NOTSTROMVERSORGUNGSEINRICHTUNG FÜR AUFZUGSANLAGEN

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Notstromversorgungseinrichtung einer Aufzugsanlage mit Elektromotor-Antrieb, die eine Energiespeichereinheit für elektrische Energie aufweist, welche kurzzeitige Netzspannungs-Abfälle oder -Unterbrechungen überbrückt und bei Ausfall der Netzspeisung während einer Aufzugsfahrt die Durchführung einer Evakuationsfahrt gewährleistet, indem sie alle an der Evakuationsfahrt beteiligten elektrischen Komponenten der Aufzugsanlage mindestens solange mit Energie versorgt, bis die Aufzugskabine ein Stockwerksniveau erreicht hat.

[0002] Personen- und Lastenaufzüge sind üblicherweise durch Elektromotoren angetrieben. Es kommen dabei verschiedene Prinzipien der Hubkraftübertragung auf den Fahrkorb zur Anwendung. In einer der meistverwendeten Ausführungen wirkt ein Rotationsmotor direkt oder über ein Übersetzungsgetriebe auf eine Treibscheibe, die Tragseile antreibt, welche einerseits den Fahrkorb und andererseits ein Ausgleichsgewicht tragen und bewegen. In einer anderen Ausführung treibt ein Rotationsmotor eine Hydraulikpumpe an, die im Wesentlichen über eine Druckflüssigkeit die Kolbenstange(n) eines oder mehrerer Hydraulikzylinder betätigt, welche direkt oder über Seiltriebe den Fahrkorb antreiben. Gemäss einem weiteren Antriebsprinzip wird der Fahrkorb oder sein durch Tragseile mit diesem verbundenes Ausgleichsgewicht mittels eines Linearmotors auf und ab bewegt. In modernen Aufzugsanlagen erfolgt eine Regelung der Fahrkorbgeschwindigkeit meist über eine geregelte Veränderung der Frequenz des dem Antriebs-Drehstrommotor zugeführten Drehstroms.

[0003] Allen diesen Antrieben ist üblicherweise gemeinsam, dass die Antriebsenergie aus einem Stromversorgungsnetz entnommen wird, bei dem gelegentlich kurzzeitige Netzspannungs-Abfälle oder -Unterbrechungen sowie längerdauernde Netzausfälle auftreten. Bei Aufzugsanlagen ohne Notstromversorgungseinrichtung können aus solchen Ereignissen unangenehme Folgen für die Passagiere resultieren. Der Fahrkorb bleibt in solchen Situationen zwischen zwei Stockwerks-Haltepositionen stehen, was zur Folge hat, dass ohne Hilfe von aussen die Passagiere diesen Fahrkorb nicht mehr verlassen können.

[0004] Um eine solche Situation zu vermeiden, wird ein Teil der Aufzugsanlagen mit Notstromversorgungseinrichtungen ausgerüstet. Diese enthalten eine Energiespeichereinheit, mit deren gespeicherter Energie der Antrieb in der Lage ist, den Fahrstuhl mindestens bis zum nächstliegenden Stockwerk zu befördern und die aufzugsrelevanten Systeme solange in Betrieb zu halten.

[0005] Aus US 5,058,710 ist eine solche Notstromversorgungseinrichtung bekannt, die bei Ausfall der Netzspeisung oder bei kurzzeitigen Netzspannungs-Abfällen oder -Unterbrechungen während einer Aufzugsfahrt den Antriebsmotor wie auch die für eine Evakuationsfahrt wichtigen anderen elektrischen Komponenten der Aufzugsanlage solange mit gespeicherter elektrischer Energie versorgt, bis der Fahrstuhl das nächstliegende Stockwerk erreicht hat. Als Energiespeichereinheit dient eine Batterie (Akkumulator), die während des Normalbetriebs durch ein Ladegerät geladen wird und deren Pole bei Ausfall der Netzspeisung über die Kontakte eines Netzüberwachungsrelais mit dem Gleichspannungszwischenkreis eines den Antriebsmotor speisenden Frequenzumrichters verbunden werden.

[0006] Notstromversorgungseinrichtungen mit elektrochemisch wirkenden Akkumulatoren (Sekundärelemente) als alleinige Energiespeicher weisen einige wesenliche Nachteile auf. Bei Anwendungen, wo ein Aufzugsantrieb in der Situation des Ausfalls der Netzspeisung mit Hilfe eines Energiespeichers ohne Fahrtunterbrechung und ohne Geschwindigkeitsreduktion einen vollbeladenen Fahrstuhl bis mindestens zum in Fahrrichtung nächstliegenden Stockwerk befördern muss, hat der Energiespeicher für relativ kurze Zeit eine grosse Entladeleistung zu erbringen. Elektrochemische Akkumulatoren verfügen über eine relativ geringe Leistungsdichte (ca. 300 W/kg) und müssen für die beschriebene Anwendung in einem Hochleistungsaufzug so gross dimensioniert werden, dass ihre Masse mehrere Hundert Kilogramm erreicht. In Anlagen, wo ein Akkumulator häufig solche Leistungen zu erbringen hat, wird dessen Lebensdauer drastisch reduziert. Da bei Akkumulatoren die zulässige Ladeleistung noch wesentlich geringer als die Abgabeleistung ist, ergibt sich als weiteres Problem, dass, wenn die Netzspeisung wieder verfügbar ist, eine längere Ladezeit abgewartet werden muss, bevor der Aufzug wieder in Betrieb gehen kann. Es würde sonst das Risiko bestehen, dass der Fahrstuhl bei einem erneuten Netzausfall zwischen zwei Stockwerken stehen bleibt. Nachteilig bei der Anwendung von Akkumulatoren in Aufzugsanlagen ist auch, dass diese regelmässig überwacht und gewartet werden müssen und nach Erreichen ihrer Lebensdauer giftige Abfälle hinterlassen.

[0007] Aus der EP 0 967 418 A1 ist ein Automatikgetriebe für Personenkraftwagen bekannt, bei dem in einer Superkapazität gespeicherte elektrische Energie einen Elektromotor versorgt, wenn dieser den Getriebestufenwechsel bewerkstelligt.

[0008] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung für die Notstromversorgung von Aufzugsanlagen der vorstehend beschriebenen Art zu schaffen, die die genannten Nachteile vermeidet. Insbesondere soll diese zuverlässig in der Lage sein, bei relativ häufig vorkommenden Ausfällen der Netzspeisung und bei kurzzeitigen Netzspannungs-Abfällen oder -Unterbrechungen, die für eine ununterbrochene Weiterfahrt des Fahrstuhls mit Normalgeschwindigkeit bis mindestens zum nächsten Stockwerk erforderliche hohe elektrische Leistung für Antrieb und Steuerung zur Verfügung zu stellen. Nach einem Einsatz der Notstromversorgungseinrichtung soll diese innert weniger Sekunden nach Wiederherstellung der Netzspeisung erneut betriebsbereit sein. Ihre Lebensdauer soll bei gleichen Beanspruchungsverhältnissen ein Mehrfaches der Lebensdauer von elektrochemisch wirkenden Akkumulatoren betragen.

[0009] Erfindungsgemäss wird die Aufgabe durch die in den unabhängigen Patentansprüchen 1 und 6 angegebenen Merkmale gelöst. Nach Anspruch 1 weist eine Einrichtung für die Notstromversorgung von Aufzugsanlagen mit Elektromotor-Antrieben eine Energiespeichereinheit für elektrische Energie auf, und ist dadurch gekennzeichnet, dass diese Energiespeichereinheit Kondensatoren in Form von Superkapazitäten enthält. Nach Anspruch 6 ist ein Verfahren zur Notstromversorgung von Aufzugsanlagen mit Elektromotor-Antrieben dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der Notstromversorgungs-Energie in Speichermedien in der Form von Superkapazitäten gespeichert ist.

[0010] Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, neuartige Kondensatoren, sogenannte Superkapazitäten, anstelle von oder in Kombination mit Akkumulatoren als Energiespeicher einzusetzen, wobei üblicherweise eine Anordnung von mehreren Superkapazitäten in Reihenschaltung zur Anwendung kommt, die eine Gesamtkapazität von mehreren Farad bei Spannungen von bis zu mehreren hundert Volt aufweist. Superkapazitäten sind Doppelschicht-Kondensatoren, deren Elektroden mit aktivem Kohlenstoff beschichtet sind und dadurch wirksame Oberflächen von mehreren tausend Quadratmetern pro Gramm Kohlenstoff haben, wobei minimalste Abstände im Nanometerbereich die beiden Elektroden trennen. Aus diesen Eigenschaften resultiert die extrem hohe Kapazität dieser im Fachhandel erhältlichen Energiespeicher.

[0011] Die Anwendung von Superkapazitäten als Energiespeichermedium für Notstromversorgungseinrichtungen von Aufzugsanlagen bringt mehrere Vorteile:

• Hohe zulässige Entladeleistung bei einer hohen Zahl von Lade- und Entladezyklen (Leistungsdichte von Superkapazitäten heutzutage ca. 10 - 15 kW/kg; Leistungsdichte von Akkumulatoren heutzutage ca. 300 - 1000 W/kg). Unterbrechungsfreies Umschalten von Netzbetrieb auf Notstrombetrieb sowie Weiterfahrt bis zum nächsten Stockwerk bei voller Antriebsleistung ist somit mit einer mindestens zehnmal leichteren Energiespeichereinheit realisierbar.
• Sehr hohe Ladeleistung; dadurch Verkürzung der erforderlichen Wartezeit zwischen Wiedervorhandensein der Netzspeisung und der Betriebsbereitschaft des Aufzugs auf einen Bruchteil der bei Akkumulatoren benötigten Zeit.
• Vielfach höhere Lebensdauer als Akkumulatoren.
• Keine Wartung der Energiespeichereinheit erforderlich
• Keine giftigen oder umweltbelastenden Stoffe enthaltend

[0012] Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

[0013] Für Anwendungen, bei denen die erfindungsgemässe Einrichtung einerseits zur Überbrückung von relativ kurzzeitigen Netzspannungs-Abfällen oder -Unterbrechungen dient und wo andererseits im Falle einer Evakuationsfahrt nur eine übliche Stockwerksdistanz zu überwinden ist, wird mit Vorteil eine Energiespeichereinheit eingesetzt, die als Speichermedium ausschliesslich Superkapazitäten enthält. Für Anwendungen, bei denen jedoch die Möglichkeit besteht, dass die erfindungsgemässe Einrichtung im Falle eines Ausfalls der Netzspeisung Energie für eine Vollast-Evakuationsfahrt über grosse Hubhöhen zu liefern hat, ist es zweckmässig, eine Energiespeichereinheit einzusetzen, die aus einer Kombination von Superkapazitäten mit elektrochemisch wirkenden Akkumulatoren (Sekundärelementen) besteht, da letztere im Vergleich mit Superkapazitäten eine höhere Energiedichte (Wh/kg), d. h. bei gleichem Gewicht eine höhere Speicherkapazität aufweisen. Die erwähnten Anwendungsbedingungen treten beispielsweise in Aufzugsanlagen auf, wo sogenannte Lobby-Aufzüge über eine Vielzahl von Stockwerksdistanzen keine Haltestelle bedienen, oder bei Aufzügen in Aussichtstürmen, die nur eine oder zwei Haltestellen in grosser Höhe anfahren.

[0014] Besonders vorteilhaft lässt sich die erfindungsgemässe Einrichtung in Kombination mit frequenzumrichtergeregelten Antrieben anwenden. Deren Frequenzumrichter besteht im Wesentlichen aus einem Netzstromrichter, einem Gleichspannungs-Zwischenkreis mit Glättungskondensator, sowie einem Wechselrichter mit Steuergenerator, wobei dieser Wechselrichter mit variierender Frequenz den Antriebsmotor speist und damit dessen Drehzahl bestimmt. In Ausführungen, bei denen der Netzstromrichter nicht für die Rekuperation der Bremsenergie vorgesehen ist, ist der Gleichspannungszwischenkreis meistens mit einem Bremsmodul ausgerüstet. Die erfindungsgemässe Einrichtung, die eine Energiespeichereinheit aus Superkapazitäten oder aus einer Kombination von solchen mit Akkumulatoren enthält, nimmt Energie aus dem erwähnten Gleichspannungs-Zwischenkreis auf und gibt diese im Bedarfsfall, d. h. bei Netzspannungs-Abfällen oder -Unterbrechungen, wie auch für Evakuationsfahrten bei Ausfall der Netzspeisung wieder an den genannten Gleichspannungszwischenkreis ab. Eine als Leistungsflussregler bezeichnete Regel- und Steuereinheit sorgt dabei für eine erforderliche Anpassung des Gleichspannungs-Niveaus zwischen der Energiespeichereinheit und dem Zwischenkreis und regelt den Energieaustausch zwischen dieser Energiespeichereinheit und dem Zwischenkreis des Frequenzumrichters.

[0015] Ein besonderer Vorteil der Kombination der erfindungsgemässen Einrichtung mit einem Frequenzumrichter als Antriebsregler ergibt sich daraus, dass die Steuerung der Aufzugsanlage während des Normalbetriebs, wie auch im Notstrombetrieb, aus dem Gleichspannungszwischenkreis des Frequenzumrichters gespeist werden kann. Dadurch wird eine völlig unterbrechungsfreie Speisung der Aufzugssteuerung beim Übergang vom Normalbetrieb auf Notstrombetrieb gewährleistet und zusätzlich kann das übliche Netzgerät für die Steuerung eingespart werden.

[0016] Zweckmässig und kostensparend wird bei Aufzugsanlagen, die eine Mehrzahl von Aufzügen umfassen, eine einzige erfindungsgemässe Einrichtung als Notstromversorgungseinrichtung für die ganze Gruppe von Aufzügen eingesetzt, wobei jeder Antriebsmotor durch einen zugehörigen Wechselrichter aus einen gemeinsamen Gleichspannungszwischenkreis gespeist wird. Da einerseits in einer Mehrfachanlage nie alle Aufzugsantriebe gleichzeitig in Betrieb und mit positiver Vollast belastet sind und andererseits die Antriebsmotoren von üblichen Aufzugen mit Ausgleichsgewicht bei Fahrten mit weniger als der halben Nutzlast sogar in der Lage sind, Bremsenergie in den gemeinsamen Gleichspannungszwischenkreis zu rekuperieren, kann die erforderliche Kapazität der Energiespeichereinheit auf einen Bruchteil der Summe aller Kapazitäten reduziert werden, die bei Einzel-Notstromversorgungseinrichtungen für alle Aufzuge der Gruppe erforderlich wäre.

[0017] In Aufzugsanlagen, in denen ein oder mehrere Aufzugsfahrzeug(e) mit integriertem Antriebssystem verkehren, ist es vorteilhaft, den Frequenzumrichter, die Aufzugssteuereinheit sowie die erfindungsgemässe Notstromversorgungseinrichtung mobil auf dem oder den Fahrzeug(en) zu installieren. Die Energiespeichereinheit der Fahrzeuge wird dann jeweils über Kontaktelement oder mittels berührungsfreier Energieübertragungsystemen aufgeladen. Diese Methode hat den Vorteil, dass Energiezufuhreinrichtungen nicht entlang des gesamten Fahrwegs notwendig sind, was insbesondere bei Aufzugsanlagen interessant ist, in denen mehrere Aufzugsschächte vorhanden sind und die Aufzugsfahrzeuge in wechselnden Aufzugschächten verkehren, wobei auch Horizontalfahrten vorkommen.

[0018] In einer bevorzugten Anwendung der Erfindung sind die Energiespeichereinheit und der Leistungsflussregler so ausgelegt, dass die erfindungsgemässe Notstromversorgungseinrichtung nicht nur der Ausführung einer Evakuationsfahrt bei Ausfall der Netzspeisung und der Überbrückung von Netzspannungs-Abfällen und -Unterbrechungen dient, sondern im Normalbetrieb eine Reduktion der für die Anlage erforderlichen Anschlussleistung bewirkt. Dies geschieht dadurch, dass die Energiespeichereinheit während den Stillstandszeiten des Aufzugs sowie in Phasen niedriger Antriebsbelastung Energie aufnimmt und diese bei Spitzenlast und in Phasen von überdurchschnittlicher Belastung wieder in den Antriebsstromkreis zurückspeist, wobei der Energiefluss in beiden Richtungen durch den Leistungsflussregler geregelt wird.
Wo beispielsweise die erfindungsgemässe Notstromversorgungseinrichtung mit einem Frequenzumrichter zusammenwirkt, durch den der Antriebsmotor frequenzvariabel gespeist wird, wird ihre Energiespeichereinheit in Phasen unterdurchschnittlicher Motorbelastung aus dem Gleichspannungszwischenkreis dieses Frequenzumrichters geladen, und in Phasen überdurchschnittlicher Belastung speist diese Energiespeichereinheit einen Teil der gespeicherten Energie wieder in diesen Gleichspannungszwischenkreis zurück.

[0019] Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen weiter erläutert.

Fig. 1

zeigt eine schematische Darstellung der Komponenten eines Aufzugsantriebs, bei dem eine erfindungsgemässe Notstromversorgungseinrichtung mit einem Frequenzumrichter zusammenwirkt und ausschliesslich Superkapazitäten als Energiespeichermedium enthält.

Fig. 2

zeigt eine schematische Darstellung der Komponenten eines Aufzugsantriebs, bei dem eine erfindungsgemässe Notstromversorgungseinrichtung ebenfalls mit einem Frequenzumrichter zusammenwirkt und als Energiespeichermedium eine Kombination aus Superkapazitäten und Akkumulatoren enthält.

Fig. 3

zeigt eine schematische Darstellung der Komponenten einer Gruppe von Aufzugsantrieben, bei welchen eine erfindungsgemässe Notstromversorgungseinrichtung mit einem gemeinsamen Gleichspannungszwischenkreis mehrerer Frequenzumrichter zusammenwirkt.

[0020] In Fig. 1 sind schematisch die wesentlichen Komponenten eines Aufzugsantriebs mit Frequenzumrichter und einer erfindungsgemässen Notstromversorgungseinrichtung dargestellt. Mit 1 ist der Frequenzumrichter bezeichnet, der vom Netzanschluss 2 gespeist wird und hauptsächlich aus einem Netzstromrichter 3, einem Wechselrichter 4, einem Gleichspannungszwischenkreis 5, einem Glättungskondensator 6, einem Bremsmodul 7 (mit Bremswiderstand und Bremsbetriebsschalter) und einem Motoranschluss 8 besteht. Am Frequenzumrichter 1 ist als Aufzugs-Antriebsmotor ein Drehstrommotor 9 angeschlossen. Die Notstromversorgungseinrichtung ist mit 10 bezeichnet und enthält einerseits eine aus Superkapazitäten 13 bestehende Energiespeichereinheit 11 und andererseits einen Leistungsflussregler 12. Abzweigleitungen 17 verbinden den Gleichspannungszwischenkreis 5 mit der Stromversorgung von elektrischen Aufzugskomponenten 18, die für Evakuationsfahrten funktionieren müssen, wie z. B. die Aufzugssteuerung, die mechanische Antriebsbremse, der Türantrieb, die Beleuchtung, Kommunikationseinrichtungen, die Belüftung, etc.

[0021] Im Normalbetrieb bezieht der Netzstromrichter 3 des Frequenzumrichters 1 über den Netzanschluss 2 Wechselstrom (Drehstrom) aus dem Stromnetz und erzeugt daraus Gleichstrom, den er in den Gleichspannungszwischenkreis 5 einspeist. Der Wechselrichter 4 entnimmt Gleichstrom aus diesem Gleichspannungszwischenkreis 5 und erzeugt daraus, gesteuert durch einen integrierten Steuergenerator, einen frequenzvariablen Wechselstrom (Drehstrom) als Speisung für den Drehstrommotor 9. Die erzeugte Drehstromfrequenz bestimmt die Drehzahl dieses Motors und damit die Fahrgeschwindigkeit des Aufzugs, wobei eine zentrale Aufzugssteuerung dem Steuergenerator des Wechselrichters laufend Informationen in geeigneter Form über die zu einem bestimmten Zeitpunkt zu generierende Fahrgeschwindigkeit liefert. Der Glättungskondensator 6 unterdrückt Welligkeiten und Spannungsspitzen im Gleichspannungszwischenkreis 5. Das Bremsmodul 7 dient der Umwandlung der vom Drehstrommotor 9 während Fahrten mit negativer Motorbelastung erzeugten Bremsenergie in Wärme, sofern der Netzstromrichter 3 nicht für die Rekuperation dieser Bremsenergie ins Netz vorgesehen und ausgelegt ist. In letzterem Fall hat das Bremsmodul 7 noch die Aufgabe, die elektrische Bremsfähigkeit des Drehstrommotors 9 bei defektem Netzstromrichter 3 zu gewährleisten, wobei das Bremsmodul 7 aktiviert wird, sobald die Spannung im Gleichspannungszwischenkreis 5 beim Bremsen einen definierten Wert überschreitet. Der Leistungsflussregler 12, im Wesentlichen ein handelsüblicher 2-Quadranten-Gleichspannungssteller für eine Spannungspolarität und zwei Stromrichtungen, hat die Aufgabe, den Energiefluss zwischen den unterschiedlichen Spannungsniveaus des Gleichspannungszwischenkreises 5 und der Energiespeichereinheit 11 zu steuern. Einerseits wird während der gesamten Einsatzbereitschaftszeit der Aufzugsanlage, bei Energieüberschuss im Gleichspannungszwischenkreis 5, die Energiespeichereinheit über den Leistungsflussregler 12 aufgeladen, und andererseits speist dieser die gespeicherte Energie bei Bedarf, d. h. bei kurzzeitigen Netzspannungs-Abfällen oder -Unterbrechungen und bei Ausfall der Netzspeisung, wieder in den genannten Gleichspannungszwischenkreis 5 zurück.

[0022] Im Falle von kurzzeitigen Netzspannungs-Abfällen oder -Unterbrechungen wie auch bei Ausfall der Netzspeisung währen der Fahrt des Aufzugs wird somit der Gleichspannungszwischenkreis 5 und damit auch der Wechselrichter 4 sowie die über die Abzweigleitungen 17 gespeisten Komponenten 18, die für Evakuationsfahrten funktionieren müssen, unterbrechungsfrei mindestens solange mit Energie versorgt, bis der Fahrstuhl das nächstliegende Stockwerk mit Schachttüre erreicht hat. Die Superkapazitäten 13 der Energiespeichereinheit 11 sind dabei in der Lage, verzögerungsfrei den für eine Vollastfahrt benötigten Maximalstrom zu liefern und sind bei wieder betriebsbereiter Netzspeisung in kürzester Zeit wieder voll aufgeladen. Dies wirkt sich besonders vorteilhaft aus in Installationen, wo Unterbrechungen der Netzspeisung häufig und kurz nacheinander auftreten. Bei Notstromversorgungseinrichtungen auf der Basis von Akkumulatoren muss im Gegensatz dazu nach jeder Evakuationsfahrt die relativ lang dauernde Wiederaufladezeit abgewartet werden, bevor der Aufzug nach wieder vorhandener Netzspeisung automatisch in Betrieb gehen kann. Andernfalls besteht ein erhebliches Risiko, dass der Fahrstuhl bei erneutem Stomausfall zwischen zwei Stockwerken blockiert wird.

[0023] Fig. 2 zeigt schematisch einen Aufzugsantrieb mit Frequenzumrichter 1, wie vorstehend zu Fig. 1 beschrieben, sowie mit einer erfindungsgemässen Notstromversorgungseinrichtung 10, bei der die Energiespeichereinheit 11 aus zwei unterschiedlichen Speichermedien aufgebaut ist. Zur Abdeckung des Energiebedarfs fur die Überbrückung von kurzzeitigen Netzspannungs-Abfällen oder -Unterbrechungen, sowie für kürzere Evakuations-Fahrstrecken, enthält die Energiespeichereinheit 11 Superkapazitäten 13 mit deren bereits beschriebenen vorteilhaften Eigenschaften als Speichermedium. Damit die Energiespeichereinheit 11 auch für Evakuationsfahrten mit längeren Fahrstrecken genügend Energie liefern kann, enthält sie als zusätzliches Speichermedium Akkumulatoren 14 (Sekundärelemente), z. B. Blei- oder NI-Cd - Akkumulatoren. Solche Akkumulatoren 14 haben im Vergleich mit Superkapazitäten 13 eine wesentlich höhere Energiedichte (in Wh/kg), d. h., bei gleichem Gewicht kann ein Akkumulator wesentlich mehr Energie speichern. Sie verfügen jedoch bei noch sinnvoller Dimensionierung nicht über die gleiche Reaktionsgeschwindigkeit bei schnellen Vorgängen mit hohem Leistungsbedarf, und ihre Lebensdauer wird durch häufig auftretende Vorgänge dieser Art drastisch reduziert. Bei der erfindungsgemässen Kombination von Energiespeichermedien werden die häufiger vorkommenden, kurzzeitig erforderlichen Leistungsspitzen für die Überbrükkung von kurzzeitigen Netzspannungs-Abfällen und -Unterbrechungen und für kurze Evakuationsfahrten aus den Superkapazitäten 13 entnommen, und für längerdauernde Evakuationsfahrten wird die benötigte Energie aus beiden Speichermedien bezogen.

[0024] Daraus resultiert ein optimal niedriges erforderliches Gesamtgewicht der Energiespeichereinheit 11 bei optimaler Lebensdauer. Die beschriebene Energiespeichereinheit 11 wirkt in gleicher Weise, wie auch in der Beschreibung zu Fig. 1 erläutert, über einen Leistungsflussregler 12 mit dem Gleichspannungszwischenkreis des Frequenzumrichters zusammen, wobei dieser Leistungsflussregler 12 bei der hier vorliegenden Ausführung der Energiespeichereinheit so gesteuert wird, dass nur für längerdauernde Vorgänge Energie aus den Akkumulatoren bezogen wird. Die Komponenten 18, die für Evakuationsfahrten funktionieren müssen, werden auch hier über die Abzweigleitungen 17 in jeder Situation unterbrechungsfrei aus dem Gleichspannungszwischenkreis 5 mit Energie versorgt.

[0025] Fig. 3 beschreibt die Anordnung der elektrischen Komponenten einer Gruppe von frequenzumrichtergeregelten Aufzugsantrieben, wo mehrere Drehstrommotoren 9 über zugeordnete Wechselrichter 4 an einem gemeinsamem Gleichspannungszwischenkreis 16 angeschlossen sind, der bei Normalbetrieb von einem einzigen Netzmodul 15 gespeist wird und bei Netzspannungs-Abfällen und -Unterbrechungen sowie bei völligem Ausfall der Netzspeisung während der Fahrt des Aufzugs durch eine einzige erfindungsgemässe Notstromversorgungseinrichtung 10 mit Energie versorgt wird. Die Notstromversorgungseinrichtung 10 besteht auch hier aus einer Energiespeichereinheit 11 und einem Leistungsflussregler 12, wobei die Energiespeichereinheit 11 entweder ausschliesslich aus Superkapazitäten oder aus einer vorstehend beschriebenen Kombination aus Superkapazitäten und Akkumulatoren besteht. Der Leistungsflussregler 12 hat dieselbe Funktion, wie sie bereits beschrieben wurde. Auch hier werden bei Ausfall der Netzspeisung die Komponenten 18, welche für eine Evakuationsfahrt funktionsfähig sein müssen, über Abzweigleitungen 17 aus dem gemeinsamen Gleichspannungszwischenkreis 16 unterbrechungsfrei mit Energie versorgt. Eine solche Mehrfachanordnung von Antrieben hat erstens den Vorteil, dass nur ein einziges Netzmodul 15 erforderlich ist, das vorzugsweise über die (für Einzelantriebe im unteren Leistungsbereich üblicherweise zu teure) Fähigkeit verfügt, überschüssige Bremsenergie ins Netz zurückzuspeisen. Zweitens können über den gemeinsamen Gleichspannungszwischenkreis 16 direkt Energieausgleichsvorgänge zwischen treibenden und bremsenden Antrieben stattfinden, was die Energiekosten reduziert. Ausserdem ist anstelle von mehreren separaten Notstromversorgungseinrichtungen nur eine einzige erfindungsgemässe Notstromversorgungseinrichtung 10 erforderlich, was eine erhebliche Reduktion des Hardware - Aufwands und somit der Kosten zur Folge hat.

Ansprüche

1. Notstromversorgungseinrichtung (10) einer Aufzugsanlage mit Elektromotor-Antrieb, die eine Energiespeichereinheit (11) für elektrische Energie aufweist, welche kurzzeitige Netzspannungs-Abfälle oder -Unterbrechungen überbrückt und bei Ausfall der Netzspeisung während einer Aufzugsfahrt die Durchführung einer Evakuationsfahrt gewährleistet, indem sie alle an der Evakuationsfahrt beteiligten elektrischen Komponenten der Aufzugsanlage mindestens solange mit Energie versorgt, bis die Aufzugskabine ein Stockwerksniveau erreicht hat,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Energiespeichereinheit (11) Kondensatoren in Form von Superkapazitaten (13) enthält.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiespeichereinheit (11) als Speichermedium entweder ausschliesslich Superkapazitäten (13) oder eine Kombination von Superkapazitäten (13) mit elektrochemisch wirkenden Akkumulatoren (14) enthält.

3. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit einem Frequenzumrichter (1) zusammenwirkt, mit dem die Fahrgeschwindigkeit des Aufzugs geregelt wird.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ihre Energiespeichereinheit (11) aus dem Gleichspannungszwischenkreis (5) des Frequenzumrichters (1) geladen wird, und dass diese Energiespeichereinheit (11) gespeicherte Energie bei Bedarf wieder in diesen Gleichspannungszwischenkreis (5) einspeist, wobei ein dazwischengeschalteter Leistungsflussregler (12) den Energiefluss zwischen den unterschiedlichen Spannungsniveaus des Gleichspannungszwischenkreises (5) und der Energiespeichereinheit (11) steuert.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie bei Ausfall der Netzspeisung über den Gleichspannungszwischenkreis des Frequenzumrichters mindestens diejenigen elektrischen Komponenten (18) der Aufzugsanlage mit Notstrom versorgt, die für eine vollständige Evakuationsfahrt funktionieren müssen, wobei diese Komponenten (18) auch im Normalbetrieb aus dem erwähnten Gleichspannungszwischenkreis (5) gespeist werden.

6. Verfahren zur Notstromversorgung von Aufzugsanlagen mit Elektromotor-Antrieben, bei dem eine Notstromversorgungseinrichtung (10) bei Ausfall der Netzspeisung oder bei kurzzeitigen Netzspannungs-Abfällen oder -Unterbrechungen während einer Aufzugsfahrt mindestens die für eine Evakuationsfahrt wichtigen Komponenten (18) der Aufzugsanlage mindestens solange mit Energie versorgt, bis die Aufzugskabine ein Stockwerksniveau erreicht hat,
dadurch gekennzeichnet,
dass mindestens ein Teil der Notstromversorgungs-Energie in Speichermedien in der Form von Superkapazitäten (13) gespeichert ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei Ausfall der Netzspeisung oder bei kurzzeitigen Netzspannungs-Abfällen oder -Unterbrechungen die Notstromversorgungseinrichtung (10) unterbruchsfrei zum Einsatz kommt.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine einzige Notstromversorgungseinrichtung (10) mehrere Aufzüge versorgt.

9. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Notstromversorgungseinrichtung (10) entweder stationär im Gebäude oder mobil auf einem Aufzugsfahrzeug mit integrierten Antrieben installiert ist.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Notstromversorgungseinrichtung (10) eine Energiespeichereinheit (11) enthält, die über einen Leistungsflussregler (12) dauernd mit dem Gleichspannungszwischenkreis (5) eines Frequenzumrichters (1) in Verbindung steht und so ausgelegt ist, dass sie, zusätzlich zu ihrer Funktion als Notstromspeicher, im Normalbetrieb des Aufzugs der Reduktion der für die Aufzugsanlage erforderlichen Netzanschlussleistung dient, indem die Energiespeichereinheit (11) in Phasen mit niedrigem Leistungsbedarf des Antriebssystems Energie aus dem Netz aufnimmt, bei Bremsvorgängen Energie rekuperiert und bei hohem Leistungsbedarf Energie an das Antriebssystem abgibt.

Claims

1. Emergency current supply equipment (10) of a lift installation with electric motor drive, which comprises an energy storage unit (11) for electric energy, which bridges over temporary drops or interruptions in mains voltage and ensures the performance of an evacuation travel in the event of failure of the mains supply during a lift travel, in that it supplies energy to all electrical components, which participate in the evacuation travel, of the lift installation at least until such time as the lift cage has reached the level of a storey, characterised in that the energy storage unit (11) comprises capacitors in the form of supercapacitors (13).

2. Equipment according to claim 1, characterised in that the energy storage unit (11) comprises as the storage medium either exclusively supercapacitors (13) or a combination of supercapacitors (13) and electrochemically acting batteries (14).

3. Equipment according to one of claims 1 and 2, characterised in that it co-operates with a frequency converter (1) by which the travel speed of the lift is regulated.

4. Equipment according to claim 3, characterised in that the energy storage unit (11) thereof is charged from the direct voltage intermediate circuit (5) of the frequency converter (1) and that this energy storage unit (11) supplies stored energy back into this direct voltage intermediate circuit as needed, wherein an interposed power flow regulator (12) controls the energy flow between the different voltage levels of the direct voltage intermediate circuit (5) and the energy storage unit (11).

5. Equipment according to claim 4, characterised in that in the event of failure of the mains supply it supplies at least those electrical components (18), which must function for a full evacuation travel, of the lift installation with emergency current by way of the direct voltage intermediate circuit of the frequency converter, wherein these components (18) are also supplied in normal operation from the said direct voltage intermediate circuit (5).

6. Method for emergency current supply of lift installations with electric motor drives, in which in the event of failure of the mains supply or temporary drops or interruptions in mains voltage during a lift travel an emergency current supply equipment (10) supplies the components (18), which are important for an evacuation travel, of the lift installation with energy at least until such time as the lift cage has reached the level of a storey, characterised in that at least a part of the emergency current supply energy is stored in storage media in the form of supercapacitors (13).

7. Method according to claim 6, characterised in that in the event of failure of the mains supply or temporary drops or interruptions in mains voltage the emergency current supply equipment (10) comes into use free of interruption.

8. Method according to claim 6 or claim 7, characterised in that a single emergency current supply equipment (10) supplies several lifts.

9. Method according to claim 6 or claim 7, characterised in that the emergency current supply equipment (10) is installed either to be stationary in the building or to be mobile on a lift vehicle with integrated drives.

10. Method according to one of claims 6 to 9, characterised in that the emergency current supply equipment (10) comprises an energy storage unit (11), which is permanently connected by way of a power flow regulator (12) with the direct voltage intermediate circuit (5) of a frequency converter (1) and is so designed that in addition to its function as an emergency current store it serves in normal operation of the lift for reduction in the mains supply power required for the lift installation, in that the energy storage unit (11) receives energy from the mains in phases with a low power requirement of the drive system, recuperates energy during braking processes and delivers energy to the drive system during a high power requirement.

Revendications

1. Dispositif d'alimentation de secours (10) d'une installation d'ascenseur à entraînement par moteur électrique, qui comporte une unité d'accumulation d'énergie (11) pour de l'énergie électrique qui pallie des baisses ou des coupures temporaires de la tension du réseau et, en cas de panne de l'alimentation par le réseau pendant un trajet de l'ascenseur, garantit un trajet d'évacuation en alimentant en énergie tous les composants électriques de l'installation d'ascenseur qui participent au trajet d'évacuation, au moins jusqu'à ce que la cabine d'ascenseur ait atteint le niveau d'un étage,
caractérisé en ce que l'unité d'accumulation d'énergie (11) contient des condensateurs sous forme de supercapacités (13).

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'unité d'accumulation d'énergie (11) utilisée comme moyen d'accumulation contient soit uniquement des supercapacités (13), soit une combinaison de supercapacités (13) et d'accumulateurs à action électrochimique (14).

3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'elle coopère avec un convertisseur de fréquence (1) grâce auquel la vitesse de l'ascenseur est réglée.

4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que son unité d'accumulation d'énergie (11) est chargée à partir du circuit intermédiaire à tension continue (5) du convertisseur de fréquence (1) et en ce que cette unité d'accumulation d'énergie (11) réinjecte au besoin dans le circuit intermédiaire (5) l'énergie accumulée, un régulateur de flux de puissance (12) monté entre les deux commandant le flux d'énergie entre les différents niveaux de tension du circuit intermédiaire à tension continu (5) et de l'unité d'accumulation d'énergie (11).

5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'en cas de panne de l'alimentation par le réseau, il alimente en courant de secours, par l'intermédiaire du circuit intermédiaire à tension continue du convertisseur de fréquence, au moins les composants électriques (18) de l'installation d'ascenseur qui doivent fonctionner pour un trajet d'évacuation complet, ces composants (18) étant aussi alimentés, en fonctionnement normal, à partir du circuit intermédiaire à tension continu (5) mentionné.

6. Procédé pour l'alimentation de secours d'installations d'ascenseur à entraînement par moteur électrique, selon lequel un dispositif d'alimentation en énergie de secours (10), en cas de panne de l'alimentation par le réseau ou de baisses ou de coupures temporaires de la tension du réseau pendant un trajet de l'ascenseur, alimente en énergie au moins les composants (18) de l'installation d'ascenseur qui sont importants pour le trajet d'évacuation, au moins jusqu'à ce que la cabine d'ascenseur ait atteint le niveau d'un étage,
caractérisé en ce qu'une partie au moins de l'énergie d'alimentation de secours est accumulée dans des moyens d'accumulation sous la forme de supercapacités (13).

7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'en cas de panne de l'alimentation par le réseau ou de baisses ou de coupures temporaires de la tension du réseau, le dispositif d'alimentation en courant de secours (10) entre en action sans interruption.

8. Procédé selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce qu'un seul dispositif d'alimentation en courant de secours (10) alimente plusieurs ascenseurs.

9. Procédé selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que le dispositif d'alimentation en courant de secours (10) est installé de manière stationnaire dans le bâtiment ou de manière mobile sur un véhicule d'ascenseur à entraînements intégrés.

10. Procédé selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que le dispositif d'alimentation en courant de secours (10) contient une unité d'accumulation en énergie (11) qui est reliée en permanence au circuit intermédiaire à tension continue (5) d'un convertisseur de fréquence (1), par l'intermédiaire d'un régulateur de flux de puissance (12), et qui est conçue de telle sorte qu'en plus de sa fonction d'accumulateur de courant de secours, elle serve pendant le fonctionnement normal de l'ascenseur à réduire la puissance de raccordement au réseau qui est nécessaire pour l'installation d'ascenseur, en recevant l'énergie du réseau, lors des phases à faible puissance requise par le système d'entraînement, en récupérant de l'énergie lors de freinages, et en envoyant de l'énergie au système d'entraînement en cas de puissance requise élevée.

Zeichnung