本公開涉及電梯系統(tǒng)，并且更具體地說涉及電梯系統(tǒng)的電梯轎廂中的補充能量存儲設(shè)備。

自推進電梯系統(tǒng)，也稱為無繩電梯系統(tǒng)，在用于捆扎系統(tǒng)的繩索的質(zhì)量過高和/或在單個井道中需要多個電梯轎廂的某些應用(例如，高層建筑)中是有用的。電梯轎廂通常需要電力以用于通風、照明系統(tǒng)、控制單元、通信單元并給安裝在例如電梯轎廂控制器上的電池組再充電。此外，在電力故障的情況下電梯轎廂可能需要備用系統(tǒng)?，F(xiàn)有系統(tǒng)使用移動電纜或集電器/滑塊來將移動電梯轎廂與沿電梯井道分布的電力線連接。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)本公開的一個非限制性實施方案的無繩電梯系統(tǒng)包括：垂直延伸的第一通道；垂直延伸的第二通道；在第一通道與第二通道之間延伸并且與第一通道和第二通道連通的轉(zhuǎn)接站；第一電梯轎廂，所述第一電梯轎廂設(shè)置在轉(zhuǎn)接站以及第一通道和第二通道中并且布置來移動通過轉(zhuǎn)接站以及第一通道和第二通道；推進系統(tǒng)，所述推進系統(tǒng)用于推進第一電梯轎廂通過至少第一通道和第二通道；第一DC能量存儲設(shè)備，所述第一DC能量存儲設(shè)備由第一電梯轎廂承載并且被配置來在正常操作期間向電梯轎廂提供補充電力；以及無線電力傳輸系統(tǒng)，所述無線電力傳輸系統(tǒng)被配置來周期性地為第一DC能量存儲設(shè)備充電。

除了前述實施方案之外，第一DC能量存儲設(shè)備包括多個電池組和用于電池平衡(cell balancing)的電路。

替代地或除此之外，在前述實施方案中，多個電池組是鋰電池組。

替代地或除此之外，在前述實施方案中，無繩電梯系統(tǒng)包括電源；和導體，所述導體至少部分地位于轉(zhuǎn)接站中并且從電源延伸并且被配置來可拆卸地與第一DC能量存儲設(shè)備配合，用于在第一電梯轎廂處于轉(zhuǎn)接站中時進行充電。

替代地或除此之外，在前述實施方案中，第一DC能量存儲設(shè)備是超級電容器。

替代地或除此之外，在前述實施方案中，無繩電梯系統(tǒng)包括第二DC能量存儲設(shè)備，所述第二DC能量存儲設(shè)備被配置來在電力故障期間向第一電梯轎廂提供電力。

替代地或除此之外，在前述實施方案中，無線電力傳輸系統(tǒng)被配置來僅在需要時為第一DC能量存儲設(shè)備充電以便保存第一DC能量存儲設(shè)備的壽命。

替代地或除此之外，在前述實施方案中，第一DC能量存儲設(shè)備被配置來向第二DC能量存儲設(shè)備、通風單元、照明系統(tǒng)、控制單元、通信單元和電梯轎廂的制動系統(tǒng)中的至少一個提供電力。

替代地或除此之外，在前述實施方案中，第一DC能量存儲設(shè)備被配置來向通風單元、照明系統(tǒng)、控制單元、通信單元、門致動器和第一電梯轎廂的制動系統(tǒng)中的至少一個提供電力。

替代地或除此之外，在前述實施方案中，無繩電梯系統(tǒng)包括服務(wù)區(qū)，所述服務(wù)區(qū)與轉(zhuǎn)接站、第一通道和第二通道中的至少一個連通，并且被構(gòu)造和布置來容納第一電梯轎廂用于服務(wù)；電源；和導體，所述導體至少部分地設(shè)置在服務(wù)區(qū)中，從電源延伸，并且被配置來可拆卸地與第一DC能量存儲設(shè)備配合，用于在第一電梯轎廂位于服務(wù)區(qū)中時進行充電。

替代地或除此之外，在前述實施方案中，第一DC能量存儲設(shè)備被構(gòu)造和布置成是可移除的并且在第一電梯轎廂位于轉(zhuǎn)接站中時利用充電的DC能量存儲設(shè)備替換。

替代地或除此之外，在前述實施方案中，無繩電梯系統(tǒng)包括第二電梯轎廂，所述第二電梯轎廂設(shè)置在轉(zhuǎn)接站以及第一通道和第二通道中并且被構(gòu)造和布置來移動通過轉(zhuǎn)接站以及第一通道和第二通道；和由第二電梯轎廂承載的第二DC能量存儲設(shè)備，所述第二DC能量存儲設(shè)備在尺寸上與第一DC能量存儲設(shè)備不同。

根據(jù)另一個非限制性實施方案的維護電梯轎廂的DC能量存儲設(shè)備的方法包括：當電梯轎廂在正常使用中時通過無線電力傳輸系統(tǒng)周期性地為DC能量存儲設(shè)備充電；以及當電梯轎廂不在正常使用中時通過導體和電源為DC能量存儲設(shè)備充電。

除了前述實施方案之外，DC能量存儲設(shè)備是補充存儲設(shè)備。

替代地或除此之外，在前述實施方案中，當通過導體為DC能量存儲設(shè)備充電時電梯轎廂位于轉(zhuǎn)接站中。

替代地或除此之外，在前述實施方案中，所述方法包括通過DC能量存儲設(shè)備的電路來平衡DC能量存儲設(shè)備的多個電池組的電池。

前述特征和元件可以各種組合非排他性地進行組合，除非另有明確指示。根據(jù)以下描述和附圖，這些特征和元件及其操作將變得更為明顯。然而，應理解下述描述和附圖意圖在本質(zhì)上是示例性的并且是非限制性的。

附圖說明

各種特征通過公開的非限制性實施方案的下述詳述對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將變得顯而易見。詳細說明所附的附圖可簡述如下：

圖1示出了在示例性實施方案中的多轎廂電梯系統(tǒng)；

圖2是示例性實施方案中的轎廂和線性推進系統(tǒng)的部分的俯視圖；

圖3是線性推進系統(tǒng)的示意圖；

圖4是電梯系統(tǒng)的無線電力傳輸系統(tǒng)的示意圖；

圖5是補充能量存儲設(shè)備和電梯系統(tǒng)的負載的示意圖；并且

圖6是電梯系統(tǒng)的轉(zhuǎn)接站的側(cè)視圖。

具體實施方式

轉(zhuǎn)讓給與本公開相同的受讓人并且在與本公開相同的日期提交的下述專利申請(通過以下文件號識別：79766US01(U320411US)；77961US01(U320462US)；78800US01(U320415US)和77964US01(U320409US))以其整體通過引用并入本文中。

圖1描繪了示例性實施方案中的自推進或無繩電梯系統(tǒng)20，所述自推進或無繩電梯系統(tǒng)20可用在具有多個層面或樓層24的結(jié)構(gòu)或建筑物22中。電梯系統(tǒng)20包括具有由結(jié)構(gòu)22限定的邊界的井道26和適于在井道26中行進的至少一個轎廂28。井道26可包括，例如，三個通道30、32、34，各自沿著相應的中央軸線35延伸，其中任意數(shù)量的轎廂28在任一個通道中并且沿著任意數(shù)量的行進方向(例如，向上和向下)行進。例如并且如所示出，通道30、34中的轎廂28可沿著向上方向行進并且通道32中的轎廂28可沿著向下的方向行進。

在頂部樓層24上方的是上部轉(zhuǎn)接站36，這便于電梯轎廂28的水平運動，以便在通道30、32、34之間移動轎廂。在第一樓層24下方的是下部轉(zhuǎn)接站38，這便于電梯轎廂28的水平運動，以便在通道30、32、34之間移動轎廂。應當理解，上部轉(zhuǎn)接站36和下部轉(zhuǎn)接站38可分別定位在頂部樓層24和第一樓層24而不是高于和低于頂部樓層和第一樓層，或者可定位在任一個中間樓層。另外，電梯系統(tǒng)20可包括垂直定位在上部轉(zhuǎn)接站36與下部轉(zhuǎn)接站38之間并且類似于上部轉(zhuǎn)接站36和下部轉(zhuǎn)接站38的一個或多個中間轉(zhuǎn)接站(未示出)。

參考圖1至圖3，使用線性推進系統(tǒng)40推進轎廂28，所述線性推進系統(tǒng)40具有至少一個固定的初級部分42(例如，在圖2中示出安裝在轎廂28的相反側(cè)上的兩個)、移動的次級部分44(例如，在圖2中示出安裝在轎廂28的相反側(cè)上的兩個)和控制系統(tǒng)46。初級部分42包括多個繞組或線圈48，所述繞組或線圈48安裝在井道26中通道30、32、34的一側(cè)或兩側(cè)處。每個次級部分44包括安裝到轎廂28的兩排相對的永磁體50A、50B。初級部分42被提供來自控制系統(tǒng)46的驅(qū)動信號以便生成磁通，所述磁通將力施加在次級部分44上以便控制轎廂28在其相應通道30、32、34中的移動(例如，向上、向下移動或保持靜止)。初級部分42的多個線圈48通常定位在相對排的永磁體50A、50B之間并且與相對排的永磁體50A、50B間隔開。應當設(shè)想并理解，任意數(shù)量的次級部分44可安裝到轎廂28，并且任意數(shù)量的初級部分42可在任意數(shù)量的配置中與次級部分44相關(guān)聯(lián)。

參考圖3，控制系統(tǒng)46可包括電源52、驅(qū)動器54、總線56和控制器58。電源52通過總線56電耦合到驅(qū)動器54。在一個非限制性實例中，電源52可以是直流電流(DC)電源。DC電源52可使用存儲裝置(例如，電池組、電容器)來實現(xiàn)，并且可以是調(diào)節(jié)來自另一個來源的電力的有源裝置(例如，整流器)。驅(qū)動器54可從總線56接收DC電力并且可向線性推進系統(tǒng)40的初級部分42提供驅(qū)動信號。每個驅(qū)動器54可以是將來自總線56的DC電力轉(zhuǎn)換成多相位(例如，三相位)驅(qū)動信號的換流器，所述多相位驅(qū)動信號被提供到初級部分42的相應區(qū)段。初級部分42被分成多個模塊或區(qū)段，其中每個區(qū)段與相應驅(qū)動器54相關(guān)聯(lián)。

控制器58向每個驅(qū)動器54提供控制信號以便控制驅(qū)動信號的生成?？刂破?8可使用脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制信號來控制驅(qū)動器54生成驅(qū)動信號?？刂破?8可使用被編程來生成控制信號的基于處理器的裝置實現(xiàn)?？刂破?8也可以是電梯控制系統(tǒng)或電梯管理系統(tǒng)的部分?？刂葡到y(tǒng)46的元件可在單個集成模塊中實現(xiàn)，和/或沿著井道26分布。

參考圖4，電梯系統(tǒng)20的無線電力傳輸系統(tǒng)60可用來為電梯轎廂28中或電梯轎廂28上的負載61供電。電力傳輸系統(tǒng)60可以是控制系統(tǒng)46的整體部分，由此分享各種部件，諸如控制器58、總線56、電源52和線性推進系統(tǒng)40的部分(諸如初級部分42和其他部件)?？商娲兀瑹o線電力傳輸系統(tǒng)60可總體獨立于控制系統(tǒng)46和/或線性推進系統(tǒng)40。電力負載61可以是交流電流(AC)負載，所述交流電流(AC)負載利用傳統(tǒng)的電力頻率，例如像大約60Hz?？商娲鼗虺酥?，負載61可包括直流電流(DC)負載。

無線電力傳輸系統(tǒng)60可包括電源62、換流器64(可以是高頻率換流器)、用于傳輸來自換流器64的電力(例如，高頻率電力)的至少一個導體66、多個開關(guān)68以及多個初級諧振線圈70(可通常是初級部分42)。初級諧振線圈70中的每一個與多個開關(guān)68中的相應一個相關(guān)聯(lián)。電力傳輸系統(tǒng)60還可包括控制器72，所述控制器72可以是控制器58的部分。控制器72可被配置來選擇性地和/或順序地將開關(guān)68放置或保持在關(guān)閉位置(即，電路斷開)中和/或開啟位置(即，電路閉合)中。電源62可以是電源52并且還可以是具有任意頻率(即，低或高)的DC或AC類型。

換流器64可被配置來將電源62輸出的電力轉(zhuǎn)換成高頻率電力，用于通過將高頻率電力傳輸通過導體66而實現(xiàn)初級諧振線圈70的受控制和順序的通電。更具體地說，如果電源62是DC電源，則換流器64可將DC電力轉(zhuǎn)換成AC電力并且為規(guī)定的高頻率。如果電源62是具有(例如)諸如60Hz的低頻率的AC電源，則換流器64可將所述頻率增大到所希望的高頻率值。對于本公開來說，所希望的高頻率可落在大約1kHz至1MHz的范圍，并且優(yōu)選地在大約250kHz至300kHz的范圍內(nèi)。

無線電力傳輸系統(tǒng)60還可包括通常在電梯轎廂28中或由電梯轎廂28承載的部件。此類部件可包括次級諧振線圈74，所述次級諧振線圈74被配置來在通電的初級諧振線圈70接近所述次級諧振線圈74時感應出電流；諧振部件76，所述諧振部件76可以是有源的和/或無源的；電力換流器78以及能量存儲設(shè)備80，所述能量存儲設(shè)備80可被利用來為DC負載61供電。次級諧振線圈74可在所述線圈接近通電的初級諧振線圈74時感應出電流。初級諧振線圈70在相應開關(guān)68基于電梯轎廂28和次級諧振線圈74的接近度而閉合時被通電。

每個開關(guān)68可通過通路81由控制器72控制，所述通路81可以是有線或無線的?？商娲兀蚱湟恍┙M合，開關(guān)68可以是智能開關(guān)，每個智能開關(guān)包括感測指示次級諧振線圈74的接近度的參數(shù)的傳感器83。例如，傳感器83可以是電感傳感器，所述電感傳感器被配置來感測相關(guān)聯(lián)的初級諧振線圈70上的電感的變化，所述電感的變化指示次級諧振線圈74的接近位置?？商娲?，傳感器83可以是電容傳感器，所述電容傳感器被配置來感測相關(guān)聯(lián)的初級諧振線圈70上的電容的變化，所述電容的變化指示次級諧振線圈74的接近位置。在另一個實施方案中，控制器72可采取有限的控制并且開關(guān)68可仍然是智能開關(guān)。例如，控制器72可控制給定的開關(guān)保持閉合的持續(xù)時間；然而，所述開關(guān)在以下意義上是“智能的”：它們可被配置來在沒有控制器指令來這樣做的情況下移動到閉合位置。

在次級諧振線圈74上感應出的AC電壓通常處在初級諧振線圈70的高頻率處。利用高頻率電力(即，與低頻率相反)使初級諧振線圈70通電的能力可優(yōu)化所感應出的電力從初級諧振線圈70傳輸?shù)酱渭壷C振線圈74的效率。此外，高頻率電力通常便于許多系統(tǒng)部件的尺寸減小，所述系統(tǒng)部件諸如為線圈70、74、諧振部件76和換流器78等等。部件的尺寸減小改善系統(tǒng)的包裝并且可減輕電梯轎廂28的重量。于2014年11月27日在專利合作條約下公開的、于2013年5月21日提交的、并且轉(zhuǎn)讓給美國康乃迪克州的Otis Elevator Company of Farmington的國際專利申請WO 2014/189492以其整體通過引用并入本文中。

諧振部件76可以是無源的或有源的。作為無源諧振部件76，所述部件通常是電容器并且能夠存儲AC電力。作為有源諧振部件76，所述部件76被配置來減輕較弱或可變耦合系數(shù)(即，當次級諧振線圈74在初級諧振線圈70之間經(jīng)過時變化)的影響。也就是說，諧振部件76可用來使來自次級諧振線圈74的輸出電流和電壓達到平衡。

電力換流器78被配置來從諧振部件76接收高頻率電力。換流器78可將高頻率電力降低到低頻率電力(例如，60Hz或其他)，所述低頻率電力適合用于電梯轎廂28中的AC負載61。換流器78還可用來將高頻率電力轉(zhuǎn)換成DC電力，所述DC電力接著存儲在能量存儲設(shè)備80中。能量存儲設(shè)備的實例可以是一種類型的電池組。

參考圖5，電梯系統(tǒng)20還包括第二能量存儲設(shè)備82，作為一個非限制性實例，所述第二能量存儲設(shè)備82可在充電電路不充分時向電梯轎廂28的負載61提供補充或次級電力。存儲設(shè)備82可包括多個電池組84和用于平衡電池之間的能量的電路86。電池組84可以是鋰類型或特征為大容量、高能量密度和短充電時間的其他類型?？商娲兀鎯υO(shè)備82可包括具有高能量容量的能夠在正常操作期間補充能量的任意不足的超級電容器。

相對于第二能量存儲設(shè)備82的負載61可包括第一能量存儲設(shè)備80、通風單元、照明系統(tǒng)、控制單元、通信單元、門致動器、電梯轎廂制動系統(tǒng)以及其他負載。負載61可能需要AC電力或DC電力。在電力中斷情況期間，一些負載61可從存儲設(shè)備80獲取電力，所述存儲設(shè)備80轉(zhuǎn)而可從存儲設(shè)備82接收有限的補充電力?？商娲鼗虺酥?，一些負載61可直接從補充能量存儲設(shè)備82接收DC電力。對于需要DC電力的負載61來說，存儲設(shè)備80和/或補充能量存儲設(shè)備82可將DC電力傳輸?shù)侥孀兤?8，所述逆變器88以所希望的頻率輸出AC電力。

在正常電梯轎廂28操作期間，負載61可不從備用能量存儲設(shè)備82汲取電力，而是可如先前所描述的那樣汲取電力。補充能量存儲設(shè)備82可經(jīng)由通過無線電力傳輸系統(tǒng)60所進行和/或如通過電力管理算法(例如，由控制器58進行)所命令的周期性充電來維持最小的充電水平，以便不限制所述設(shè)備的壽命。如最佳在圖6中所示出，可在電梯轎廂28處于轉(zhuǎn)接站38中時(即，不是正常操作)便于補充能量存儲設(shè)備82的附加或完全充電。也就是說，當電梯轎廂28處于38中一段已知的持續(xù)時間時，可實現(xiàn)轉(zhuǎn)接站使補充能量存儲設(shè)備82完全充電所需要的時間。這種充電可通過從電源90汲取電力、通過導體或電纜92并進入設(shè)備82來實現(xiàn)。電纜92可至少部分地位于轉(zhuǎn)接站38中并且能夠連接設(shè)備82(例如，插塞式連接)或者從設(shè)備82斷開連接。還將設(shè)想并理解，能量存儲設(shè)備82的再充電可利用電纜92在任意先前指定的樓層24設(shè)置處并且在轎廂28被停止執(zhí)行再充電操作所需要的時間段時進行。

補充能量存儲設(shè)備82還可利用電源90和電纜92充電，所述電纜92來自服務(wù)區(qū)94位置，所述服務(wù)區(qū)94位置具有通常由結(jié)構(gòu)22限定的邊界并且與轉(zhuǎn)接站36、38和通道30、32、34中的至少一者連通。還將設(shè)想并理解，存儲設(shè)備82或電池組84可簡單地在電梯轎廂28駐留在轉(zhuǎn)接站38中時互換。

盡管本公開示出線性電機的一個實例以及無線電力傳輸系統(tǒng)60的一個實例，但補充能量存儲設(shè)備82以及充電方法可應用到任意種類的無繩電梯系統(tǒng)，所述無繩電梯系統(tǒng)具有任意數(shù)量的不同裝置來在正常操作期間無線地傳輸電力至電梯轎廂。此外，從同一電梯系統(tǒng)20的一個電梯轎廂28到下一個電梯轎廂28，能量存儲設(shè)備82可具有不同的尺寸。例如，被指定來執(zhí)行特定和/或特別任務(wù)的電梯轎廂可能需要與另一個轎廂不同的能量存儲設(shè)備尺寸(即，能量存儲的量)。

雖然已經(jīng)參考示例性實施方案描述了本公開，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，可以進行各種改變并且可以進行等效物替換而不脫離本公開的精神和范疇。此外，可在不脫離其實質(zhì)范圍的情況下進行各種修改來使本公開的教導內(nèi)容適用于特定情況、應用和/或材料。因此本公開不限于本文所公開的特定實例，而是包括落在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)的所有實施方案。