电梯停电应急救援装置的制作方法

本实用新型涉及电梯技术领域，特别是涉及电梯停电应急救援装置。

背景技术：

随着高层建筑的不断增加，对电梯的要求也越来越高。现有的大多数电梯中都加装了停电应急装置(Uninterruptible Power Supply，UPS)，以备大楼停电或电梯发生故障时，能结合电梯控制系统自动切换到UPS供电，从而使电梯慢速运行至就近楼层并打开轿门，避免乘梯人员困梯，起到即时求援的作用。电池作为停电应急救援装置最重要的部件，其性能的好坏直接影响停电应急救援装置的功能。一旦停电应急装置中的电池损坏，当出现电网停电、电压异常、缺相等故障时，停电应急救援装置将不能救援，给乘客的安全带来隐患。

然而，传统的停电应急救援装置的储能电池的电量和寿命都是通过电梯维保人员定期实地查看，将电池拆下来测量，如果出现故障便进行更换，或者到达电池达到规定使用时间后统一更换，一旦电池更换不及时就有可能导致停电时无法紧急供电。

技术实现要素：

基于此，有必要针对停电应急装置的电池电量或寿命不足时未能及时更换的问题，提供一种电梯停电应急救援装置。

本实用新型实施例提供的一种电梯停电应急救援装置，包括：切换模块、电池监测模块、控制模块、充电模块以及状态反馈模块；

切换模块，用于连接电网和储能电池，还用于切换电梯主控的供电模式；其中供电模式包括电网供电模式和储能电池供电模式；

电池监测模块，用于监测储能电池；其中，储能电池用于为电梯主控供电；

控制模块分别连接电池监测模块和切换模块，用于根据电池监测模块的监测结果控制切换模块切换供电模式；

充电模块用于连接电网，并通过电网对储能电池进行充电；

状态反馈模块分别连接电池监测模块和充电模块，用于根据电池监测模块的监测结果，控制充电模块对储能电池的充电状态。

在其中一个实施例中，电池监测模块包括：电量监测单元和内阻监测单元；

电量监测单元连接状态反馈模块，用于监测储能电池的当前电量，并将当前电量生成当前电量信息，将当前电量信息传递至状态反馈模块；

内阻监测单元连接状态反馈模块，用于监测储能电池的当前内阻，并将当前内阻生成当前内阻信息，将当前内阻信息传递至状态反馈模块。

在其中一个实施例中，电量监测单元包括：初始电量子单元、变化电量子单元以及当前电量子单元；

初始电量子单元连接当前电量子单元，用于监测储能电池的初始电压，以得到储能电池的初始电量；

变化电量子单元连接当前电量子单元，用于采集储能电池的充电电流或放电电流，以得到所述储能电池的变化电量；

当前电量子单元连接状态反馈模块，用于根据初始电量与变化电量获得储能电池的当前电量，并根据当前电量生成当前电量信息，将当前电量信息传递至状态反馈模块。

在其中一个实施例中，电池监测模块还包括寿命转换单元；

寿命转换单元分别连接内阻监测单元和状态反馈模块，用于根据当前内阻信息获得储能电池的寿命参数，将寿命参数传递至状态反馈模块。

在其中一个实施例中，还包括：逆变模块；

逆变模块，用于连接储能电池，并将储能电池的输出直流电转换为交流电以为电梯主控供电。

在其中一个实施例中，逆变模块连接电池监测模块，用于接收电池监测模块的监测结果，并根据监测结果开启或中断对电梯主控的供电。

在其中一个实施例中，还包括：通信接口，逆变模块通过通信接口连接电池监测模块。

在其中一个实施例中，还包括：升压模块，升压模块连接逆变模块，用于调节交流电的大小，以为电梯主控供电。

在其中一个实施例中，还包括：显示模块；

显示模块连接电池监测模块，用于根据电池监测模块的监测结果进行信息显示。

在其中一个实施例中，还包括：报警模块；

报警模块连接电池监测模块，用于根据电池监测模块的监测结果发出报警信息。

上述实施例提供的一种电梯停电应急救援装置，该电梯停电应急救援装置通过切换模块切换电梯主控的供电模式；电池监测模块监测储能电池的状态信息；控制模块分别连接电池监测模块和切换模块，用于根据电池监测模块的监测结果控制切换模块切换供电模式；充电模块通过电网对储能电池进行充电；状态反馈模块分别连接电池监测模块和充电模块，用于根据电池监测模块的监测结果，控制充电模块对储能电池的充电状态，以实现对储能电池状态信息的实时监测，并根据储能电池的状态信息调整充电状态和控制模式等，提高电梯的监测能力，避免在储能电池异常时继续进行停电应急救援工作而造成更大的安全隐患。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种电梯停电应急救援装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种电梯停电应急救援装置的另一结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将对本实用新型进行更全面的描述。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。

图1是本实用新型实施例提供的一种电梯停电应急救援装置的结构示意图，如图1所示，该电梯停电应急救援装置包括：切换模块110、电池监测模块120、控制模块130、充电模块140以及状态反馈模块150。

切换模块110，用于连接电网160和储能电池170，还用于切换电梯主控180的供电模式；其中供电模式包括电网供电模式和储能电池供电模式；电池监测模块120，用于监测储能电池170；其中，储能电池170用于为电梯主控180供电；控制模块130分别连接电池监测模块120和切换模块110，用于根据电池监测模块120的监测结果控制切换模块110切换供电模式；充电模块140用于连接电网160，并通过电网160对储能电池170进行充电；状态反馈模块150分别连接电池监测模块120和充电模块140，用于根据电池监测模块120的监测结果，控制充电模块140对储能电池170的充电状态。

实施例中，切换模块110包括继电器等具有选择性连接功能的电子元件，该切换模块110的第一端选择性连接电网160和储能电池170，第二端连接电梯主控180。根据所连接电源的种类的不同，供电模式可以分为电网供电模式和储能电池供电模式，即切换模块110连接至电网160时，电梯主控180的供电模式为电网供电模式，切换模块110连接至储能电池170时，电梯主控180的供电模式为储能电池供电模式。其中，储能电池170包括但不限于铅酸电池、锂电池、镍镉电池、超级电容等储能器件，进一步的，可以为4节12V的电池串联而成。电网供电正常的情况下，电网通过该切换模块110连接至电梯主控180，为电梯主控180供电。当发生市电掉电或缺相等故障时，电网无法正常供电，此时切换模块110切换连接关系，与储能电池170连接。储能电池170通过切换模块110连接至电梯主控180，为电梯主控180供电。

电池监测模块120连接储能电池170，用于监测储能电池170的各项参数，比如电量、内阻和寿命等。在市电正常情况下，对储能电池170进行充电，储能电池170不对电梯主控180供电，当发生故障以使得市电无法正常供电时，储能电池170才对电梯主控180供电。进一步的，电池监测模块120可以包括多种功能的监测单元，分别用于对储能电池170的电量、内阻和寿命等进行测量和计算。

控制模块130为具有控制和处理功能的芯片，如单片机和微处理器等。控制模块130连接电池监测模块120，获取电池监测模块120的监测结果，该监测结果包括：储能电池170当前电量信息、当前内阻信息和当前寿命信息等。进一步的，控制模块130可以根据监测结果判断在当前状态下储能电池170是否满足停电应急救援的要求。控制模块130根据该监测结果控制切换模块110切换供电模式，如从电网供电模式切换至储能电池供电模式，或不切换至储能电池供电模块，或从储能电池供电模式切换至电网供电模式等。具体的，当获取到的储能电池170的当前电量充足，控制模块130控制切换模块110从电网供电模式切换至储能电池供电模式；当获取到的储能电池170的当前电量不足以满足一次完整的停电应急救援所需要的电量，此时，在市电无法供电的情况下，控制模块130控制切换模块110不切换到储能电池供电模块，以避免储能电池电量不足以满足救援要求而造成更大的安全事故。

在电网供电模式下，充电模块140对储能电池170进行充电。在电网供电正常时，充电模块140从电网380V取电，经过降压、整流等处理后，给储能电池170进行充电。

状态反馈模块150连接电池监测模块120，用于根据电池监测模块120的监测结果判断储能电池170的状态信息。其中，储能电池的状态信息包括：储能电池正常、储能电池异常、储能电池的初始电量、充放电过程中的变化电量、当前电量、当前内阻、当前寿命等。

状态反馈模块150将获取到的电池监测模块120的监测结果实时反馈到充电模块140，从而能够使得充电模块140根据储能电池170的状态信息实现智能充电，如：储能电池异常时停止充电、储能电池的当前电量小于预设值时加速充电和储能电池的当前电量大于预设值时放缓充电等，避免储能电池在损坏情况下继续充电以造成更大的安全事故，同时提高充电效率。

上述实施例提供的一种电梯停电应急救援装置，该电梯停电应急救援装置通过切换模块切换电梯主控的供电模式；电池监测模块监测储能电池的状态信息；控制模块分别连接电池监测模块和切换模块，用于根据电池监测模块的监测结果控制切换模块切换供电模式；充电模块通过电网对储能电池进行充电；状态反馈模块分别连接电池监测模块和充电模块，用于根据电池监测模块的监测结果，控制充电模块对储能电池的充电状态，以实现对储能电池状态信息的实时监测，并根据储能电池的状态信息调整充电状态和控制模式等，提高电梯的监测能力，避免在储能电池异常时继续进行停电应急救援工作而造成更大的安全隐患。

在其中一个实施例中，电池监测模块包括：电量监测单元和内阻监测单元。电量监测单元连接状态反馈模块，用于监测储能电池的当前电量，并将当前电量生成当前电量信息，将当前电量信息传递至状态反馈模块；内阻监测单元连接状态反馈模块，用于监测储能电池的当前内阻，并将当前内阻生成当前内阻信息，将当前内阻信息传递至状态反馈模块。

储能电池在充放电的过程中，当前电量是实时变化的。储能电池在进行充放电之前所测得的储能电池两端的电压为初始电压，相对应的，储能电池在进行充放电之前的电量为初始电量。电量监测单元实时监测储能电池在充放电过程中电量的变化情况，包括储能电池的初始电量、充放电过程中的变化电量以及根据初始电量和变化电量所得到的当前电量等信息。电量监测单元监测储能电池的当前电量，并根据当前电量生成当前电量信息，传递至状态反馈模块。储能电池的内阻可以通过内阻检测电路来监测。在实施例中，电池监测模块通过连接端子，如CN2端子将储能电池的初始电压引入到内阻检测电路。实施例中，在储能电池充满电量的情况下进行内阻的检测以保证内阻测量的精确性，同时断开储能电池的充电回路以避免充电电流对测量内阻的影响，保证内阻测量不受外部电路的干扰，使内阻测量的结果具有真实性和精确性。内阻检测电路由储能电池的正极和负极两端串接一个负载构成，其具体的内阻测量测试步骤可以为：首先测出储能电池的空载电压即电压电动势E；在储能电池正负极之间加一个负载，测出负载电压U和负载电流I，并由公式E＝U+I*r，得出内阻r＝(E-U)/I。内阻监测单元测量得到当前内阻，并将当前内阻生成当前内阻信息传递至状态反馈模块。

在其中一个实施例中，电量监测单元包括：初始电量子单元、变化电量子单元以及当前电量子单元；初始电量子单元连接当前电量子单元，用于监测储能电池的初始电压，以得到储能电池的初始电量；变化电量子单元连接当前电量子单元，用于采集储能电池的充电电流或放电电流，以得到储能电池的变化电量；当前电量子单元连接状态反馈模块，用于根据初始电量与变化电量获得储能电池的当前电量，并根据当前电量生成当前电量信息，将当前电量信息传递至状态反馈模块。

实施例中，一开始上电时，初始电量子单元通过采样电池的初始电压估算初始电量，变化电量子单元根据实时采集到的储能电池充电电流和放电电流，并用电流积分法，通过充电电流或放电电流对时间的积分计算变化电量，当前电量子单元将初始电量和变化电量进行相加或相减处理以得到当前电量，并根据当前电量生成当前电量信息，将当前电量信息传递至状态反馈模块。

进一步的，电量监测单元的工作原理可以为：一开始上电时电量监测单元采样储能电池的初始电压估算初始电量，在其中一个实施例中，在进行储能电池电量检测之前，首先根据该储能电池的特性及规格制作储能电池电压与电量对应特性表格，并根据该特性表格拟合出储能电池电压与电量的线性关系图，其中，该储能电池电压与电量的关系图可以为储能电池电压与电量值的关系图，也可以是储能电池电压与电量百分比的关系图。在进行储能电池的电量监测时，根据储能电池当前实际电压，即初始电压查询储能电池电压与电量的关系，确定储能电池的初始电量Q0。得到初始电量后，对储能电池进行充电或放电，同时对该储能电池充电或放电的全过程的电流值进行积分运算直至停止对储能电池进行充电或放电，并获得变化电量。具体的，根据实时采集到的储能电池充电电流和放电电流用电流积分法计算实时电量。进一步的，当电梯停电应急救援装置处于救援模式时，储能电池给电梯主控供电，此时储能电池的供电回路从储能电池正极经过采样电阻回到储能电池的负极，储能电池的放电电流会被实时的记录下来。同理，当电梯停电应急救援装置不处于救援模式时，充电模块给储能电池充电，此时储能电池的充电回路从充电模块的正极经过采样电阻回到储能电池的正极，储能电池的充电电流会被实时记录下来。在上电进行充放电过程中，获取充放电电流，充电电流取正值，放电电流取负值，通过电流积分法，将充电电流或放电电流对时间积分，计算储能电池上电后的变化电量，将初始电量和变化电量进行处理，获得当前电量，即Q＝∫Idt+Q0。

在其中一个实施例中，电池监测模块还包括寿命转换单元；寿命转换单元分别连接内阻监测单元和状态反馈模块，用于根据当前内阻信息获得储能电池的寿命参数，将寿命参数传递至状态反馈模块。

在进行储能电池寿命计算之前，首先根据储能电池的特性及规格制作储能电池内阻值与寿命对应特性表格，其中，该储能电池内阻值与寿命对应特性表格可以根据多次测试的结果总结得到，得出内阻与寿命的拟合曲线，并根据拟合曲线估计储能电阻当前寿命，获取储能电池的寿命参数，该寿命参数包括：储能电池的总寿命、当前寿命以及剩余寿命等，其中剩余寿命根据总寿命减去当前寿命所得到。在不同的温度下，内阻值与寿命对应特性不同。在实施例中，电池使用寿命规定：当电池内阻超过新电池二倍时，电池寿命终止。对于新电池而言，内阻是一定的，用电池内阻测试仪实测储能电池样品25℃内阻平均值为15mΩ，而当电池内阻达到30mΩ时，电池用了24个月，即新电池的总寿命为24个月。误差在允许的范围内.通过内阻与寿命的拟合曲线得到的数学式,根据实时检测的内阻结果计算出当前寿命(月).从而得到储能电池的剩余寿命＝24个月-当前寿命。上述实施例仅为解释说明，在其他规格的储能电池下，储能电池的总寿命以及内阻与寿命的曲线关系可以按照实际情况来测定。

图2是本实用新型实施例提供的一种电梯停电应急救援装置的另一结构示意图，如图2所示，在其中一个实施例中，还包括：逆变模块210；逆变模块210用于连接储能电池170，并将储能电池170的输出直流电转换为交流电以为电梯主控180供电。

逆变模块210由逆变电路、控制逻辑电路以及滤波电路等组成。储能电池输出直流电，逆变模块210将直流电转换为交流电以为电梯主控供电。

在其中一个实施例中，逆变模块210连接电池监测模块120，用于接收电池监测模块120的监测结果，并根据监测结果开启或中断对电梯主控180的供电。

电池监测模块120的监测结果包括：储能电池的初始电量、变化电量、当前电量、当前内阻、当前寿命以及储能电池是否正常工作等。当监测到储能电池发生异常时，或储能电池电量或寿命不足以支持一次完整的救援时，及时通知逆变模块关掉逆变电路的驱动，避免储能电池在不正常的情况下进行救援而出现安全隐患。当储能电池处于正常状态下，在启动救援情况下，逆变模块根据该监测结果开启储能电池对电梯主控供电。

在其中一个实施例中，还包括：通信接口，逆变模块210通过通信接口连接电池监测模块120。

通信接口(Communication Interface)是指中央处理器和标准通信子系统之间的接口，如计算机与计算机之间，计算机与终端之间通过通信接口进行数据传送，如RS232、RS485通信接口等。逆变模块与电池监测模块通过通信接口进行通信，以实现电池实时数据交换，该通信接口可以为串行通信接口，也可以为并行接口，可以按照实际情况进行选定。在其他实施方式中，也可以通过编写通讯应用程序来实现数据的传输。

在其中一个实施例中，还包括：升压模块220，升压模块220连接逆变模块210，用于调节交流电的大小以为电梯主控180供电。

储能电池170输出的直流电经过逆变模块210处理转换为交流电后，其交流电的大小不足以支撑电梯主控的工作，因此逆变模块210输出后的交流电要经过升压模块220进行升压调节处理，按照设定变比提高交流电的输出大小以为电梯主控供电。

继续参考图2，在其中一个实施例中，还包括：显示模块230；显示模块230连接电池监测模块120，用于根据电池监测模块230的监测结果进行信息显示。

显示模块230可以包括数码管、显示屏和指示灯等具有显示功能的电子元件。显示模块230连接电池监测模块120，获取电池监测模块120的监测结果，并将监测结果如当前电量信息、当前内阻信息以及当前寿命信息等通过数码管、显示屏或指示灯等显示出来，以供用户参考。

继续参考图2，在其中一个实施例中，还包括：报警模块240；报警模块240连接电池监测模块120，用于根据电池监测模块120的监测结果发出报警信息。

当储能电池的当前寿命低于设定阈值、当前充放电速率过低、当前电量过低、储能电池无法充电等异常状况发生时，报警模块240发出报警信息。报警模块240可以为声光报警器，也可以是发出报警信息的控制终端。具有实时监测电池电量寿命的停电应急救援装置能够实时更新电池电量和寿命的状况，一旦电池寿命到期或者电量不足以支持一次完整救援时，报警模块240就会通过声光的形式进行报警，提醒维保人员及时更换储能电池，避免更换不及时导致停电时无法紧急供电工况发生，防止乘客被困，造成安全隐患。

在其中一个实施例中，当估算到的电池寿命只剩一个月时，报警模块240的故障指示灯会不停地闪烁，提示电池寿命即将到期，当需要查看储能电池寿命时，只需按一下显示模块230的按键即可，此时显示模块230上的数码管会短时显示储能电池当前情况下的剩余寿命,供用户参考。实施例中，当按下显示模块230的按键以查看数码管显示的储能电池的当前寿命，以避免数码管长时间工作显示数值而带来的电能的浪费，起到节约电能的作用。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。