JP2001261246A

JP2001261246A - 交流エレベータの電源装置

Info

Publication number: JP2001261246A
Application number: JP2000394735A
Authority: JP
Inventors: Takao Okada; 隆夫岡田; Yoshitomo Yoshino; 義知吉野; Kazuhiro Shiode; 一洋塩出; Kazunori Hasegawa; 和則長谷川; Shinichi Murakami; 新一村上; Shigeru Nagashima; 茂長嶋
Original assignee: Furukawa Battery Co Ltd; Fujitec Co Ltd
Current assignee: Furukawa Battery Co Ltd; Fujitec Co Ltd
Priority date: 2000-01-13
Filing date: 2000-12-26
Publication date: 2001-09-26
Anticipated expiration: 2020-12-26
Also published as: JP4452399B2

Abstract

(57)【要約】【課題】エネルギー利用効率が高く、容易に実現する
ことができる交流エレベータの電源装置を得ること。【解決手段】充電が可能なバッテリーと、該バツテリ
ーに充電と放電を行わしめるための電源回路と、該電源
回路の動作を制御して、インバータに対する入力電圧を
制御する制御回路とを備え、電動機の回生電力によって
バッテリーを充電するとともに、該バッテリーの発生電
力をインバータに供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、交流エレベータの
電源装置の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般にエレベータにおいては、図１６に
示す如く、巻上装置８２に巻き付けられたロープ８３の
一端にエレベータかご８を連結すると共に他端に釣り合
い重り８１を連結したつるべ構造が採用されており、定
格積載荷重の４０〜５０％の荷重でバランスするよう
に、釣り合い重り８１の重量が調節されている。

【０００３】ところで、近年のパワーエレクトロニクス
素子及びそれを制御する技術の進歩により、図示の如く
インバータ３によって巻上装置８２の誘導電動機に可変
電圧・可変周波数の交流電力を供給して速度制御を行な
い、エレベータかご８を昇降させるインバータ駆動方式
が実用化されている。

【０００４】インバータ駆動方式のエレベータにおい
て、かごが満員で上昇する場合や、かごが空で下降する
場合は、位置エネルギーを増大させる必要があるため、
この増加エネルギー分は、電源１からコンバータ２及び
インバータ３を通じて誘導電動機に供給される。このよ
うな運転モードは“上げ荷運転”と呼ばれる。逆に、か
ごが空で上昇を行なう場合や、満員で下降する場合は、
位置エネルギーを減少させることになり、減少した位置
エネルギー分は誘導電動機にて電気エネルギー(電力)に
変換され、インバータ３に戻ってくる。

【０００５】このような運転モードは“下げ荷運転”と
呼ばれ、インバータ３に戻される電力は“回生電力”と
呼ばれる。この回生電力は、何らかの方法で処理しなけ
れば、インバータの入力電圧が上昇し、制御素子が破壊
することになる。

【０００６】そこで、従来は、トランジスタを用いた電
源回生可能コンバータを用いて回生電力を電源側に返す
方法と、回生電力を抵抗により熱に変換して空気中に放
散させる方法が知られており、前者の方法は主として高
層ビルディングの高速エレベータに、後者の方式は中低
層ビルディングの中低速エレベータに採用されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前者の方式に用いられ
る電源回生可能コンバータは、変換効率が高く、力率を
ほぼ１とすることができる等、非常に優れた方式である
が、装置が高価となる欠点がある。これに対し、後者の
方式は制御が簡単で、装置は安価となるが、回生電力を
熱として放散させるので、エネルギー利用効率が低い問
題があった。

【０００８】又、エレベータ駆動用の電動機の電源装置
として、一定電圧の直流電源装置に並列に蓄電池を接続
し、エレベータ電動機の減速時には回生電力によって蓄
電池を充電し、エレベータ電動機の加速時には主として
蓄電池から電動機に電流を供給する電源装置が提案され
ている(特開昭５３−４８３９号)。

【０００９】しかしながら、該電源装置においては、電
源の交流出力を直流に変換するための整流回路の電圧変
動率特性と蓄電池の電圧変動率特性との間に特定の対応
関係が必要であり、その様な対応関係を満たす整流回路
や蓄電池を設計することは困難であるため、実現が容易
でない問題がある。

【００１０】本発明は、上記の点に鑑みなされたもの
で、エネルギー利用効率が高く、然も容易に実現するこ
とが出来る交流エレベータの電源装置を提供することで
ある。

【００１１】

【課題を解決する手段】本発明は、商用電源と、商用電
源からの電力により動作して交流の電力を発生するイン
バータと、該インバータが発生する交流の電力によって
駆動される電動機とを具えた交流エレベータにおいて、
充電が可能なバッテリーと、該バッテリーに充電と放電
を行なわしめるための充電／放電回路と、該充電／放電
回路の動作を制御して、インバータに対する入力電圧を
制御する制御回路とを具え、電動機からの回生電力によ
ってバッテリーを充電すると共に、該バッテリーの発生
電力を前記インバータに供給する手段を備えるものであ
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】ここで、制御回路は、インバータ
の入力電圧を一定に制御する電圧制御手段を具えてい
る。充電／放電回路は、充電回路を閉路するための充電
制御素子と、放電回路を閉路するための放電制御素子と
を具え、制御回路によって、充電制御素子及び放電制御
素子のオン／オフが制御される。

【００１３】制御回路は、充電制御素子と放電制御素子
を交互にオンとして、バッテリーに充電と放電を交互に
行なわしめる。そして、制御回路は、バッテリーの充電
状態或いはエレベータの運転状態に応じて、充電制御素
子のオン時間と放電制御素子のオン時間を相対的に変化
させることによって、充電回路による充電と放電回路に
よる放電の優劣を決定する。

【００１４】これによってインバータの入力電圧が一定
に制御され、例えば下げ荷運転時には電動機からインバ
ータを経て供給される回生電力がバッテリーに充電さ
れ、上げ荷運転時にはバッテリーの発生電力がインバー
タを経て電動機に供給される。

【００１５】又、制御回路は、バッテリーの放電を規制
するための放電規制手段と、バッテリーの充電を規制す
るための充電規制手段とを具えている。ここで、制御回
路の充電規制手段は、バッテリーの充電状態が定格容量
の８０％程度を上回ったとき、該バッテリーへの充電を
阻止することによって、過充電を防止する。又、制御回
路の放電規制手段は、バッテリーの充電状態が定格容量
の３０％程度を下回ったとき、該バッテリーからの放電
を阻止することによって、過放電を防止する。

【００１６】制御回路の充電規制手段及び放電規制手段
は、インバータの入力電圧とその電圧指令との偏差に対
して制限を加えるリミッター回路によって構成される。
そして、バッテリーの充電状態が定格容量の８０％程度
を上回ったとき、リミッター回路は、充電側のリミッタ
ー値がゼロに設定される。又、バッテリーの充電状態が
定格容量の３０％程度を下回ったとき、リミッター回路
は、放電側のリミッター値がゼロに設定される。

【００１７】又、制御回路は、所定の条件下でバッテリ
ーの放電を阻止するための放電阻止手段を具えている。
又、制御回路は、所定の条件下でバッテリーの充電を阻
止するための充電阻止手段を具えている。

【００１８】更に、制御回路は、バッテリーの充電完了
時に、バッテリーの容量を測定するための容量測定手段
をプリセットする手段や、バッテリーの放電完了時に、
バッテリーの容量を測定するための容量測定手段をリセ
ットする手段を具えている。これによって、容量測定手
段の累積誤差が解消される。

【００１９】更に、制御回路は、所定の条件下で、バッ
テリーからの放電を一定電流制御に切り替えると共に、
バッテリーへの充電を一定電流制御に切り換える手段
と、放電時のバッテリーの端子電圧と充電時のバッテリ
ーの端子電圧とに基づいてバッテリーの内部抵抗を検出
する手段とを具えている。従って、内部抵抗の変化から
バッテリーの寿命判定を行なうことが出来る。

【００２０】更に又、本発明に係る電源装置は、インバ
ータの入力端と制御回路の間に介在する開閉制御可能な
出力接点と、インバータの入力電圧とバッテリーの端子
電圧とを比較する比較器と、該入力電圧が該端子電圧を
上回ったときに前記出力接点を閉じる制御手段とを具え
ている。これによって、出力接点を閉じたときの突入電
流が抑制される。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を用い
て説明する。図１は本発明に係る電源装置の構成を示す
回路図、図２は交流エレベータにおけるインバータ及び
ＰＷＭ制御回路の構成を示すブロック図、図３は本発明
に係る電源装置の制御系の構成を表わすブロック図、図
４は同上の制御系の他の構成を表わすブロック図、図５
は三角波及び制御信号の波形図、図６はインバータの入
力電圧が増減したときの同上の波形図、図７は容量計を
ソフトウエアで実現する場合の手続きの一例を表わすフ
ローチャート、図８は充放電を制御するための手続きの
一例を表わすフローチャート、図９は待機充電を制御す
るための手続きの一例を表わすフローチャートである。

【００２２】次に、図１０は容量計をプリセット（リセ
ット）するための手続きの一例を表わすフローチャー
ト、図１１はバッテリーを複数のユニットから構成した
例を表わすブロック図、図１２はバッテリーの寿命を判
定するための構成の一例を表わすブロック図、図１３は
バッテリーの寿命を判定するための手続きの一例を表わ
すフローチャート、図１４は突入電流を抑制するための
構成を表わすブロック図、図１５は突入電流を抑制する
ための他の構成を表わすブロック図、図１６はインバー
タ方式のエレベータの構成を表わすブロック図、図１７
はエレベータの上げ荷運転時と下げ荷運転時における電
力の変化を表わすグラフである。

【００２３】先ず、本発明の第１実施例について説明す
る。図２に示す如く、誘導電動機ＩＭによって駆動され
る巻上装置８２にロープ８３が巻き付けられており、該
ロープ８３の一端にエレベータかご８が連結されると共
に、該ロープ８３の他端に釣り合い重り８１が連結され
ている。

【００２４】商用電源１から供給される交流の電力は、
コンバータ２によって直流の電力に変換された後、イン
バータ３に入力されて交流の電力に変換され、更にイン
バータ３から出力される交流の電流が誘導電動機ＩＭに
供給される。

【００２５】インバータ３は、図２に示す周知のＰＷＭ
制御回路によって制御されている。即ち、誘導電動機Ｉ
Ｍには、エレベータかご８の実際の速度を検出するため
のパルス発生器ＰＧが取り付けられており、エレベータ
かご８に対する速度指令４とパルス発生器ＰＧの出力信
号とが速度調節器５に供給されて、速度偏差信号が作成
される。該速度偏差信号は、可変周波数電流指令演算回
路６へ供給され、これによって作成された可変周波数電
流指令が正弦波ＰＷＭ制御回路７へ入力され、ＰＷＭ制
御信号が生成される。そして、該ＰＷＭ制御信号がイン
バータ３へ供給されて、エレベータかご８の速度制御が
行なわれるのである。

【００２６】本発明では図１に示す如く、インバータ３
の入力端ａ、ｂには、本発明に係る電源回路１０が接続
される。該電源回路１０は、例えばニッケル水素電池の
如き二次電池からなるバッテリーＥを具えると共に、該
バッテリーＥの充電及び放電を制御するための一対のト
ランジスタＴｒ1、Ｔｒ2と一対のダイオードＤ１、Ｄ２
を具えている。バッテリーＥは、例えば図１１に示す如
く８個の単電池Ｂを１ユニットとして、エレベータの容
量に応じた複数のユニットから構成されている。

【００２７】図１の如く、バッテリーＥには、その充電
量を検出するための容量計Ｑ、昇圧コイルＬ、及び電流
検出器ＲＴが接続されている。尚、以下において、容量
計Ｑは、バッテリーＥに接続されたハードウエアの測定
器であるものとして説明しているが、これに限らず、例
えば電流検出器ＲＴによって検出される電流の変化から
容量を算出するソフトウエアとしての測定手段を採用す
ることも可能である。

【００２８】図７は、容量計Ｑをソフトウエアによって
実現するための手続きの一例を表わしている。先ずステ
ップＳ−４１にて、電流検出器ＲＴから電流を入力し、
ステップＳ−４２では、電流に平均化処理を施す。次に
ステップＳ−４３にて積算電流値を参照し、ステップＳ
−４４にて積算電流値が０を上回っているかどうかを判
断する。ここでノーと判断されたときはステップＳ−４
５に移行して、積算電流値が０を下回っているかどうか
を判断する。ここでイエスと判断されたときはステップ
Ｓ−４６に移行して、放電量の算出を行なう。

【００２９】一方、ステップＳ−４４にてイエスと判断
されたときはステップＳ−４７に移行して、充電量の算
出を行なう。続いて、ステップＳ−４８では、放電量又
は充電量の算出結果から、百分率による容量を算出し、
ステップＳ−４９にて、算出された容量を容量メモリに
出力する。

【００３０】又、図１に示す如くバッテリーＥには、停
電等の非常事態の発生時にバッテリーＥの電力を制御用
の電源として供給するための非常用電源供給回路１１
や、電源回路１０に故障が発生した時などに開かれるべ
き非常用接点１２が接続されている。

【００３１】上記電流検出器ＲＴ及び容量計Ｑの出力信
号は、マイクロコンピュータからなる制御回路９に供給
され、これに応じて作成された制御信号が一対のトラン
ジスタＴｒ1、Ｔｒ2に供給され、後述の如くインバータ
３の入力電圧Ｖabが定電圧制御されるのである。図３
は、電源回路１０及び制御回路９によって実現される制
御系の構成を表わしている。図示の如く、所定の電圧指
令に対して、インバータ３の入力電圧Ｖabが負帰還され
て、その偏差信号ｅが伝達関数Ｇ１及びリミッター回路
２０を通過して、電流指令ｉが生成される。該電流指令
ｉに対して、更に電流検出器ＲＴからの電流値が負帰還
され、その偏差信号が伝達関数Ｇ２を経て比較器２１に
入力される。

【００３２】比較器２１では、三角波発生器２２からの
三角波αと伝達関数Ｇ２の出力信号とを比較することに
より、一対のトランジスタＴr1、Ｔr2に対する制御信号
Ｃを作成する。ここで、第２のトランジスタＴr2の前段
には、否定素子２３が接続されており、これによって、
両トランジスタＴr1、Ｔr2のオン期間を互いにずらして
いる。

【００３３】例えば商用電源１の電圧が２００Ｖの場
合、コンバータ２から得られる電圧は通常２８０Ｖ程度
になるが、ここで図３に示す電圧指令を３５０Ｖに設定
すれば、電源回路１０の制御系は、インバータ３の入力
電圧Ｖabを３５０Ｖに維持する様に電圧制御を行なう。

【００３４】即ち、入力電圧Ｖabが３５０Ｖの場合は、
偏差信号eはゼロであり、リミッター回路２０から出力
される電流指令ｉもゼロとなり、比較器２１から出力さ
れる制御信号Ｃは、図５に示す如くオン期間とオフ期間
が等しいパルス波形となる。この結果、両トランジスタ
Ｔr1、Ｔr2は、交互に同じ時間だけオンとなる動作を繰
り返し、これによって、バッテリーＥは充電と放電を同
じ時間づつ交互に繰り返して、インバータ３の入力電圧
Ｖabを３５０Ｖに維持しようとする。

【００３５】入力電圧Ｖabが３５０Ｖよりも低くなった
ときは、比較器２１から出力される制御信号Ｃは図６
(ａ)に示す如くオン期間が短く、オフ期間が長いパルス
波形となる。この結果、第１トランジスタTr1のオン期
間が短くなると共に、第２トランジスタTr2のオン期間
が長くなり、これによって、バッテリーＥの放電が充電
よりも優勢となって、入力電圧Ｖabが３５０Ｖまで上昇
する。

【００３６】これに対し、入力電圧Ｖabが３５０Ｖより
も高くなったときは、比較器２１から出力される制御信
号Ｃは図６(ｂ)に示す如くオン期間が長く、オフ期間が
短いパルス波形となる。この結果、第２トランジスタＴ
r2のオン期間が短くなると共に、第１トランジスタＴr1
のオン期間が長くなり、これによって、バッテリーＥの
充電が放電よりも優勢となって、入力電圧Ｖabが３５０
Ｖまで降下する。

【００３７】尚、図１においてバッテリーＥが放電され
る場合の通常のルートは、バッテリーＥから、コイル
Ｌ、電流検出器ＲＴ、及び第２トランジスタTr2を経
て、バッテリーＥに戻るルートであり、バッテリーＥが
充電される場合の通常のルートは、インバータ入力端子
ａから、非常用接点１２、第１トランジスタTr1、電流
検出器ＲＴ、コイルＬ、及びバッテリーＥを経て、イン
バータ入力端子ｂに戻るルートである。そして、各トラ
ンジスタTr1、Tr2のオフ時には、ダイオードＤ２或いは
Ｄ１を通じて、コイルＬによるバッテリーＥの充電電流
或いは放電電流が瞬間的に流れる。

【００３８】ここで、容量計Ｑによって検出されるバッ
テリーＥの充電状態が例えば定格容量の３０％以下の場
合には、図３に示すリミッター回路２０の放電側のリミ
ッター値をゼロにして、充電のみを行なわせ、またバッ
テリーＥの充電状態が例えば定格容量の８０％以上の場
合には、リミッター回路２０の充電側のリミッター値を
ゼロにして、放電のみを行なわせるようにすれば、過充
電や完全放電を防止することが出来、これによってバッ
テリーの寿命を延ばすことが可能である。

【００３９】例えば図４に示す如く、充電側と放電側に
それぞれリミッター値(＞ゼロ)を有するリミッター回路
２０に対して、放電側のリミッター値がゼロのリミッタ
ー回路２０′と、充電側のリミッター値がゼロのリミッ
ター回路２０″とを並列接続して、これらのリミッター
回路２０、２０′、２０″の後段にそれぞれ、充放電許
可スイッチＳ２、放電禁止スイッチＳ１、及び充電禁止
スイッチＳ３を接続して、これらのスイッチを図８に示
す手続きによってオン／オフ制御する。

【００４０】即ち、ステップＳ−１では、容量が８０％
を下回っているか否かを判断し、ここでイエスと判断さ
れたときは、ステップＳ−２にて充電禁止スイッチＳ３
をオフとする。次にステップＳ−３では、容量が３０％
を下回っているか否かを判断し、ここでノーと判断され
たときは、ステップＳ−４にて放電禁止スイッチＳ１を
オフとし、ステップＳ−５にて充放電許可スイッチＳ２
をオンとする。これによって、充電と放電の両方が行な
われる。

【００４１】一方、ステップＳ−３にてイエスと判断さ
れたときは、ステップＳ−６にて放電禁止スイッチＳ１
をオンとし、ステップＳ−７にて充放電許可スイッチＳ
２をオフとする。これによって、充電のみが行なわれ
る。又、ステップＳ−１にてノーと判断されたときは、
ステップＳ−８に移行して、充電禁止スイッチＳ３をオ
ンとした後、ステップＳ−９にて放電禁止スイッチＳ１
をオフとし、ステップＳ−１０にて充放電許可スイッチ
Ｓ２をオフとする。これによって、放電のみが行なわれ
る。

【００４２】又、エレベータ停止時には、商用電源によ
ってバッテリーを充電し、バッテリーの充電状態を例え
ば定格容量の６０％程度に維持すれば、バッテリーの充
電状態を最良の状態、即ち、次のエレベータの運転が回
生運転・駆動運転の何れであったとしてもバッテリーの
充電・放電を支障なく行ない得る状態を維持することが
出来る。もし、容量が６０％を超えるような状態であれ
ば、例えば非常用電源供給回路１１から制御回路９へバ
ッテリーの電力を供給すればよい。

【００４３】例えば図４に示す如く、リミッター回路２
０の出力端に、待機充電指令によって切り替わる待機充
電禁止スイッチＳ４を接続して、該スイッチを図９の手
続きによって切り替えることにより、リミッター回路２
０の出力信号と待機充電電流指令Ｉ^*の何れかを選択す
る。

【００４４】即ちステップＳ−１１ではエレベータが運
転中かどうかを判断し、ここでノーと判断されたときは
更にステップＳ−１２にて容量が６０％を下回っている
かどうかを判断する。ここでイエスと判断されたときは
ステップＳ−１３に移行して、待機充電禁止スイッチＳ
４をＳＥＴ側に切り替えて、待機充電電流指令を選択す
る。一方、ステップＳ―１１にてイエスと判断され、或
いはステップＳ−１２にてノーと判断されたときは、ス
テップＳ−１４に移行して、待機充電禁止スイッチＳ４
をＲＥＳＥＴ側に切り替えて、リミッター２０の出力を
選択する。これによって、エレベータ停止時には、バッ
テリーが定格容量の６０％程度となる様に充電されるこ
とになる。

【００４５】又、図１に示す如く、上記インバータ３に
対して、別のエレベータを制御するためのインバータ
３′を並列に接続すれば、一方のエレベータの力行運転
と他方のエレベータの回生運転との間で電力を交換する
ことが出来、これによって更にエネルギーの節減が可能
である。

【００４６】尚、何らかの原因によってインバータ３の
入力電圧Ｖａｂが高くなりすぎた場合は、インバータ３
の両入力端ａ、ｂ間に介在するトランジスタＴr3をオン
として、抵抗Ｒによって回生電力を消費させることが可
能である。上記電源装置において、図３に示すリミッタ
ー回路２０のリミッター値の操作は、前述のバッテリー
Ｅの充電状態だけでなく、エレベータの運転状態に応じ
て変化させることも可能である。

【００４７】又、バッテリーＥの適正な充電量は、基本
的には定格容量の６０％に設定するが、平日や休日、或
いは時間帯に応じて、バッテリーＥの適正な充電量を変
更することも可能である。例えばオフィスビルディング
においては、出勤時などの力行運転の連続が予想される
場合に、バッテリーＥの適正充電量を多目に設定して、
補助電源としての利用を優先し、逆に昼食時のような回
生運転の連続が予想される場合は、バッテリーＥの充電
量を低目に抑えて回生動作を優先させる。

【００４８】又、力行・回生運転が続いた場合でも、放
電側のリミッターの制限値を、バッテリーＥの充電量が
あまり変化しないような値、例えば電動機定格電力の３
０％程度の電力を供給できるような値に設定しておくこ
とにより、エレベータ定格積載時の運転においても商用
電源から供給すべき電力を残りの７０％で済ませること
が出来るので、これによって電源設備容量を大幅に削減
することが可能である。

【００４９】更に又、エレベータの停止中は充電のみを
行わせる等、種々の制御が採用可能である。上記電源装
置においては、エレベータの運転中に停電が発生したと
しても、バッテリーからの電源供給によって電動機ＩＭ
のブレーキが落ちないように構成することによって、停
電発生時にエレベータを最寄りの階床に安全に停止させ
ることが可能である。

【００５０】尚、上記実施例では、本発明をつるべ構造
のエレベータに実施しているが、これに限らず、例えば
釣合い重りにバッテリーを搭載して、この釣合い重り側
のシーブを直接に駆動する方式のエレベータに実施する
ことも可能である。

【００５１】

【本実施例の効果】本発明によれば、従来のエレベータ
に上述の電源装置を新たに追加装備するだけで、大きな
負荷変動に対しても、図１７に示す様に、エレベータの
通常の運転を通じて適宜回生電力を回収すると共に、駆
動電力を補うことが出来る。従って、予め大きな電源設
備を備える必要はなく、電源設備を最小限に抑えること
が出来る。又、回生電力の回収によってエネルギーの有
効利用が図られて、効率が向上する。例えば、定格積載
量６００Ｋｇ、運転速度６０ｍｍ／ｍｉｎのエレベータ
における省電力量を試算すると、年間約１０００ＫＷｈ
の削減が可能であり、この値は、このエレベータが消費
する総電力量の概ね２０％に相当する。更に、バッテリ
ーとして、有害物質を含まない現状では最適なニッケル
水素電池を用いているので、環境問題を引き起こすこと
もない。

【００５２】次に、第２の実施例について説明する。本
実施例は、基本的構成として第１実施例と同じ構成を具
えると共に、所定の条件下で敢えてバッテリーを充電或
いは放電の状態に維持することによって、容量計をリセ
ット或いはプリセットする構成を具えているものであ
る。

【００５３】即ち、図４に示す制御系において、充電禁
止スイッチＳ３をオフに設定したまま、所定時間、例え
ば１時間おきに、充放電許可スイッチＳ２をオン、放電
禁止スイッチＳ１をオフに設定した状態から、充放電許
可スイッチＳ２をオフ、放電禁止スイッチＳ１をオンに
設定した状態に切り替えて、放電側のリミッター値をゼ
ロに設定することによって、バッテリーＥを充電状態
(充電モード)に維持する。尚、エレベータの停止中に充
電モードを設定することも可能である。

【００５４】この結果、バッテリーＥの端子電圧が十分
に高くなるまで、例えばバッテリー内部でガスの発生が
始まる電圧となるまで、バッテリーＥの充電が徹底的に
行われることになる。この時点で容量計Ｑを１００％に
プリセットする。これによって、容量計の累積誤差が解
消されることになる。

【００５５】又、バッテリーの放電モードによって容量
計をリセットすることも可能である。この場合、図４に
示す制御系において、放電禁止スイッチＳ１をオフに設
定したまま、所定時間、例えば１時間おきに、充放電許
可スイッチＳ２をオン、充電禁止スイッチＳ３をオフに
設定した状態から、充放電許可スイッチＳ２をオフ、充
電禁止スイッチＳ３をオンに設定した状態に切り替え
て、充電側のリミッター値をゼロに設定することによっ
て、バッテリーＥを放電状態(放電モード)に維持する。

【００５６】この結果、バッテリーＥの端子電圧が十分
に低くなるまで、例えばバッテリーの定格電圧の約１／
３以下となるまで、バッテリーＥの放電が十分に行なわ
れることとなる。この時点で、容量計Ｑを０％にリセッ
トする。これによって、容量計の累積誤差が解消される
ことになる。

【００５７】図１０は、バッテリーの充電を維持するこ
とによって容量計のプリセットを行なう場合の手続きの
一例を表わしている。先ずステップＳ−２１によってユ
ニット電圧を入力し、ステップＳ−２２では、ユニット
電圧の最大値ｍａｘと最小値ｍｉｎの差が基準電圧１を
上回っているかどうかを判断し、ここでイエスと判断さ
れたとき、ステップＳ−２３に移行して、リセット充電
フラグをセットする。これによって、バッテリーの充電
が開始される。続いて、ステップＳ−２４にて、複数の
ユニット電圧の総和が基準電圧２を越えているどうかを
判断する。ここでバッテリーが完全に充電されることに
よって、イエスと判断されたときは、ステップＳ−２５
に移行して、リセット充電フラグをリセットする。これ
によってバッテリーの充電が終了する。そして、ステッ
プＳ−２６では、容量計の容量メモリに“１００％”を
格納して、容量計のプリセットを行なう。

【００５８】

【本実施例の効果】上記実施例によれば、容量計の計測
結果に基づいてエレベータの通常の運転を行ないながら
適宜回生電力を吸収すると共に駆動電力を補いつつ、適
宜、容量計の誤差を修正することが出来るので、本発明
に係る電源装置の効果をいかんなく発揮させることが可
能である。

【００５９】次に、第３の実施例について説明する。本
発明は、基本的構成として第１実施例と同じ構成を具え
ると共に、所定の条件下で敢えてバッテリーを充電或い
は放電の状態に維持することによって、バッテリーを構
成する各単電池の充電量のばらつきを解消させる構成を
具えているものである。

【００６０】本実施例においては、図１１に示す如くそ
れぞれ８個の単電池Ｂからなる複数のユニットによって
バッテリーＥが構成されており、各ユニットの端子電圧
Ｖ１〜Ｖｎを検出するための絶縁増幅器３１〜３１ｎ
と、各絶縁増幅器の出力信号をディジタル信号に変換す
るＡ／Ｄコンバータ３２と、Ａ／Ｄコンバータ３２から
得られる電圧値Ｖ１〜Ｖｎに基づいて図４に示す各スイ
ッチＳ１〜Ｓ３をオン／オフ制御するマイクロコンピュ
ータ３３とを具えている。マイクロコンピュータ３３
は、電圧値Ｖ１〜Ｖｎをモニターして、これらの電圧値
（例えば９.６Ｖ程度）に閾値を越えるバラツキ（例え
ば０.４Ｖ程度）が生じたとき、図４に示す充放電許可
スイッチＳ２がオン、放電禁止スイッチＳ１及び充電禁
止スイッチＳ３がオフの状態から、充放電許可スイッチ
Ｓ２がオフ、放電禁止スイッチＳ１がオン、充電禁止ス
イッチＳ３がオフの状態に切り替える。これによって、
充電のみを行なう充電モードが設定されることになる。

【００６１】この結果、バッテリーＥを構成する全ての
単電池が、それぞれの端子電圧が十分に高くなるまで、
徹底的に充電されることになり、各単電池の充電量のば
らつきが解消される。このとき、第２実施例と同様に容
量計Ｑのプリセットを行なえば、容量計Ｑの累積誤差も
解消させることが出来る。

【００６２】尚、電圧値Ｖ１〜Ｖｎにバラツキが生じた
ときに、充放電許可スイッチＳ２及び放電禁止スイッチ
Ｓ１がオフ、充電禁止スイッチＳ３がオンの状態に切り
替えて、放電モードを設定し、各単電池或いは各ユニッ
トの端子電圧が十分低くなるまで、例えば単電池の定格
電圧の約１／３以下になるまで、エレベータの運転を続
け、各単電池の放電を完全に行なうことによって、各単
電池の充電量のバラツキを解消させることも可能であ
る。このとき、第２実施例と同様に容量計Ｑのリセット
を行なえば、容量計Ｑの累積誤差を解消させることが出
来る。

【００６３】

【本実施例の効果】本実施例によれば、エレベータの通
常の運転を行ないながら適宜回生電力を吸収すると共に
駆動電力を補いつつ、バッテリーを構成する各単電池或
いは各ユニットの充電量にバラツキが生じた場合には、
適宜充電量を揃えることが出来、これによって本発明の
電源装置の効果をいかんなく発揮させることが可能であ
る。又、容量計の累積誤差を解消させることも可能であ
る。

【００６４】次に、第４の実施例について説明する。本
実施例は、基本的構成として第１実施例と同じ構成を具
えると共に、バッテリーの内部抵抗の増大に基づいてバ
ッテリーの寿命を判定するための構成を具えているもの
である。

【００６５】本実施例においては、図１２(ａ)(ｂ)に示
す如く、バッテリーＥの端子電圧(Ｖａ又はＶｂ)がＡ／
Ｄコンバータ３４を経てマイクロコンピュータ３５に入
力されており、マイクロコンピュータによって寿命判断
信号が作成され、エレベータ制御回路へ供給される。
尚、同図において、ＥａはバッテリーＥの起電圧、Ｒａ
はバッテリーＥの内部抵抗、Ｊは定電流Ｉ１、Ｉ２を流
す定電流源であって、電流Ｉ１とＩ２は大きさが同じで
流れる方向が逆の電流である。

【００６６】又、図４に示す如く、リミッター回路２０
の出力端には、通常運転時とバッテリーの寿命判定時で
切り替えられるべき待機充電禁止スイッチＳ４が接続さ
れ、該スイッチの切り替えによって、通常運転時にはリ
ミッター回路２０の出力信号が選択され、バッテリーＥ
の寿命判定時には、バッテリーＥに定電流を流すための
待機充電電流指令Ｉ^*が選択される。図１２(ａ)(ｂ)か
ら、次の数式１と数式２が導き出され、数式１から数式
２を引いて整理することにより、数式３が得られる。

【００６７】(数式１)Ｖａ＝Ｅａ＋Ｉ１×Ｒａ (数式２)Ｖｂ＝Ｅａ−Ｉ２×Ｒａ (数式３)Ｒａ＝(Ｖａ−Ｖｂ)／２Ｉ^*

【００６８】従って、バッテリーＥの充電時の端子電圧
Ｖａと放電時の端子電圧Ｖｂとを測定することによっ
て、バッテリーＥの内部抵抗Ｒａを求めることが出来
る。そして、初期状態の内部抵抗と現在の内部抵抗とを
比較することによって、バッテリーＥの劣化状況を把握
することが出来る。もしバッテリーＥの劣化が著しい場
合即ち、バッテリーＥの内部抵抗が所定値を超えていれ
ば、新しいバッテリーに交換する。

【００６９】図１３は、バッテリーの寿命を判定するた
めの手続きの一例を表わしている。先ずステップＳ−３
１では、待機充電禁止スイッチＳ４をＳＥＴ側に切り替
えて、ステップＳ−３２にて、待機充電電流指令によっ
てバッテリーを充電し、続いてステップＳ−３３では、
バッテリー電圧Ｖａを測定する。次に、ステップＳ−３
４では、待機充電電流指令によってバッテリーを放電
し、続いてステップＳ−３５では、バッテリー電圧Ｖｂ
を測定する。

【００７０】その後、ステップＳ−３６にて、前記数式
３によって内部抵抗Ｒａを算出する。そして、ステップ
Ｓ−３７にて内部抵抗Ｒａが所定値を上回っているかど
うかを判断し、ここでイエスと判断されたときは、ステ
ップＳ−３８にて警告を発生する。最後にステップＳ−
３９では、待機充電禁止スイッチＳ４をＲＥＳＥＴ側に
切り替えて、手続きを終了する。

【００７１】

【本実施例の効果】上記手続きによれば、警告表示に応
じてバッテリーを交換することにより、常に高いエネル
ギー効率を維持することが出来る。バッテリーＥが図１
１に示す如くそれぞれ８個の単電池Ｂからなる複数のユ
ニットを直列に接続したものである場合は、ユニット毎
の端子電圧をチェックすればよく、これによって、寿命
判定の精度を向上させることが可能である。

【００７２】尚、上述の寿命判定は、第３実施例の如く
各単電池の充電量のばらつきを解消した後に実施するこ
とが望ましい。したがって、バッテリーＥへの充電時の
端子電圧Vａと放電時の端子電圧Vｂとをそれぞれ求め
て、バッテリーＥの内部抵抗Ｒａを測定することができ
る。そして、初期状態の内部抵抗と現在の内部抵抗とを
比較すれば、バッテリーＥの劣化状況を適確に把握する
ことが可能である。

【００７３】次に、第５の実施例について説明する。本
実施例は、基本的構成として第１実施例と同じ構成を具
えると共に、簡単な回路で突入電流を抑制するための構
成を具えるものである。

【００７４】本実施例においては、図１４に示す如く商
用電源１の出力端に接続された接点３ａが閉じることに
よって、コンバータ２からインバータ３に電力が供給さ
れると共に、抵抗Ｒｂを通じてコンデンサＣが充電され
る。そして、コンデンサＣの両端電圧が所定の電圧にな
ると、第２の接触器の接点２ａが閉じて抵抗Ｒｂを短絡
し、エレベータの運転準備が完了する。

【００７５】インバータ３の出力端ａと電源回路１０の
間には、コンデンサＣの両端電圧ＶａｂがバッテリーＥ
の電圧よりも低いときに閉じられるべき出力接点１ａが
介在している。又、インバータ３の出力端ａの電圧Ｖａ
ｂと、バッテリーＥの端子ｄの電圧Ｖｄｂは、比較器３
０に入力されており、Ｖａｂ≧Ｖｄｂのとき、ハイの信
号を出力するものであって、該信号によって電源装置１
０の出力接点１ａを閉路する。

【００７６】

【本実施例の効果】この様に、インバータ３の入力電圧
ＶａｂがバッテリーＥの電圧Ｖｄｂよりも高くなったと
きに出力接点１ａが閉じられるため、バッテリーＥから
ダイオードＤ１を通じてコンデンサＣを充電する突入電
流が抑制される。従って、ダイオードＤ１が大きな突入
電流によって破壊される虞れはない。

【００７７】尚、図１５に示す様に、出力接点１ａに対
して並列に抵抗Ｒａを接続して、コンデンサＣを抵抗Ｒ
ａを通じて予め充電しておいてから、出力接点１ａを閉
じることによっても、突入電流を抑制することが可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電源装置の構成を示す回路図であ
る。

【図２】交流エレベータにおけるインバータ及びＰＷＭ
制御回路の構成を示すブロック図である。

【図３】本発明に係る電源装置の制御系の構成を表わす
ブロック図である。

【図４】同上の制御系の他の構成を表わすブロック図で
ある。

【図５】三角波及び制御信号の波形図である。

【図６】インバータの入力電圧が増減したときの同上の
波形図である。

【図７】容量計をソフトウエアで実現する場合の手続き
の一例を表わすフローチャートである。

【図８】充放電を制御するための手続きの一例を表わす
フローチャートである。

【図９】待機充電を制御するための手続きの一例を表わ
すフローチャートである。

【図１０】容量計をプリセット（リセット）するための
手続きの一例を表わすフローチャートである。

【図１１】バッテリーを複数のユニットから構成した例
を表わすブロック図である。

【図１２】バッテリーの寿命を判定するための構成の一
例を表わすブロック図である。

【図１３】バッテリーの寿命を判定するための手続きの
一例を表わすフローチャートである。

【図１４】突入電流を抑制するための構成を表わすブロ
ック図である。

【図１５】突入電流を抑制するための他の構成を表わす
ブロック図である。

【図１６】インバータ方式のエレベータの構成を表わす
ブロック図である。

【図１７】エレベータの上げ荷運転時と下げ荷運転時に
おける電力の変化を表わすグラフである。

【符号の説明】

１商用電源３、３’ インバータ９制御回路１０電源回路ＥバッテリーＥａバッテリーＥの端子電圧ＲａバッテリーＥの内部抵抗Ｂ単電池Ｑ容量計 Tr1,Tr2,Tr3 トランジスタ２０、２０’，２０” リミッター回路２１比較器２２三角波発生器３１、３１ｎ−１，３１ｎ絶縁増幅器３２Ａ／Ｄコンバータ３３マイクロコンピュータＲＴ電流検出器Ｓ１放電禁止スイッチＳ２充放電許可スイッチＳ３充電禁止スイッチＳ４待機充電禁止スイッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０２Ｐ 5/41 ３０２Ｈ０２Ｐ 5/41 ３０２Ｊ 5/46 5/46 Ｄ (72)発明者塩出一洋茨木市庄１丁目28番10号フジテック株式会社内 (72)発明者長谷川和則いわき市常磐下船尾町杭出作23−６古河電池株式会社いわき事業所内 (72)発明者村上新一いわき市常磐下船尾町杭出作23−６古河電池株式会社いわき事業所内 (72)発明者長嶋茂いわき市常磐下船尾町杭出作23−６古河電池株式会社いわき事業所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】商用電源と、商用電源からの電力により
動作して交流の電力を発生するインバータと、該インバ
ータが発生する交流の電力によって駆動される電動機と
を具えた交流エレベータにおいて、充電が可能なバッテ
リーと、該バッテリーに充電と放電を行なわしめるため
の充電／放電回路と、該充電／放電回路の動作を制御し
て、インバータに対する入力電圧を制御する制御回路と
を具え、電動機からの回生電力によってバッテリーを充
電すると共に、該バッテリーの発生電力を前記インバー
タに供給することを特徴とする交流エレベータの電源装
置。
【請求項２】バッテリーは、ニッケル水素電池によって
構成されている請求項１に記載の交流エレベータの電源
装置。
【請求項３】複数の電動機に交流電力を供給するための
複数のインバータが、互いに並列に接続されている請求
項１又は請求項２に記載の交流エレベータの電源装置。
【請求項４】制御回路は、インバータの入力電圧を一定
に制御する電圧制御手段を具えている請求項１乃至請求
項３の何れかに記載の交流エレベータの電源装置。
【請求項５】充電／放電回路は、充電回路を閉路するた
めの充電制御素子と、放電回路を閉路するための放電制
御素子とを具え、制御回路によって、充電制御素子及び
放電制御素子のオン／オフが制御される請求項１乃至請
求項４の何れかに記載の交流エレベータの電源装置。
【請求項６】制御回路は、充電制御素子と放電制御素子
を交互にオンとして、バッテリーに充電と放電を交互に
行なわしめる請求項５に記載の交流エレベータの電源装
置。
【請求項７】制御回路は、充電制御素子のオン時間と放
電制御素子のオン時間を相対的に変化させることによっ
て、充電回路による充電と放電回路による放電の優劣を
決定する請求項６に記載の交流エレベータの電源装置。
【請求項８】制御回路は、バッテリーの充電状態に応じ
て、充電と放電の優劣を決める請求項７に記載の交流エ
レベータの電源装置。
【請求項９】制御回路は、エレベータの運転状態に応じ
て、充電と放電の優劣を決める請求項７に記載の交流エ
レベータの電源装置。
【請求項１０】制御回路は、バッテリーの充電量を適量
に維持するための充電量制御手段を具えている請求項１
乃至請求項９の何れかに記載の交流エレベータの電源装
置。
【請求項１１】バッテリーの充電量の適量は、バッテリ
ーの定格容量の６０％程度である請求項１０に記載の交
流エレベータの電源装置。
【請求項１２】バッテリーの充電量の適量は、電動機の
定格電力の３０％程度の電力を供給し得る電力量である
請求項１０に記載の交流エレベータの電源装置。
【請求項１３】制御回路は、バッテリーの放電を規制す
るための放電規制手段と、バッテリーの充電を規制する
ための充電規制手段とを具えている請求項１乃至請求項
１２の何れかに記載の交流エレベータの電源装置。
【請求項１４】制御回路の充電規制手段は、バッテリー
の充電状態が定格容量の８０％程度を上回ったとき、該
バッテリーへの充電を阻止することによって、過充電を
防止する請求項１３に記載の交流エレベータの電源装
置。
【請求項１５】制御回路の放電規制手段は、バッテリー
の充電状態が定格容量の３０％程度を下回ったとき、該
バッテリーからの放電を阻止することによって、過放電
を防止する請求項１３に記載の交流エレベータの電源装
置。
【請求項１６】制御回路の放電規制手段は、エレベータ
の運転が停止中の場合には、バッテリーからの放電を阻
止する請求項１３に記載の交流エレベータの電源装置。
【請求項１７】制御回路の充電規制手段及び放電規制手
段は、インバータの入力電圧とその電圧指令との偏差に
対して制限を加えるリミッター回路によって構成される
請求項１３に記載の交流エレベータの電源装置。
【請求項１８】バッテリーの充電状態が定格容量の８０
％程度を上回ったとき、リミッター回路は、充電側のリ
ミッター値がゼロに設定される請求項１７に記載の交流
エレベータの電源装置。
【請求項１９】バッテリーの充電状態が定格容量の３０
％程度を下回ったとき、リミッター回路は、放電側のリ
ミッター値がゼロに設定される請求項１７に記載の交流
エレベータの電源装置。
【請求項２０】エレベータの運転が停止中のとき、リミ
ッター回路は、放電側のリミッター値がゼロに設定され
る請求項１７に記載の交流エレベータの電源装置。
【請求項２１】制御回路は、所定の条件下でバッテリー
の放電を阻止するための放電阻止手段を具えている請求
項１乃至請求項１２の何れかに記載の交流エレベータの
電源装置。
【請求項２２】制御回路は、所定の条件下でバッテリー
の充電を阻止するための充電阻止手段を具えている請求
項１乃至請求項１２の何れかに記載の交流エレベータの
電源装置。
【請求項２３】前記所定の条件として、一定の時間間
隔、が設定されている請求項２１又は請求項２２に記載
の交流エレベータの電源装置。
【請求項２４】前記所定の条件として、所定の期間、が
設定されている請求項２１又は請求項２２に記載の交流
エレベータの電源装置。
【請求項２５】前記所定の条件として、特定の曜日或い
は特定の時間帯、が設定されている請求項２１又は請求
項２２に記載の交流エレベータの電源装置。
【請求項２６】前記所定の条件として、エレベータの運
転が停止中であること、が設定されている請求項２１又
は請求項２２に記載の交流エレベータの電源装置。
【請求項２７】バッテリーは、複数の単電池を１ユニッ
トとして複数のユニットの組み合わせからなり、前記所
定の条件として、各単電池或いは各ユニットの充電量に
閾値を越えるバラツキが生じたこと、が設定されている
請求項２１又は請求項２２に記載の交流エレベータの電
源装置。
【請求項２８】制御回路は、バッテリーの充電完了時
に、バッテリーの容量を測定するための容量測定手段を
プリセットする手段を具えている請求項２１に記載の交
流エレベータの電源装置。
【請求項２９】制御回路は、バッテリーの放電完了時
に、バッテリーの容量を測定するための容量測定手段を
リセットする手段を具えている請求項２２に記載の交流
エレベータの電源装置。
【請求項３０】制御回路は、所定の条件下で、バッテリ
ーからの放電を一定電流制御に切り替える一方、バッテ
リーへの充電を一定電流制御に切り換える手段と、放電
時のバッテリーの端子電圧と充電時のバッテリーの端子
電圧とに基づいてバッテリーの内部抵抗を検出する手段
とを具え、内部抵抗の変化からバッテリーの寿命判定を
行なう請求項１乃至請求項１２の何れかに記載の交流エ
レベータの電源装置。
【請求項３１】インバータの入力端と制御回路の間に介
在する開閉制御可能な出力接点と、インバータの入力電
圧とバッテリーの端子電圧とを比較する比較器と、該入
力電圧が該端子電圧を上回ったときに前記出力接点を閉
じる制御手段とを具えている請求項１乃至請求項１２の
何れかに記載の交流エレベータの電源装置。