KR101269986B1 - 2차 전력 공급원 관리부를 갖는 엘리베이터 및 빌딩 전원 시스템 - Google Patents

2차 전력 공급원 관리부를 갖는 엘리베이터 및 빌딩 전원 시스템 Download PDF

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존 피. 웨슨
마우로 제이. 아탈라
스텔라 엠. 오기아누
윌리엄 에이. 베로네시
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오티스 엘리베이터 컴파니
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Abstract

시스템(10)은 1 차 전원(20)의 고장 후에 엘리베이터 및 빌딩 시스템(18)에 전력을 공급하기 위하여 2 차 전원(30)으로부터의 전력을 관리한다. 이용가능한 전력 모니터는 2 차 전원으로부터 이용가능한 전력의 측정치 또는 추정치(예컨대, 충전상태)를 제공한다. 수요 모니터링 시스템(46)은 엘리베이터 시스템 내의 각각의 엘리베이터에 대한 승객의 수요와 관련된 신호를 발생시킨다. 그 다음, 제어기(34)는 2 차 전원으로부터 이용가능한 전력 및 엘리베이터 시스템 내의 승객의 수요를 토대로, 2 차 전원으로부터 엘리베이터 및 빌딩 시스템으로의 전력의 할당에 대한 우선 순위를 정한다.

Description

2차 전력 공급원 관리부를 갖는 엘리베이터 및 빌딩 전원 시스템{ELEVATOR AND BUILDING POWER SYSTEM WITH SECONDARY POWER SUPPLY MANAGEMENT}
본 발명은 전력 시스템들에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 2차 전력 공급원으로부터 엘리베이터 및 빌딩 전기 시스템들로의 전력을 관리하는 전력 시스템에 관한 것이다.
엘리베이터 드라이브 시스템은 통상적으로 전력 공급원으로부터의 특정 입력 전압 범위에 걸쳐 작동하도록 설계된다. 드라이브의 구성요소들은 전력 공급원이 지정된 입력 전압 범위 내에서 유지되는 동안 드라이브가 연속적으로 작동할 수 있도록 하는 전압 및 전류 양을 갖는다. 하지만, 특정 시장에서는, 설비 네트워크(utility network)가 덜 신뢰적이고, 설비 전압이 떨어지고, 전압이 급등하며(surge), 브라운아웃(brownout) 조건들[즉, 드라이브의 허용 폭(tolerance band) 아래의 전압 조건들], 및/또는 전력 손실 조건들이 퍼져 있다.
전압이 떨어지고, 전력 손실이 발생하는 경우에, 전력 공급원 공칭 작동 전압 범위로 되돌아갈 때까지 엘리베이터가 엘리베이터 승강로 내에서 정지될(stall) 수 있다. 종래의 시스템에서는, 유지보수 담당자가 브레이크를 해제하여 캡의 움직임을 아래 또는 위로 제어함으로써 엘리베이터가 가장 가까운 층으로 이동할 수 있을 때까지 엘리베이터 내에 승객들이 갇혀있을 수도 있다. 보다 최근에는, 자동 구조 작동을 채택하는 엘리베이터 시스템들이 도입되어 왔다. 이들 엘리베이터 시스템들은 승객의 하차를 위해 엘리베이터가 다음 층으로 이동하기 위한 전력을 제공하기 위하여 전기 고장 후에 제어되는 전기 에너지 저장 디바이스들을 포함한다. 하지만, 많은 전류 자동 구조 작동 시스템들은 복잡하고, 구현하는 데 많은 비용이 들며, 전기 고장 후에 엘리베이터 드라이브로 신뢰성이 떨어지는 전력을 제공할 수 있다. 또한, 이들 시스템들은, 기본적인 구조 또는 대피(evacuation) 능력을 위해 빌딩의 조명 및 제어 시스템들, 통신 시스템들, 및 공조냉난방 및 환기 시스템들(heating, ventilation, and air conditioning system)을 위한 전력을 제공하지 못하는 경우가 종종 있다.
본 발명은 1 차 전원의 고장 후에 엘리베이터 및 빌딩 시스템들에 전력을 공급하기 위한 2 차 전원으로부터의 전력을 관리하는 시스템에 관한 것이다.
이용가능한 전력 모니터는 2 차 전원으로부터 이용가능한 전력의 지표(indication)를 제공한다. 수요(demand) 모니터링 시스템은 엘리베이터 시스템 내의 각각의 엘리베이터에 대한 승객의 수요와 관련된 신호를 발생시킨다. 그 다음, 제어기는 2 차 전원으로부터 이용가능한 전력 및 엘리베이터 시스템 내의 승객의 수요를 토대로, 2 차 전원으로부터 엘리베이터 및 빌딩 시스템들로 전력의 할당량을 우선적으로 처리한다.
도 1은 정상 조건 및 전기 고장 조건 동안 엘리베이터 및 빌딩 전기 시스템들을 구동하기 위한 전력 시스템의 개략도;
도 2는 전기 고장 후에 엘리베이터 및 빌딩 전기 시스템들로 전력을 공급하기 위하여 2 차 전력 공급원으로부터의 전력을 관리하는 프로세스의 흐름도이다.
도 1은 엘리베이터(14)의 호이스트 모터(12), 엘리베이터 전기 시스템(16), 및 빌딩 전기 시스템(18)을 구동하기 위한 전력 시스템(10)의 개략도이다. 엘리베이터 전기 시스템(16)은 엘리베이터 조명을 포함하며, 예를 들어 전기 시스템들을 제어할 수 있다. 공조냉난방 및 환기(HVAC) 시스템(18a), 빌딩 통신 시스템(18b)(예를 들어, 확성기), 및 빌딩 정보 디스플레이 시스템(18c)이 빌딩 전기 시스템(18)의 예들로서 도시되어 있다. 또한, 전력 시스템(10)은 1 차 전력 공급원(20), 전력 컨버터(22), 전력 버스(24), 평활 커패시터(26), 전력 인버터(28), 전기 고장 센서(29), 2 차 전력 공급원(30), 가용 전력 모니터(32), 제어 블록(control block; 34), 목적지 엔트리 시스템(destination entry system; 36), 목적지 엔트리 입력 디바이스들(37a), 비디오 센서들(37b), 전력 컨버터들(38), 및 스위치들(39a, 39b, 39c, 39d, 및 39e)을 포함한다. 1 차 전력 공급원(20)은 전기 설비, 예컨대 상용 전원일 수 있다. 2 차 전력 공급원(30)은, 빌딩 백-업 전원, 예컨대 발전기 또는 재생가능한 전원, 예컨대 충전가능한 배터리일 수 있으며, 이는 1 차 전원(20)이 고장 난 경우에 시동된다. 엘리베이터(14)는 엘리베이터 차체(40) 및 균형추(42)를 포함하며, 이들은 로핑(roping; 44)을 통해 호이스트 모터(12)에 연결된다. 부하 무게 센서(load weight sensor; 46)는 엘리베이터 차체(40) 내의 부하에 관한 신호를 제어 블록(34)으로 제공하도록 구성된다.
후술되겠지만, 전력 시스템(10)은 1 차 전력 공급원(20)으로부터의 전력이 불충분한 경우에 호이스트 모터(12), 엘리베이터 전기 시스템(16), 및 빌딩 전기 시스템(18)을 구동하도록 구성된다. 예를 들어, 특정 시장들에서는, 영구(persistent) 설비 전압이 떨어지거나 또는 브라운아웃 조건들(즉, 드라이브의 허용 폭 아래의 전압 조건들)이 퍼져 있는 경우 설비 네트워크가 덜 신뢰적이다. 본 발명에 따른 전력 시스템(10)은 이들 이상이 있는 주기 동안 호이스트 모터(12), 엘리베이터 전기 시스템(16), 및 빌딩 전기 시스템(18)의 연속적인 작동을 가능하게 한다. 전력 시스템(10)은 전기 고장 후, 또는 브라운아웃 조건들 동안 엘리베이터 및 빌딩 시스템들의 연장된 작동을 제공하기 위하여 2 차 전력 공급원(30)으로부터의 전력을 관리한다.
전력 컨버터(22) 및 전력 인버터(28)는 전력 버스(24)에 의하여 연결된다. 평활 커패시터(26)는 전력 버스(24)를 가로질러 연결된다. 1 차 전력 공급원(20)은 전력을 전력 컨버터(22)에 제공한다. 전력 컨버터(22)는 1 차 전력 공급원(20)으로부터의 3-상 AC 전력을 DC 전력으로 컨버트하도록 작동하는 3-상 전력 인버터이다. 일 실시예에서, 전력 컨버터(22)는 병렬-연결된 트랜지스터들(50) 및 다이오드들(52)을 포함하는 복수의 전력 트랜지스터 회로들을 포함한다. 각각의 트랜지스터(50)는, 예를 들어 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT)일 수 있다. 각각의 트랜지스터(50)의 제어된 전극(즉, 게이트 또는 베이스)는 제어 블록(34)에 연결된다. 제어 블록(34)은 1 차 전력 공급원(20)으로부터의 3-상 AC 전력을 DC 출력 전력으로 컨버트하도록 전력 트랜지스터 회로들을 제어한다. DC 출력 전력은 전력 버스(24) 상의 전력 컨버터(22)에 의하여 제공된다. 평활 커패시터(26)는 DC 전력 버스(24) 상의 전력 컨버터(22)에 의하여 제공되는 정류된 전력을 평활화한다. 1 차 전력 공급원(20) 및 2 차 전력 공급원(30)이 3-상 AC 전력 공급원들인 것으로 나타나 있으나, 전력 시스템(10)은 단상 AC 전원 및 DC 전원을 포함하는 어떠한 타입의 전원으로부터도 전력을 수용하도록 구성될 수 있다는 것이 중요하다.
또한, 전력 컨버터(22)의 전력 트랜지스터 회로들은 전력 버스(24) 상의 전력이 1 차 전력 공급원(20) 및/또는 2 차 전력 공급원(30)으로 인버트되고 제공될 수 있도록 한다. 일 실시예에서, 제어 블록(34)은 1 차 전력 공급원(20)에 3-상 AC 전력 신호를 제공하기 위해 전력 컨버터(22)의 트랜지스터들(50)을 주기적으로 스위칭하기 위하여 게이팅 펄스(gating pulse)들을 발생시키도록 펄스 폭 변조(PWM)를 채택한다. 다른 실시예에서, 제어 블록(34)은 2 차 전력 공급원(30)에 DC 전력을 제공하도록 트랜지스터들(50)을 작동시킨다. 이 재발전(regenerative) 구조는 1 차 전력 공급원(20)과 관련된 요건을 줄여주고 및/또는 2 차 전력 공급원(30)의 충전을 가능하게 한다.
전력 인버터(28)는 전력 버스(24)로부터의 DC 전력을 3-상 AC 전력으로 인버트도록 작동가능한 3-상 전력 인버터이다. 전력 인버터(28)는 병렬-연결된 트랜지스터들(54) 및 다이오드들(56)을 포함하는 복수의 전력 트랜지스터 회로들을 포함한다. 각각의 트랜지스터(54)는, 예를 들어 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT)일 수 있다. 각각의 트랜지스터(54)의 제어된 전극(즉, 게이트 또는 베이스)는 제어 블록(34)에 연결된다. 제어 블록(34)은 전력 버스(24) 상의 DC 전력을 3-상 AC 출력 전력으로 인버트하도록 전력 트랜지스터 회로들을 제어한다. 전력 인버터(28)의 출력부들에서의 3-상 AC 전력은 호이스트 모터(12)로 제공된다. 일 실시예에서, 제어 블록(34)은 3-상 AC 전력 신호를 호이스트 모터(12)로 제공하기 위해 전력 인버터(28)의 트랜지스터들(54)을 주기적으로 스위칭하기 위하여 게이팅 펄스들을 발생시키도록 PWM을 채택한다. 제어 블록(34)은 트랜지스터(54)들의 게이팅 펄스의 주파수 및 크기를 조정함으로써 엘리베이터(14) 이동의 속도와 방향을 변화시킬 수 있다.
또한, 전력 인버터(54)의 전력 트랜지스터 회로들은 엘리베이터(14)가 호이스트 모터(12)를 구동하는 경우 발전되는 전력을 정류하도록 작동 가능하다. 예를 들어, 호이스트 모터(12)가 전력을 발전하는 경우, 제어 블록(34)은 전력 인버터(28) 내의 트랜지스터들(54)을 제어하여 발전된 전력을 컨버트하고 DC 전력 버스(24)에 제공될 수 있도록 한다. 평활 커패시터(26)는 전력 버스(24) 상의 전력 인버터(28)에 의해 제공된 컨버트된 전력을 평활화한다.
호이스트 모터(12)는 엘리베이터 차체(40)와 균형추(42) 간 이동속도와 방향을 제어한다. 호이스트 모터(12)를 구동하는 데 필요한 전력은 엘리베이터 차체(40)의 부하뿐만이 아니라 엘리베이터(14)의 가속도와 방향에 따라 변한다. 예를 들어, 엘리베이터 차체(40)가 가속되거나, 균형추(42)의 무게보다 큰 부하(즉, 무거운 부하)와 함께 상승하거나, 또는 균형추(42)의 무게보다 적은 부하(즉, 가벼운 부하)로 하강하는 경우, 호이스트 모터(12)를 구동하는 데 최대량의 전력이 필요하게 된다. 엘리베이터(14)가 균형잡힌 부하를 가지고 고정된 속도로 레벨링하거나(leveling) 운행중인 경우, 이는 보다 적은 양의 전력을 이용하여 이루어질 수 있다. 엘리베이터 차체(40)가 감속되거나, 무거운 부하를 가지로 하강하거나, 또는 가벼운 부하를 가지고 상승하고 있는 경우, 엘리베이터 차체(40)를 호이스트 모터(12)를 구동한다. 이 경우에, 호이스트 모터(12)는 제어 블록(34)의 제어 하에 전력 인버터(28)에 의하여 DC 전력으로 컨버트되는 3-상 AC 전력을 발생시킨다. 컨버트된 DC 전력은 1 차 전력 공급원(20)으로 되돌아가거나, 2 차 전력 공급원(30)으로 되돌아가거나, 및/또는 전력 버스(24)를 가로질러 연결되는 동적(dynamic) 브레이크 레지스터 내에서 소모될 수 있다.
단일 호이스트 모터(12)가 전력 시스템(10)에 연결되는 것으로 나타나 있으나, 전력 시스템(10)은 다수의 호이스트 모터(12)에 전력공급을 하는 것으로 수정될 수 있다는 데 유의하여야 한다. 예를 들어, 복수의 전력 인버터(28)들은 전력 버스(24)를 통해 병렬 연결되어 복수의 호이스트 모터(12)들에 전력을 제공할 수 있다. 또한, 2 차 전력 공급원이 전력 컨버터(22)의 3 상 입력 중 1 상(one phase)에 연결되는 것으로 나타나 있으나, 대안적으로 2 차 전력 공급원(30)이 DC 전력 버스(24)에 연결될 수도 있다는 데 유의하여야 한다.
전기 고장 또는 계획되거나 계획되지 않은 브라운아웃 등으로 인해, 1 차 전력 공급원(20)이 드라이브 호이스트 모터(12), 엘리베이터 전기 시스템(16), 및 빌딩 전기 시스템(18)에 충분한 전력을 공급할 수 없는 경우에, 2 차 전력 공급원(30)이 이들 시스템들을 구동하기 위한 전력을 제공한다. 전기 고장 센서(29)는 완전한 전기 고장 및 브라운아웃 조건들을 감지하고 제어부(34)로 신호를 보내며, 상기 제어부는 2 차 전력 공급원(30)으로부터의 전력을 호이스트 모터(12), 엘리베이터 전기 시스템(16) 및 빌딩 전기 시스템(18)으로 할당한다.
도 2는 1 차 전력 공급원(20)의 고장 후에, 호이스트 모터(12), 엘리베이터 전기 시스템(16), 빌딩 전기 시스템(18) 및 빌딩 시스템으로 전력을 공급하기 위하여 2 차 전력 공급원(30)으로부터의 전력을 관리하는 프로세스의 흐름 선도이다. 2 차 전력 공급원(30)의 전압은 전압 센서(32)에 의하여 측정된다(단계 60). 2 차 전력 공급원(30)으로부터 이용가능한 전력과 관련된 신호는 가용 전력 모니터(32)에 의하여 제어 블록(34)으로 제공된다. 2 차 전력 공급원(30)이 전기 에너지 저장 시스템(예컨대, 배터리 또는 슈퍼 커패시터)인 경우에, 가용 전력 신호는 감지된 전압, 1 이상의 전류, 및 2 차 전력 공급원(30)의 온도를 토대로 하는 충전 잔량(SOC)의 추정치일 수 있다.
2 차 전력 공급원(30)이 기계적 에너지을 저장하는 실시예들(예컨대 플라이휠 시스템)에서, 가용 전력 모니터(32)는 저장된 기계적 에너지를 토대로 하는 신호를 제공할 수 있다. 2 차 전력 공급원(30)이 연료 기반 발전기인 실시예들에서, 가용 전력 모니터(32)로부터의 신호는 연료 잔량의 함수일 수 있다.
또한, 제어 블록(34)은 전기 고장 후에 엘리베이터 시스템을 이용하거나 이용하기 위해 대기 중인 승객의 수를 설정하기 위하여 각각의 엘리베이터에 대한 승객의 수요를 결정한다(단계 62). 몇몇 실시예들에서, 제어 블록(34)은 엘리베이터 차체(40)의 무게와 관련된 부하 무게 센서(46)로부터의 신호를 수신한다. 그 다음, 제어 블록(34)은 엘리베이터 차체(40) 내의 승객들의 수를 추정하는 데 이 무게 측정을 이용한다. 또한, 무게 측정은 전기 고장이 발생된 경우 엘리베이터 차체(40) 내에 승객들이 존재하는지의 여부를 규명하는 데 이용될 수 있다. 그 다음, 제어 블록(34)은 엘리베이터 시스템 내에 남아 있는 수요에 대한 서비스를 제공하기 위하여 2 차 전력 공급원(30)으로부터 얼마나 많은 전력을 필요로 하는지를 결정할 수 있다.
다른 실시예들에서, 제어 블록(34)은, 엘리베이터 차체(40) 내의 승객들의 수와 엘리베이터 차체(40)에 탑승하기 위해 대기중인 승객들의 수를 포함하는, 엘리베이터 시스템에서의 승객의 수요와 관련된 목적지 엔트리 시스템(36)으로부터의 정보를 수신한다. 목적지 엔트리 시스템(36)은 도시된 단일 엘리베이터 차체(40)에 대한 서비스를 제공하지만, 통상적으로는 다수의 엘리베이터 시스템와 연계하여 이용될 수 있다. 목적지 엔트리 시스템(36)에서, 승객들은 빌딩 내 각 층에 제공되는 목적지 엔트리 입력 디바이스(37a) 상에 자신들이 원하는 목적 층들을 입력한다. 또한, 비디오 센서들(37b)이 각 층에서의 서비스를 기다리는 승객 수의 목적지 엔트리 시스템(36)에 대한 입력을 제공할 수 있다. 그 다음, 각각의 승객이 자신의 목적지 요청에 대해 가장 효율적인 서비스를 제공할 수 있는 엘리베이터 차체(40)에 할당된다. 엘리베이터는 할당된 엘리베이터 상의 승객이 요청한 층들과, 할당된 엘리베이터가 추가적인 승객을 태우기로 약속된 층들에 정지한다. 제어 블록(34)은 이 할당 정보를 이용하여, 엘리베이터 시스템에서의 나머지 수요에 대한 서비스를 제공하기 위해 2 차 전력 공급원(30)으로부터 얼마나 많은 전력을 필요로하는지를 결정하도록 도울 수 있다.
그 다음, 제어 블록(34)은 2 차 전력 공급원(30)의 측정된 전압 및 승객의 수요를 토대로 2 차 전력 공급원(30)으로부터의 전력 분배를 우선적으로 처리한다(단계 64). 2 차 전력 공급원(30)으로부터의 전력의 이용은 승객의 수요에 대해 효율적이고, 신속하며 안전하게 서비스를 제공하거나, 비상 상황시 빌딩으로부터 승객들을 대피시키기 위해 엘리베이터 및 빌딩 전기 시스템들이 전력을 공급받을 수 있도록 우선 처리된다. 전력 시스템(10) 내의 전기 시스템들은 호이스트 모터(12), 엘리베이터 전기 시스템(16), HVAC 시스템(18a), 빌딩 통신 시스템(18b), 및 빌딩 정보 디스플레이 시스템(18c)을 포함한다. 제어 블록(34)은 최소의 빌딩 기능들, 예컨대 전기 고장의 경우에 호이스트 모터(12) 및 엘리베이터 전기 시스템(16) 내의 최소 조명을 구동하기 위한 전력을 가장 높은 우선순위로 설정할 수 있다. 제어 블록(34)은 승객의 수요를 충족시키는 것과 빌딩의 안전에 대한 임계사항(criticality)을 토대로 보다 낮은 우선 수준으로 다른 전기 시스템들(또는 그들의 하위시스템들)을 설정할 수 있다. 2 차 전력 공급원(30)의 에너지가 고갈되어 감에 따라, 가장 낮은 우선 순위의 전기 시스템들로부터 먼저 전력이 끊어지고, 가장 높은 우선 순위의 전기 시스템들은 가장 마지막에 전력이 끊어지도록, 이들 우선 수준들은 2 차 전력 공급원(30)의 전압을 기반으로 할 수 있다. 가능한 한 엘리베이터 전기 시스템(16), HVAC 시스템(18a), 빌딩 통신 시스템(18b), 및 빌딩 정보 디스플레이 시스템(18c)의 작동을 연장시킴으로써, 엘리베이터 차체(40) 내의 승객 및 빌딩의 거주자들에게 전기 고장과 관련된 정보가 보다 쉽게 전달될 수 있다. 이는, 정보를 얻은 빌딩의 거주자들이 남아 있거나, 비상의 경우에는 빌딩의 거주자들이 빌딩으로부터 보다 효율적이고 신속하게 대피할 수 있게 한다.
또한, 제어 블록(34)은 빌딩 및 엘리베이터 시스템들 내의 기존 조건들을 토대로 2 차 전력 공급원(30)으로부터의 전력 분배 우선 수준을 조정할 수 있다. 예를 들어, 부하 무게 센서(40) 및/또는 목적지 엔트리 시스템(36)으로부터의 신호들이 전기 고장 후에 서비스되어야 할 나머지 승객의 수요가 존재한다는 것을 나타내는 경우, 호이스트 모터(12) 및 엘리베이터 전기 시스템(16)(예를 들어, 엘리베이터 조명, 엘리베이터 통신, 등)으로 전력을 제공하는 것이 HVAC 시스템(18a) 또는 빌딩 디스플레이(18c) 등에 대한 승객의 수요에 서비스를 제공하는 것과 같이 중요하지 않은 다른 시스템들에 전력을 제공하는 것에 비해 우선권을 가질 수 있다. 모든 승객의 수요에 대해 서비스를 제공한 후에, HVAC 시스템(18a), 빌딩 통신 시스템(18b), 및 빌딩 디스플레이(18c)가 엘리베이터 전기 시스템(16) 및 호이스트 모터(12)보다 높은 우선권을 갖도록 제어 블록이 전력 분배의 우선 수준을 재조정할 수 있다. 이러한 방식으로, 우선 수준들이 빌딩 조건들이 변함에 따라 가변적이기 때문에 제어 블록(16)에서의 전력 분배의 우선권지정은 동적이다.
또한, 엘리베이터 차체(40)에 할당된 모든 승객의 수요가 서비스되도록 보장하는 한편, 2 차 전력 공급원(30)으로부터의 전력을 효율적으로 이용하기 위해 부하 무게 센서(46) 및 목적지 엔트리 시스템(36)으로부터의 신호들의 조합이 이용될 수도 있다. 예를 들어, 상술된 바와 같이, 엘리베이터 차체(40)가 감속되거나, 무거운 부하를 가지고 하향되거나 또는 가벼운 부하를 가지고 상향되고 있는 경우, 엘리베이터 차체(40)가 호이스트 모터(12)를 구동시킨다. 따라서, 제어 블록(34)은 목적지 엔트리 시스템(36)을 통해 엘리베이터 차체(40)에 할당되는 승객들의 수를 제어하여 엘리베이터 운행 횟수를 극대화시킴으로써 호이스트 모터(12)가 전력을 재발생시키도록 한다. 이는, 통상적으로 호이스트 모터(12)를 구동시키기 위해 지정된 전력이 다른 엘리베이터 및 빌딩 전기 시스템들에 대해서도 이용될 수 있도록 한다. 결과적으로, 제어 블록(34)은 호이스트 모터가 전력을 재발생시키는 동안 빌딩 전기 시스템들(18)이 보다 높은 우선 순위로 재조정될 수 있다. 또한, 재발생된 전력은 컨버트되고 2 차 전력 공급원(30)으로 되돌아가, 전기 고장 후에 엘리베이터 및 빌딩 전기 시스템들의 작동을 연장시키고, 추가적으로 재발생된 운행들의 개시가 가능해지는 지점을 지날 때 배터리가 고갈되는 것을 피할 수 있다.
그 다음, 제어 블록(34)은 우선하는 전력 분배를 토대로 호이스트 모터(12), 엘리베이터 전기 시스템(16), 및 빌딩 전기 시스템(18)에 전력을 할당한다(단계 66). 도 1에 도시된 실시예에서, 제어 블록(34)은 스위치들(39a, 39b, 39c, 39d, 및 39e)에 신호들을 제공하도록 구성된다. 스위치들(39a 내지 39e)은 트랜지스터들이나, 기계적 스위치들이나, 또는 DC/DC 컨버터들을 포함하는 2 개의 노드들 간의 제어가능한 연결을 원활히 하는 어떠한 타입의 전력 제어 디바이스로도 이루어질 수 있다. 제어 블록(34)은 다양한 시스템들의 우선 수준들 및 2 차 전력 공급원(30)의 측정된 전압을 토대로, 엘리베이터 전기 시스템(16) 및 빌딩 전기 시스템(18)을 2 차 전력 공급원(30)에 연결하기 위해 스위치들(39a 내지 39e)의 상태를 제어한다. 스위치들(39a 내지 39e)은 단순히 전력을 연결하고 끊거나, 또는 전달된 전력의 양을 조정할 수도 있다. 각각의 스위치들(39a 내지 39e)은 단일 스위칭 디바이스이거나, 또는 선택된 개별 구성요소들 또는 엘리베이터 전기 시스템(16) 및 빌딩 전기 시스템(18)의 하위시스템들로 전력이 지향될 수 있도록 다수의 디바이스들일 수도 있다.
2 차 전력 공급원(30)으로부터의 전압이 시스템에 적절한 수준으로 승압(step up) 또는 감압(step down)되도록 2 차 전력 공급원(30)과 각각의 전기 시스템 사이에 적절한 크기의 DC/DC 전력 컨버터들(38)이 연결된다. 예를 들어, 2 차 전력 공급원(30)의 측정된 전압 및 우선 수준들이 호이스트 모터(12) 및 엘리베이터 전기 시스템(16)으로만 전력이 분배되도록 이루어지는 경우, 제어 블록(34)은 엘리베이터 전기 시스템(16)을 2 차 전력 공급원(30)에 연결하기 위해 스위치들(39a 및 39b)을 폐쇄하고, 3 상 전력을 호이스트 모터(12)에 공급하기 위해 컨버터(22) 및 인버터(24)를 작동시킨다. 또 다른 예시로서, 모든 승객의 수요에 대한 서비스가 제공되면, 제어 블록(34)은 스위치들(39a, 39c, 39d 및 39e)을 폐쇄하고 빌딩에서의 대피를 원활히 하기 위해 2 차 전력 공급원(30)을 빌딩 전기 시스템(18)에 연결하기 위하여 스위치(39b)를 개방한다.
빌딩이 비워지고 송전 정지(power outage)된 동안, 상향 이동하는 빈 엘리베이터 차체들은 전력을 발생시키며, 50 % 이상의 화물을 탑재(playload)한 하향 이동하는 차체들 또한 전력을 발생시킨다. 이러한 장점을 취하기 위해 대피가 관리될 수 있는 경우, 에너지 손실들을 고려한 후에 에너지 발생 및 에너지 소모 운행들을 갖는 임의의 작동과 비교하였을 때 2 차 전력 공급원(30)으로부터의 가용 전력이 연장될 수 있다. 그러므로, 제어부(34)는 엘리베이터(14)의 작동을, 승객 트래픽이 하향 이동하고 빌딩에서 나가도록 [목적지 엔트리 입력 디바이스들(37a)과 연관된 음성 또는 디스플레이 안내들에 의하여] 권장하는 패턴으로 강제될 수 있다. 대피는 빌딩의 최상부에서 시작되고 아래로 진행된다. 승강장들 부근 층들 상의 센서들(37b)은 승객들을 검출하고, 차체(40) 내의 부하 센서(46)는 차체(40)가 비워지거나 가벼운지를 결정한다.
요약하면, 본 발명은 1 차 전원의 고장 후에 엘리베이터 및 빌딩 시스템들로 전력을 공급하기 위하여 2 차 전원으로부터의 전력을 관리하기 위한 시스템에 관한 것이다. 가용 전력 모니터는 2 차 전원으로부터 이용가능한 전력을 결정한다. 수요 모니터링 시스템은 엘리베이터 시스템 내의 각각의 엘리베이터에 대한 승객의 수요와 관련된 신호를 발생시킨다. 그 다음, 제어기는 2 차 전원으로부터 이용가능한 전력 및 엘리베이터 시스템 내의 승객의 수요를 토대로, 2 차 전원으로부터 엘리베이터 및 빌딩 시스템들로의 전력 할당에 대한 우선 순위를 정한다. 2 차 전원으로부터의 전력을 관리함으로써, 개선되고 연장된 구조, 비상, 또는 대피 엘리베이터 서비스들 및 능력들이 제공될 수 있다. 또한, 2 차 전원으로부터의 전력은, 엘리베이터 및 빌딩의 조명 및 정보 디스플레이들뿐만 아니라 엘리베이터 시스템 외부의 빌딩의 핵심적인 비상시의 특징부들에 전력을 공급하는 데 이용될 수도 있다. 이들 추가적인 능력들은 전기 고장 또는 브라운아웃 후에 엘리베이터 시스템 내에 남아 있는 승객의 수요에 대해 효율적이고 효과적인 서비스를 제공하는 데 중요하다.
본 발명은 바람직한 실시예들을 참조하여 설명되었으나, 당업자라면 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않는 형태 및 세부사항에 있어서의 변경들이 가해질 수도 있다는 것을 이해할 것이다.

Claims (28)

1 차 전원의 고장 후에 엘리베이터 시스템 및 빌딩 시스템들에 전력을 공급하기 위하여 전기 에너지 저장 시스템을 포함하는 2 차 전원으로부터의 전력을 관리하는 시스템에 있어서, 상기 시스템은:
상기 2 차 전원으로부터 이용가능한 전력의 지표(indication)를 제공하도록 작동가능한 가용 전력 모니터;
상기 엘리베이터 시스템 내의 각각의 엘리베이터에 대한 승객의 수요와 관련된 신호를 발생시키도록 작동가능한 수요(demand) 모니터링 시스템; 및
상기 2 차 전원으로부터 이용가능한 상기 전력의 지표 및 상기 엘리베이터 시스템 내의 상기 승객의 수요를 토대로, 상기 2 차 전원으로부터의 전력의 할당에 있어 상기 엘리베이터 시스템 및 빌딩 시스템들 간의 우선순위를 정하도록(prioritize) 구성되는 제어기를 포함하고,
상기 2 차 전원은 상기 엘리베이터 시스템에 의해 재발전된 전력으로 재충전될 수 있는 2 차 전원으로부터의 전력을 관리하는 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 수요 모니터링 시스템은 엘리베이터 부하 무게를 측정하도록 작동가능한 각각의 엘리베이터와 연관된 부하 센서를 포함하는 2 차 전원으로부터의 전력을 관리하는 시스템.
제 2 항에 있어서,
각각의 엘리베이터의 이동은 호이스트 모터에 의하여 제어되며, 또한 상기 제어기는, 상기 엘리베이터 부하 무게가 상기 호이스트 모터로 하여금 상기 2 차 전원으로 공급되는 전력을 재발생시키도록 하기에 충분한 경우 엘리베이터가 운행될 수 있도록 구성되는 2 차 전원으로부터의 전력을 관리하는 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 2 차 전원으로부터 이용가능한 상기 전력의 지표가 임계치 아래에 있는 경우, 상기 제어기는 상기 2 차 전원으로부터 상기 빌딩 시스템으로 공급되는 전력을 최소화하고, 남아 있는 승객의 수요에 대한 서비스를 제공하기 위하여 상기 엘리베이터 시스템에 전력을 할당하는 2 차 전원으로부터의 전력을 관리하는 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 수요 모니터링 시스템은 각각의 엘리베이터에 할당된 수요를 추적하는 목적지 엔트리 시스템을 포함하는 2 차 전원으로부터의 전력을 관리하는 시스템.
제 2 항에 있어서,
상기 수요 모니터링 시스템은 각각의 층 상에서 대기중인 승객들의 추정치를 토대로 하는 신호를 제공하는 2 차 전원으로부터의 전력을 관리하는 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 2 차 전원으로부터 상기 엘리베이터 시스템 또는 빌딩 시스템들의 구성요소로 전달되는 전력을 제어하기 위하여 상기 구성요소와 상기 2 차 전원 사이에 각각 연결되는 복수의 전력 제어 디바이스들을 더 포함하며,
상기 제어기는 또한, 상기 2 차 전원으로부터 이용가능한 상기 전력의 지표 및 상기 엘리베이터 시스템 내의 상기 승객의 수요를 토대로, 상기 복수의 전력 제어 디바이스들을 제어하도록 작동가능한 2 차 전원으로부터의 전력을 관리하는 시스템.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 이용가능한 전력의 지표는 충전상태(state-of-charge) 신호를 포함하는 2 차 전원으로부터의 전력을 관리하는 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 1 차 전원의 고장과 관련된 상태 정보를 제공하는 승객 경보 시스템을 더 포함하는 2 차 전원으로부터의 전력을 관리하는 시스템.
제 10 항에 있어서,
상기 승객 경보 시스템은 상기 2 차 전원에 의하여 급전되는 상기 엘리베이터 시스템을 이용하는 빌딩에서의 대피(evacuation)를 위해 빌딩의 거주자들에게 명령들을 제공하는 2 차 전원으로부터의 전력을 관리하는 시스템.
1 차 전원의 고장 후에 엘리베이터 시스템 및 빌딩 시스템들로 전력을 공급하기 위하여 전기 에너지 저장 시스템을 포함하는 2 차 전원으로부터의 전력을 관리하는 방법에 있어서, 상기 방법은:
상기 2 차 전원으로부터 이용가능한 전력을 결정하는 단계;
상기 엘리베이터 시스템 내의 각각의 엘리베이터에 대한 승객의 수요를 결정하는 단계;
상기 2 차 전원으로부터 이용가능한 결정된 전력 및 상기 엘리베이터 시스템 내의 상기 승객의 수요를 토대로, 상기 2 차 전원으로부터의 전력 분배에 있어 상기 엘리베이터 시스템 및 빌딩 시스템들 간의 우선 순위를 정하는 단계; 및
상기 우선 순위가 정해진 전력 분배를 토대로 상기 엘리베이터 시스템 및 빌딩 시스템들에 전력을 할당하는 단계를 포함하고,
상기 2 차 전원은 상기 엘리베이터 시스템에 의해 재발전된 전력으로 재충전될 수 있는 2 차 전원으로부터의 전력을 관리하는 방법.
제 12 항에 있어서,
상기 각각의 엘리베이터에 대한 승객의 수요를 결정하는 단계는 각각의 엘리베이터에 대한 엘리베이터 부하 무게를 측정하는 단계를 포함하는 2 차 전원으로부터의 전력을 관리하는 방법.
제 13 항에 있어서,
상기 엘리베이터 부하 무게가 상기 엘리베이터와 연관된 호이스트 모터로 하여금 전력을 재발생시키도록 하기에 충분한 경우 엘리베이터가 운행되도록 하는 단계; 및
재발생된 전력을 상기 2 차 전원으로 공급하는 단계를 더 포함하는 2 차 전원으로부터의 전력을 관리하는 방법.
제 12 항에 있어서,
상기 엘리베이터 시스템 및 빌딩 시스템들에 대한 전력의 분배에 있어 우선 순위를 정하는 단계는:
상기 2 차 전원으로부터의 이용가능한 전력이 임계치 아래에 있는지의 여부를 결정하는 단계; 및
상기 2 차 전원으로부터 이용가능한 전력이 상기 임계치 아래에 있는 경우 남아 있는 승객의 수요에 대한 서비스를 제공하기 위하여, 상기 빌딩 시스템으로 공급되는 전력보다 상기 엘리베이터 시스템으로 공급되는 전력의 우선 순위를 크게 정하는 단계를 포함하는 2 차 전원으로부터의 전력을 관리하는 방법.
제 12 항에 있어서,
상기 할당하는 단계는 상기 우선 순위가 정해진 전력 분배를 토대로, 상기 2 차 전원과 상기 엘리베이터 시스템 또는 빌딩 시스템들의 구성요소 사이에 각각 연결되는 전력 제어 디바이스들을 제어하는 단계를 포함하는 2 차 전원으로부터의 전력을 관리하는 방법.
제 12 항에 있어서,
상기 이용가능한 전력을 결정하는 단계는 상기 전기 에너지 저장 시스템의 충전상태를 추정하는 단계를 포함하는 2 차 전원으로부터의 전력을 관리하는 방법.
1 차 전원의 고장 후에 엘리베이터 시스템 및 빌딩 시스템들에 전력을 공급하기 위하여 전기 에너지 저장 시스템을 포함하는 2 차 전원으로부터의 전력을 관리하는 시스템에 있어서,
상기 엘리베이터 시스템은 호이스트 모터와 각각 연관된 1 이상의 엘리베이터들을 포함하고, 상기 시스템은:
상기 2 차 전력 공급원으로부터의 전력을 상기 호이스트 모터로 전달하기 위한 재발전 드라이브;
상기 2 차 전원으로부터 이용가능한 전력을 결정하도록 작동가능한 가용 전력 모니터;
상기 엘리베이터 시스템 내의 각각의 엘리베이터에 대한 승객의 수요와 관련된 신호를 발생시키도록 작동가능한 수요 모니터링 시스템; 및
상기 2 차 전원으로부터 이용가능한 상기 전력 및 상기 엘리베이터 시스템 내의 상기 승객의 수요를 토대로, 상기 2 차 전원으로부터의 전력의 할당에 있어 상기 엘리베이터 시스템 및 빌딩 시스템들 간의 우선순위를 정하도록 구성되는 제어기를 포함하고,
상기 2 차 전원은 상기 엘리베이터 시스템에 의해 재발전된 전력으로 재충전될 수 있는 2 차 전원으로부터의 전력을 관리하는 시스템.
제 18 항에 있어서,
상기 수요 모니터링 시스템은 엘리베이터 부하 무게를 측정하도록 작동가능한 각각의 엘리베이터와 연관된 부하 센서를 포함하는 2 차 전원으로부터의 전력을 관리하는 시스템.
제 19 항에 있어서,
각각의 엘리베이터의 이동은 호이스트 모터에 의하여 제어되며, 또한 상기 엘리베이터 부하 무게가 상기 호이스트 모터로 하여금 상기 2 차 전원으로 공급되는 전력을 재발생시키도록 하기에 충분한 경우 상기 제어기는 엘리베이터가 운행되도록 구성되는 2 차 전원으로부터의 전력을 관리하는 시스템.
제 18 항에 있어서,
상기 2 차 전원으로부터 이용가능한 상기 전력이 임계치 아래에 있는 경우, 상기 제어기는 남아 있는 승객의 수요에 대한 서비스를 제공하기 위하여 상기 1 이상의 호이스트 모터들로 충분한 전력을 할당하는 2 차 전원으로부터의 전력을 관리하는 시스템.
제 18 항에 있어서,
상기 수요 모니터링 시스템은 각각의 엘리베이터에 할당된 수요를 추적하는 목적지 엔트리 시스템을 포함하는 2 차 전원으로부터의 전력을 관리하는 시스템.
제 18 항에 있어서,
상기 2 차 전원과 상기 엘리베이터 시스템 또는 빌딩 시스템들의 구성요소 사이에 각각 연결되는 복수의 전력 제어 디바이스들을 더 포함하며,
상기 제어기는 또한, 상기 2 차 전원으로부터 이용가능한 상기 전력 및 상기 엘리베이터 시스템 내의 상기 승객의 수요를 토대로, 상기 복수의 전력 제어 디바이스들을 제어하도록 작동가능한 2 차 전원으로부터의 전력을 관리하는 시스템.
삭제
제 18 항에 있어서,
상기 이용가능한 전력 모니터는 이용가능한 전력의 측정치로서 상기 전기 에너지 저장 시스템의 충전상태 추정치를 생성하는 2 차 전원으로부터의 전력을 관리하는 시스템.
제 18 항에 있어서,
상기 1 차 전원의 고장과 관련된 상태 정보를 제공하는 승객 경보 시스템을 더 포함하는 2 차 전원으로부터의 전력을 관리하는 시스템.
제 26 항에 있어서,
상기 승객 경보 시스템은 상기 2 차 전원에 의하여 급전되는 상기 엘리베이터 시스템을 이용하는 빌딩에서의 대피를 위해 빌딩의 거주자들에게 명령들을 제공하는 2 차 전원으로부터의 전력을 관리하는 시스템.
제 18 항에 있어서,
상기 재발전 드라이브는:
상기 1 차 전원으로부터의 교류(AC) 전력을 직류(DC) 전력으로 변환하기 위한 컨버터;
상기 호이스트 모터를 구동하기 위하여 상기 컨버터로부터의 DC 전력을 AC 전력으로 변환하고, 상기 호이스트 모터가 발전하고 있는 경우에는 상기 호이스트 모터에 의하여 발생된 AC 전력을 DC 전력으로 변환하기 위한 인버터; 및
상기 컨버터 및 상기 인버터로부터의 DC 전력을 수용하기 위하여 상기 컨버터와 상기 인버터 사이에 연결되는 전력 버스를 포함하는 2 차 전원으로부터의 전력을 관리하는 시스템.
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