JP2018030720A - 電池の充電状態を監視するための方法及びシステム - Google Patents

Abstract

【課題】電池の充電状態を表す数値を決定するために構成される電池監視装置を備える電気システムが提供される。【解決手段】電気システム（２）は電気エネルギーを貯蔵するための電池（２６）、電池（２６）の充電状態を表す初期数値を設定し、電気システム（２）の現在の動作状態及び該現在の動作状態がアクティブである期間（Ｔ1〜Ｔ10）を繰り返し決定し、電池（２６）の充電状態の変化を、電気システム（２）の決定された現在の動作状態及び該現在の動作状態がアクティブである期間（Ｔ1〜Ｔ10）の関数として計算し、数値に計算された充電状態の変化を加算するまたは数値から減算することによって電池（２６）の充電状態を表す数値を更新する、ことによって電池（２６）の充電状態を表す数値を決定するために構成される電池監視装置（２２）、を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、電気システムにおける、特にエレベータシステムにおける、より詳細にはエレベータ警報／救助システムにおける電池の充電状態を監視するための方法及びシステムに関する。

エレベータ警報／救助システム等の安全に関係する電気システムは、停電時にも特定の期間動作できなければならない。したがって、係るシステムは通常、外部電源が故障した場合にエレベータ警報／救助システムを操作するための電力を提供するために構成される電池を含む。エレベータシステムの安全な動作を可能にするために、エレベータシステムは、電池が、エレベータシステムをエレベータのかごの中に乗客が閉じ込められていない安全な状態にすることを可能にする少なくとも所定の期間エレベータ警報／救助システムの安全な動作を保証するのに十分な電気量を含んでいる間だけ操作されなければならない。現在の安全規格は、少なくとも１時間、エレベータ警報／救助システムの安全な動作を保証することを要求している。

したがって、低コストで十分な精度をもって任意の時点での電池の充電ステータス（「現在の充電ステータス」）を決定するための方法及び手段を提供することは有益である。

本発明の例示的な実施形態によると、電気システムの電池の充電状態を監視する方法は、電池の充電状態を表す数値を初期値に設定するステップと、電気システムの現在の動作状態及び該動作状態がアクティブである期間を繰り返し決定するステップと、電気システムの決定された動作状態及び該動作状態がアクティブである期間の関数として充電状態の変化を繰り返し計算するステップと、数値に充電状態の計算された変化を加算するまたは数値から減算することによって電池の充電状態を表す数値を繰り返し更新するステップと、を含む。

本発明の例示的な実施形態によると、電気システムは、電気エネルギーを貯蔵するための電池と、電池の充電状態を表す数値を初期値に設定することによって、電気システムの現在の動作状態及び該動作状態がアクティブである期間を繰り返し決定することによって、電気システムの決定された動作状態及び該動作状態がアクティブである期間の関数として充電状態の変化を繰り返し計算することによって、及び数値に充電状態の計算された変化を加算するまたは数値から充電状態の計算された変化を減算することにより電池の充電状態を表す数値を繰り返し更新することによって、電池の充電状態を表す数値を決定するために構成される電池監視装置と、を含む。

本発明の例示的な実施態様によると、電池の充電状態は、電池の充電動作及び放電動作を監視し、該情報から電池の中の充電状態を計算することによって評価される。システムは、特に、外部電源に接続され、電池が充電されるときに充電状態にあり、システムは、外部電力が電気システムに供給されず、電気システムが電池からの電力を使用して操作されるときに放電状態にある。推定電荷を表す数値は充電状態で加算され、推定電荷を表す数値は放電状態で減算される。

本発明の例示的な実施形態は、利用可能な電荷を削減することなく、及び高精度で、特に電池電圧の曲線特性に基づく先行技術の方法よりも高い精度で電池の現在の充電状態を決定することを可能にする。

本発明の例示的な実施形態は、添付の図に関してより詳細に説明される。

本発明の例示的な実施形態に係る電気システムを含むエレベータシステムを示す図である。 電池の異なる充電動作及び放電動作を示すグラフである。

図１は、本発明の例示的な実施形態に係る電気システムを含むエレベータシステム１を示す。

エレベータシステム１は、引張部材３によって昇降路４の中において可動で吊るされるエレベータかご６を含む。例えばロープまたはベルト等の引張部材３は、エレベータ駆動装置５に接続され、これは、異なる階に位置する複数の乗場８の間で昇降路４の高さに沿ってエレベータかご６を移動させるために引張部材３を駆動するために構成される。

各乗場８は乗場ドア１０を具備し、エレベータかご６は、エレベータかご６がそれぞれの乗場８に位置決めされるときに、乗場８とエレベータかご６の内部との間で乗客が移動することを可能にするための対応するエレベータかごドア１２を具備する。

図１に示される例示的な実施形態は、エレベータかご６を吊るすために１：１ローピングを使用する。しかしながら、当業者は、ローピングのタイプが本発明にとって必須ではないこと、及び例えば２：１ローピングまたはなにもなし等の異なる種類のローピングも使用されてよいことを理解する。エレベータシステム１は釣合い重り（不図示）を使用することもあれば、使用しないこともある。エレベータ駆動装置５は、例えば摩擦駆動、油圧式駆動、または線形駆動等の、技術で使用される任意の形の駆動装置であってよい。エレベータシステム１は機械室を有してよい、または機械室のないエレベータシステムであってよい。エレベータシステム１は、それが図１に示されるように引張部材３を使用してよい、またはエレベータシステム１は、引張部材３のないエレベータシステムであってよい。

エレベータ駆動装置５は、異なる乗場８の間でエレベータかご６を移動させるためのエレベータ制御装置７によって制御される。

制御装置７に対する入力は、エレベータかご６の内部に設けられるエレベータかごコントロールパネル１４、及び／または各乗場８の乗場ドア１０の近くに設けられる乗場コントロールパネル１６を介して提供されてよい。

エレベータかごコントロールパネル１４及び乗場コントロールパネル１６は、図１に図示されない電線路によって、特に電気バスによって、または無線接続によってエレベータ制御装置７に接続されてよい。

エレベータシステム１は、外部電源の故障時に電力を提供するために構成される緊急電源２０をさらに含む。エレベータシステム１の電気システム２は、緊急電源２０、エレベータ制御装置７、及びエレベータ駆動装置５を含む。

緊急電源２０によって提供される電力は、例えば乗場８の１つにエレベータかご６を移動させ、外部電源が妨げられるまたは切断される緊急状況で乗客がエレベータかご６を離れることを可能にするために、エレベータかごドア１２及び乗場ドア１０を開くための自動救助活動、つまり「ＡＲＯ」でエレベータシステム１を安全な状態にするために十分でなければならない。代替実施形態では、緊急電源２０によって提供される電力は少なくとも、エレベータかご６の中に閉じ込められた乗客がエレベータかご６の外部に常駐する保守要員と連絡できるようにする通信システム（不図示）を操作するために十分でなければならない。

緊急電源２０は、緊急状況で、特に、外部電源の外乱または故障の場合に、供給される電気エネルギーを貯蔵するために構成される電池２４を含む。緊急電源２０は、例えば電力供給ネットワーク等の外部電源２８によって供給される電気エネルギーで電池２４を充電するために構成される充電器回路２６をさらに含む。

また、緊急電源２０は、電池２４及び充電器回路２６に電気的に接続され、電池２４の充電及び放電を監視するために、及び電池２４の現在の充電状態を決定するために構成される電池監視装置２２も含む。

特に電池監視装置２２は、完全に充電された電池２４が緊急電源２０に追加された後に電池２４の充電状態を表す初期数値を設定するために構成される。初期数値は電池２４の製造メーカによって提供されてよい、または初期数値は、例えば電池２４で負荷試験を実行することによって実験的に決定されてよい。この場合、初期数値は、例えば保守行程中に電池２４の充電状態を測定するとき等、任意の所望されるときに設定されてよい。

初期数値から開始するエレベータシステム１の以下の動作の間、電池２４の現在の充電状態を表す更新された数値は、
電気システム２の現在の動作状態及び該決定された現在の動作状態がアクティブである期間Ｔ₁〜Ｔ₁₀を決定し、
電気システム２の決定された現在の動作状態、及び該現在の動作状態がアクティブである期間Ｔ₁〜Ｔ₁₀の関数として電池２４の充電状態の変化を計算し、
以前に計算された（または初期の）数値に充電状態の計算された変化を加算する／以前に計算された（または初期の）数値から充電状態の計算された変化を減算することによって電池２４の充電状態を表す以前に計算された（または初期の）数値を更新することによって以前に計算されたそれぞれの数値から繰り返し計算される。

その結果、行程は、電池の充電状態を表す現在の数値、つまり任意の所与の瞬間に電池２４の中に貯蔵される電荷の量を表す現在の数値を提供する。

電池監視装置２２は、電池２４の充電状態を表す現在の数値が所定の閾値Ｔｈ₁、Ｔｈ₂を下回る場合、警報信号を送出するために構成される。該警報信号は、電気設備を点検する及び／または電池２４を交換するために現場の機械工にエレベータシステム１を訪問するように要求するサービスコールをトリガする可能性がある。代わりにまたは加えて、警報信号は、特に電池２４の中に貯蔵される電荷の量が、外部電源２８が故障した場合に自動救助活動（ＡＲＯ）を実行することを可能にするほど十分ではない場合に、エレベータシステム１の追加の動作を停止することになる可能性がある。

特に、サービスコールは、電池２４の充電状態を表す現在の数値が所定の第１の閾値Ｔｈ₁を下回る場合にトリガされる可能性があり、エレベータシステム１の任意の追加の動作は、電池２４の充電状態を表す現在の数値が、第１の閾値Ｔｈ₁より小さい所定の第２の閾値Ｔｈ₂を下回る場合、停止されることがある。

乗客がエレベータかご６の中に閉じ込められることを回避するために、エレベータかご６は乗場８の１つに移動してよく、乗場ドア１０及びエレベータかごドア１２は、エレベータシステム１の任意の追加の動作が停止される前に開かれてよい。

電気システムの決定された動作状態に基づいて電池２４の充電状態の変化を計算するために使用される関数は、時間の線形関数または非線形関数であってよい。

関数は特に、電気システム２の決定された動作状態に依存し、電気システム２のそれぞれの決定された動作状態が以前に決定された充電状態以降アクティブである期間で乗算される因数を含む時間の線形関数であってよい。

したがって、各因数は、それぞれの動作状態に対して特徴的である時間あたりの特定の電力消費量つまり充電率を表してよい。

電気システム２の動作状態は、特に、
外部電源２８から電流を供給することによって電池２４が充電される少なくとも１つの充電状態と、
電池２４によって供給される電流で電気システム２を操作することによって電池２４が外部に放電される少なくとも１つの放電状態と、
電池２４が充電状態でもなければ、放電状態でもないが、電池２４が自己放電のために徐々に放電する休止状態と、
を含んでよい。

休止状態では、電池２４は自己放電のために徐々に放電する。休止状態はトリクル充電電流だけが印加されるトリクル充電状態を含んでもよい。

通常、異なる関数／因数がこれらの状態のそれぞれに割り当てられる。他の充電状態及び放電状態が考えられる。

電池２４は、特定の電池２４の特徴であり、電池２４の容量に相当する最大充電状態を含む。電池２４の経年劣化は電池容量、つまり経時的な電池２４の最大可能充電状態の減少につながる。電池２４の経年劣化は、電池２４の最大電荷を時間の関数として制限する経年劣化関数を利用することによって考慮に入れられてよい。該経年劣化関数は、電池２４の製造メーカによって提供されてよい。代わりに、経年劣化関数は電池２４の製造メーカによって提供される情報に基づいてよい、または経年劣化関数は実験データに基づいてよい。例えば、電池２４の最大可能充電状態は保守手順の間に測定されてよい。

図２は、本発明の実施形態を利用して決定されるように、経時的な電池２４の充電状態の変化を例示的に示す。

第１の期間Ｔ₁で、完全に負荷された電池２４は充電器回路２６に接続される。結果として、電池２４の充電状態は１００％で一定に留まる。

第２の期間Ｔ₂の間、エレベータシステム１の自動救助活動（ＡＲＯ）が実行される。ＡＲＯは電池２４を放電し、約７０％の充電状態を生じさせる。第３の期間Ｔ₃の間の続く休止状態で、充電状態はさらに約６５％に低下する。

第４の期間Ｔ₄で、電池２４は充電器回路２６によって充電され、約７０％への充電状態の増加を生じさせる。

第５の期間Ｔ₅の間の追加のＡＲＯのため、充電状態は約４０％に低下する。これに、約３５％の充電状態を生じさせる別の休止状態（期間Ｔ₆）が続く。

続く第７の期間Ｔ₇で、電池２４は最大で約７５％の充電状態まで再び充電される。

その後、電池２４は、間に短い休止期間Ｔ₉がある２つの自動救助活動（ＡＲＯ）（Ｔ₈及びＴ₁₀）によって放電される。

第１０の期間Ｔ₁₀の終わりｔで、電池２４の充電状態は、安全なＡＲＯを保証するために必要な最小閾値Ｔｈ₂として定義される１０％より下に低下する。その結果、エレベータシステム１の動作は停止され、電池２４が１０％を超える充電状態まで再負荷されるまで追加の動作は可能ではない。

図２に示されるグラフは充電動作の及び放電動作の線形モデルに基づき、異なる一定の因数が状態のそれぞれに、つまりそれぞれ充電状態に、ＡＲＯが実行される放電状態に、及び休止状態に割り当てられる。

電池２４の経年劣化の影響は図２に示される２４時間の相対的に短い期間に亘ってごくわずかであるので、電池２４の経年劣化の影響は図２に示されていない。

いくつかの任意選択の特徴が以下に示される。これらの特徴は単独でまたは他の特徴のいずれかと組み合わせて特定の実施形態で実現されてよい。

一実施形態では、繰り返し実行されるステップは周期的に、つまり一定の時間間隔で実行されてよい。代替の実施形態では、繰り返し実行されるステップは、変化する時間間隔で、例えば電気システムの動作状態が変更されるたびに実行されてよい。

一実施形態では、充電状態の変化を計算するために利用される関数は、決定された動作状態及び対応する期間と関連付けられた因数の積であってよい。充電状態の変化が決定された動作状態及び対応する期間と関連付けられた因数の積である線形モデルは、作用力が少なく、精度が十分な現在の充電状態を提供する。

一実施形態では、方法は、電池の充電状態を表す数値が第１の所定の閾値より下にある場合に警報信号を送出することをさらに含む。警報信号は特に、電池の充電状態を表す数値が所定の期間を超えて所定の第１の閾値より下にある場合に送出されてよい。警報信号により、特に、電池の完全な機能性及び容量を復元するために機械工が電池を点検する及び／または交換するために現場を訪問することにつながることがある。

一実施形態では、方法は、電池の充電状態を表す数値が所定の第２の閾値より下にある場合に電気システムのいずれかの追加動作を停止することを含んでよい。第２の閾値は特に第１の閾値よりも低くてよい。電気システムのいずれかの追加動作を停止することは、電池が停電の場合に安全な動作を確保するために十分な電荷を含んでいない状況で電気システムを操作することを回避する。その結果、動作安全性が強化され得る。

一実施形態では、方法は、電池の最大充電状態を表す数値を時間の関数として制限することを含んでよい。これは、電池の経年劣化としての電池の現在の充電状態のなおさらに正確な判断を可能にし、経時的なその容量の減少が考慮に入れられる結果となる。

一実施形態では、電気システムの動作状態は、外部電源から電流を供給することによって電池が充電される充電状態、電池によって供給される電流で電気システムを操作することによって電池が外部に放電される放電状態、及び電池が充電状態にも放電状態にもない休止状態の１つまたは複数を含んでよい。つまり、休止状態では、電池は充電されず、負荷は電池に接続されない。特に、異なる因数が、電池の現在の充電状態の正確な判断を可能にするためにこれらの状態のそれぞれに割り当てられてよい。追加の実施形態では、電気システムは４つ以上の状態、例えばそれぞれ、異なる充電電流に対応する異なる充電状態及び／または電気システムの異なる動作状態から生じる異なる放電電流に対応する異なる放電状態を含んでよい。また、異なる休止状態もあってよい。異なる休止状態は、例えば自己放電が電池の温度による影響を受けることがある影響を考慮に入れる異なる温度範囲に対応してよい。

一実施形態では、電気システムはエレベータ救助システムであってよく、方法は、エレベータ救助システムが電池によって供給される電流によって駆動される放電状態を含んでよい。これは、エレベータ救助システムの動作能力を保証することを可能にし、エレベータシステムの安全性を強化する。

また、本発明の例示的な実施形態は、昇降路に沿って移動するために構成される少なくとも１つのエレベータかご、及び本発明の例示的な実施形態に係る電気システムを含むエレベータシステムも含む。エレベータシステムは、電池が外部停電の場合にエレベータ救助実行を実行するために十分な電荷を含む場合に操作されることが保証されるので、これは、高い動作安全を有するエレベータシステムを提供する。

本発明は例示的な実施形態を参照して説明されてきたが、多様な変更が加えられてよく、同等物が本発明の範囲から逸脱することなくその要素の代わりになってよいことが当業者によって理解される。さらに、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく、本発明の教示に特定の状況または材料を採用するために多くの変更が加えられてよい。したがって、本発明が、開示されている特定の実施形態に制限されないが、本発明が従属請求項の範囲に入るすべての実施形態を含むことが意図される。

１ エレベータシステム
２ 電気システム
３ 引張部材
４ 昇降路
５ 駆動装置
６ エレベータかご
７ エレベータ制御装置
８ 乗場
９ エレベータかごの天井
１０ 乗場ドア
１２ エレベータかごドア
１４ エレベータかごコントロールパネル
１６ 乗場コントロールパネル
２０ 緊急電源
２２ 電池監視装置
２４ 電池
２６ 充電器回路
２８ 外部電源

Claims (15)

1. 電気システム（２）の電池（２６）の充電状態の監視方法であって、
   前記電池（２６）の前記充電状態を表す数値を初期数値に設定するステップと、繰り返し、
   前記電気システム（２）の現在の動作状態、及び前記現在の動作状態がアクティブである期間（Ｔ₁〜Ｔ₁₀）を決定するステップと、
   前記電気システム（２）の前記決定された現在の動作状態及び前記現在の動作状態がアクティブである前記期間（Ｔ₁〜Ｔ₁₀）の関数として前記充電状態の変化を計算するステップと、
   前記数値に前記充電状態の前記計算された変化を加算するまたは前記数値から前記充電状態の前記計算された変化を減算することによって前記電池（２６）の前記充電状態を表す前記数値を更新するステップと、
   を含む、前記方法。
2. 前記充電状態の前記変化を計算するために使用される前記関数が、前記決定された現在の動作状態及び前記対応する期間（Ｔ₁〜Ｔ₁₀）と関連付けられた因数の積である、請求項１に記載の方法。
3. 前記電池（２６）の前記充電状態を表す前記数値が、所定の第１の閾値（Ｔｈ₁）より下にある場合に、警報信号を送出するステップをさらに含む、先行請求項のいずれかに記載の方法。
4. 前記方法が、前記電池（２６）の前記充電状態を表す前記数値が、所定の第２の閾値（Ｔｈ₂）より下にある場合に、前記電気システム（２）の追加の動作を停止することをさらに含む、先行請求項のいずれかに記載の方法。
5. 前記電池（２６）の前記最大充電状態を表す前記値を時間の関数として制限するステップをさらに含む、先行請求項のいずれかに記載の方法。
6. 前記電気システム（２）の前記現在の動作状態が、
   外部電源（２８）から電流を供給することによって前記電池（２６）が充電される充電状態と、
   前記電池（２６）によって供給される電流を使用し、前記電気システム（２）を操作することによって前記電池（２６）が外部に放電される放電状態と、
   前記電池（２６）が充電状態でも放電状態でもない休止状態と、
   の１つまたは複数を含む、先行請求項のいずれかに記載の方法。
7. 前記電気システム（２）がエレベータ救助システムであり、前記方法が、前記エレベータ救助システムが前記電池（２６）によって供給される電流によって駆動される放電状態を含む、先行請求項のいずれかに記載の方法。
8. 電気システム（２）であって、
   電気エネルギーを貯蔵するための電池（２６）と、
   前記電池（２６）の充電状態を表す数値を初期値に設定すること、及び繰り返し
   前記電気システム（２）の現在の動作状態、及び前記現在の動作状態がアクティブである期間（Ｔ₁〜Ｔ₁₀）を決定し、
   前記電気システム（２）の前記決定された現在の動作状態及び前記現在の動作状態がアクティブである前記期間（Ｔ₁〜Ｔ₁₀）の関数として前記電池（２６）の前記充電状態の変化を計算し、
   前記数値に前記充電状態の前記計算された変化を加算するまたは前記数値から前記充電状態の前記計算された変化を減算することによって前記電池（２６）の前記充電状態を表す前記数値を更新する
   ことによって、前記電池（２６）の前記充電状態を表す数値を決定するために構成される電池監視装置（２２）と、
   を備える、前記電気システム（２）。
9. 前記充電状態の前記変化を計算するために使用される前記関数が、前記決定された現在の動作状態及び前記対応する期間（Ｔ₁〜Ｔ₁₀）と関連付けられた因数の積である、請求項８に記載の電気システム（２）。
10. 前記電池監視装置（２２）が、前記電池（２６）の前記現在の充電状態を表す前記数値が所定の閾値（Ｔｈ₁、Ｔｈ₂）より下にある場合に、警報信号を送出するために構成される、請求項８または９に記載の電気システム（２）。
11. 前記電池監視装置（２２）が、前記電池（２６）の前記現在の充電状態を表す最大値を時間の関数として制限するためにさらに構成される、請求項８から１０のいずれかに記載の電気システム（２）。
12. 前記電気システム（２）の前記現在の動作状態が、
    外部電源（２８）から電流を供給することによって前記電池（２６）が充電される充電状態と、
    前記電池（２６）によって供給される電流を使用し、前記電気システム（２）を操作することによって前記電池（２６）が外部に放電される放電状態と、
    前記電池（２６）が充電状態でもなく、放電状態でもない休止状態と、
    の１つまたは複数の状態を含む、請求項８から１１のいずれかに記載の電気システム（２）。
13. 前記電気システム（２）は、エレベータ救助システムが前記電池によって供給される電流によって駆動される放電状態を含む前記エレベータ救助システムである、請求項８から１２のいずれかに記載の電気システム（２）。
14. エレベータシステム（１）であって、
    複数の乗場（８）の間で昇降路（４）に沿って移動するために構成される少なくとも１つのエレベータかご（６）と、
    請求項１３に記載の電気システム（２）と、
    を備える、前記エレベータシステム（１）
15. 前記電池（２６）の決定された充電状態が所定の第１の閾値（Ｔｈ₁）より下にある場合に、保守呼出しを送出するため、及び／または前記乗場（８）の１つに前記少なくとも１つのエレベータかご（６）を移動させ、前記エレベータかご（６）のあらゆるドア（１０、１２）を開き、前記電池（２６）の前記決定された充電状態が所定の第２の閾値（Ｔｈ₂）より下にある場合に前記エレベータシステム（１）のいずれの追加動作も停止するために構成される、請求項１４に記載のエレベータシステム（１）。

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