CN108473277A - 电梯中的运动反馈 - Google Patents
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Abstract
描述了一种电梯驱动设备，包括：驱动单元(36、37)，用于驱动电梯轿厢(32)，制动装置(35)，用于制动所述电梯轿厢(32)的运动，检测器(60)，用于检测所述驱动单元(36、37)的电操作量，和控制器(50)。所述控制器(50)配置为：释放所述制动装置(35)，将检测到的电操作量与阈值进行比较，以及当检测到的电操作量超过阈值时应用所述制动装置(35)。这样，确保了在救援情况下电梯轿厢的速度在安全限制内。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于在电梯中提供运动反馈的设备、方法及计算机程序产品。
背景技术
以下对背景技术和示例的描述可以包括对本发明的实施例的至少一些示例的但由本发明提供的见解、发现、理解或公开或者关联连同相关现有技术中未知的公开内容。本发明的一些贡献可以在下面具体指出，而本发明的其他贡献将从相关的上下文中显而易见。
本发明的一些实施例涉及电梯中的紧急情况。例如，在有人被困在电梯轿厢中并且电梯的电梯机械不能用于使轿厢进入层站的救援情况下，机械制动器被释放，以便使用轿厢和配重之间的不平衡将电梯轿厢推进到最近的门区。EN81-20 5.6.6.1要求如果机械不能被肉眼观察到，则有限制轿厢速度的措施。
一种是使用默认频率来循环/脉动制动器。然而，这会消耗大量的能量，并且可能会在停电时损害电池寿命。例如，接人(pick)状态所需的功率是保持制动器开启所需的功率的四倍。
此外，如果轿厢和配重非常接***衡，则轿厢可能根本不动。也就是说，可能会出现循环时间过短的情况，以至于在制动器再次关闭之前电梯轿厢可能甚至不移动。但是，延长循环时间可能会导致电梯轿厢的速度在高度不平衡的情况下增加太多。
因此，本发明的目的在于，在紧急情况下可以执行用于将电梯移动到层站的可靠程序。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种电梯驱动设备，包括：驱动单元，用于驱动电梯轿厢；制动装置，用于制动所述电梯轿厢的运动；检测器，用于检测所述驱动单元的电操作量；和控制器，其中，所述控制器配置为：释放所述制动装置，将检测到的电操作量与阈值进行比较，以及当检测到的电操作量超过阈值时应用所述制动装置。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于驱动电梯的方法，包括：释放配置成制动电梯轿厢的运动的制动装置；检测被配置成驱动所述电梯轿厢的驱动单元的电操作量；将检测到的电操作量与阈值进行比较；以及当检测到的电操作量超过阈值时，应用所述制动装置。
第一和第二方面可以修改如下：
驱动单元可以包括旋转电动机。
电操作量可以是在释放制动装置之后由于电梯轿厢的运动而由旋转电动机产生的电流和/或电压。
驱动单元可以包括用于使旋转电动机短路的装置，并且电操作量可以是在释放制动装置之后由于电梯轿厢的运动而由旋转电动机产生的电流。
根据另一方面，提供了一种电梯***，包括承载电梯舱室的至少一个电梯轿厢，以及根据第一方面或其修改的电梯驱动设备。
另外，根据本发明的另一方面，提供了一种用于计算机的计算机程序产品，包括当所述产品在计算机上运行时用于执行上述定义的方法的步骤的软件代码部分。该计算机程序产品可以包括其上存储有所述软件代码部分的计算机可读介质。此外，计算机程序产品可直接加载到计算机的内部存储器中和/或可经由网络通过上传、下载和推送程序中的至少一个进行传输。
根据又一方面，提供了一种设备，其包括驱动单元，用于驱动电梯轿厢；制动装置，用于制动所述电梯轿厢的运动；检测器，用于检测所述驱动单元的电操作量；和用于释放制动装置的装置、用于将检测到的电操作量与阈值进行比较的装置以及用于当检测到的电操作量超过阈值时应用制动装置的装置。
根据该方面的设备可被修改为与上述第一方面相类似。
附图说明
从下面结合附图对本发明实施例的详细描述中，这些及其他目的、特征、细节和优点将变得更加明显，其中：
图1示出了根据本发明一些实施例的电梯，
图2示出了根据本发明实施例的电梯驱动设备，
图3示出了根据本发明实施例的方法，
图4示出了表示根据本发明实施例的速度范围(scale)中的短路转矩和电流的示例的图。
具体实施方式
在下文中，将对本发明的实施例进行描述。然而，应该理解，该描述仅通过示例给出，并且所描述的实施例决不应理解为将本发明限制于此。
特别地，作为可应用实施例的电梯***的示例，将使用结合图1描述和说明的电梯***来描述不同的示例性实施例。
应该注意的是，以下示例和实施例仅被理解为说明性示例。虽然说明书可以指代若干位置中的“一”、“一个”或“一些”示例或实施例，但这并不一定意味着每个这样的参考与相同的示例或实施例相关，或者该特征仅适用于单个示例或实施例。不同实施例的单个特征也可组合以提供其他实施例。此外，诸如“包括”和“包含”的术语应被理解为不限制所描述的实施例仅由已经提及的那些特征组成；这样的示例和实施例还可以包含未特别提及的特征、结构、单元、模块等。
所述电梯***的一般元件和功能，其细节也取决于电梯***的实际类型，对于本领域技术人员而言是已知的，因此在此省略其详细描述。然而，应该注意的是，在电梯***中可以采用除了下面更详细描述的那些之外的若干附加装置和功能。
图1示出了表示其中实施例的一些示例是可实施的电梯***的配置的示意图。要注意的是，实施例的示例不限于如图1所示的具有多个高度、电梯轿厢和电梯井的电梯***结构。相反，元件、功能和结构的数量可以不同于图1所示，即可以实现或呈现比图1所示的更多(或更少)的相应高度、电梯轿厢和电梯井。
在图1中，附图标记10表示包含用于在建筑物等的楼层之间运送人员的电梯舱室的电梯轿厢。电梯轿厢10位于并行进于至少从最低楼层到达最高楼层的电梯井道或电梯井20中。机械室30设置在井道20的顶部，并且包括以电动机36形式的曳引机，其由逆变器37驱动。根据本实施例，电动机是三相同步电动机，但是电动机不限于此构造并且可以是任何类型的合适的电动旋转机器。逆变器37在该示例中是变频器，但可以是能够驱动电动机36的任何类型的逆变器。根据一些实施例，电动机36和逆变器37的组合被称为驱动单元。
应注意的是，驱动单元(逆变器37和电动机36)的位置不限于图1所示的位置。特别地，不必将驱动单元设置在单独的机械室中，而是它可以位于井道20内或井道20处的任何合适的地方。
电梯轿厢10通过电梯绳索31悬挂在井道20中，其中配重32也通过电梯绳索31悬挂。电梯绳索通过电动机36经由牵引滑轮(未示出)移动，该牵引滑轮集成到电动机36的转子中。可替代地，牵引滑轮可以与转子分开设置并由电动机驱动。
电梯***还包括一个或多个控制单元，其可以设置在不同的位置，比如在电梯轿厢10中或在控制室中等。控制单元例如负责电梯***的操作，比如驱动和制动控制、电源控制、应急控制、安全程序控制等。此外，设置电梯舱室中和每个层站处的操作面板，其通过合适的信号链路而联接到控制单元。
在每个楼层或层站处，设置层站门41、42、43和44，以允许当电梯轿厢10在该楼层停止时进入或离开电梯舱室。
在图1所示的例子中，假定发生了紧急情况或救援情况，其中电梯轿厢10在第一楼层和第二楼层之间的某处停止。例如，人们可能被困在电梯轿厢10中，并且电梯机械(包括电动机36)不能用于将轿厢带到层站。在这种情况下，制动装置35(机械制动器)被释放，以便使用轿厢和配重之间的不平衡将电梯轿厢推进到最近的门区。如上所述，EN81-205.6.6.1要求如果机械不能被肉眼观察到，则有限制轿厢速度的措施。
根据本发明的一般实施例，这种情况可以通过如图2所示的电梯设备来处理。电梯设备包括用于驱动电梯轿厢10的驱动单元(例如电动机36和包括电梯绳索31的逆变器37)、用于制动电梯轿厢10的移动的制动装置35、用于检测驱动单元的电操作量的检测器60以及控制器50。控制器配置成释放制动装置35，以将检测到的电操作量与阈值进行比较，并且在检测到的电操作量超过阈值时应用制动装置。
因此，利用输出即从驱动单元输出的电操作量来控制制动装置。即，当制动器被释放时，电梯轿厢10将由于例如电梯轿厢与配重之间的不平衡而移动。由于该移动，驱动单元(例如电动机36)也将移动，相应地，检测器检测出检测到的电操作量中的变化。当电操作量超过某个阈值时，则再次应用制动装置以停止电梯轿厢。
在图3中示出了可由控制器50执行的相应方法。在步骤S1中，制动装置35被释放。在步骤S2中，从检测器60接收输出信号，即从驱动单元输出的电操作量。在步骤S3中，将输出信号即所接收的电操作量与阈值进行比较。只要阈值未被超过(步骤S3中的“否”)，就重复步骤S3的过程，直到超过阈值(步骤S3中的“是”)。然后，应用制动装置35。
这样，即使机械不能被肉眼观察到，也可以可靠地确保电梯轿厢的移动速度受到限制。
如图3所示的方法可以重复，直到到达层站，使得例如被困人员可以离开电梯轿厢10。
在下文中，描述了本发明的一些更详细的实施例。
根据本发明的某个实施例，电动机36的电流用作电操作量。也就是说，当如上所述在救援情况下打开制动器时，将由电动机产生的电流与阈值进行比较。
因此，该电流被用作电紧急制动打开装置(例如紧急情况下使用的制动装置35)的运动反馈。将适当选择的触发电流用作阈值，并且当测量的电流超过触发值时，制动装置被释放。
在这种情况下，检测器60配置为检测流入或流出电动机36的电流。例如，霍尔元件可以应用于将逆变器与电动机的相应相的线圈连接的每条线。可替代地，可以在将逆变器与相应相的线圈连接的每条线中包括分流电阻器。然而，用于检测电流的检测器的配置不限于这些配置，只要其能够检测电流并提供指示电流的输出信号即可。而且，不必在每条线中设置电流检测器构件(比如霍尔元件或分流电阻器)。例如，在三相电动机的情况下，仅提供两相电流检测器就足够了，因为第三相中的第三电流可以基于检测到的两相电流来计算。
另外，还可以在电动机的一相处仅设置一个电流检测器元件，并且相应地设定阈值。
根据另一实施例，类似于上述实施例，电流也用作与阈值进行比较的电操作量。此外，根据该实施例，驱动单元包括用于使旋转电机短路的装置。例如，逆变器37可以配置为使电动机36短路。可替代地，可以在逆变器37和电动机36之间设置单独的开关装置，相通过该开关装置短路。
这样，电动机短路转矩被用作附加的安全方法。在这种情况下，不能测量由电动机36产生的电压，因此根据该实施例，仅电流被用作电操作量(即用于提供运动反馈)。
这样，电流被检测(或测量)，并且电动机的短路转矩将被保持，使得电梯轿厢以安全的速度移动。当测量的电流超过阈值(也称为触发值)时，应用制动装置35。
图4示出了速度范围中的短路转矩和电流的示例。速度以标称速度的百分比表示，而电流和转矩则以实际值表示。
从图4可以看出，电流的绝对值随着速度的增加而增加，因此电流可以用作电动机速度的指示。
通过在本例中将触发电流选择为17A，电动机不会达到450Nm的最大短路转矩，并且当制动器打开时，电梯轿厢将被控制并以低速行进。要注意的是，由于本例电动机中的绕组结构，在峰值之后短路转矩急剧减小，因此在高不平衡情况下，可看到电梯像自由落体一样的加速。
作为另一实施例，代替电流，电梯轿厢10的运动期间产生的电动机电压被用作电操作参数。即，与电流类似，电压也与电动机的速度有独特的关系，因此电压也可以用作速度的指示。
根据该实施例，检测器60配置为检测或测量电动机36的各相之间的电压。可替代地，还可以检测逆变器的中间电路电压(DC链路电压)。
作为另一替代实施例，电流和电压两者都可以用作电操作参数，例如以便增强检测的可靠性。即，当分别检测电流和电压时，可以提供冗余。例如，无论何时电流或电压超过其相应的阈值，都会应用制动器。这可以增强电流检测器和电压检测器之一发生故障的情况下的安全性。
因此，根据上述实施例，通过检测电操作参数并且在电操作参数超过阈值的情况下应用制动器，可以将电动机的速度以及因此电梯轿厢的速度限制为安全速度。
可以容易地实现根据实施例的解决方案，因为对于电动机控制，通常检测电流和/或电压。在这种情况下，不需要额外的硬件结构，比如特定的传感器。
本发明的实施例不限于如上所述的实施例的细节，并且可以进行各种修改。
例如，为了比较电操作量，因此不必使用实际值进行比较。相反，可以使用表示电操作量的值。例如，可以将电操作量转换为数字值进行处理，并且可以将该转换值与合适的阈值进行比较。
可替代地，可以将电操作量转换为百分比值。例如，可以将电流转换为百分比值，该百分比值表示与电动机的额定电流或最大短路转矩的关系(如上面结合图4所述)。当使用电压作为电操作量时，可以使用相对于电动机的额定电压或相对于电源电压的百分比。
因此，根据本发明的多个实施例的检测到的电操作量还包括如上所述的电操作量的转换值和/或百分比值。
图2中所示的控制器50可以与执行电梯的整体控制的控制装置分开设置，或者可以是通常执行电梯控制的多个控制单元的一部分。可替代地，控制器50可以是执行电梯的整体控制的主控制装置的一部分。
根据如上所述的一些实施例，描述了一种电梯***，通过其借助于电梯绳索和配重来移动电梯轿厢。然而，本发明的实施例也适用于具有例如不同类型的驱动单元的其他种类的电梯***或升降机，比如齿条和小齿轮电梯***、牵引电梯***，通过其借助于驱动单元来驱动电梯轿厢，驱动单元在电梯轿厢移动时输出电操作量，并且可以通过制动装置来制动驱动单元。
上述制动装置35可包括制动器(机械制动器)和相应的制动控制器。因此，在这种情况下，在本说明书中，施加或释放制动装置是指指示制动控制器释放(或打开)制动器或应用制动器。制动器可以包括设置在曳引机(由电动机36驱动)处的制动器框架和制动蹄。通过向制动器框架中的电磁体供应电流来打开制动器，其将制动蹄拉离制动表面(其可以设置在电动机36的转子上或设置在连接到电动机36的转子的驱动轴上或者在另一合适的运动部件上)。在制动框架和制动蹄之间设有弹簧，当没有电流供给电磁体时，通过该弹簧将制动器推向制动表面。然而，本发明的实施例不限于制动器的这种特定结构，并且其他合适的结构也是可能的。
应当理解，任何上述修改可以单独地或组合地应用于它们所涉及的相应方面和/或实施例，除非它们被明确地陈述为排除替代方案。
此外，电梯***元件特别是操作元件、控制元件(例如控制器50)或检测元件以及如本文所述的相应功能和其他元件、功能或应用可以通过软件实现，例如通过用于计算机的计算机程序产品和/或通过硬件。为了执行它们各自的功能，相应使用的设备、元件或功能可以包括控制、处理和/或通信/信令功能所需的若干装置、模块、单元、部件等(未示出)。这样的装置、模块、单元和部件可以包括例如一个或多个处理器或处理器单元，其包括用于执行指令和/或程序和/或用于处理数据的一个或多个处理部分、用于存储指令、程序和/或数据的存储器或存储器单元或装置，用作处理器或处理部分等的工作区域(例如ROM、RAM、EEPROM等)、用于通过软件输入数据和指令的输入或接口装置(例如软盘、CD-ROM、EEPROM等)、用于向用户提供监视和操作可能性的用户界面(例如屏幕、键盘等)、用于在处理器单元或部分的控制下建立链路和/或连接的其它接口或装置(例如有线和无线接口装置等)等。要注意的是，在本说明书中，处理部分不应该仅被认为表示一个或多个处理器的物理部分，而是也可以被认为是由一个或多个处理器执行的所涉及的处理任务的逻辑划分。
为了如上所述的本发明的目的，应该注意到：
-适合于被实现为软件代码或其一部分并且使用处理器或处理功能来运行的实施例是与独立于软件代码的并且可以使用任何已知的或将来开发的编程语言来指定，比如高级编程语言，比如objective-C、C、C++、C#、Java、Python、Javascript、其他脚本语言等，或低级编程语言，比如机器语言或汇编程序。
-实施例的实现是独立于硬件的并且可以使用任何已知的或未来开发的硬件技术或者这些技术的任意混合来实现，比如微处理器或CPU(中央处理单元)、MOS(金属氧化物半导体)、CMOS(互补MOS)、BiMOS(双极MOS)、BiCMOS(双极CMOS)、ECL(发射极耦合逻辑)和/或TTL(晶体管-晶体管逻辑)。
-实施例可被实现为单独的设备、装置、单元、手段或功能，或者以分布的方式实现，例如可以在处理中使用或共享一个或多个处理器或处理功能，或者一个或多个处理节段或处理部分可以在处理中使用和共享，其中可以使用一个物理处理器或多于一个物理处理器来实现专用于所描述的特定处理的一个或多个处理部分，
-装置可以通过半导体芯片、芯片组或者包括这种芯片或芯片组的(硬件)模块来实现，
-实施例还可以实现为硬件和软件的任何组合，比如ASIC(专用IC(集成电路))部件、FPGA(现场可编程门阵列)或CPLD(复杂可编程逻辑设备)部件或DSP(数字信号处理器)部件，
-实施例还可以实现为计算机程序产品，包括具有其中包含有计算机可读程序代码的计算机可用介质，该计算机可读程序代码适于执行如实施例中所述的过程，其中计算机可用介质可以是非暂时性介质。
尽管以上参考其特定实施例描述了本发明，但是本发明不限于此，并且可以对其进行各种修改。
Claims (11)
1.一种电梯驱动设备，包括：
驱动单元(36、37)，用于驱动电梯轿厢(32)，
制动装置(35)，用于制动所述电梯轿厢(32)的运动，
检测器(60)，用于检测所述驱动单元(36、37)的电操作量，和
控制器(50)，
其中，所述控制器(50)配置为：
释放所述制动装置(35)，
将检测到的电操作量与阈值进行比较，以及
当检测到的电操作量超过阈值时应用所述制动装置(35)。
2.根据权利要求1所述的电梯驱动设备，其中，
所述驱动单元(36、37)包括旋转电动机(36)。
3.根据权利要求2所述的电梯驱动设备，其中，
所述电操作量是在释放所述制动装置(35)之后由于所述电梯轿厢(32)的运动而由所述旋转电动机(36)产生的电流和/或电压。
4.根据权利要求2所述的电梯驱动设备，其中，
所述驱动单元(36、37)包括用于使所述旋转电动机(36)短路的装置，并且
所述电操作量是在释放所述制动装置(35)之后由于所述电梯轿厢(32)的运动而由所述旋转电动机产生的电流。
5.一种用于驱动电梯的方法，包括：
释放配置成制动电梯轿厢(32)的运动的制动装置(35)，
检测被配置成驱动所述电梯轿厢(32)的驱动单元(36、37)的电操作量，
将检测到的电操作量与阈值进行比较，以及
当检测到的电操作量超过阈值时，应用所述制动装置(35)。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，
所述驱动单元(36、37)包括旋转电动机(36)。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，
所述电操作量是在释放所述制动装置(35)之后由于所述电梯轿厢(32)的运动而由所述旋转电动机(36)产生的电流和/或电压。
8.根据权利要求6所述的方法，还包括：
使所述旋转电动机(36)短路，其中，
所述电操作量是在释放所述制动装置(35)之后由于所述电梯轿厢(32)的运动而由所述旋转电动机(36)产生的电流。
9.一种电梯***，包括：
承载电梯舱室的至少一个电梯轿厢(32)，和
根据权利要求1至4中任一项所述的电梯驱动设备。
10.一种包括代码装置的计算机程序产品，用于在处理装置或模块上运行时执行根据权利要求5至8中任一项所述的方法。
11.根据权利要求10所述的计算机程序产品，其中，所述计算机程序产品包含在计算机可读介质上，和/或所述计算机程序产品直接加载到计算机的内部存储器中和/或经由网络通过上传、下载和推送程序中的至少一个进行传输。
Applications Claiming Priority (3)
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