DE102017210432A1 - Elevator system with a linear drive and an energy storage, which is coupled to the linear drive - Google Patents
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Abstract
Es ist Aufzugsystem mit einem Linearantrieb gezeigt. Der Linearantrieb ist ausgebildet, eine Kabine in einem Aufzugschacht zu verfahren. Ferner weist das Aufzugsystem einen Energiespeicher auf, der mit dem Linearantrieb gekoppelt ist. Eine Steuereinheit kann, in einem ersten Systemzustand Energie aus dem Linearantrieb in den Energiespeicher einspeisen und in einem zweiten Systemzustand Energie aus dem Energiespeicher an den Linearantrieb abgeben.It is shown elevator system with a linear drive. The linear drive is designed to move a cabin in an elevator shaft. Furthermore, the elevator system has an energy store, which is coupled to the linear drive. A control unit can, in a first system state, feed energy from the linear drive into the energy store and, in a second system state, release energy from the energy store to the linear drive.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Aufzugsystem mit einem Linearantrieb und einem Energiespeicher, der mit dem Linearantrieb gekoppelt ist. Ausführungsbeispiele zeigen einen Energiespeicher für seillose Aufzugsysteme.The present invention relates to an elevator system with a linear drive and an energy storage, which is coupled to the linear drive. Embodiments show an energy storage for ropeless elevator systems.
Seilgebundene Aufzüge verfügen über ein Gegengewicht und eine (Personen-, oder Lasten-) Kabine, die mittels eines Seils verbunden sind. Das Gegengewicht kompensiert typischerweise die Hälfte einer Maximallast, die die Kabine fördern kann. Insbesondere beim Fahren nach oben und Abbremsen der nach unten fahrenden Kabine wirkt das Gegengewicht ausgleichend auf die Masse der beladenen Kabine, so dass der Antrieb nur die potentielle Energie entsprechend der Massendifferenz (die Differenz von dem Gegengewicht zu dem aktuellen Gewicht der Kabine) aufzubringen oder aufzunehmen hat.Rope-bound lifts have a counterweight and a (passenger or cargo) cabin connected by a rope. The counterweight typically compensates for one-half of a maximum load that can drive the cab. In particular, when driving up and braking the car down, the counterweight balances the mass of the loaded car so that the propulsion only applies or absorbs the potential energy corresponding to the mass difference (the difference from the counterweight to the current car weight) Has.
Seillose Aufzugsysteme verfügen jedoch nicht über ein solches Gegengewicht. Kennzeichnend für diese Aufzugsysteme ist ein Linearantrieb und die Abwesenheit eines Gegengewichts gegenüber der Aufzugkabine. Zur Umsetzung des Linearantriebs kann die Aufzugkabine mit Permanentmagneten ausgestattet sein, auf die ein wechselndes Magnetfeld von im Aufzugschacht angebrachten Elektromagneten einwirkt. Werden die Elektromagnete mit einem Drehstrom gespeist entsteht ein „wanderndes“ Magnetfeld, das die Aufzugkabinen bewegt. Alternativ können auch die Aufzugkabine mit den Elektromagneten und der Aufzugschacht mit den Permanentmagneten ausgestattet sein. Im Gegensatz zu seilgebundenen Aufzügen muss der Antrieb bei einem seillosen Aufzugsystem das komplette Gewicht der Kabine (gegen die Erdanziehung) beschleunigen, in Bewegung halten und abbremsen. Ein Vorteil der seillosen Aufzugsysteme ist jedoch, dass in einem Aufzugschacht eine Mehrzahl von Kabinen gleichzeitig fahren können.However, cable-free elevator systems do not have such a counterweight. Characteristic of these elevator systems is a linear drive and the absence of a counterweight to the elevator car. To implement the linear drive, the elevator car can be equipped with permanent magnets, which are acted upon by an alternating magnetic field of electromagnets mounted in the elevator shaft. If the electromagnets are supplied with a three-phase current, a "wandering" magnetic field is created which moves the elevator cars. Alternatively, the elevator car with the electromagnet and the elevator shaft can be equipped with the permanent magnets. In contrast to rope-bound elevators, in a cable-free elevator system, the drive must accelerate, keep in motion and decelerate the entire weight of the car (against gravitational attraction). However, an advantage of the ropeless elevator systems is that in a hoistway a plurality of cars can travel at the same time.
Aus der Abwesenheit des Gegengewichts resultieren jedoch Leistungsanforderungen (Leistungsspitzen), beispielsweise beim Anfahren oder Abbremsen der Aufzugkabinen, die das seillose Aufzugssystem aus dem Netz aufnimmt bzw. in dieses zurückspeist oder alternativ z.B. über einen Widerstand in Wärme umwandelt. Externe Energiequellen wie beispielsweise ein Stromnetz, oder ein (Notstrom-) Generator können solche Leistungen jedoch nicht unbegrenzt bereitstellen oder wieder aufnehmen. Zudem lassen sich Energieversorgungsunternehmen das Vorhalten entsprechender Kapazitäten um kurzfristig Leistungsspitzen in der Stromversorgung bereitzustellen häufig teuer bezahlen. Die Abgabe von Energie zurück in das Stromnetz oder allgemein die externe Energiequelle kann ebenfalls streng reglementiert oder sogar verboten sein.However, the absence of the counterbalance results in power demands (power peaks), for example when the elevator cars are started or decelerated, which takes up the ropeless elevator system from the network or feeds it back into it, or alternatively, e.g. converted into heat via a resistor. However, external energy sources, such as a power grid, or a (backup) generator can not provide or resume such services indefinitely. In addition, utilities can often pay dearly for having adequate capacity to provide peak power peaks in the short term. The release of energy back into the power grid or generally the external power source may also be strictly regulated or even prohibited.
In anderen Worten findet bei einem seillosen elektrisch betriebenen Aufzugsystem mit einer oder mehreren Einzelkabinen in einem oder mehreren Fahrschächten je nach den Betriebsphasen eine hohe Leistungsaufnahme oder -abgabe zu einem speisenden Netz statt. Bei bekannten Seil-Aufzügen mit Gegengewicht ist diese Leistungsaufnahme oder - abgabe (durch das Gegengewicht) geringer.In other words, in a cable-free electrically operated elevator system with one or more individual cabins in one or more driving shafts, depending on the operating phases, a high power consumption or delivery to a feeding network takes place. In known rope lifts with counterweight this power consumption or - levy (by the counterweight) is lower.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, ein verbessertes Konzept für ein Aufzugsystem mit einem Linearantrieb zu schaffen.The object of the present invention is therefore to provide an improved concept for a lift system with a linear drive.
Die Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst.The object is solved by the subject matter of the independent patent claims.
Ausführungsbeispiele zeigen ein Aufzugsystem mit einem Linearantrieb, der ausgebildet ist, eine Kabine in einem Aufzugschacht zu verfahren (bewegen, transportieren) und einem Energiespeicher, der mit dem Linearantrieb gekoppelt ist. Eine Steuereinheit ist ausgebildet, in einem ersten Systemzustand Energie aus dem Linearantrieb in den Energiespeicher einzuspeisen und in einem zweiten Systemzustand Energie aus dem Energiespeicher an den Linearantrieb abzugeben. Der erste Systemzustand kann sich von dem zweiten Systemzustand unterscheiden.Embodiments show an elevator system with a linear drive, which is designed to move a cabin in an elevator shaft (move, transport) and an energy storage, which is coupled to the linear drive. A control unit is designed to feed energy from the linear drive into the energy store in a first system state and to deliver energy from the energy store to the linear drive in a second system state. The first system state may differ from the second system state.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Idee zugrunde, dass mittels des Energiespeichers Energie in dem Aufzugsystem gespeichert wird. Diese Energie kann abgerufen werden, wenn die Leistungsaufnahme des Linearantriebs dies erfordert. Somit kann die externe Energiequelle (z.B. das Stromnetz) entlastet werden, da diese Energie demnach nicht von der externen Energiequelle bezogen wird. Mit Hilfe eines Energiespeichers soll eine möglichst geringe maximale Leistungsaufnahme von einem speisenden Netz (externe Energiequelle, Stromnetz) erreicht werden. In Verbindung mit einem geeigneten Steueralgorithmus kann für einer oder mehrere Einzelkabinen die Leistungsaufnahme gering gehalten werden.The present invention is based on the idea that energy is stored in the elevator system by means of the energy store. This energy can be called up when the power consumption of the linear drive requires it. Thus, the external power source (e.g., the power grid) can be relieved, as this power is not sourced from the external power source. With the help of an energy storage device, the lowest possible power consumption should be achieved by a feeding network (external energy source, electricity grid). In conjunction with a suitable control algorithm, the power consumption can be kept low for one or more individual cabins.
Die Energie um den Energiespeicher zu speisen kann direkt aus dem Aufzugsystem stammen, das in zumindest einem (ersten) Systemzustand (Betriebsphase) als Generator arbeitet, d.h. mechanische Energie in elektrische Energie umwandelt. Somit wird elektrische Energie erzeugt (gewonnen). In diesem Systemzustand kann die Kabine (bzw. die Mehrzahl der Kabinen) des Aufzugsystems abwärts fahren, wodurch insbesondere beim Abbremsen elektrische Energie erzeugt wird. In anderen Worten erzeugen (bzw. liefern) die abwärts fahrenden Kabinen mehr elektrischen Strom (bzw. elektrische Energie) als die verbleibenden (aufwärts fahrenden oder stehenden Kabinen) benötigen. Das Aufzugsystem weist in diesem Zustand eine Nettostromabgabe (Gesamtstromabgabe) (bzw. Nettoenergieabgabe, Gesamtenergieabgabe) auf. In Ausführungsbeispielen weist auch ein vierter Systemzustand dieselben Kriterien auf wie der erste Systemzustand. Beide Zustände unterscheiden sich jedoch hinsichtlich eines Energieniveaus in dem Energiespeicher. Das Energieniveau ist z.B. eine momentane gespeicherte Energie oder eine mittlere gespeicherte Energie.The energy to feed the energy storage can come directly from the elevator system, which operates in at least one (first) system state (operating phase) as a generator, that converts mechanical energy into electrical energy. Thus, electrical energy is generated (recovered). In this system state, the cabin (or the majority of the cabins) of the elevator system can travel downwards, whereby electrical energy is generated in particular during braking. In other words, the downhill cabs generate more electrical power than the remaining (up or standing cabins) require. In this state, the elevator system has a net current output (total current output) (or net energy output, total energy output). In Embodiments, a fourth system state also has the same criteria as the first system state. Both states, however, differ in terms of an energy level in the energy store. The energy level is for example a momentary stored energy or an average stored energy.
Durch das Speichern (Puffern) der von dem Aufzugsystem abgegebenen (bereitgestellten) Energie in dem Energiespeicher wird ferner kein Strom in die externe Energiequelle zurückgespeist. Wenn nur eine anteilige Speicherung der Energie erfolgt, so wird zumindest nur ein kleinerer Teil der erzeugten Energie zurückgespeist. Soll in diesem Fall gar keine Energie in die externe Energiequelle zurückgespeist werden, so ist die überschüssige Energie in eine flüchtige Energieform, d.h. z.B. als Stromfluss durch einen Widerstand in Wärme, umzuwandeln. Durch den Energiespeicher kann somit auch ein Gesamtenergieverbrauch des Aufzugsystems reduziert werden, da Energie aus dem Aufzugsystem (durch Rekuperation) zurückgewonnen und gespeichert wird, statt diese zu verbrennen, d.h. in eine flüchtige Energieform (z.B. Wärme) umzuwandeln oder in die externe Energiequelle zurückzuspeisen.Furthermore, by storing (buffering) the energy delivered (provided) by the elevator system in the energy store, no current is fed back into the external energy source. If only a proportionate storage of the energy takes place, then at least only a smaller part of the energy generated is fed back. If in this case no energy is to be fed back into the external energy source, the excess energy is converted into a volatile form of energy, i. e.g. as a current flow through a resistor into heat, to convert. The energy storage device can thus also reduce a total energy consumption of the elevator system, since energy is recovered from the elevator system (through recuperation) and stored instead of burning it, ie. into a volatile energy form (e.g., heat) or fed back to the external energy source.
Wenn im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Rede davon ist, dass Energie an die Energiequelle abgegeben wird, so wird die Energie insbesondere als elektrische Energie abgegeben.If, in the context of the present invention, it is said that energy is delivered to the energy source, the energy is emitted in particular as electrical energy.
In einem weiteren (zweiten) Systemzustand weist das Aufzugsystem jedoch eine Nettostromaufnahme (Gesamtstromaufnahme) auf. In diesem Fall wird durch das Aufzugsystem beispielsweise durch die abwärts fahrenden Kabinen zu wenig elektrische Energie rekuperiert, um den gesamten Energiebedarf des Aufzugsystems, beispielsweise der stehenden bzw. aufwärts oder seitwärts fahrenden Kabinen, zu decken. Durch das im Vergleich zu einem seilbehafteten Aufzugsystem fehlende Gegengewicht entsteht insbesondere beim Vertikalbewegen von Kabinen ein hoher Leistungsbedarf (Leistungsspitzen, Stromspitzen), da die Masse der Kabinen vollständig durch die elektrische Energie in Bewegung versetzt wird. Dieser Leistungsbedarf kann durch die in dem Energiespeicher gespeicherte Energie bedient (ausgeglichen) werden. In anderen Worten kann die Steuereinheit ausgebildet sein, Leistungsspitzen des Linearantriebs in dem ersten und/oder zweiten Systemzustand zu dämpfen. In nochmals anderen Worten können somit Leistungsspitzen in der externen Energiequelle reduziert werden. Diese Leistungsspitzen können von dem Energiespeicher gedeckt werden. Dieser kann eine entsprechende Energiemenge speichern, die in der benötigten Zeit abgerufen werden kann. Die Versorgung des Aufzugsystems mit der Grundlast kann darüber hinaus aus der externen Energiequelle erfolgen. Somit wird die Netzbelastung wegen einer sich schnell verändernde Stromaufnahme auf ein Minimum reduziert oder sogar vollständig vermieden. Für das Bedienen der Grundlast ist die externe Energiequelle ausgelegt und dies stellt somit keine außergewöhnliche Belastung dar. In Ausführungsbeispielen weist auch ein dritter Systemzustand die gleichen Kriterien hinsichtlich des Linearantriebs auf. Jedoch unterscheidet sich auch hier der dritte Systemzustand von dem zweiten Systemzustand durch den Energielevel in dem Energiespeicher.In a further (second) system state, however, the elevator system has a net current consumption (total current consumption). In this case, too little electrical energy is recuperated by the elevator system, for example by the downwardly moving cabins, in order to cover the entire energy requirement of the elevator system, for example the standing or upwards or sideways moving cabins. Due to the lack of a counterweight in comparison with a cable-laden elevator system, a high power requirement (power peaks, current peaks) arises in particular when vertically moving cabins, since the mass of the cars is completely set in motion by the electrical energy. This power requirement can be served (balanced) by the energy stored in the energy store. In other words, the control unit may be configured to dampen power peaks of the linear drive in the first and / or second system state. In yet other words, thus, power peaks in the external power source can be reduced. These power peaks can be covered by the energy storage. This can store a corresponding amount of energy that can be retrieved in the required time. The supply of the elevator system with the base load can also be done from the external energy source. Thus, the network load is reduced to a minimum or even completely avoided because of a rapidly changing power consumption. For the operation of the base load, the external energy source is designed and this therefore does not represent an exceptional burden. In embodiments, a third system state has the same criteria with respect to the linear drive. However, here too, the third system state differs from the second system state by the energy level in the energy store.
Gemäß Ausführungsbeispielen ist der Energiespeicher ausgebildet, eine Leistung von mehr als 50%, mehr als 70% oder mehr als 90% einer Systemleistung innerhalb von maximal 5 Sekunden abzugeben, wobei sich die Systemleistung aus dem Produkt der Masse der Kabine, der Erdbeschleunigung und einer maximalen Fahrgeschwindigkeit ergibt. Weist das Aufzugsystem eine Mehrzahl von Kabinen auf, so kann die Masse der Mehrzahl der Kabinen in die Systemleistung einfließen. Die Abgabe dieser großen Leistungen ist vorteilhaft, um die Leistungsspitzen des Aufzugsystems durch den Energiespeicher bedienen bzw. ausgleichen zu können. Ein solcher Energiespeicher kann ein Leistungsspeicher sein. Die maximale (Speicher-) Kapazität des Energiespeichers kann sich auf die maximale Energiemenge beziehen, die in dem Energiespeicher gespeichert werden kann. Um die Leistungsspitzen ausgleichen zu können, kann die Steuerungseinheit in einem Ausführungsbeispiel ausgebildet sein, dass eine Gesamtleistungsaufnahme aus der externen Energiequelle oder eine Gesamtleistungsabgabe in die externe Energiequelle auf maximal 50%, maximal 40% oder maximal 30% einer maximalen Spitzenleistung des Linearantriebs begrenzt wird. Die Spitzenleistung kann sich auf den Betrag der maximalen Leistung oder die absolute maximale Leistung (größter positiver Wert) beziehen.According to exemplary embodiments, the energy store is designed to deliver a power of more than 50%, more than 70% or more than 90% of a system power within a maximum of 5 seconds, the system power being the product of the mass of the car, the gravitational acceleration and a maximum Driving speed results. If the elevator system has a plurality of cabins, the mass of the majority of the cabins can be included in the system performance. The delivery of these large benefits is advantageous in order to operate or compensate for the power peaks of the elevator system by the energy storage. Such energy storage can be a power storage. The maximum (storage) capacity of the energy storage can refer to the maximum amount of energy that can be stored in the energy storage. In order to compensate for the power peaks, the control unit may be formed in one embodiment that a total power from the external power source or a total power output to the external power source is limited to a maximum of 50%, 40% or maximum 30% maximum peak power of the linear drive. The peak power may refer to the amount of the maximum power or the absolute maximum power (highest positive value).
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist der Energiespeicher ausgebildet, in seiner Lebensdauer mehr als 1 Mio Zugriffe zu ermöglichen. Ein Zugriff kann ein Schaltvorgang der Steuereinheit sein, die das Speichern oder das Abgeben (Bereitstellen) von Energie in den bzw. aus dem Energiespeicher erlaubt. Dies ist vorteilhaft, damit der Energiespeicher die hohe Anzahl der Schaltzyklen aushält, die der Betrieb des Aufzugsystems mit sich bringt. Die Fehleranfälligkeit kann somit verringert werden. Ein Energiespeicher, der die genannten Anforderungen der großen Leistungsabgabe und der langen Lebensdauer erfüllt, kann ein Doppelschichtkondensator (engl. super-capacitor), ein (elektrochemischer) Akkumulator (d.h. eine wiederaufladbare Batterie) oder ein Schwungrad sein. Ein Doppelschichtkondensator oder ein Akkumulator ist ferner aufgrund des technischen Aufbaus ohne bewegliche Teile einfacher herzustellen als ein äquivalenter mechanischer Speicher, d.h. ein mechanischer Speicher, der die gleichen Anforderungen erfüllt.According to a further embodiment of the energy storage is designed to allow more than 1 million accesses in its lifetime. An access may be a switching operation of the control unit, which allows the storage or the release (supply) of energy in or out of the energy storage. This is advantageous so that the energy storage can withstand the high number of switching cycles that brings the operation of the elevator system with it. The error rate can thus be reduced. An energy storage device that meets the stated requirements of high power output and long life may be a super-capacitor, an accumulator (ie, a rechargeable battery), or a flywheel. Furthermore, a double-layer capacitor or accumulator is easier to manufacture than an equivalent one due to the technical structure without moving parts mechanical storage, ie a mechanical storage that meets the same requirements.
Gemäß Ausführungsbeispielen ist die Steuereinheit ausgebildet, in dem dritten Systemzustand Energie aus einem Stromnetz in den Energiespeicher einzuspeisen und den Linearantrieb mit der Energie aus der externen Energiequelle zu versorgen. Der Energiespeicher kann demnach geladen werden, während der Linearantrieb ein Leistungsdefizit aufweist, also Strombedarf bzw. Leistungsbedarf hat. Die externe Energiequelle kann dann Energie sowohl für das Laden des Energiespeichers als auch den Betrieb des Aufzugsystems bereitstellen. Der zweite und der dritte Systemzustand sind durch einen Energiebedarf des Linearantriebs gekennzeichnet. In anderen Worten kann der Energiespeicher neben der Speisung durch den Linearantrieb auch ergänzend mittels der externen Energiequelle geladen werden. Dies kann dann angewendet werden, wenn der Leistungsbedarf des Linearantriebs so gering ist, dass dieser Leistungsbedarf alleine durch die externe Energiequelle gedeckt werden kann und die externe Energiequelle weiterhin Kapazitäten aufweist, um den Energiespeicher zu laden.According to embodiments, the control unit is designed to feed energy from a power grid into the energy store in the third system state and to supply the linear drive with the energy from the external energy source. The energy storage can therefore be charged, while the linear drive has a power shortage, ie has electricity needs or power requirements. The external power source may then provide power for both the charging of the energy storage and the operation of the elevator system. The second and the third system state are characterized by an energy requirement of the linear drive. In other words, the energy storage can be loaded in addition to the supply by the linear drive and in addition by means of the external power source. This can be applied when the power requirement of the linear drive is so low that this power requirement can be covered solely by the external energy source and the external energy source further has capacities to charge the energy storage.
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen ist die Steuereinheit ausgebildet, in einem vierten Systemzustand Energie aus dem Aufzugsystem abzugeben, wobei der erste und der vierte Systemzustand dadurch gekennzeichnet sind, dass der Linearantrieb einen Energieüberschuss aufweist. In dem vierten Systemzustand wird ein Energielevel des Energiespeichers überschritten. Der Energielevel kann ein vorbestimmter Wert einer mittleren in dem Energiespeicher gespeicherten Energie sein. Bei einem Überschreiten des vorbestimmten Werts liegt die mittlere Energie oberhalb des vorbestimmten Werts. In dem ersten Systemzustand wird der Energielevel nicht überschritten bzw. die mittlere gespeicherte Energie bleibt unterhalb des Energielevels. Im Gegensatz zu der mittleren gespeicherten Energie kann auch die aktuelle gespeicherte Energie verwendet werden. Die Verwendung der mittleren gespeicherten Energie hat jedoch den Vorteil, dass kurzfristige Ladungsschwankungen des Energiespeichers bei der Auswertung vernachlässigt werden.According to further embodiments, the control unit is designed to deliver energy from the elevator system in a fourth system state, wherein the first and the fourth system state are characterized in that the linear drive has an energy surplus. In the fourth system state, an energy level of the energy store is exceeded. The energy level may be a predetermined value of a mean energy stored in the energy store. When the predetermined value is exceeded, the average energy is above the predetermined value. In the first system state, the energy level is not exceeded or the average stored energy remains below the energy level. In contrast to the average stored energy, the current stored energy can also be used. However, the use of the average stored energy has the advantage that short-term charge fluctuations of the energy storage are neglected in the evaluation.
In einem Ausführungsbeispiel ist die Steuereinheit ausgebildet, eine mittlere Energie zwischen 20% und 80%, zwischen 30% und 70% oder zwischen 40% und 60%, bezogen auf eine maximale Kapazität des Energiespeichers, in dem Energiespeicher zu speichern. Die angegebenen Prozentspannen kennzeichnen den Energielevel. Bei einem Überschreiten ist die mittlere gespeicherte Energie in dem Energiespeicher größer als der höhere Wert der Prozentspannen, bei einem Unterschreiten niedriger als der kleinere Wert der Prozentspannen. Die Steuereinheit kann eine mittlere Energie, d.h. ein langfristiges Mittel der gespeicherten Energie auf einen Zielwert von 50% regeln. Die mittlere Energie kann innerhalb eines (gleitenden) Zeitfensters ermittelt werden. Das Zeitfenster kann eine vorbestimmte Zeitspanne umfassen. Die Zeitspanne kann zwischen 60s und 2000s, zwischen 120s und 1000s oder zwischen 300s und 500s betragen. Die Zeitspanne kann sich aus einer Dauer eines Zyklus des Aufzugsystems ergeben. Die Dauer eines Zyklus ergibt sich aus der Zeit die eine Kabine (im Mittel) benötigt, um das Aufzugschachtsystem zu durchfahren, d.h. ausgehend von einem Startpunkt (gemäß seinem Fahrprofil) wieder zu diesem Startpunkt zu gelangen.In one embodiment, the control unit is designed to store an average energy of between 20% and 80%, between 30% and 70% or between 40% and 60%, based on a maximum capacity of the energy store, in the energy store. The specified percentage ranges characterize the energy level. If exceeded, the mean stored energy in the energy store is greater than the higher value of the percentage margins, if it is less than the smaller value of the percentage margins. The control unit can generate average energy, i. to fix a stored energy long term resource to a target value of 50%. The average energy can be determined within a (sliding) time window. The time window may include a predetermined period of time. The time span can be between 60s and 2000s, between 120s and 1000s or between 300s and 500s. The period of time may be one cycle of the elevator system. The duration of a cycle is determined by the time it takes for a car (on average) to pass through the hoistway system, i. starting from a starting point (according to his driving profile) to get back to this starting point.
Gemäß Ausführungsbeispielen weist das Aufzugsystem einen Gleichstromzwischenkreis auf, über den der Energiespeicher mit dem Linearantrieb gekoppelt ist. Der Gleichstromzwischenkreis kann mit der externen Energiequelle verbunden sein, wobei die Steuereinheit die Verbindung zwischen dem Gleichstromzwischenkreis und der externen Energiequelle steuern kann.According to embodiments, the elevator system has a DC intermediate circuit via which the energy store is coupled to the linear drive. The DC link may be connected to the external power source, and the controller may control the connection between the DC link and the external power source.
Ausführungsbeispiele zeigen ferner ein Verfahren zum Betrieb eines Aufzugsystems mit folgenden Schritten: Verfahren einer Kabine (oder einer Mehrzahl von Kabinen) in einem Aufzugschacht (oder einer Mehrzahl von Aufzugschächten) des Aufzugsystems mittels eines Linearantriebs, Koppeln eines Energiespeicher mit dem Linearantrieb, und Einspeisen von Energie aus dem Linearantrieb in den Energiespeicher in einem ersten Systemzustand und Abgeben von Energie aus dem Energiespeicher an den Linearantrieb in einem zweiten Systemzustand.Embodiments also show a method of operating an elevator system comprising the steps of: moving a car (or a plurality of cars) in an elevator shaft (or a plurality of elevator shafts) of the elevator system by means of a linear drive, coupling an energy store to the linear drive, and injecting energy from the linear drive into the energy store in a first system state and outputting energy from the energy store to the linear drive in a second system state.
Weitere Ausführungsbeispiele zeigen ein Verfahren zum Steuern eines Energiespeichers mit folgenden Schritten: Koppeln des Energiespeichers mit einer externen Energiequelle und einem Linearantrieb, Ermitteln einer mittleren gespeicherten Energie in dem Energiespeicher, Laden des Energiespeichers aus der externe Energiequelle, wenn die mittlere gespeicherte Energie unterhalb eines vorbestimmten Werts der mittleren Energie liegt und der Linearantrieb einen aktuellen Strombedarf aufweist, wobei der Strombedarf unterhalb eines vorbestimmten Schwellenwerts liegt, und Abgeben von Energie, wenn die mittlere gespeicherte Energie oberhalb des vorbestimmten Werts der mittleren Energie liegt und der Linearantrieb einen Energieüberschuss aufweist. Das Verfahren zum Steuern des Energiespeichers kann auf den Energiespeicher in dem Aufzugsystem angewendet werden.Further embodiments show a method for controlling an energy storage device comprising the steps of: coupling the energy storage device to an external energy source and a linear drive, determining a mean stored energy in the energy storage device, charging the energy storage device from the external energy source when the average stored energy is below a predetermined value the average energy is and the linear drive has a current power requirement, the power requirement is below a predetermined threshold, and outputting energy when the average stored energy is above the predetermined value of the average energy and the linear drive has an energy surplus. The method of controlling the energy storage may be applied to the energy storage in the elevator system.
Beide Verfahren können in einem Computerprogramm implementiert sein.Both methods can be implemented in a computer program.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind der Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.Further advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
-
1 : eine schematische Blockdarstellung eines Aufzugsystems; -
2 : einen schematischen Schaltplan eines Aufzugsystems; -
3 : eine schematische Übersichtsdarstellung des Aufbaus eines seillosen Aufzugsystems; -
4 : ein schematisches Diagramm eines Fahrszenarios des Aufzugsystems; -
5 ein schematisches Diagramm des Leistungsbedarfs des Aufzugsystems beidem Fahrszenario aus 4 ; -
6 ein schematisches Diagramm der gespeicherten Energie in den Energiespeichern; und -
7 einen schematischen Ablaufplan einer exemplarischen Strategie zum Puffern der Energie, die durch eine Steuereinheit ausgeführt werden kann.
-
1 a schematic block diagram of an elevator system; -
2 : a schematic circuit diagram of an elevator system; -
3 : a schematic overview of the structure of a ropeless elevator system; -
4 : a schematic diagram of a driving scenario of the elevator system; -
5 a schematic diagram of the power requirement of the elevator system in thedriving scenario 4 ; -
6 a schematic diagram of the stored energy in the energy storage; and -
7 a schematic flowchart of an exemplary strategy for buffering the energy that can be performed by a control unit.
Bevor nachfolgend Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung im Detail anhand der Zeichnungen näher erläutert werden, wird darauf hingewiesen, dass identische, funktionsgleiche oder gleichwirkende Elemente, Objekte und/oder Strukturen in den unterschiedlichen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, so dass die in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dargestellte Beschreibung dieser Elemente untereinander austauschbar ist bzw. aufeinander angewendet werden kann.Before embodiments of the present invention are explained in more detail in detail with reference to the drawings, it is pointed out that identical, functionally identical or equivalent elements, objects and / or structures in the different figures are provided with the same reference numerals, so that shown in different embodiments Description of these elements is interchangeable or can be applied to each other.
Die Erfindung ist anwendbar bei Aufzugsystemen
Der Zwischenkreis
Ferner ist der Gleichstromzwischenkreis
In dem Zwischenkreis
Die Berechnungen basierend auf dem nachfolgend dargestellten Fahrszenario basiert auf folgenden beispielhaften Werten:
- 1. Leistungsbedarf des Linearantriebs, bei dem Energie aus dem Energiespeicher entnommen wird: 15kW. Ein geeigneter Wert, der größer ist als Null kann die Anzahl der Zugriffe auf den Energiespeicher reduzieren und somit dessen Lebensdauer erhöhen.
- 2. maximale Leistung, die der Energiespeicher bereitstellen kann: 30kW (47,6A bei 630VDC)
- 3. Kapazität des einzelnen Energiespeichers: 1MJ (0,278kWh)
- 1. Power requirement of the linear drive, in which energy is taken from the energy storage: 15kW. A suitable value that is greater than zero can reduce the number of accesses to the energy store and thus increase its service life.
- 2. Maximum power the energy storage can provide: 30kW (47.6A @ 630VDC)
- 3. Capacity of individual energy storage: 1MJ (0.278kWh)
Deutlich zu erkennen ist, dass die maximale Leistungsaufnahme (aus der externen Energiequelle) des Aufzugssystems ohne Energiespeicher mit ca. 180kW (gekennzeichnet durch Kreis
Darüber hinaus kann auch das Ladeverhalten des Energiespeichers aus dem Vergleich der beiden Graphen ermittelt werden. Wenn der Graph
Liegt der Graph
Ist es zutreffend, dass der Linearantrieb Strombedarf hat, wird ausgehend von dem Startknoten
Ist der aktuelle Strombedarf größer als der Startwert wird ausgehend von Knoten
Ist der aktuelle Strombedarf kleiner (oder gleich) dem Endwert wird Knoten
Ausgehend von Knoten
Ist der langfristige Mittelwert zum vorherigen Zeitpunkt größer (oder gleich) dem voreingestellten langfristigen Mittelwert, wird weder Strom aus dem Energiespeicher abgegeben noch in diesen eingespeist (s. Knoten
Benötigt der Linearantrieb aktuell keinen Strom sondern stellt der Linearantrieb vielmehr Energie bereit, wird, ausgehend von dem Startknoten
Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar.Although some aspects have been described in the context of a device, it will be understood that these aspects also constitute a description of the corresponding method, so that a block or a component of a device is also to be understood as a corresponding method step or as a feature of a method step. Similarly, aspects described in connection with or as a method step also represent a description of a corresponding block or detail or feature of a corresponding device.
Je nach bestimmten Implementierungsanforderungen können Ausführungsbeispiele der Erfindung in Hardware oder in Software implementiert sein. Die Implementierung kann unter Verwendung eines digitalen Speichermediums, beispielsweise einer Floppy-Disk, einer DVD, einer Blu-ray Disc, einer CD, eines ROM, eines PROM, eines EPROM, eines EEPROM oder eines FLASH-Speichers, einer Festplatte oder eines anderen magnetischen oder optischen Speichers durchgeführt werden, auf dem elektronisch lesbare Steuersignale gespeichert sind, die mit einem programmierbaren Computersystem derart zusammenwirken können oder zusammenwirken, dass das jeweilige Verfahren durchgeführt wird. Deshalb kann das digitale Speichermedium computerlesbar sein. Manche Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung umfassen also einen Datenträger, der elektronisch lesbare Steuersignale aufweist, die in der Lage sind, mit einem programmierbaren Computersystem derart zusammenzuwirken, dass eines der hierin beschriebenen Verfahren durchgeführt wird.Depending on particular implementation requirements, embodiments of the invention may be implemented in hardware or in software. The implementation may be performed using a digital storage medium, such as a floppy disk, a DVD, a Blu-ray Disc, a CD, a ROM, a PROM, an EPROM, an EEPROM or FLASH memory, a hard disk, or other magnetic disk or optical memory are stored on the electronically readable control signals that can cooperate with a programmable computer system or cooperate such that the respective method is performed. Therefore, the digital storage medium can be computer readable. Thus, some embodiments according to the invention include a data carrier having electronically readable control signals capable of interacting with a programmable computer system such that one of the methods described herein is performed.
Allgemein können Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung als Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode implementiert sein, wobei der Programmcode dahin gehend wirksam ist. eines der Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer abläuft. Der Programmcode kann beispielsweise auch auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert sein. Andere Ausführungsbeispiele umfassen das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren, wobei das Computerprogramm auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist.In general, embodiments of the present invention may be implemented as a computer program product with program code, where the program code is effective. perform one of the procedures when the computer program product runs on a computer. The program code can also be stored, for example, on a machine-readable carrier. Other embodiments include the computer program for performing any of the methods described herein, wherein the computer program is stored on a machine-readable medium.
Mit anderen Worten ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens somit ein Computerprogramm, das einen Programmcode zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufweist, wenn das Computerprogramm auf einem Computer abläuft. Ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verfahren ist somit ein Datenträger (oder ein digitales Speichermedium oder ein computerlesbares Medium), auf dem das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufgezeichnet ist.In other words, an embodiment of the method according to the invention is thus a computer program which has a program code for performing one of the methods described herein when the computer program runs on a computer. A further embodiment of the inventive method is thus a data carrier (or a digital storage medium or a computer-readable medium) on which the computer program is recorded for carrying out one of the methods described herein.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist somit ein Datenstrom oder eine Sequenz von Signalen, der bzw. die das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren darstellt bzw. darstellen. Der Datenstrom oder die Sequenz von Signalen kann bzw. können beispielsweise dahin gehend konfiguriert sein, über eine Datenkommunikationsverbindung, beispielsweise über das Internet, transferiert zu werden.A further embodiment of the method according to the invention is thus a data stream or a sequence of signals, which represent the computer program for performing one of the methods described herein. The data stream or the sequence of signals may be configured, for example, to be transferred via a data communication connection, for example via the Internet.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel umfasst eine Verarbeitungseinrichtung, beispielsweise einen Computer oder ein programmierbares Logikbauelement, die dahin gehend konfiguriert oder angepasst ist, eines der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen.Another embodiment includes a processing device, such as a computer or a programmable logic device, that is configured or adapted to perform one of the methods described herein.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel umfasst einen Computer, auf dem das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren installiert ist.Another embodiment includes a computer on which the computer program is installed to perform one of the methods described herein.
Bei manchen Ausführungsbeispielen kann ein programmierbares Logikbauelement (beispielsweise ein feldprogrammierbares Gatterarray, ein FPGA) dazu verwendet werden, manche oder alle Funktionalitäten der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann ein feldprogrammierbares Gatterarray mit einem Mikroprozessor zusammenwirken, um eines der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Allgemein werden die Verfahren bei einigen Ausführungsbeispielen seitens einer beliebigen Hardwarevorrichtung durchgeführt. Diese kann eine universell einsetzbare Hardware wie ein Computerprozessor (CPU) sein oder für das Verfahren spezifische Hardware, wie beispielsweise ein ASIC.In some embodiments, a programmable logic device (eg, a field programmable gate array, an FPGA) may be used to perform some or all of the functionality of the methods described herein perform. In some embodiments, a field programmable gate array may cooperate with a microprocessor to perform one of the methods described herein. In general, in some embodiments, the methods are performed by any hardware device. This may be a universal hardware such as a computer processor (CPU) or hardware specific to the process, such as an ASIC.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei.The embodiments described above are merely illustrative of the principles of the present invention. It will be understood that modifications and variations of the arrangements and details described herein will be apparent to others of ordinary skill in the art. Therefore, it is intended that the invention be limited only by the scope of the appended claims and not by the specific details presented in the description and explanation of the embodiments herein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- DE 102015218025 [0027]DE 102015218025 [0027]
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