CN104540761B - 电梯的再生蓄电控制装置 - Google Patents

Abstract

得到一种能够防止电容下降率最大的电池单元持续处于过电压状态、防止电池单元的劣化加速而使得电容器式蓄电部的更换周期变快的电梯的再生蓄电控制装置和再生蓄电控制方法。充电/放电控制部利用总电压检测部来管理电容器式蓄电部的总电压值，在从过电压检测电路接收到过电压信号的情况下，停止电容器式蓄电部的充电，使电容器式蓄电部进行放电，直到变为不输出过电压信号的电压为止，并且，将电容器式蓄电部的可充电总电压上限值变更为不输出过电压信号的电压。

Description

电梯的再生蓄电控制装置

技术领域

本发明涉及具有再生蓄电装置的电梯的再生蓄电控制装置和再生蓄电控制方法。

背景技术

通常的电梯的再生蓄电控制装置具有：转换器，其将从三相交流商用电源输出的交流电转换为直流电；以及逆变器，其将由转换器转换后的直流电转换为可变电压可变频率的交流电。

此处，将来自逆变器的交流电提供给对曳引机进行旋转驱动的电动机，来对曳引机进行旋转驱动，由此，使与卷绕于曳引机的绳索的两端分别连接的轿厢和对重进行升降。

此时，在无负载状态下，在使轿厢下降的情况下，成为消耗电力进行运转的动力运转，而在使轿厢上升的情况下，成为将动能还原为电力的再生运转。与其相反，在以额定负载使轿厢下降的情况下，成为再生运转，在以额定负载使轿厢上升的情况下，成为动力运转。

以往的电梯的控制装置具有：电力蓄积部，其设置在转换器与逆变器之间，在电梯进行再生运转时，蓄积来自平滑电路部的直流电，在动力运转时，将蓄积的直流电提供给平滑电路部；充电/放电电路，其由直流-直流转换器等构成；以及充电/放电控制电路，其控制充电/放电电路的充电/放电电力(参照例如专利文献1)。

在该电梯的控制装置中，在电动机存在电力再生的情况下，直流母线的电压上升，在达到某一规定电压时，通过充电/放电控制电路的控制，将该电力充入电力蓄积部。另一方面，在进行动力运转时，从电力蓄积部开始放电，将直流母线的电压控制为某一规定电压。

此外，还公开了在这样的电梯的控制装置中，使用电容器式蓄电部作为电力蓄积部的内容。此外，关于电容器式蓄电部，还公开有如下技术：为了防止电池单元的过电压状态，将过电压检测水平设定为比额定电压高的电压(例如参照专利文献2、3)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002-145543号公报

专利文献2：日本特开2009-244171号公报

专利文献3：日本特开2010-88221号公报

发明内容

发明要解决的问题

在电容器式蓄电部中，因被施加远超额定电压的电压，使得电池单元(cell)的劣化加速。此外，除了该劣化现象以外，已知电池单元的静电电容因反复充电/放电而逐渐下降。此处，充电/放电的频度越高，则电池单元的静电电容的下降率越快。

此外，静电电容的下降率因制造工艺及/或规格条件等，每一电池单元之间存在偏差。因此，电容下降率最大的电池单元容易成为过电压状态。此外，尽管静电电容的下降率随每一电池单元而不同，但如果下降量在规定电容处饱和，则静电电容均变得均等，因此，在全部电池单元的静电电容均等地下降后，不再会有特定的电池单元处于过电压状态的情况。

但是，在专利文献1～3中，未公开用于如下情况的技术：在具有电容器式蓄电部的电梯的再生蓄电控制装置中，考虑如静电电容的偏差及/或均等化那样的静电电容动态变动的现象，最大限度地利用能够利用的充电/放电能量。因此，存在如下问题：电容下降率最大的电池单元持续处于过电压状态，使得电池单元的劣化加速，电容器式蓄电部的更换周期变快。

本发明是为了解决上述那样的问题而完成的，其目的在于，得到一种电梯的再生蓄电控制装置和再生蓄电控制方法，能够防止电容下降率最大的电池单元持续处于过电压状态，防止电池单元的劣化加速而使得电容器式蓄电部的更换周期变快。

用于解决问题的手段

本发明的电梯的再生蓄电控制装置具有：曳引机，其使电梯的轿厢进行升降；变流器部，其将交流电转换为直流电；平滑电路部，其使从变流器部输出的直流电平滑化；逆变器部，其将经平滑电路部平滑化后的直流电转换为用于驱动曳引机的交流电；电容器式蓄电部，其经由电压变换部与平滑电路部连接，蓄积由曳引机产生的再生电力；总电压检测部，其检测电容器式蓄电部的总电压；以及充电/放电控制部，其在电梯进行再生运转时，对电压变换部进行使从曳引机流入平滑电路部的再生电力充电到电容器式蓄电部的控制，并且，在电梯进行动力运转时，对电压变换部进行使充电到电容器式蓄电部中的电力放电到平滑电路部的控制，电容器式蓄电部具有：串联连接的多个电容器电池单元；以及过电压检测电路，在多个电容器电池单元中的任意一个被施加了比规定电压高的电压的情况下，该过电压检测电路输出过电压信号，充电/放电控制部利用总电压检测部来管理电容器式蓄电部的总电压值，在从过电压检测电路接收到过电压信号的情况下，停止电容器式蓄电部的充电，使电容器式蓄电部进行放电，直到变为不被输出过电压信号的电压为止，并且，将电容器式蓄电部的可充电总电压上限值变更为不被输出过电压信号的电压。

此外，本发明的电梯再生蓄电控制方法由电梯的再生蓄电控制装置执行，该电梯的再生蓄电控制装置具有：曳引机，其使电梯的轿厢进行升降；变流器部，其将交流电转换为直流电；平滑电路部，其使从变流器部输出的直流电平滑化；逆变器部，其将经平滑电路部平滑化后的直流电转换为用于驱动曳引机的交流电；以及电容器式蓄电部，其经由电压变换部与平滑电路部连接，由串联连接的多个电容器电池单元构成，蓄积由曳引机产生的再生电力，其中，该电梯的再生蓄电控制方法具有如下步骤：在多个电容器电池单元中的任意一个被施加了比规定电压高的电压的情况下，停止电容器式蓄电部的充电；使电容器式蓄电部进行放电，直到变为比规定电压低的电压为止；以及将电容器式蓄电部的可充电总电压上限值变更为比规定电压低的电压。

发明效果

根据本发明的电梯再生蓄电控制装置，充电/放电控制部利用总电压检测部来管理电容器式蓄电部的总电压值，在从过电压检测电路接收到过电压信号的情况下，停止电容器式蓄电部的充电，使电容器式蓄电部进行放电，直到变为不被输出过电压信号的电压为止，并且，将电容器式蓄电部的可充电总电压上限值变更为不被输出过电压信号的电压。

此外，本发明的电梯再生蓄电控制方法具有如下步骤：在多个电容器电池单元中的任意一个被施加了比规定电压高的电压的情况下，停止电容器式蓄电部的充电；使电容器式蓄电部进行放电，直到变为比规定电压低的电压为止；以及将电容器式蓄电部的可充电总电压上限值变更为比规定电压低的电压。

因此，能够防止电容下降率最大的电池单元持续处于过电压状态，防止电池单元的劣化加速而使得电容器式蓄电部的更换周期变快。

附图说明

图1是示出本发明的实施方式1的电梯的再生蓄电控制装置的结构图。

图2是示出本发明的实施方式1的电容器式蓄电部的结构图。

图3是示出本发明的实施方式1的电容器式蓄电部中的充电/放电电流和总电压的推移的说明图。

图4是示出本发明的实施方式1的电容器式蓄电部的电容器电池单元的静电电容的下降的推移的说明图。

图5的(a)～(c)是示出本发明的实施方式1的电容器式蓄电部的恒流充电时的电容器电池单元的电压的推移的说明图。

图6的(a)、(b)是根据电梯起动频度示出本发明的实施方式1的电容器式蓄电部的电容器电池单元的静电电容的下降的推移的说明图。

图7是示出本发明的实施方式1的电容器式蓄电部的电容器电池单元的电压、总电压和可充电总电压上限值的推移的说明图。

图8是示出本发明的实施方式1的电容器式蓄电部的电容器电池单元的可充电总电压上限值和静电电容的下降的推移的说明图。

具体实施方式

以下，使用附图，对本发明的电梯再生蓄电控制装置的优选实施方式进行说明，在各图中，对相同或相当的部分标注相同的标号进行说明。

实施方式1.

图1是示出本发明的实施方式1的电梯的再生蓄电控制装置的结构图。在图1中，电梯的再生蓄电控制装置具有电梯10、控制盘20和再生蓄电装置30。

在电梯10中，设置有用于供乘客乘坐的轿厢11和借助于绳索12设置在轿厢11的相反侧的对重13。在绳索12上设置有曳引机14，利用曳引机14卷收绳索12，由此使轿厢11进行升降。曳引机14与电机15连接。

控制盘20具有变流器部21、平滑电路部22、逆变器部23和电梯控制部24。变流器部21将从三相交流商用电源40输出的交流电转换为直流电。平滑电路部22使从变流器部21输出的直流电变平滑。

逆变器部23将由平滑电路部22平滑化后的直流电转换为可变电压可变频率的三相交流的交流电，来作为电机15驱动用的交流电。电梯控制部24控制逆变器部23的动作，并且，根据电梯10的起动，向再生蓄电装置30输出电梯起动信号。

此处，平滑电路部22与再生蓄电装置30连接。再生蓄电装置30具有电容器式蓄电部31、电压变换部32、总电压检测部33、母线电压检测部34、起动频度判定部35和充电/放电控制部36。

电容器式蓄电部31是用于蓄积电力的蓄电元件，其向充电/放电控制部36输出过电压信号(后述)。电压变换部32例如由双向直流-直流转换器构成，电压变换部32连接电容器式蓄电部31与控制盘20的平滑电路部22。

总电压检测部33检测电容器式蓄电部31的总电压(正极-负极间电压)。母线电压检测部34检测平滑电路部22的电压(母线电压)。起动频度判定部35从控制盘20的电梯控制部24接收电梯起动信号，来判定电梯10的起动频度。此处，关于起动频度，例如可以是电梯10的每1天的起动次数。

在电梯10进行再生运转时，在由母线电压检测部34检测出的母线电压达到某一规定电压时，充电/放电控制部36控制电压变换部32，使得从曳引机14流入平滑电路部22的再生电力充电到电容器式蓄电部31。

此外，在电梯10进行动力运转时，充电/放电控制部36控制电压变换部32，使得充电到电容器式蓄电部31中的电力放电到平滑电路部22。此外，关于本发明的实施方式1的特征性的充电/放电控制部36的动作，将在后面记述。

图2是示出本发明的实施方式1的电容器式蓄电部31的结构图。在图2中，电容器式蓄电部31具有：在正极端子41与负极端子42之间串联连接的多个电容器电池单元(有时简单记作“电池单元”)43；与多个电容器电池单元43分别对应地设置的多个过电压检测电路44；以及逻辑和元件45。

过电压检测电路44连接在各电容器电池单元43的端子之间，在电容器电池单元43的电压超过过电压检测水平的情况下，输出过电压异常信号，其中，该过电压检测水平被设定为比额定电压高的电压。在从各过电压检测电路44中的任意一个输出了过电压异常信号的情况下，逻辑和元件45输出单个过电压信号。

即，如图2所示，在某一个电容器电池单元43被施加了比过电压检测水平高的电压的情况下，电容器式蓄电部31向充电/放电控制部36输出单个过电压信号。

返回到图1，充电/放电控制部36利用总电压检测部33来管理电容器式蓄电部31的总电压值。此外，充电/放电控制部36在从电容器式蓄电部31的逻辑和元件45接收到过电压信号的情况下，停止电容器式蓄电部31的充电，使电容器式蓄电部31进行放电，直到变为不输出过电压信号的电压为止。此时，充电/放电控制部36将电容器式蓄电部31的可充电总电压上限值变更为不输出过电压信号的电压。

此外，充电/放电控制部36接收过电压信号，在变更电容器式蓄电部31的可充电总电压上限值后经过了规定时间之后，使可充电总电压上限值恢复至额定电压，并再次确认电容器电池单元43的过电压。

此外，充电/放电控制部36基于由起动频度判定部35判定出的电梯10的起动频度，动态地决定到使上述可充电总电压上限值恢复为止的规定时间(以下称作“恢复规定时间”)的长度。

具体而言，充电/放电控制部36在判定为电梯10的起动频度较高的情况下，缩短恢复规定时间的长度。此处，作为起动频度的判定基准，例如可以考虑根据预先测定的电容器电池单元43的电容下降率与充电/放电频度(电梯10的起动频度)之间的关系来计算阈值的方法等。

图3是示出本发明的实施方式1的电容器式蓄电部31中的充电/放电电流和总电压的推移的说明图。图3的上侧示出因电梯10的运行而流过电容器式蓄电部31的充电/放电电流。此外，纵轴的正的区域表示动力运转时的放电电流，负的区域表示再生运转时的充电电流。

此外，图3的下侧示出电容器式蓄电部31的总电压的推移。在电梯10进行动力运转时、即放电时，电容器式蓄电部31的总电压下降，在电梯10的再生运转时、即充电时，电容器式蓄电部31的总电压上升。

此外，根据图3，在电梯10的起动频度较高的情况下，充电/放电的频度变高，在电梯10的起动频度较低的情况下，充电/放电的频度变低。此外，在图3中，交替地反复进行动力运转和再生运转，但在实际的电梯10的运转中，有时根据轿厢11的搭乘率会连续进行动力运转或再生运转。

此外，如上所述，已知电容器电池单元43的静电电容会因反复充电/放电而逐渐下降。此处，充电/放电的频度越高，则电容器电池单元43的静电电容的下降率越高。此外，静电电容的下降率因制造工艺及规格条件等，随每一电容器电池单元43而产生偏差。

图4是示出本发明的实施方式1的电容器式蓄电部31的电容器电池单元43的静电电容的下降的推移的说明图。在图4中，纵轴表示各电容器电池单元43的静电电容，横轴表示时间。

根据图4，如状态A所示，各电容器电池单元43的初始电容是均等的。但是，电容下降率随每一电容器电池单元43而不同，因此，随着电梯10的运行而进行充电/放电，由此如状态B所示，各电容器电池单元43的静电电容的偏差变大。在时间进一步经过时，如状态C所示，静电电容的下降量在规定电容下饱和，各电容器电池单元43的静电电容变得均等。

图5是示出本发明的实施方式1的电容器式蓄电部31的恒流充电时的电容器电池单元43的电压推移的说明图。此处，图5的(a)～(c)分别示出了与图4中的状态A～C相同的状态。在图5的(a)～(c)中，纵轴表示电容器电池单元43的施加电压，横轴表示时间。

此外，在图5的(a)～(c)中，在状态A下的时刻t0～t1、状态B下的时刻t2～t3、状态C下的时刻t4～t5，分别以相同的电流值(恒流)进行充电。

根据图5的(a)所示的状态A的结果可知，在初始状态下，如时刻t1所示那样，即使将电容器电池单元43充电到额定电压附近，电容器电池单元43的电压也基本不产生偏差。

与此相对，在图5的(b)所示的状态B下，电容器电池单元43的静电电容具有偏差，因此，电容下降率最大的电容器电池单元43的电压上升最高。此外，如时刻t3所示那样，在状态B下，与状态A相比，电容器电池单元43的电压的偏差较大。

此外，在状态B下，在比状态A的充电时间t0～t1短的时间t2～t3中，电容下降率最大(静电电容最小)的电容器电池单元43超过过电压检测水平。即可以说，与状态A相比，在状态B下，特定的电容器电池单元43容易变为过电压状态。

此外，在图5的(c)所示的状态C下，在比状态A的充电时间t0～t1短的时间t4～t5中，全部电容器电池单元43的电压处于额定电压附近。但是，各电容器电池单元43的静电电容变得均等，因此，如时刻t5所示那样，可知在额定电压附近，电容器电池单元43的电压也基本不产生偏差。即，在全部电容器电池单元43的静电电容均等地下降之后，特定的电容器电池单元43不再会变为过电压状态。

图6是根据电梯起动频度示出本发明的实施方式1的电容器式蓄电部31的电容器电池单元43的静电电容的下降的推移的说明图。此处，图6的(a)示出了电梯10的起动频度较高的情况下的电容器电池单元43的电容下降的推移，图6的(b)示出了电梯10的起动频度较低的情况下的电容器电池单元43的电容下降的推移。此外，在图6的(a)、(b)中，纵轴表示各电容器电池单元43的静电电容，横轴表示时间。

根据图6的(a)、(b)，充电/放电的频度越高，则电容器电池单元43的电容下降率越大。即，在电梯10的起动频度较高的情况下，电容器电池单元43的静电电容下降，变为均等的时间提早。

图7是示出本发明的实施方式1的电容器式蓄电部31的电容器电池单元43的电压、总电压和可充电总电压上限值的推移的说明图。图7的上侧示出电容器电池单元43的电压推移，图7的下侧示出总电压和可充电总电压上限值的推移。此外，在图7中，纵轴表示电压值，横轴表示时间。

根据图7，电容器式蓄电部31在时刻t0开始充电，在时刻t1，电容下降率最大的电容器电池单元43超过过电压检测水平，充电停止。此时，可充电总电压上限值被变更为电容下降率最大的电容器电池单元43不会再次成为过电压的电压。

此处，关于变更后的可充电总电压上限值，例如，可如下式所示那样，根据过电压检测水平与电容器电池单元43的额定电压之比来求出。

可充电总电压上限值＝检测时的总电压×(额定电压÷过电压检测水平)

此外，在时刻t1～t2中，使电容器式蓄电部31进行放电，直到电容器式蓄电部31的总电压小于可充电总电压上限值为止。此外，放电电力通常被与图1所示的平滑电路部22并列连接的再生电阻(未图示)消耗。由此，在时刻t2，电容下降率最大的电容器电池单元43的电压为低于过电压检测水平。

图8是示出本发明的实施方式1的电容器式蓄电部的电容器电池单元的可充电总电压上限值和静电电容的下降的推移的说明图。图8的上侧示出电容器式蓄电部31的可充电总电压上限值的推移，纵轴表示电容器电池单元43的电压，横轴表示时间。此外，图8的下侧示出电容器式蓄电部31的电容器电池单元43的电容下降的推移，纵轴表示电容器电池单元43的静电电容，横轴表示时间。

根据图8，在时刻t1，由于电容器电池单元43的静电电容的偏差，电容器电池单元43的电压超过过电压检测水平，由此，可充电总电压上限值被变更。此外，可充电总电压上限值的下降成为再生电力的利用率(充电量)的下降。

此外，在时刻t2，可充电总电压上限值在变更后经过了恢复规定时间，因此，可充电总电压上限值恢复为额定电压。但是，电容器电池单元43的静电电容的偏差进一步扩大，因此，在时刻t3，电容器电池单元43的电压再次超过过电压检测水平，可充电总电压上限值被变更为比时刻t1的值低的值。

此外，在时刻t4，因电梯10的起动频度上升，在时刻t5变更为可充电总电压上限值后，到可充电总电压上限值恢复为额定电压为止的恢复规定时间t5～t6短于电梯10的起动频度较低的情况下的恢复规定时间t1～t2。此处，在时刻t5，电容器电池单元43的静电电容持续变均等，因此，可充电总电压上限值稍高于时刻t3的值。

此外，在时刻t6，可充电总电压上限值恢复为额定电压，在时刻t7，电容器电池单元43的电压再次超过过电压检测水平，在该情况下，电容器电池单元43的静电电容基本变得均等，因此，可充电总电压上限值也大幅高于时刻t5的值。

这样，恢复规定时间t5～t6变短，因而再生电力的利用率(充电量)提高。此外，在电梯10的起动频度较低的情况下，能够尽量减少电容器电池单元43的电压处于过电压状态的次数。

此外，在时刻t8可充电总电压上限值恢复为额定电压后，电容器电池单元43的电压不会超过过电压检测水平而继续运转。

如上所述，根据实施方式1，充电/放电控制部利用总电压检测部来管理电容器式蓄电部的总电压值，在从过电压检测电路接收到过电压信号的情况下，停止电容器式蓄电部的充电，使电容器式蓄电部进行放电，直到变为不输出过电压信号的电压为止，并且，将电容器式蓄电部的可充电总电压上限值变更为不输出过电压信号的电压。

因此，能够防止电容下降率最大的电池单元持续处于过电压状态，防止电池单元的劣化加速而使得电容器式蓄电部的更换周期变快。

此外，充电/放电控制部在接收过电压信号、变更电容器式蓄电部的可充电总电压上限值起经过了规定时间之后，使可充电总电压上限值恢复为额定电压，并再次确认电容器电池单元的过电压状态。

由此，能够确认电容器式蓄电部的各电容器电池单元的静电电容是否均等地下降。在各电容器电池单元的静电电容均等地下降的情况下，能够在可充电总电压上限值恢复为额定电压的状态下继续运转。

此外，充电/放电控制部基于由起动频度判定部判定出的电梯的起动频度，动态地决定到使可充电总电压上限值恢复为止的规定时间的长度。

由此，在电梯的起动频度较高的情况下，能够缩短到使可充电总电压上限值恢复为止的规定时间，因此，能够保护电容器式蓄电部的电池单元，并能够提高与电容下降率对应的再生电力的利用率(充电量)。

标号说明

10电梯，11轿厢，12绳索，13对重，14曳引机，15电机，20控制盘，21变流器部，22平滑电路部，23逆变器部，24电梯控制部，30再生蓄电装置，31电容器式蓄电部，32电压变换部，33总电压检测部，34母线电压检测部，35起动频度判定部，36充电/放电控制部，40商用电源，41正极端子，42负极端子，43电容器电池单元，44过电压检测电路，45逻辑和元件。

Claims (2)

1.一种电梯的再生蓄电控制装置，其具有：

曳引机，其使电梯的轿厢进行升降；

电容器式蓄电部，其蓄积由所述曳引机产生的再生电力，所述电容器式蓄电部具有：串联连接的多个电容器电池单元；

其特征在于，所述再生蓄电控制装置还具有：

变流器部，其将交流电转换为直流电；

平滑电路部，其使从所述变流器部输出的直流电平滑化；

逆变器部，其将经所述平滑电路部平滑化后的直流电转换为用于驱动所述曳引机的交流电；

总电压检测部，其检测所述电容器式蓄电部的总电压；以及

充电/放电控制部，其在所述电梯进行再生运转时，对电压变换部进行使从所述曳引机流入所述平滑电路部的再生电力充电到所述电容器式蓄电部的控制，并且，在所述电梯进行动力运转时，对所述电压变换部进行使充电到所述电容器式蓄电部中的电力放电到所述平滑电路部的控制，

所述电容器式蓄电部经由所述电压变换部与所述平滑电路部连接，所述电容器式蓄电部还具有：

过电压检测电路，在所述多个电容器电池单元中的任意一个被施加了比规定电压高的电压的情况下，该过电压检测电路输出过电压信号，

所述充电/放电控制部利用所述总电压检测部来管理所述电容器式蓄电部的总电压值，在从所述过电压检测电路接收到所述过电压信号的情况下，停止所述电容器式蓄电部的充电，使所述电容器式蓄电部进行放电，直到变为不被输出所述过电压信号的电压为止，并且，将所述电容器式蓄电部的可充电总电压上限值变更为不被输出所述过电压信号的电压，

所述充电/放电控制部在接收所述过电压信号而变更所述电容器式蓄电部的可充电总电压上限值起经过了规定时间之后，使所述可充电总电压上限值恢复至额定电压，并再次确认所述电容器电池单元的过电压状态。

2.根据权利要求1所述的电梯的再生蓄电控制装置，其中，

所述电梯的再生蓄电控制装置还具有：

电梯控制部，其根据电梯的起动，输出电梯起动信号；以及

起动频度判定部，其接收所述电梯起动信号，判定电梯的起动频度，

所述充电/放电控制部基于由所述起动频度判定部判定出的所述电梯的起动频度，动态地决定到使所述可充电总电压上限值恢复为止的所述规定时间的长度。