电控制单元之间的充电进线连接防雷器，所述充电配电控制单元上设置有上位机通信接口和VCU通信接口。

8.根据权利要求1所述的一种电梯轿厢有线接触充电系统，其特征在于，所述自动充电刷片和充电刷板均为相互对接的八极，包括CANH和CANL、CH+和CH-、+12V和-12V、以及两个备用端口；所述第一通信单元和第二通信单元均包括CAN通信，轿厢部分和充电部分通过CAN通信与系统控制部分通信。

9.根据权利要求1所述的一种电梯轿厢有线接触充电系统，其特征在于，所述充电部分集成在充电箱中，所述充电箱设置在电梯井的基层，充电箱上自动充电刷片的对应位置处设置有外护套，以保护自动充电刷片；所述轿厢部分中的电池管理单元和电池模组集成在蓄电箱中，所述蓄电箱设置在轿厢的顶部；所述系统控制部分集成在控制箱中，所述控制箱中设置在电梯井的顶部或电梯机房中。

10.根据权利要求9所述的一种电梯轿厢有线接触充电系统，其特征在于，所述轿厢和充电箱上相对的位置处均分别安装有第一对射光电传感器和第二对射光电传感器，第一对射光电传感器和第二对射光电传感器相互配合，用于检测轿厢和充电箱两者的位置是否对齐；所述第一对射光电传感器分别与电池管理单元和充电配电控制单元相连，以取电和传输对齐信息；所述第二对射光电传感器与授电控制单元和市电接入单元相连，以取电和传输对齐信息。

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