JP7434449B2 - エレベータの制御装置およびエレベータの制御方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、エレベータの制御装置およびエレベータの制御方法に関する。

エレベータの駆動系には、電動機を駆動するインバータ装置がある。このインバータ装置には、半導体スイッチング素子として主にＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）モジュールが備えられる。

特開平１１－１７１４１３号公報

一般に、ＩＧＢＴモジュールの寿命は、メーカから提示されているサーマルサイクル（オン・オフが同じ時間）の試験データに基づいて認識される。しかし、エレベータの実際の動作が示すサーマルサイクルは、試験データに示されるものとは異なる。例えば、エレベータの実際の動作では、ＩＧＢＴモジュールの温度の上昇速度と下降速度とが同じでない場合が多い。そのため、使用中のＩＧＢＴモジュールの余寿命を精度良く予測することが難しい。

発明が解決しようとする課題は、駆動系の素子の余寿命を精度良く予測することを可能にする、エレベータの制御装置およびエレベータの制御方法を提供することにある。

実施形態のエレベータの制御装置は、複数のエレベータについて、各種の動作パターンの出現回数をそれぞれ数え、動作パターン毎に、駆動系の素子に故障が発生したときの出現回数を記録したデータを蓄積する蓄積部と、前記データを用いて、動作パターン毎に、駆動系の素子が故障する出現回数の限界を示す回数限界を設定する設定部と、対象のエレベータについて、前記各種の動作パターンの出現回数をそれぞれ数え、数えた各種の動作パターンの出現回数と、それぞれに対応する前記回数限界とから、駆動系の素子の余寿命を判定する判定部と、を具備し、前記設定部は、前記データを用いて、動作パターン毎に、故障前の素子交換を行うべき出現回数の範囲として第１の出現回数範囲をさらに設定し、前記判定部は、前記数えた各種の動作パターンの出現回数と、それぞれに対応する前記第１の出現回数範囲とに基づき、故障前の素子交換を行うべきか否かを判定する。

図１は、実施形態に係るエレベータの制御装置を含むエレベータシステム全体の構成を示す図である。 図２Ａは、各種の動作パターンを特徴づけるＩＧＢＴモジュール１４Ａの温度変化パターンの基本形の１つ（タイプ（Ａ））を示す図である。 図２Ｂは、各種の動作パターンを特徴づけるＩＧＢＴモジュール１４Ａの温度変化パターンの基本形の１つ（タイプ（Ｂ））を示す図である。 図２Ｃは、各種の動作パターンを特徴づけるＩＧＢＴモジュール１４Ａの温度変化パターンの基本形の１つ（タイプ（Ｃ））を示す図である。 図２Ｄは、各種の動作パターンを特徴づけるＩＧＢＴモジュール１４Ａの温度変化パターンの基本形の１つ（タイプ（Ｄ））を示す図である。 図３は、動作パターン「力行Ｈ」、「力行Ｌ」、「回生Ｈ」、「回生Ｌ」、「バランスロード」と、乗りかごの「運転方向」および運転の「負荷率」との関係を示す図である。 図４は、「回生運転」に対応する典型的な電流変化パターンおよび温度変化パターンの例と、これに対応する温度変化パターンの基本形を示す図である。 図５は、「力行運転」に対応する典型的な電流変化パターンおよび温度変化パターンの例と、これに対応する温度変化パターンの基本形を示す図である。 図６は、「バランスロード」に対応する典型的な電流変化パターンおよび温度変化パターンの例と、これに対応する温度変化パターンの基本形を示す図である。 図７は、「連続運転」に対応する典型的な電流変化パターンおよび温度変化パターンの例と、これに対応する温度変化パターンの基本形を示す図である。 図８は、蓄積部２１により蓄積されたデータを用いて設定部２２により各種の設定を行う手法の一例を示す図である。 図９は、図８で示した例とは異なる別の例を示す図である。 図１０は、タイプ（Ｃ）に対応する「回生運転」の際に、タイプ（Ａ）の形に近づくよう、ファン１４ｃを通じてＩＧＢＴモジュール１４Ａの温度を調整する場合の例を示すである。 図１１は、タイプ（Ｂ）に対応する「力行運転」の際に、タイプ（Ｄ）の形に近づくよう、ファン１４ｃを通じてＩＧＢＴモジュール１４Ａの温度を調整する場合の例を示すである。 図１２は、エレベータ制御装置１の動作の一例を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して、実施の形態について説明する。

＜エレベータシステムの構成＞
図１は、実施形態に係るエレベータの制御装置を含むエレベータシステム全体の構成を示す図である。

エレベータは、電動機１６、この電動機１６の回転軸に取り付けられたシーブ１６ａに巻き掛けられたロープ１７、このロープ１７の両端に吊り下げられた乗りかご１８とカウンターウェイト（釣り合い重り）１９などを備える。

また、エレベータの駆動系として、商用電源１１、この商用電源１１の交流電力を直流電力に変換するコンバータ１２、このコンバータ１２の直流電力を平滑化する平滑コンデンサ１３、この平滑コンデンサ１３を介して与えられた直流電力をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御により任意の周波数、電圧値の交流電圧に変換し、これを駆動電力として電動機１６に供給するインバータ装置１４、このインバータ装置１４から電動機１６に供給される電流を検出する電流検出器１５などを備える。

上記商用電源１１としては三相交流電源が用いられる。この三相交流電源から供給される交流電力は、コンバータ１２にて直流電力に変換され、平滑コンデンサ１３を介してインバータ装置１４に与えられる。このインバータ装置１４のスイッチング動作により、上記直流電力が所定周波数の交流電力に変換され、電動機１６に駆動電力として供給される。この電力供給により、電動機１６が回転駆動され、これに伴いシーブ１６ａが回転し、そこに巻き掛けられたロープ１７を介して乗りかご１８とカウンターウェイト１９が昇降路内をつるべ式に昇降動作する。

上記インバータ装置１４には、ＩＧＢＴモジュール１４Ａが設けられる。なお、「ＩＧＢＴモジュール」については、以降、「素子」と称す場合がある。ＩＧＢＴモジュール１４Ａには、少なくとも１組のＩＧＢＴ１４ａと、このＩＧＢＴ１４ａに逆並列に接続されるダイオード１４ｂとが組み込まれている。また、インバータ装置１４には、ＩＧＢＴモジュール１４Ａを冷却するためのファン１４ｃも備えられる。

インバータ装置１４には、測定部２０が設けられる。この測定部２０は、所定の条件でエレベータ（乗りかご１８）を運転したときのＩＧＢＴ１４ａのコレクタ－エミッタ電圧Ｖｃｅを測定する。この電圧の測定結果は、エレベータ制御装置１に伝えられる。

また、この測定部２０には、温度センサが備えられていてもよい。本実施形態では、温度センサは、ＩＧＢＴモジュール１４Ａの温度（又はその近傍の温度、もしくはインバータ装置１４の温度）を測定する。その温度の測定結果は、エレベータ制御装置１に伝えられる。

ここでは、温度センサが、測定部２０に設置される例を示すが、温度センサの設置場所はこの例に限定されるものではなく、測定部２０以外の場所に設置されてもよい。すなわち、温度センサは、インバータ装置１４の外側、内側、ＩＧＢＴモジュール１４Ａの外側、内側のいずれに設置されてもよい。なお、温度センサは、必ずしも設置を要するものではなく、設置を省略しても問題はない。ＩＧＢＴモジュール１４Ａの温度は、例えば後述する電流検出器１５で検出される電流（インバータ装置１４から電動機１６に供給される電流）から推測することができる。

エレベータ制御装置１は、コンピュータを用いて実現されるものであり、エレベータ全体の制御を司るものである。このエレベータ制御装置１は、インバータ装置１４を通じて乗りかご１８の運転制御を行うほか、ＩＧＢＴモジュール１４Ａの余寿命の予測、故障前の交換の提示、および、寿命延長のための処理（以降、「余寿命予測等」と称す。）を行う機能を備えている。なお、余寿命予測等を行う機能は、エレベータ制御装置１以外の場所に備えられていてもよい。当該機能の詳細については後で述べる。

本実施形態では、ＩＧＢＴモジュール１４Ａの余寿命予測等を行うに際し、ＩＧＢＴモジュール１４Ａの温度の上昇速度と下降速度とが異なれば、ＩＧＢＴモジュール１４Ａの劣化が進み、余寿命が短くなるという点に着目する。具体的には、エレベータ（乗りかご１８）の各種の動作パターン（例えば、「力行運転」、「回生運転」、「バランスロード」などの動作モードに相当する動作パターン）は、それぞれ、ＩＧＢＴモジュール１４Ａにおける温度の上昇速度と下降速度との大小関係が異なることから、各種の動作パターンがそれぞれ何回出現するのかによってＩＧＢＴモジュール１４Ａの劣化度が変わり、ＩＧＢＴモジュール１４Ａの余寿命も変わる点に着目する。また、一定時間以上の運転状態が継続する「連続運転」のような動作パターンも、ＩＧＢＴモジュール１４Ａの劣化度の促進、余寿命の短縮に影響する点についても着目する。本実施形態では、このような観点に基づき、動作パターン毎に、各種の処理を行う手法を提示する。

＜エレベータ制御装置１の構成＞
エレベータ制御装置１には、各種の機能として、蓄積部２１、設定部２２、判定部２３、制御部２４、および発報部２５が備えられる。蓄積部２１、設定部２２、および判定部２３は、それぞれ、処理した情報を記憶するための記憶部２１ａ，２２ａ，および２３ａを備えている。なお、記憶部２１ａ，２２ａ，および２３ａは、１つの記憶部として構成してもよい。蓄積部２１、設定部２２、判定部２３、および発報部２５は、制御部２４の制御のもとで動作する。エレベータ制御装置１は、これらの機能を用いて、ＩＧＢＴモジュール１４Ａの余寿命予測等を行う。

なお、図１に示されるエレベータ制御装置１の構成は、一例であって、この例に限定されるものではない。例えば、エレベータ制御装置１の構成する要素の一部が、エレベータ制御装置１から独立した別の制御装置に備えられる構成であってもよい。

＜蓄積部２１＞
蓄積部２１は、ＩＧＢＴモジュール１４Ａの余寿命予測等を行うために使用する情報をデータベースとして記憶部２１ａに蓄積するものである。この蓄積部２１は、あらかじめ、図１に示される対象のエレベータとは異なる別の複数のエレベータ（例えば、全国各地に設置されている複数のエレベータ）について、各種の動作パターンの出現回数をそれぞれ数え、動作パターン毎に、ＩＧＢＴモジュールに故障が発生したときの出現回数の統計を取って記録したデータを、外部から取得して記憶部２１ａに蓄積する。

上記統計に使用する複数のエレベータは、インバータやＩＧＢＴモジュールの種類（機種、型式、世代など）が、図１に示される対象のエレベータと同じであることが望ましいが、必ずしも同じでなくてもよい。統計に使用する複数のエレベータが、対象のエレベータと似た物件であれば問題はない。すなわち、インバータやＩＧＢＴモジュールの種類（機種、型式、世代など）が違っても、同等の動作の傾向／関係を有するものであれば、予め用意しておいた所定の換算式等を用いて（例えば係数を変えるなどして）データを補正することにより、対象のエレベータにおけるＩＧＢＴモジュール１４Ａの余寿命予測等を精度良く行うことが可能である。

（動作パターンの大分類）
上記した各種の動作パターンには、エレベータの基本的な動作モードである「力行運転」、「回生運転」、「バランスロード」のほか、「連続運転」がある。

「力行運転」、「回生運転」、「バランスロード」は、それぞれ、インバータ装置の所定の部分における温度もしくは電流の上昇速度と下降速度との大小関係（例えば、インバータ装置又はＩＧＢＴモジュールにおける温度の上昇速度と下降速度との大小関係、もしくはインバータ装置又はＩＧＢＴモジュールの出力部における電流の上昇速度と下降速度との大小関係）が異なるという特徴がある。本実施形態では、「力行運転」、「回生運転」、「バランスロード」に加えてさらに、一定時間以上の運転状態が継続する「連続運転」も、動作パターンの一種として扱う。

（温度変化パターンの基本形）
図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ、及び図２Ｄに、各種の動作パターンを特徴づけるＩＧＢＴモジュール１４Ａの温度変化パターンの基本形（タイプ（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ））を示す。各図のグラフにおいて、横軸は時間を示し、縦軸はＩＧＢＴモジュールの温度を示す。

図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ、及び図２Ｄに示されるタイプ（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）は、ＩＧＢＴモジュール１４Ａの劣化・余寿命への影響の度合いがそれぞれ異なる。タイプ（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）について、ＩＧＢＴモジュールを劣化させる度合いの大きさの関係を不等式で表すと、（Ｃ）＞（Ｂ）＞（Ｄ）＞（Ａ）となる。

図２Ａに示されるタイプ（Ａ）は、温度の上昇速度と下降速度とが同じになる温度変化パターンである。なお、図２Ａの例では、温度の上昇および下降のサイクルが２つの場合が示されているが、当該サイクルが１つの場合もタイプ（Ａ）に該当するものとする。従来技術においては、ＩＧＢＴモジュールの寿命予測は、一般にこのタイプ（Ａ）の温度変化パターンをベースに行われるが、実際のエレベータの動作では、常にタイプ（Ａ）の温度変化パターンが出現するわけではなく、タイプ（Ａ）以外のタイプ（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）の温度変化パターンが多く出現する。

図２Ｂに示されるタイプ（Ｂ）は、温度の上昇速度と下降速度とが異なり、その大小関係が「上昇速度＞下降速度」（すなわち、上昇時間＜下降時間）となる温度変化パターンである。なお、図２Ｂの例では、温度の上昇および下降のサイクルが２つの場合が示されているが、当該サイクルが１つの場合もタイプ（Ｂ）に該当するものとする。このタイプ（Ｂ）の温度変化パターンは、「力行運転」のときに観測される。このタイプ（Ｂ）の温度変化パターンは、温度の上昇速度と下降速度とが異なることから、タイプ（Ａ）の温度変化パターンよりも、ＩＧＢＴモジュールの劣化を促進させる。

図２Ｃに示されるタイプ（Ｃ）は、温度の上昇速度と下降速度とが異なり、その大小関係が「上昇速度＜下降速度」（すなわち、上昇時間＞下降時間）となる温度変化パターンである。なお、図２Ｃの例では、温度の上昇および下降のサイクルが２つの場合が示されているが、当該サイクルが１つの場合もタイプ（Ｂ）に該当するものとする。このタイプ（Ｃ）の温度変化パターンは、「回生運転」のときに観測される。このタイプ（Ｃ）の温度変化パターンは、タイプ（Ａ）の温度変化パターンよりも、また、タイプ（Ｂ）の温度変化パターンよりも、ＩＧＢＴモジュールの劣化を促進させる。

図２Ｄに示されるタイプ（Ｄ）は、温度の上昇速度と下降速度とが同じであるが、温度が上昇したあと下降するまでに一定以上の温度が保持された状態が一定以上継続する温度変化パターンである。このタイプ（Ｄ）の温度変化パターンは、「バランスロード」や「連続運転」のときに観測される。このタイプ（Ｄ）の温度変化パターンは、温度の上昇速度と下降速度とが同じであるが、一定以上の温度が保持された状態が一定以上継続することから、タイプ（Ａ）の温度変化パターンよりも、ＩＧＢＴモジュールの劣化を促進させる。

（動作パターンの小分類）
本実施形態では、上述した４種の動作パターン「力行運転」、「回生運転」、「バランスロード」、「連続運転」をさらに以下のように分類する。「力行運転」については、出力の大きさに応じて「力行Ｈ」、「力行Ｌ」に分類する。「回生運転」についても、出力の大きさに応じて「回生Ｈ」、「回生Ｌ」に分類する。なお、「バランスロード」については、更なる分類は行わない。「連続運転」については、連続運転が行われた時間に応じて「連続１０」、「連続３０」に分類する。「連続１０」は、１０分以上（３０分未満）の運転状態が続いた場合を示し、「連続３０」は、３０分以上の運転状態が続いた場合を示す。すなわち、本実施形態では、「力行Ｈ」、「力行Ｌ」、「回生Ｈ」、「回生Ｌ」、「バランスロード」、「連続１０」、「連続３０」の７つに分類する。

ただし、ここで挙げた例は一例であって、この例に限定されるものではなく、適宜、変形してもよい。例えば、分類する各種の動作パターンの数は、本例よりも減らしてもよいし、逆に増やしてもよい。また、連続運転とみす時間の長さも、適宜変えてもよい。

なお、「力行Ｈ」と「力行Ｌ」との違い、「回生Ｈ」と「回生Ｌ」との違いは、後述する図３の情報をもとに識別することができる。また、「連続１０」と「連続３０」との違いは、運転状態が続く継続時間をもとに識別することができる。

図３に、動作パターン「力行Ｈ」、「力行Ｌ」、「回生Ｈ」、「回生Ｌ」、「バランスロード」と、乗りかごの「運転方向」および運転の「負荷率」との関係を示す。なお、「バランスロード」については、以降、「ＢＬ」と称す場合がある。

図３に示されるように、負荷率は、例えば１～１００（％）を１０段階に分けた形で表され、運転方向は、「ＵＰ」（上昇方向）と「ＤＮ」（下降方向）とで表される。なお、運転方向が「ＵＰ」と「ＤＮ」のいずれであるかは、例えば「起点階」を示す情報と「目的階」を示す情報とから、判定することができる。

図３の例では、運転方向「ＵＰ」に対しては、負荷率が大きい順に、「力行Ｈ」、「力行Ｌ」、「ＢＬ」、「回生Ｌ」、「回生Ｈ」がそれぞれ領域ごとに割り当てられている。運転方向「ＤＮ」に対しては、負荷率が大きい順に、「回生Ｈ」、「回生Ｌ」、「ＢＬ」、「力行Ｌ」、「力行Ｈ」がそれぞれ領域ごとに割り当てられている。

よって、「力行運転」が「力行Ｈ」と「力行Ｌ」のいずれに該当するのか、また、「回生運転」が「回生Ｈ」と「回生Ｌ」のいずれに該当するのかは、「運転方向」および「負荷率」をもとに判定することができる。

図４～図７に、「回生運転」、「力行運転」、「バランスロード」、「連続運転」のそれぞれにおける典型的な電流変化パターンおよび温度変化パターンの例と、これらに対応する温度変化パターンの基本形とを示す。なお、ここでいう電流変化パターンとは、インバータ装置又はＩＧＢＴモジュールにおける電流の変化パターンを指す。また、温度変化パターンとは、インバータ装置又はＩＧＢＴモジュールの出力部における温度の変化パターンを指す。

図４は、「回生運転」に対応する典型的な電流変化パターンおよび温度変化パターンの例と、これに対応する温度変化パターンの基本形を示している。

「回生運転」のときは「回生Ｈ」と「回生Ｌ」のいずれの場合も、図４の上側に示されるような電流変化およびこれに伴う温度変化が観測される。このときの温度変化パターンは、図４の下側に示されるとおり、前述した温度変化パターンの基本形（タイプ（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ））のうちのタイプ（Ｃ）に該当する。例えば、図４の上側に示される温度変化パターンにおいて、温度が上昇する前のポイントと、温度が上昇して最高点に達するポイントと、温度が下降し終えた後のポイントとを、直線で結ぶと、図４の下側に示されるタイプ（Ｃ）の形状に該当することがわかる。

図５は、「力行運転」に対応する典型的な電流変化パターンおよび温度変化パターンの例と、これに対応する温度変化パターンの基本形を示している。

「力行運転」のときは、「力行Ｈ」と「力行Ｌ」のいずれの場合も、図５の上側に示されるような電流変化およびこれに伴う温度変化が観測される。このときの温度変化パターンは、図５の下側に示されるとおり、前述した温度変化パターンの基本形（タイプ（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ））のうちのタイプ（Ｂ）に該当する。例えば、図５の上側に示される温度変化パターンにおいて、温度が上昇する前のポイントと、温度が上昇して最高点に達するポイントと、温度が下降し終えた後のポイントとを、直線で結ぶと、図５の下側に示されるタイプ（Ｂ）の形状に該当することがわかる。

図６は、「バランスロード」に対応する典型的な電流変化パターンおよび温度変化パターンの例と、これに対応する温度変化パターンの基本形を示している。

「バランスロード」のときは、図６の上側に示されるような電流変化およびこれに伴う温度変化が観測される。このときの温度変化パターンは、前述した温度変化パターンの基本形（タイプ（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ））のうちのタイプ（Ｄ）に該当する。なお、後述する「連続運転」のときに観測される温度変化パターンもタイプ（Ｄ）に該当するので、ここでは「連続運転」との区別のため、図６の下側に示されるとおり、「バランスロード」に該当するものをタイプ（Ｄ）－１と称している。

図７は、「連続運転」に対応する典型的な電流変化パターンおよび温度変化パターンの例と、これに対応する温度変化パターンの基本形を示している。

「連続運転」のときは、「連続１０」と「連続３０」のいずれの場合も、図７の上側に示されるような電流変化およびこれに伴う温度変化が観測される。このときの温度変化パターンは、前述した温度変化パターンの基本形（タイプ（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ））のうちのタイプ（Ｄ）に該当する。なお、上記した「バランスロード」のときに観測される温度変化パターンもタイプ（Ｄ）に該当するので、ここでは「バランスロード」との区別のため、図７の下側に示されるとおり、「連続運転」に該当するものをタイプ（Ｄ）－２と称している。

したがって、運転中のエレベータにおいて、上述した「温度変化パターン」を観測し（もしくは「電流変化パターン」の観測結果から「温度変化パターン」を推測し）、その「温度変化パターン」の基本形がどのタイプに該当するのかを判定することにより、動作パターンが「回生運転」、「力行運転」、「バランスロード」（又は「連続運転」）のいずれに該当するのかを判定することができる。

また、「回生運転」が「回生Ｈ」と「回生Ｌ」のいずれに該当するのかは、図３で説明した「運転方向」および「負荷率」をもとに判定することができる。同様に、「力行運転」が「力行Ｈ」と「力行Ｌ」のいずれに該当するのかは、図３で説明した「運転方向」および「負荷率」をもとに判定することができる。

現在の動作パターンが「バランスロード」と「連続運転」のいずれに該当するのかは、一定時間以上の運転状態が継続するか否かによる。一定時間以上の運転状態が継続する場合には、「連続運転」に該当すると判定することができる。例えば１０分以上（３０分未満）の運転状態が続いた場合には、「連続１０」に該当すると判定することができ、３０分以上の運転状態が続いた場合には、「連続３０」に該当すると判定することができる。

＜設定部２２＞
図１中に示される設定部２２は、蓄積部２１により蓄積されたデータを用いて、（ｉ）動作パターン毎に、素子（ＩＧＢＴモジュール１４Ａ）が故障する出現回数の限界（以降、「回数限界」と称す。）を設定する機能、（ii）動作パターン毎に、故障前の素子交換（ＩＧＢＴモジュール１４Ａの交換）を行うべき出現回数の範囲として第１の出現回数範囲（以降、「交換ゾーン」と称す。）を設定する機能、および、（iii）動作パターン毎に、素子寿命延長のための処理（ＩＧＢＴモジュール１４Ａの寿命を延ばすための温度調整の処理）を行うべき出現回数の範囲として第２の出現回数範囲（以降、「寿命延長ゾーン」と称す。）を設定する機能を有する。各種の設定が行われたデータは、記憶部２２ａに記憶される。

図８に、蓄積部２１により蓄積されたデータを用いて設定部２２により各種の設定を行う手法の一例を示す。

図８には、全国各地に設置されている個々のエレベータについて、各種の動作パターンが出現する回数をそれぞれ数えた統計を示すデータが、複数の折線グラフ（「動作マップ」ともいう）の形で記載されている。但し、図８の例では、データの蓄積が未完の状態（データを蓄積している途中の状態）を示している。

図８中の回数の表示に記されたｎは、万などの所定数の単位を表す。１本の折線グラフは、１つのあるエレベータにおける各種の動作パターンの出現回数を表す。実線で描かれた折線グラフは、故障が発生していない正常な素子のデータを表している。一方、破線で描かれた折線グラフは、故障が発生した素子のデータを表している。

図８の例では、図示が煩雑になるのを避けるため、故障が発生した素子の動作マップは１つしか描かれていないが、実際には、より多くの統計が取られ、動作パターン毎に故障が発生した素子の動作マップがより多く描かれる。

図８の例では、動作パターン「ＢＬ」のときに素子の故障が発生した動作マップの１つの例が描かれている。設定部２２は、動作パターン「ＢＬ」のときに素子の故障が発生した回数を示すデータが所定量以上得られると、当該データに基づき、動作パターン「ＢＬ」に対応する「回数限界」を設定する。そのほかの種類の動作パターン「回生Ｈ」、「回生Ｌ」、「力行Ｈ」、「力行Ｌ」、「連続１０」、「連続３０」についても、同様に「回数限界」を設定する。設定した「回数限界」は、ＩＧＢＴモジュール１４Ａの余寿命の予測等に使用される。

なお、本実施形態における「回数限界」は、従来のサーマルサイクルの回数限界（すなわち、従来のようにオン・オフが同じ時間のサーマルサイクルの試験データに基づく回数限界）とは異なるものである。本実施形態における「回数限界」は、非対象温度増減サイクルの回数限界（すなわち、前述したように温度の上昇速度と下降速度とが異なる温度変化パターンを含むサーマルサイクルのデータに基づく回数限界）である。

また、設定部２２は、「回数限界」の設定を終えると、当該「回数限界」に基づき、「交換ゾーン」および「寿命延長ゾーン」を設定する。これらの設定は、動作パターン毎に行われる。「交換ゾーン」は、「回数限界」以下の一定の範囲内に設定する。「寿命延長ゾーン」は、「交換ゾーン」以下の一定の範囲内に設定する。

なお、対象のエレベータと統計に使用した各エレベータとの間で、インバータやＩＧＢＴモジュールの種類（機種、型式、世代など）の違いにばらつきがある場合には、なるべくその種類（機種、型式、世代など）が対象のエレベータに近いエレベータ物件の動作マップに基づいて「回数限界」、「交換ゾーン」および「寿命延長ゾーン」を設定することが望ましい。また、必要に応じて、上記種類（機種、型式、世代など）の情報に基づき、予め用意しておいた所定の換算式等を用いて（例えば係数を変えるなどして）、「回数限界」、「交換ゾーン」および「寿命延長ゾーン」を補正してもよい。

図９に、図８で示した例とは異なる別の例を示す。図９の例では、素子の故障が発生した複数のエレベータ物件（インバータやＩＧＢＴモジュールの種類（機種、型式、世代など）が近い物件）の動作マップが、破線で描かれた例が示されている。もし対象のエレベータが、これらに似た物件（すなわち、インバータやＩＧＢＴモジュールの種類（機種、型式、世代など）が近い物件）である場合には、これらの動作マップに基づいて「回数限界」、「交換ゾーン」および「寿命延長ゾーン」を設定する。これらの動作マップが、例えば「力行Ｈ」のときに素子の故障が発生したものである場合は、「力行Ｈ」に対応する「回数限界」、「交換ゾーン」および「寿命延長ゾーン」を設定する。また、必要に応じて、予め用意しておいた所定の換算式等により、「回数限界」、「交換ゾーン」および「寿命延長ゾーン」を補正する。

＜判定部２３＞
図１中に示される判定部２３は、設定部２２により設定が行われたデータを用いて、対象のエレベータにおける素子の余寿命を判定したり、故障前の素子交換を行うべきか否かを判定したり、素子寿命延長のための処理を行うべきか否かを判定したりする。

すなわち、判定部２３は、対象のエレベータについて、各種の動作パターンの出現回数をそれぞれ数え、（ｉ）数えた各種の動作パターンの出現回数と、それぞれに対応する回数限界とから、素子（ＩＧＢＴモジュール１４Ａ）の余寿命を判定する機能、（ii）数えた各種の動作パターンの出現回数と、それぞれに対応する「交換ゾーン」とに基づき、故障前の素子交換（ＩＧＢＴモジュール１４Ａの交換）を行うべきか否かを判定する機能、および、（iii）数えた各種の動作パターンの出現回数と、それぞれに対応する「寿命延長ゾーン」とに基づき、素子寿命延長のための処理（ＩＧＢＴモジュール１４Ａの寿命を延ばすための温度調整の処理）を行うべきか否かを判定する機能を有する。各種の判定が行われた判定結果は、記憶部２３ａに記憶される。

（各種の動作パターンの識別およびカウント）
判定部２３は、測定部２０から伝えられるインバータ装置１４またはＩＧＢＴモジュール１４Ａの「温度」を示す情報（もしくは、制御部２４から伝えられるインバータ装置又はＩＧＢＴモジュールの出力部における「電流」を示す情報）や、制御部２４から与えられる乗りかごの「起点階」および「目的階」を示す情報（すなわち、乗りかごの「運転方向」を示す情報）、乗りかごの負荷率を示す情報などを受信し、これらの情報を用いて、対象のエレベータにおける現在の動作パターンが、各種の動作パターン「回生Ｈ」、「回生Ｌ」、「力行Ｈ」、「力行Ｌ」、「ＢＬ」、「連続１０」、「連続３０」のいずれに該当するのかを、前述した手法で識別する処理を繰り返し行うとともに、動作パターン毎に予め用意しておいたカウンタを用いて動作パターン毎に出現回数をカウントする。

（「回数限界」に基づく余寿命予測）
判定部２３は、各種の動作パターン「回生Ｈ」、「回生Ｌ」、「力行Ｈ」、「力行Ｌ」、「ＢＬ」、「連続１０」、「連続３０」のそれぞれの出現回数のカウント値と、それぞれに対応する「回数限界」との差に基づき、ＩＧＢＴモジュール１４Ａの余寿命を判定し、その旨を制御部２４へ伝える。

余寿命は、動作パターン毎に示されるものであってもよい。この場合、例えば、「回生Ｈ」、「回生Ｌ」、「力行Ｈ」、「力行Ｌ」、「ＢＬ」、「連続１０」、「連続３０」のそれぞれの出現回数のカウント値と、それぞれに対応する「回数限界」との差を、それぞれ、ＩＧＢＴモジュール１４Ａの余寿命として示してもよいし、それらの差のうち、最も短いものを、ＩＧＢＴモジュール１４Ａの「余寿命」と判定してもよい。その際に、所定の演算式等により上記のカウント値を補正したり、あるいは、上記の差を補正したりした上で、ＩＧＢＴモジュール１４Ａの「余寿命」を求めてもよい。

（「寿命延長ゾーン」に基づく判定）
判定部２３は、各種の動作パターン「回生Ｈ」、「回生Ｌ」、「力行Ｈ」、「力行Ｌ」、「ＢＬ」、「連続１０」、「連続３０」のそれぞれの出現回数のカウント値のうち、「寿命延長ゾーン」に入ったものがあるか否かを監視する。「寿命延長ゾーン」に入ったものがある場合、判定部２３は、ＩＧＢＴモジュール１４Ａの寿命を延ばすための温度調整の処理を行うべきと判定し、その旨を制御部２４へ伝える。

（「交換ゾーン」に基づく判定）
判定部２３は、各種の動作パターン「回生Ｈ」、「回生Ｌ」、「力行Ｈ」、「力行Ｌ」、「ＢＬ」、「連続１０」、「連続３０」のそれぞれの出現回数のカウント値のうち、「交換ゾーン」に入ったものがあるか否かを監視する。「交換ゾーン」に入ったものがある場合、判定部２３は、ＩＧＢＴモジュール１４Ａの交換を行うべきと判定し、その旨を制御部２４へ伝える。

＜制御部２４＞
図１中に示される制御部２４は、電流検出器１５によって検出される電流値に基づいてインバータ装置１４を駆動制御したり、判定部２３の判定結果に応じた各種の処理を行ったりする。

例えば、制御部２４は、判定部２３からＩＧＢＴモジュール１４Ａの余寿命が伝えられた場合、ＩＧＢＴモジュール１４Ａの余寿命を発報部２５に伝える。

また、制御部２４は、判定部２３からＩＧＢＴモジュール１４Ａの寿命を延ばすための温度調整の処理を行うべき旨が伝えられた場合、ＩＧＢＴモジュール１４Ａの温度の上昇速度と下降速度とが同等になるようにファン１４ｃを制御し、ＩＧＢＴモジュール１４Ａの劣化が抑制されるようにする。

この場合、例えば、図１０に示すようなタイプ（Ｃ）に対応する「回生運転」の際には、破線で示すように、タイプ（Ａ）の形に近づくよう、ファン１４ｃを通じてＩＧＢＴモジュール１４Ａの温度を調整してもよい。また、例えば、図１１に示すようなタイプ（Ｂ）に対応する「力行運転」の際には、破線で示すように、タイプ（Ｄ）の形に近づくよう、ファン１４ｃを通じてＩＧＢＴモジュール１４Ａの温度を調整してもよい。これにより、ＩＧＢＴモジュール１４Ａの劣化が抑制され、寿命に至るまでの時間をかせぐことができる。さらに、走行前の行先階・積載等の情報に基づき、温度の上昇・下降パターンを予測し、均一になるようにファン１４ｃによる冷却を制御する（運転効率よりも、運転継続性を優先する）ようにしてもよい。

また、制御部２４は、判定部２３からＧＢＴモジュール１４Ａの交換を行うべき旨が伝えられた場合、ＩＧＢＴモジュール１４Ａの交換を行うべき旨の発報を発報部２５に指示する。

＜発報部２５＞
図１中に示される発報部２５は、制御部２４からＩＧＢＴモジュール１４Ａの余寿命の情報が伝えられると、その情報を通信回線３１経由で監視センタ３０もしくは作業者が所持する情報機器へ伝える。また、この発報部２５は、制御部２４からＩＧＢＴモジュール１４Ａの交換を行うべき旨の発報の指示を受けると、機械室あるいは管理室などに設置された警告ランプ２６を点灯してその旨を示す警告の発報を行うとともに、その旨を通信回線３１経由で外部の監視センタ３０に報知する。

監視センタ３０は、エレベータの動作状態を遠隔監視しており、何らかの異常の連絡を受けたときに、保守員を現場に派遣するなどして対処する。

＜動作の流れ＞
次に、図１２のフローチャートを参照して、エレベータ制御装置１の動作の一例を説明する。

最初に、蓄積部２１が、動作パターン毎のデータの蓄積を行う（ステップＳ１）。

具体的には、蓄積部２１が、例えば全国各地に設置されている複数のエレベータについて、各種の動作パターンの出現回数をそれぞれ数え、動作パターン毎に、ＩＧＢＴモジュールに故障が発生したときの出現回数の統計を取って記録したデータを、外部から取得して蓄積する。

次に、設定部２２が、蓄積部２１により蓄積されたデータを用いて、動作パターン毎の「回数限界」の設定、「交換ゾーン」の設定および「寿命延長ゾーン」の設定を行う（ステップＳ２）。

具体的には、設定部２２が、蓄積部２１により蓄積されたデータを用いて、（ｉ）動作パターン毎に、ＩＧＢＴモジュール１４Ａが故障する出現回数の「回数限界」を設定する処理、（ii）動作パターン毎に、ＩＧＢＴモジュール１４Ａの交換を行うべき出現回数の範囲である「交換ゾーン」を設定する処理、および、（iii）動作パターン毎に、ＩＧＢＴモジュール１４Ａの寿命を延ばすための温度調整の処理を行うべき出現回数の範囲である「寿命延長ゾーン」を設定する処理を行う。

次に、判定部２３が、設定部２２により設定が行われたデータを用いて、ＩＧＢＴモジュール１４Ａの余寿命の判定、および、「交換ゾーン」および「寿命延長ゾーン」に基づく各種の判定を行う（ステップＳ３）。

具体的には、判定部２３が、対象のエレベータについて、各種の動作パターンの出現回数をそれぞれ数え、（ｉ）数えた各種の動作パターンの出現回数と、それぞれに対応する回数限界とから、ＩＧＢＴモジュール１４Ａの余寿命を判定する処理、（ii）数えた各種の動作パターンの出現回数と、それぞれに対応する「交換ゾーン」とに基づき、ＩＧＢＴモジュール１４Ａの交換を行うべきか否かを判定する処理、および、（iii）数えた各種の動作パターンの出現回数と、それぞれに対応する「寿命延長ゾーン」とに基づき、ＩＧＢＴモジュール１４Ａの寿命を延ばすための温度調整の処理を行うべきか否かを判定する処理を行う。

次に、制御部２４が、判定部２３により判定された結果に応じた処理を行う（ステップＳ４）。

具体的には、制御部２４は、判定部２３からＩＧＢＴモジュール１４Ａの余寿命が伝えられた場合には、ＩＧＢＴモジュール１４Ａの余寿命を発報部２５に伝える。また、制御部２４は、判定部２３からＩＧＢＴモジュール１４Ａの寿命を延ばすための温度調整の処理を行うべき旨が伝えられた場合には、ＩＧＢＴモジュール１４Ａの温度の上昇速度と下降速度とが同等になるようにファン１４ｃを制御し、ＩＧＢＴモジュール１４Ａの劣化が抑制されるようにする。また、制御部２４は、判定部２３からＧＢＴモジュール１４Ａの交換を行うべき旨が伝えられた場合、ＩＧＢＴモジュール１４Ａの交換を行うべき旨の発報を発報部２５に指示する。

このような動作を行うことにより、作業者等はＩＧＢＴモジュール１４Ａについて精度の良い余寿命を知得することができる。また、ＩＧＢＴモジュール１４Ａが故障に至る前に、ＩＧＢＴモジュール１４Ａを交換したり、ＩＧＢＴモジュール１４Ａの寿命を延ばしたりすることができる。

＜まとめ＞
以上詳述したように、実施形態によれば、駆動系の素子の余寿命を精度良く予測することができる。

すなわち、一般に、ＩＧＢＴモジュールの寿命はメーカから提示されているサーマルサイクル（オン・オフが同じ時間）の試験データに基づいて認識されるのであるが、実施形態では、そうではなく、エレベータの実際の動作が示すサーマルサイクルに基づいてＩＧＢＴモジュールの寿命を認識するので、ＩＧＢＴモジュールの余寿命予測等を精度良く行うことが可能になる。

例えば、実施形態では、エレベータの各種の動作パターン（例えば、「力行運転」、「回生運転」、「バランスロード」などの動作モードに相当する動作パターン）は、それぞれ、ＩＧＢＴモジュール１４Ａにおける温度の上昇速度と下降速度との大小関係が異なることから、各種の動作パターンがそれぞれ何回出現するのかによってＩＧＢＴモジュール１４Ａの劣化度が変わり、ＩＧＢＴモジュール１４Ａの余寿命も変わる点に着目するとともに、一定時間以上の運転状態が継続する「連続運転」のような動作パターンも、ＩＧＢＴモジュール１４Ａの劣化度の促進、余寿命の短縮に影響する点についても着目し、それらの観点に基づき、動作パターン毎に、各種の処理を行うので、ＩＧＢＴモジュールの余寿命予測等を精度良く行うことが可能になる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…エレベータ制御装置、１１…商用電源、１２…コンバータ、１３…平滑コンデンサ、１４…インバータ装置、１４Ａ…ＩＧＢＴモジュール、１４ａ…ＩＧＢＴ、１４ｂ…ダイオード、１４ｃ…ファン、１５…電流検出器、１６…電動機、１６ａ…シーブ、１７…ロープ、１８…乗りかご、１９…カウンターウェイト、２０…測定部、２１…蓄積部、２２…設定部、２３…判定部、２４…制御部、２５…発報部、２６…警告ランプ、３０…監視センタ、３１…通信回線。

Claims (6)

1. 複数のエレベータについて、各種の動作パターンの出現回数をそれぞれ数え、動作パターン毎に、駆動系の素子に故障が発生したときの出現回数を記録したデータを蓄積する蓄積部と、
   前記データを用いて、動作パターン毎に、駆動系の素子が故障する出現回数の限界を示す回数限界を設定する設定部と、
   対象のエレベータについて、前記各種の動作パターンの出現回数をそれぞれ数え、数えた各種の動作パターンの出現回数と、それぞれに対応する前記回数限界とから、駆動系の素子の余寿命を判定する判定部と、
   を具備し、
   前記設定部は、
   前記データを用いて、動作パターン毎に、故障前の素子交換を行うべき出現回数の範囲として第１の出現回数範囲をさらに設定し、
   前記判定部は、
   前記数えた各種の動作パターンの出現回数と、それぞれに対応する前記第１の出現回数範囲とに基づき、故障前の素子交換を行うべきか否かを判定する、
   エレベータの制御装置。
2. 前記設定部は、
   前記データを用いて、動作パターン毎に、素子寿命延長のための処理を行うべき出現回数の範囲として第２の出現回数範囲をさらに設定し、
   前記判定部は、
   前記数えた各種の動作パターンの出現回数と、それぞれに対応する前記第２の出現回数範囲とに基づき、素子寿命延長のための処理を行うべきか否かを判定する、
   請求項１に記載のエレベータの制御装置。
3. 駆動系の素子を冷却する機器の動作を制御する制御部をさらに具備し、
   前記制御部は、前記素子寿命延長の処理を行う場合に、駆動系の素子の温度の上昇速度と下降速度とが同等になるように前記機器を制御する、
   請求項２に記載のエレベータの制御装置。
4. 前記各種の動作パターンは、所定の部分における温度もしくは電流の上昇速度と下降速度との大小関係が異なる複数の動作パターンを含む、
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載のエレベータの制御装置。
5. 前記各種の動作パターンは、少なくとも、回生運転、力行運転、バランスロード運転にそれぞれ対応する複数の動作パターンを含む、
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載のエレベータの制御装置。
6. エレベータの制御装置が実行するエレベータの制御方法であって、
   複数のエレベータについて、各種の動作パターンの出現回数をそれぞれ数え、動作パターン毎に、駆動系の素子に故障が発生したときの出現回数を記録したデータを蓄積することと、
   前記データを用いて、動作パターン毎に、駆動系の素子が故障する出現回数の限界を示す回数限界を設定することと、
   対象のエレベータについて、前記各種の動作パターンの出現回数をそれぞれ数え、数えた各種の動作パターンの出現回数と、それぞれに対応する前記回数限界とから、駆動系の素子の余寿命を判定することと、
   を含み、
   前記設定は、
   前記データを用いて、動作パターン毎に、故障前の素子交換を行うべき出現回数の範囲として第１の出現回数範囲をさらに設定することを含み、
   前記判定は、
   前記数えた各種の動作パターンの出現回数と、それぞれに対応する前記第１の出現回数範囲とに基づき、故障前の素子交換を行うべきか否かを判定することを含む、
   エレベータの制御方法。