WO2014184924A1

WO2014184924A1 - エレベータの制御システム

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Publication number: WO2014184924A1
Application number: PCT/JP2013/063659
Authority: WO
Inventors: 坂野　裕一
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2013-05-16
Filing date: 2013-05-16
Publication date: 2014-11-20
Also published as: JPWO2014184924A1; JP6020717B2; CN105228938B; CN105228938A; DE112013007081T5; DE112013007081B4

Abstract

　限られた電力が供給された際に電力蓄積装置（１５）に緻密に蓄電することができるエレベータの制御システムを提供する。エレベータの制御システムは、エレベータに利用する電力を蓄積する電力蓄積装置（１５）の電圧値を検出する電圧検出部（１８）と、外部から前記エレベータに供給し得る電力が制限された際に電力制限値を検出する電力制限検出部（２０）と、前記電力制限値と前記電圧値とに基づいて、外部から前記エレベータに供給し得る電力が制限された際に外部から前記電力蓄積装置（１５）へ流れる許容電流値を決定する許容電流決定部（１９ｂ）と、を備えた。

Description

エレベータの制御システム

　この発明は、エレベータの制御システムに関するものである。

　特許文献１に記載のエレベータは、停電時に電力蓄積装置の電力を用いて運転を継続する。

日本特許第４６７９７５６号公報日本特開２００２－１４５５４３号公報日本特開２００３－３１２９５２号公報日本特開２００１－２４０３２３号公報日本特開２００７－１３７６２０号公報日本特許第４３４３３８１号公報

　しかしながら、特許文献１に記載のエレベータにおいては、停電時に電力バックアップシステムから限られた電力が供給された際に電力蓄積装置に緻密に蓄電することができない。

　この発明は、上述の課題を解決するためになされた。すなわち、この発明の目的は、限られた電力が供給された際に電力蓄積装置に緻密に蓄電することができるエレベータの制御システムを提供することである。

　この発明に係るエレベータの制御システムは、エレベータに利用する電力を蓄積する電力蓄積装置の電圧値を検出する電圧検出部と、外部から前記エレベータに供給し得る電力が制限された際に電力制限値を検出する電力制限検出部と、前記電力制限値と前記電圧値とに基づいて、外部から前記エレベータに供給し得る電力が制限された際に外部から前記電力蓄積装置へ流れる許容電流値を決定する許容電流決定部と、を備えたものである。

　この発明によれば、限られた電力が供給された際に電力蓄積装置に緻密に蓄電することができる。

この発明の実施の形態１におけるエレベータの制御システムを利用したエレベータの構成図である。この発明の実施の形態１におけるエレベータの制御システムを利用したエレベータで使用できる電力を説明するための図である。この発明の実施の形態１におけるエレベータの制御システムによる許容電流値の算出方法を説明するための図である。この発明の実施の形態１におけるエレベータの制御システムによる許容電流値の算出方法を説明するための図である。この発明の実施の形態１におけるエレベータの制御システムを利用したエレベータの所要電力値の図である。この発明の実施の形態２におけるエレベータの制御システムに利用されるエレベータ制御装置のブロック図である。この発明の実施の形態２におけるエレベータの制御システムを利用したエレベータの所要電力値の図である。この発明の実施の形態２におけるエレベータの制御システムに用いるエレベータ制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。

　この発明を実施するための形態について添付の図面に従って説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号が付される。当該部分の重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

実施の形態１．
　図１はこの発明の実施の形態１におけるエレベータの制御システムを利用したエレベータの構成図である。

　図１において、ビル、マンション等の商用電力源１には、図示しない電力バックアップシステムが適用される。電力バックアップシステムは、自家発電設備、太陽光発電設備、蓄電設備等の少なくとも一つからなる。

　商用電力源１の出力端には、電力遮断部２の入力端が接続される。電力遮断部２の出力端には、コンバータ３の入力端が接続される。コンバータ３の出力端には、直流母線４の入力端が接続される。直流母線４の出力端には、インバータ５の入力端が接続される。インバータ５の出力端には、電動機６の入力端が接続される。電動機６の出力軸には、巻上機７が設けられる。巻上機７には、ロープ８が巻き掛けられる。ロープ８の一端には、かご９が吊るされる。ロープ８の他端には、釣合おもり１０が吊るされる。

　直流母線４には、平滑コンデンサ１１と回生抵抗１２とが接続される。平滑コンデンサ１１と回生抵抗１２との間において、直流母線４には、電力遮断部１３の入力端が接続される。電力遮断部１３の出力端には、充放電装置１４の入力端が接続される。充放電装置１４の出力端には、電力蓄積装置１５が接続される。電力蓄積装置１５は、エレベータのシステム規模に応じて選定される。

　インバータ５の出力側には、電流検出装置１６が接続される。巻上機７の近傍には、エンコーダ１７が設けられる。充放電装置１４と電力蓄積装置１５との間には、電圧検出装置１８が接続される。

　電流検出装置１６とエンコーダ１７と電圧検出装置１８とには、エレベータ制御装置１９が接続される。エレベータ制御装置１９には、所要電力演算回路１９ａと許容電流決定回路１９ｂとが設けられる。エレベータ制御装置１９は、インバータ５に接続する。エレベータ制御装置１９には、商用電力制限検出装置２０が接続される。エレベータ制御装置１９は、充放電制御装置２１に接続する。充放電制御装置２１には、電流値制限回路２１ａが設けられる。充放電制御装置２１は、充放電装置１４に接続する。

　商用電力源１は、外部電力源として交流電力を出力する。当該交流電力は、コンバータ３に入力される。コンバータ３は、交流電力を整流して直流電力に変換する。当該直流電力は、インバータ５に入力される。インバータ５は、当該直流電力を可変電圧可変周波数の交流電力に変換する。この際、電流検出装置１６は、インバータ５の出力電流値を検出する。当該交流電力により、電動機６が駆動する。当該駆動により、巻上機７が回転する。この際、エンコーダ１７は、巻上機７の回転速度を検出する。当該回転により、ロープ８が移動する。当該移動により、かご９と釣合おもり１０とが昇降する。

　この際、エレベータ制御装置１９は、エレベータの起動、停止を決定する。エレベータ制御装置１９は、かご９の位置指令、速度指令を作成する。インバータ５は、エレベータ制御装置１９からの位置指令、速度指令に基づいて、電動機６を回転駆動する。この際、電流検出装置１６からの電流帰還とエンコーダ１７からの速度帰還とが考慮される。

　エレベータの回生運転時において、充放電制御装置２１は、充放電装置１４を制御する。当該制御により、電力蓄積装置１５は、直流母線４からの直流電力を蓄積する。エレベータの力行運転時において、充放電制御装置２１は、充放電装置１４を制御する。当該制御により、電力蓄積装置１５は、蓄積された直流電力を再利用する。その結果、商用電力源１の消費電力が抑制される。

　停電時において、商用電力源１は、電力バックアップシステムを用いて、制限された電力を供給する。この際、商用電力制限検出装置２０は、電力制限検出部として、エレベータに供給し得る電力制限値を検出する。所要電力演算回路１９ａは、エレベータの所要電力値を演算する。電圧検出装置１８は、電圧検出部として、電力蓄積装置１５の電圧値を検出する。

　エレベータの所要電力値が０である場合、許容電流決定回路１９ｂは、許容電流決定部として、エレベータの電力制限値と電力蓄積装置１５の電圧値とに基づいて、商用電力源１から電力蓄積装置１５に流れる許容電流値を決定する。当該決定に対応した指令に基づいて、電流値制限回路２１ａは、充放電装置１４を制御する。当該制御により、電力蓄積装置１５には、許容電流値以内の値の電流が流れる。

　エレベータの所要電力値が正である場合、許容電流決定回路１９ｂは、許容電流決定部として、エレベータの電力制限値とエレベータの所要電力値と電力蓄積装置１５の電圧値とに基づいて、商用電力源１から電力蓄積装置１５に流れる許容電流値を決定する。当該決定に対応した指令に基づいて、電流値制限回路２１ａは、充放電装置１４を制御する。当該制御により、電力蓄積装置１５には、許容電流値以内の値の電流が流れる。

　次に、図２を用いて、エレベータで使用できる電力を説明する。
　図２はこの発明の実施の形態１におけるエレベータの制御システムを利用したエレベータで使用できる電力を説明するための図である。図２の横軸は時間である。図２の縦軸は電力である。

　図２において、停電が発生すると、エレベータで使用できる電力がなくなる。その後、自家発電設備等が起動する。当該起動により、エレベータは、電力制限値以内の値の電力を使用できる。この際、電力制限値は、当初の電力値よりも小さい。電力制限値は、自家発電設備等の電力供給能力値、エレベータと同じ系統に接続されるシステムの数等により設定される。

　次に、図３を用いて、エレベータの所要電力値が０である場合の許容電流値の算出方法を説明する。
　図３はこの発明の実施の形態１におけるエレベータの制御システムによる許容電流値の算出方法を説明するための図である。

　図３に示すように、許容電流決定回路１９ｂには、エレベータの電力制限値と電力蓄積装置１５の電圧値とが入力される。エレベータの電力制限値と電力蓄積装置１５の電圧値とは、時々刻々と変動する。許容電流決定回路１９ｂは、エレベータの電力制限値を電力蓄積装置１５の電圧値で常時除算することにより、許容電流値の変化を算出する。

　次に、図４を用いて、エレベータの所要電力値が正である場合の許容電流値の算出方法を説明する。
　図４はこの発明の実施の形態１におけるエレベータの制御システムによる許容電流値の算出方法を説明するための図である。

　所要電力演算回路１９ａは、日本特許第４３４３３８１号公報に記載されたものと同様の方法でエレベータ運転時の所要電力値を演算する。具体的には、所要電力演算回路１９ａは、ｄ－ｑ座標系における電圧指令値Ｖｄと固定子巻線電流指令値Ｉｄ^＊との積を演算する。所要電力演算回路１９ａは、ｄ－ｑ座標系における電圧指令値Ｖｑと固定子巻線電流指令値Ｉｑ^＊との積を演算する。所要電力演算回路１９ａは、これらの積を加算することによりエレベータの所要電力値を演算する。

　図４に示すように、許容電流決定回路１９ｂには、エレベータの電力制限値とエレベータの所要電力値と電力蓄積装置１５の電圧値とが入力される。エレベータの電力制限値とエレベータの所要電力値と電力蓄積装置１５の電圧値とは、時々刻々と変動する。許容電流決定回路１９ｂは、エレベータの電力制限値からエレベータの所要電力値を差し引いて電力蓄積装置１５の蓄電に利用し得る電力値を演算する。許容電流決定回路１９ｂは、電力蓄積装置１５の蓄電に利用し得る電力値を電力蓄積装置１５の電圧値で常時除算することにより、許容電流値の変化を算出する。

　次に、図５を用いて、エレベータの動作を説明する。
　図５はこの発明の実施の形態１におけるエレベータの制御システムを利用したエレベータの所要電力値の図である。図５の横軸は時間である。図５の縦軸は電力である。

　図５に示すように、エレベータの電力制限値がエレベータの所要電力値よりも大きい時間帯において、エレベータは動作する。この場合、電力蓄積装置１５には、商用電力源１からの電流が流れる。その結果、電力蓄積装置１５が充電される。これに対し、エレベータの電力制限値がエレベータの所要電力値以下の時間帯においては、エレベータは停止する。この場合、電力蓄積装置１５には、商用電力源１からの電流が流れない。その結果、電力蓄積装置１５は充電されない。

　以上で説明した実施の形態１によれば、エレベータの電力制限値と電力蓄積装置１５の電圧値とに基づいて、商用電力源１から電力蓄積装置１５に流れる許容電流値が決定される。このため、限られた電力が供給された際に電力蓄積装置１５に無駄なく緻密に蓄電することができる。その結果、長時間の電力バックアップを実施することができる。

　また、許容電流値は、エレベータの電力制限値の変化に応じて変化する。このため、電力蓄積装置１５に対し、より緻密に蓄電することができる。

　また、エレベータの所要電力値も考慮して、許容電流値が決定される。その結果、エレベータの動力を確保しつつ、電力蓄積装置１５に蓄電することができる。このため、エレベータの運転を継続することができる。当該継続により、エレベータのサービスの低下を抑制することができる。

　また、許容電流値は、エレベータの所要電力値の変化に応じて変化する。このため、電力蓄積装置１５に対し、より緻密に蓄電することができる。

実施の形態２．
　図６はこの発明の実施の形態２におけるエレベータの制御システムに利用されるエレベータ制御装置のブロック図である。なお、実施の形態１と同一又は相当部分には同一符号を付して説明を省略する。

　実施の形態２のエレベータ制御装置１９は、実施の形態１のエレベータ制御装置１９に、記憶回路１９ｃ、蓄電量確認回路１９ｄ、かご負荷率判定回路１９ｅ、サービス可能階判定回路１９ｆ、点灯制御回路１９ｇを付加したものである。

　記憶回路１９ｃは、記憶部として、出発階から目的階までに必要な電力量Ｗｎをエレベータの仕様テーブルとして予め記憶する機能を備える。蓄電量確認回路１９ｄは、蓄電量確認部として、電力蓄積装置１５の放電可能蓄電量Ｗｄを確認する機能を備える。かご負荷率判定回路１９ｅは、かご負荷率判定部として、かご９内の負荷率を判定する機能を備える。

　サービス可能階判定回路１９ｆは、放電可能蓄電量Ｗｄに放電効率Ｋｄを乗じたものに商用電力源１の電力供給能力値Ｗ１を加算することによりエレベータの供給電力量を演算する機能を備える。サービス可能階判定回路１９ｆは、負荷率βからＣＷＴ率Ｃを差し引いたものに電力量Ｗｎと定格積載量Ｌｆとを乗じることにより、エレベータの所要電力量を演算する機能を備える。サービス可能階判定回路１９ｆは、サービス可能階判定部として、停止階を出発階とした際にエレベータへの供給電力量がエレベータの所要電力量よりも大きくなる目的階をサービス可能階として判定する。点灯制御回路１９ｇは、点灯制御部として、かご９内において、サービス可能階に対応した階床ボタンの点灯状態を変化させる機能を備える。

　次に、図７を用いて、エレベータの動作を説明する。
　図７はこの発明の実施の形態２におけるエレベータの制御システムを利用したエレベータの所要電力値の図である。図７の横軸は時間である。図７の縦軸は電力である。

　図７に示すように、エレベータの電力制限値がエレベータの所要電力値よりも大きい時間帯において、エレベータは動作する。この場合、電力蓄積装置１５には、商用電力源１からの電流が流れる。その結果、電力蓄積装置１５が充電される。これに対し、エレベータの電力制限値がエレベータの所要電力値以下の時間帯においては、電力蓄積装置１５に蓄積された電力がエレベータに供給される。その結果、かご９の加速度が最大の場合でも、エレベータの運転は継続する。このため、エレベータが急停止することはない。

　次に、図８を用いて、エレベータ制御装置１９の動作を説明する。
　図８はこの発明の実施の形態２におけるエレベータの制御システムに用いるエレベータ制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。

　ステップＳ１では、エレベータ制御装置１９は、エレベータの電力供給能力値Ｗ１を確認する。その後、ステップＳ２に進み、蓄電量確認回路１９ｄは、電力蓄積装置１５の放電可能蓄電量Ｗｄを確認する。その後、ステップＳ３に進み、かご負荷率判定回路１９ｅは、かご９内の負荷率βを確認する。

　その後、ステップＳ４に進み、サービス可能階判定回路１９ｆは、かご９内で押された階床ボタンに対応した階を目的階とした際にエレベータへの供給電力量がエレベータの所要電力量よりも大きくなるか否かを判定する。

　ステップＳ４でエレベータへの供給電力量がエレベータの所要電力量以下の場合は、ステップＳ５に進む。ステップＳ５では、エレベータ制御装置１９は、エレベータの起動を阻止する。その結果、エレベータは待機状態となる。ステップＳ４でエレベータへの供給電力量がエレベータの所要電力量よりも大きい場合は、ステップＳ６に進む。ステップＳ６では、エレベータ制御装置１９は、エレベータの起動を許可する。その結果、かご９は目的階まで走行する。

　以上で説明した実施の形態２によれば、電力供給能力値Ｗ１、放電可能蓄電量Ｗｄに基づいて、サービス可能階が判定される。このため、エレベータの運転を継続することができる。当該継続により、エレベータのサービスの低下を抑制することができる。

　また、かご９内において、サービス可能階に対応した階床ボタンの点灯状態が変化する。例えば、サービス可能階に対応した階床ボタンの状態が点灯から点滅に変わる。このため、利用者はサービス可能階を容易に認識することができる。その結果、利用者はエレベータを安心して利用することができる。

　以上のように、この発明に係るエレベータの制御システムは、限られた電力が供給された際に電力蓄積装置に緻密に蓄電するシステムに利用できる。

　１　商用電力源、　２　電力遮断部、　３　コンバータ、　４　直流母線、　５　インバータ、　６　電動機、　７　巻上機、　８　ロープ、　９　かご、　１０　釣合おもり、　１１　平滑コンデンサ、　１２　回生抵抗、　１３　電力遮断部、　１４　充放電装置、　１５　電力蓄積装置、　１６　電流検出装置、　１７　エンコーダ、　１８　電圧検出装置、　１９　エレベータ制御装置、　１９ａ　所要電力演算回路、　１９ｂ　許容電流決定回路、　１９ｃ　記憶回路、　１９ｄ　蓄電量確認回路、　１９ｅ　かご負荷率判定回路、　１９ｆ　サービス可能階判定回路、　１９ｇ　点灯制御回路、　２０　商用電力制限検出装置、　２１　充放電制御装置、　２１ａ　電流値制限回路

Claims

　エレベータに利用する電力を蓄積する電力蓄積装置の電圧値を検出する電圧検出部と、
　外部から前記エレベータに供給し得る電力が制限された際に電力制限値を検出する電力制限検出部と、
　前記電力制限値と前記電圧値とに基づいて、外部から前記エレベータに供給し得る電力が制限された際に外部から前記電力蓄積装置へ流れる許容電流値を決定する許容電流決定部と、
を備えたエレベータの制御システム。
　前記電力制限検出部は、前記電力制限値の変化を検出し、
　前記許容電流決定部は、前記電力制限値の変化に応じて、前記許容電流値を変化させる請求項１に記載のエレベータの制御システム。
　エレベータの所要電力値を演算する所要電力演算部、
を備え、
　前記許容電流決定部は、前記電力制限値と前記所要電力値と前記電圧値とに基づいて、前記許容電流値を決定する請求項１に記載のエレベータの制御システム。
　前記電力制限検出部は、前記電力制限値の変化を検出し、
　前記所要電力演算部は、前記所要電力値の変化を演算し、
　前記許容電流決定部は、前記電力制限値の変化と前記所要電力値の変化とに応じて、前記許容電流値を変化させる請求項３に記載のエレベータの制御システム。
　外部の電力供給能力値と前記電力蓄積装置の蓄電量とに基づいて、前記エレベータのサービス可能階を判定する判定部、
を備えた請求項１～請求項４のいずれか一項に記載のエレベータの制御システム。
　前記エレベータのかご内において、前記サービス可能階に対応した階床ボタンの点灯状態を変化させる制御部、
を備えた請求項５に記載のエレベータの制御システム。