WO2024105763A1 - エレベーターシステム及びエレベーター制御方法 - Google Patents

エレベーターシステム及びエレベーター制御方法 Download PDF

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WO2024105763A1
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car
power
acceleration
vehicle
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圭佑 梅津
高志 山田
洋平 杉山
和道 坂井
Original Assignee
株式会社日立製作所
株式会社日立ビルシステム
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66BELEVATORS; ESCALATORS OR MOVING WALKWAYS
    • B66B1/00Control systems of elevators in general
    • B66B1/34Details, e.g. call counting devices, data transmission from car to control system, devices giving information to the control system
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66BELEVATORS; ESCALATORS OR MOVING WALKWAYS
    • B66B5/00Applications of checking, fault-correcting, or safety devices in elevators
    • B66B5/02Applications of checking, fault-correcting, or safety devices in elevators responsive to abnormal operating conditions

Definitions

  • the present invention relates to an elevator system and an elevator control method.
  • Elevators operate using commercial power, so they stop during power outages. For this reason, various elevators have been proposed that can operate during power outages. For example, it has been proposed that elevators installed in buildings be equipped with a terminal for connecting to an electric vehicle, so that they can operate using the battery in the connected electric vehicle during a power outage. By configuring elevators so that they can be connected to electric vehicles, elevators will be able to operate even during power outages, meaning that services such as transporting passengers will be able to continue even during long-term power outages such as those caused by disasters.
  • Patent Document 1 describes a technology in which an operation mode changeover switch is provided in the elevator monitoring room, and in situations where power shortages are expected, such as when air conditioning is used in the summer, the operation mode is changed over by a timer or manually to reduce peak power consumption.
  • the present invention aims to provide an elevator system and elevator control method that can operate properly using power from a vehicle that can supply power, such as an electric car, when the elevator is connected to the vehicle.
  • the present application includes multiple means for solving the above problems, and one example is an elevator system capable of receiving power from both a commercial power source and a power source from a vehicle having a power supply function, the system comprising: an input power source switching unit that selects between the commercial power source and the power source from the vehicle; a power source circuit that uses the power source selected by the input power source switching unit to generate drive power to be supplied to a hoist that drives the car; and a control unit that controls the generation of the drive power in the power source circuit.
  • the control unit when the input power source switching unit selects commercial power, the control unit causes the power source circuit to generate a driving power source that sets the acceleration of the car to a predetermined acceleration, and when the input power source switching unit selects power source from the vehicle, the control unit causes the power source circuit to generate a driving power source that limits the acceleration of the car to an acceleration lower than the predetermined acceleration.
  • FIG. 4 is a flowchart showing an example of the operation of the elevator system according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of change in the amount of electric power during power running when driven by a power source from an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of change in the amount of electric power during regenerative operation when driven by a power source from an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of change in power amount during power running when driven by a commercial power source according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of change in power amount during power running when driven by a commercial power source according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of upward operation (powered operation) in a state where the weight of the car is heavier than the counterweight according to an embodiment of the present invention.
  • 1 is a diagram showing an example of upward operation (regenerative operation) in a state where the weight of the car is lighter than the counterweight according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of downhill operation (regenerative operation) in a state where the weight of the car is heavier than the counterweight according to an embodiment of the present invention;
  • FIG. FIG. 1 is a diagram showing an example of downhill operation (powered operation) in a state where the weight of the car is lighter than the counterweight according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of an elevator system according to this embodiment.
  • the elevator system of this embodiment includes an input power source switching unit 20 to which a commercial power source 11 and a vehicle power source 12 are supplied.
  • the commercial power source 11 is a power source such as three-phase 200V AC supplied by an electric power company to a building in which an elevator is installed.
  • the vehicle power source 12 is, for example, a power source discharged from a battery mounted on an electric vehicle, and is supplied via a charge/discharge device connected to the battery of the electric vehicle.
  • the power source discharged from the battery of the electric vehicle is a DC power source, but it is converted into an AC power source with the same voltage as the commercial power source 11 within the charge/discharge device or within the vehicle.
  • only the commercial power source 11 is supplied to the input power source switching unit 20.
  • the input power source switching unit 20 includes a changeover switch 21, and executes an input power source switching process that switches between the commercial power source 11 and the vehicle power source 12.
  • This changeover switch 21 is normally set to select the commercial power source 11, and is set to automatically select the vehicle power source 12 when a power outage occurs and the commercial power source 11 is not supplied.
  • the input power source switching unit 20 When the input power source switching unit 20 is set to automatically select the power source, and both the commercial power source 11 and the vehicle power source 12 are supplied, the input power source switching unit 20 selects the commercial power source 11, and when either the commercial power source 11 or the vehicle power source 12 is supplied, the input power source switching unit 20 selects the supplied power source.
  • the input power source switching unit 20 basically performs this power source selection even when selecting a power source in response to an instruction from the control unit 40.
  • the input power source selected by the input power source switching unit 20 is supplied to a power source circuit 30.
  • the power source circuit 30 includes a converter 31 and an inverter 32, and performs a process of generating driving power source.
  • the converter 31 converts the input power source, such as three-phase AC power source, selected by the input power source switching unit 20 into a DC power source.
  • the inverter 32 converts the DC power converted by the converter 31 into a three-phase AC driving power supply to be supplied to the induction motor 60, which is a hoisting machine.
  • the inverter 32 converts into a driving power supply, the voltage, current, and frequency are set under the control of the control unit 40.
  • a rotary encoder 50 is attached to the induction motor 60.
  • the rotary encoder 50 detects the rotation speed and rotation angle of the induction motor 60.
  • Information on the rotation speed and rotation angle of the induction motor 60 detected by the rotary encoder 50 is supplied to the control unit 40 and used to control the inverter 32.
  • the rotating shaft of the induction motor 60 is connected to a reducer 61, and the induction motor 60 rotates a pulley 104 via the reducer 61.
  • a main rope 103 of the elevator 100 is hung on the pulley 104.
  • a car 101 is connected to one end of the main rope 103, and a counterweight 102 is connected to the other end. Therefore, the pulley 104 is rotated by the drive of the induction motor 60, and the car 101 moves up and down in the elevator shaft.
  • a brake (not shown) is installed in the mechanism that rotates the pulley 104. When the car 101 starts to move, the brake needs to be released, and when the car stops at the destination floor, the brake needs to be applied. It goes without saying that power is consumed when the brake is released or applied.
  • the control unit 40 includes a driving control unit 41 , a traveling/position control unit 42 , and a vector control/load calculation unit 43 .
  • the operation control unit 41 controls the operation of the car 101, such as running and stopping.
  • the running/position control unit 42 controls the running and stopping position of the car 101 based on instructions from the operation control unit 41.
  • the running/position control unit 42 determines the running position and stopping position of the car 101 based on information detected by the rotary encoder 50, and controls the generation of driving power in the inverter 32 so as to achieve the state instructed by the operation control unit 41.
  • the vector control/load calculation unit 43 performs vector control of each phase of the inverter 32 based on the information detected by the rotary encoder 50 and the current and voltage of the drive power supply generated by the inverter 32, and generates an appropriate drive power supply.
  • the vector control/load calculation unit 43 determines the load on the car 101 from the detection information of a load sensor (not shown) installed in the car 101, and performs control to generate a drive power supply appropriate for the load amount.
  • the control unit 40 also obtains information from the input power source switching unit 20 as to whether the input power source switching unit 20 has selected the commercial power source 11 or the vehicle power source 12. If the vehicle power source 12 is selected, the control unit 40 also obtains information on the remaining battery charge of the connected vehicle (electric vehicle) and the allowable value of the amount of power that can be supplied from the battery. This remaining battery charge and the allowable value of the amount of power that can be supplied from the battery are usually obtained by communication between the control unit 40 and the vehicle, but a terminal unit (not shown) connected to the vehicle may also detect the discharge state of the battery and determine the allowable value.
  • the control unit 40 is configured by a computer that is an information processing device, as shown in Fig. 1. That is, as shown in Fig. 1, the computer serving as the control unit 40 includes a CPU (Central Processing Unit) 40a that is a processor, a work memory 40b, a storage unit 40c, and an interface 40d for transmitting and receiving data to and from other devices.
  • a CPU Central Processing Unit
  • the storage unit 40c for example, a hard disk drive (HDD), a solid state drive (SSD), or a semiconductor memory is used.
  • the CPU 40a executes the programs stored in the memory unit 40c on the work memory 40b, thereby configuring the driving control unit 41, the traveling/position control unit 42, and the vector control/load calculation unit 43, which have already been described.
  • control unit 40 as a computer equipped with a CPU 40a is just one example, and for example, part or all of the control unit 40 may be realized by dedicated hardware such as an FPGA (Field Programmable Gate Array) or an ASIC (Application Specific Integrated Circuit).
  • FPGA Field Programmable Gate Array
  • ASIC Application Specific Integrated Circuit
  • FIG. 2 is a flowchart showing a process flow when the control unit 40 causes the car 101 to travel in the elevator system according to this embodiment.
  • the control unit 40 executes the processing of this flowchart when starting the elevator car 101 (step S11).
  • step S11 the control unit 40 determines whether or not the commercial power source 11 is experiencing a power outage as the current input power state (step S12). In step S12, if the current input power state is that the commercial power source 11 is not in a power outage (No in step S12), the power supply circuit 30 generates driving power using the commercial power source 11, and the control unit 40 performs operation control in a normal mode that does not perform power suppression (step S19).
  • step S19 When the normal mode is set in step S19, under the control of the control unit 40, the driving power is generated and the induction motor 60 starts rotating, and the elevator starts to operate, accelerating (step S16), then decelerating (step S17), and stopping (step S18) are performed in that order, and the car 101 travels from the stopping floor to the destination floor.
  • acceleration and deceleration are performed at the normal (predetermined) acceleration set for the elevator.
  • step S12 if the current input power state is a power outage of the commercial power source 11 (Yes in step S12), the power supply circuit 30 generates a driving power source using the vehicle power source 12.
  • the vector control/load calculation unit 43 of the control unit 40 calculates the load of the car 101 and the weight of the counterweight 102 from the detection information of the load sensor (step S13). Then, the vector control/load calculation unit 43 calculates the amount of power consumption required to obtain driving power during acceleration and deceleration based on the information on whether the car 101 is traveling up or down and the weight calculated in step S13 (step S14).
  • step S15 determines whether or not the power consumption amount obtained in step S14 is smaller than a predetermined allowable discharge value of the battery of the vehicle (electric vehicle) (step S15).
  • step S15 if the amount of power consumption is less than the battery's discharge tolerance (Yes in step S15), the control unit 40 controls the elevator to accelerate by starting operation (step S16), decelerate before stopping operation of the elevator (step S17), and stop operation of the elevator (step S18), in that order, and the car 101 travels from the stopping floor to the destination floor. In this way, if the amount of power consumption is less than the battery's discharge tolerance, operation without power suppression is performed.
  • step S15 If, in step S15, the amount of power consumption is equal to or greater than the battery discharge tolerance (No in step S15), the control unit 40 switches to an operation mode that performs power restriction control (step S20). With this operation mode that performs power restriction control set, the control unit 40 controls the elevator to start operating in step S16 to accelerate, decelerate in step S17, and stop in step S18, in that order, and the car 101 travels from the stopping floor to the destination floor.
  • control when power restriction control is performed is control performed in step S20 of the flowchart in Fig. 2.
  • control when power restriction control is not performed is control performed when step S15 of the flowchart in Fig. 2 is "Yes", or control in step S19 where power restriction is not performed.
  • powered operation or regenerative operation may be performed depending on whether the load of the car 101 or the weight of the counterweight 102 is greater and whether the car 101 is traveling in an uphill or downhill direction.
  • the induction motor 60 performs power running using the generated rotational driving force when the car 101 is traveling up.
  • uphill driving when driving downhill, regenerative driving is performed if the weight is heavy, and power driving is performed if the weight is light. That is, as shown in Fig. 9, when the car 101 is in a descending operation from the sixth floor or the like, a case is considered in which a large number of passengers are on board the car 101 and the load of the car 101 is heavier than the weight of the counterweight 102. In this case, during the descending operation of the car 101, the induction motor 60 starts the car 101 to run by releasing the brake, and performs regenerative operation to suppress the speed.
  • the induction motor 60 performs power running using the generated rotational driving force when the car 101 is traveling down.
  • the elevator may perform power running as shown in Figs. 7 and 10, or may perform regenerative running as shown in Figs. 8 and 9.
  • power restriction operation may be performed in step S20 of the flowchart in FIG. Fig. 3 shows an example of the change in the amount of power during power running from the start to the stop of operation when this power suppression operation is performed.
  • the vertical axis of Fig. 3 indicates the amount of power (power source resource) in KVA, and the horizontal axis indicates time.
  • the vertical and horizontal axes are the same for Figs. 4 to 6 described below.
  • the power shown in Figs. 3 to 6 is the power output from the inverter 32, and is the total power consumed by the elevator, including the power consumed by the induction motor 60 and the power for braking, etc.
  • the example in Figure 3 is powered operation with power suppression operation, so the maximum amount of power during initial acceleration is limited more than during normal operation, for example to 8 KVA. This limits the acceleration when starting to travel (when accelerating) to a lower level than in normal mode. Similarly, the acceleration (deceleration) when stopping travel (when decelerating) is also limited to a lower level than in normal mode, just like during acceleration. However, if the battery allowable value is 8 KVA, for example, the amount of power consumed during deceleration does not exceed the battery allowable value, so there is no need to perform processing to suppress acceleration when stopping.
  • FIG. 4 shows an example of the change in the amount of power during regenerative operation from the start to the stop of operation in a state in which power suppression operation is being performed.
  • regenerative driving when the vehicle starts moving from a stopped state, the maximum amount of electric power is required during initial acceleration, and then, during subsequent driving at a constant speed, a state in which almost no electric power is consumed is maintained.
  • the vehicle approaches a stopping position some electric power is consumed to stop the vehicle, and when the vehicle stops, the amount of electric power required before driving returns to the amount required before driving.
  • step S19 of the flowchart in FIG. 2 is a control that does not suppress power.
  • the acceleration is suppressed to a lower level than in normal mode when starting (accelerating) and stopping (decelerating) during regenerative operation.
  • FIG. 5 An example of power running in normal mode in which power restriction is not performed (FIG. 5) and an example of regenerative operation in normal mode (FIG. 6) will be described.
  • the maximum amount of electric power is required during initial acceleration. Then, during subsequent traveling at a constant speed, the amount of electric power is maintained slightly lower than the maximum amount, and as the vehicle approaches a stopping position, the amount of electric power gradually decreases, and then the vehicle stops and returns to the amount of electric power before traveling.
  • the maximum amount of electric power during initial acceleration is, for example, 10 KVA, and there is no restriction on the acceleration when the vehicle starts traveling (when accelerating) or the acceleration (deceleration) when the vehicle stops traveling (when decelerating).
  • the maximum amount of power is required during initial acceleration, as shown in Figure 6. Then, when moving at a constant speed thereafter, after maintaining a state in which almost no power is consumed, as the vehicle approaches a stopping position, a small amount of power is consumed to stop the vehicle, and the vehicle stops and returns to the amount of power before moving.
  • the amount of electric power is set at the start of traveling (acceleration) and at the stop (deceleration) during regenerative operation in the same manner as in power running. Note that, even in the regenerative operation in the normal mode, the maximum amount of electric power during initial acceleration and the amount of electric power at the stop are larger than those during the power suppression shown in Fig. 4.
  • the power consumption of the elevator is kept below the allowable power amount of the vehicle battery.
  • This process of keeping the power consumption below the allowable power amount is mainly performed by suppressing the acceleration when the car 101 starts to start, and suppressing the acceleration (deceleration) when it stops.
  • the acceleration (deceleration) when the vehicle is stopped is a relatively small value, and there is no need to suppress the acceleration when the vehicle is stopped.
  • the power consumption when the vehicle is stopped may exceed the allowable power capacity of the vehicle's battery, and it becomes important to limit the acceleration when the vehicle is stopped.
  • the elevator's power consumption is automatically kept below the vehicle's battery's allowable power capacity. Therefore, when the vehicle battery is used, the burden on the battery installed in the vehicle can be automatically reduced, and battery deterioration can be suppressed. Furthermore, because the elevator's power consumption is suppressed, the elevator can be operated for a longer period of time by battery power.
  • the speed (maximum speed) of the elevator car 101 may be limited to a low speed that is lower than the normal speed. By limiting the speed in this way, it is possible to reduce power consumption, thereby extending the time that the elevator can be driven by battery power.
  • the load on the battery can be further reduced by limiting the acceleration when the car stops.
  • a battery-equipped electric vehicle was used as the vehicle connected to the elevator system, but various vehicles capable of supplying power, such as hybrid vehicles equipped with an engine and battery, and vehicles that generate power using hydrogen as fuel, may also be connected. Even in the case of these vehicles, there is a limit to the amount of power that can be supplied to the outside, so the processing described in the embodiment functions effectively.
  • the present invention may also be applied to an elevator in which multiple cars are provided.
  • the simplest control method when power is supplied from the vehicle would be to limit the number of operating cars to one and stop service for the other cars.
  • the power consumption of all elevator cars may be kept below the allowable power capacity of the vehicle's battery.
  • the control unit 40 may control so that multiple cars do not run at the same time when power is being supplied from the vehicle.
  • the control unit 40 may control so that multiple cars do not run at the same time when power is being supplied from the vehicle.
  • the control unit 40 may control so that multiple cars do not run at the same time when power is being supplied from the vehicle.
  • the control unit 40 may control so that multiple cars do not run at the same time when power is being supplied from the vehicle.
  • the control unit 40 may control so that multiple cars do not run at the same time when power is being supplied from the vehicle.
  • the control unit 40 may control so that multiple cars do not run at the same time when power is being supplied from the vehicle.
  • control unit 40 performing the control processing described in this embodiment is configured as an information processing device such as a computer
  • the program realizing the control unit 40 may be prepared in non-volatile storage or memory within the computer, or may be stored on a recording medium such as an external memory, an IC card, an SD card, or an optical disk and transferred.

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Abstract

商用電源と、電源供給機能を有する車両からの電源との双方の供給が可能なエレベーターであり、入力電源切替部と、入力電源切替部で選択された電源を使って、乗りかご駆動用巻上機に供給する駆動用電源を生成する電源回路と、駆動用電源の生成を制御する制御部とを備える。制御部は、電源切替部で車両からの電源を選択したとき、乗りかごの加速度を商用電源使用時の加速度よりも低い加速度に制限する駆動用電源を電源回路で生成させる。

Description

エレベーターシステム及びエレベーター制御方法
 本発明は、エレベーターシステム及びエレベーター制御方法に関する。
 エレベーターは商用電源の供給を受けて作動するため、停電時には停止してしまう。このため、停電時にも稼働できるようにしたエレベーターが各種提案されている。例えば、ビルに設置されたエレベーターとして、電気自動車への接続端子を備えて、停電時には接続した電気自動車内のバッテリからの給電で作動できるようにすることが提案されている。
 エレベーターに電気自動車を接続できる構成とすることで、停電時でもエレベーターの稼働が可能になるので、災害発生時などの長時間の停電であっても、乗客の搬送などのサービスを継続できるようになる。
 ところで、エレベーターの運行を制御する上では、商用電源の供給を受ける場合と、電気自動車からの電源の供給を受ける場合のいずれであっても、従来は特に区別することは行われていない。したがって、接続した電気自動車からの供給可能な電力量によっては、エレベーターを運行するための十分な電力供給ができない可能性がある。また、一時的に電気自動車から十分な電力供給が可能であったとしても、エレベーター稼働のために大容量の電力の供給を受けていると、電気自動車に搭載されたバッテリ残量が早期に低下して、連続稼働できる時間が短くなってしまう。
 特許文献1には、エレベーターの監視室に運転モード切替スイッチを設けて、夏季の冷房使用時などの電力不足が想定される状況の際に、タイマによる切替又は手動での切替で、ピーク電力抑制運転を行う技術が記載されている。
特開2006-111258号公報
 特許文献1に記載されるように、エレベーターの監視室に運転モード切替スイッチを設けるようにした場合、このスイッチの切り替えで、ピーク電力の抑制運転を行うことが可能になる。
 しかしながら、特許文献1に記載される構成で電気自動車をエレベーターに接続することを想定した場合、運転モード切替スイッチによる操作が行われないで、エレベーターの運転が行われる可能性があり、電気自動車からの電力供給が、適正でない状態でエレベーターが運転されてしまう可能性がある。
 本発明は、エレベーターに電気自動車などの電源供給が可能な車両を接続した場合に、車両からの電力で適正な運転ができるエレベーターシステム及びエレベーター制御方法を提供することを目的とする。
 上記課題を解決するために、例えば請求の範囲に記載の構成を採用する。
 本願は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、商用電源と、電源供給機能を有する車両からの電源との双方の電源供給が可能なエレベーターシステムにおいて、商用電源と車両からの電源とを選択する入力電源切替部と、入力電源切替部で選択された電源を使って、乗りかごを駆動させる巻上機に供給する駆動用電源を生成する電源回路と、電源回路での駆動用電源の生成を制御する制御部とを備える。
 ここで、制御部は、入力電源切替部で商用電源を選択したとき、乗りかごの加速度を所定の加速度とする駆動用電源を電源回路で生成させ、入力電源切替部で車両からの電源を選択したとき、乗りかごの加速度を所定の加速度よりも低い加速度に制限する駆動用電源を電源回路で生成させる。
 本発明によれば、電源供給機能を有する車両からの電源でエレベーターを駆動した際の電力消費量を抑えることができ、車両側の電源供給負担を低下させることができるので、車両に搭載されたバッテリの負担軽減やエレベーター駆動可能時間の長時間化を図ることができる。
 上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
本発明の一実施の形態例によるエレベーターシステムの構成例を示すブロック図である。 本発明の一実施の形態例によるエレベーターシステムの動作例を示すフローチャートである。 本発明の一実施の形態例による電気自動車からの電源での駆動時の力行運転での電力量変化例を示す図である。 本発明の一実施の形態例による電気自動車からの電源での駆動時の回生運転での電力量変化例を示す図である。 本発明の一実施の形態例による商用電源での駆動時の力行運転での電力量変化例を示す図である。 本発明の一実施の形態例による商用電源での駆動時の力行運転での電力量変化例を示す図である。 本発明の一実施の形態例による乗りかごの重量がカウンタウェイトよりも重い状態で上り運転(力行運転)の例を示す図である。 本発明の一実施の形態例による乗りかごの重量がカウンタウェイトよりも軽い状態で上り運転(回生運転)の例を示す図である。 本発明の一実施の形態例による乗りかごの重量がカウンタウェイトよりも重い状態で下り運転(回生運転)の例を示す図である。 本発明の一実施の形態例による乗りかごの重量がカウンタウェイトよりも軽い状態で下り運転(力行運転)の例を示す図である。
 以下、本発明の一実施の形態例のエレベーターシステム及びエレベーター制御方法を、添付図面を参照して説明する。
[エレベーターシステムの構成]
 図1は、本実施の形態例におけるエレベーターシステムの構成図である。
 本実施の形態例のエレベーターシステムは、入力電源切替部20を備え、入力電源切替部20に商用電源11と車両電源12とが供給される。
 商用電源11は、電力会社からエレベーターが設置されたビルに供給される三相交流200Vなどの電源である。車両電源12は、例えば電気自動車に搭載されたバッテリからの放電された電源であり、電気自動車のバッテリと接続する充放電装置を介して供給される。この場合、電気自動車のバッテリから放電される電源は直流電源であるが、充放電装置内又は車両内で、商用電源11と同様の電圧の交流電源に変換される。但し、停電時でない通常時には、入力電源切替部20に商用電源11だけが供給される。
 入力電源切替部20は、切替スイッチ21を備え、商用電源11と車両電源12を切り替える入力電源切替処理を実行する。この切替スイッチ21は、通常時は商用電源11を選択するように設定されており、停電の発生で商用電源11が供給されない場合には、自動的に車両電源12を選択するように設定されている。
 入力電源切替部20が自動で電源を選択するようにした場合であって、商用電源11と車両電源12の双方が供給された場合には、入力電源切替部20は、商用電源11を選択し、商用電源11と車両電源12のいずれか一方が供給される場合には、供給される電源を選択するようにする。入力電源切替部20は、制御部40からの指示で電源を選択する場合にも、基本的にこのような電源選択を行う。
 入力電源切替部20で選択された入力電源は、電源回路30に供給される。電源回路30はコンバータ31とインバータ32を備えて、駆動用電源生成処理を行う。
 コンバータ31は、入力電源切替部20で選択された三相交流などの入力電源を、直流電源に変換する。
 インバータ32は、コンバータ31で変換された直流電源を、巻上機である誘導電動機60に供給する三相交流の駆動用電源に変換する。インバータ32が駆動用電源に変換する際には、制御部40の制御により電圧、電流、周波数が設定される。
 誘導電動機60には、ロータリーエンコーダ50が取り付けられている。ロータリーエンコーダ50は、誘導電動機60の回転速度及び回転角を検出する。ロータリーエンコーダ50が検出した誘導電動機60の回転速度及び回転角の情報は、制御部40に供給され、インバータ32の制御に利用される。
 誘導電動機60の回転軸は、減速機61に接続され、誘導電動機60が減速機61を介してプーリ104を回転させる。プーリ104には、エレベーター100の主ロープ103が掛けられている。主ロープ103の一端には乗りかご101が接続され、他端にはカウンタウェイト102が接続されている。
 したがって、誘導電動機60による駆動でプーリ104が回転することで、乗りかご101が昇降路内を上下に走行する。なお、プーリ104を回転させる機構には、不図示のブレーキが設置されている。そして、乗りかご101の走行開始時には、ブレーキの解除動作が必要になり、目的階に停止する際には、ブレーキを作動させる必要がある。このブレーキの解除動作時やブレーキ作動時に電力を消費することは言うまでもない。
 制御部40は、運転制御部41、走行・位置制御部42、及びベクトル制御/積載量算出部43を備える。
 運転制御部41は、乗りかご101の走行や停止などの運転を制御する。
 走行・位置制御部42は、運転制御部41からの指示に基づいて、乗りかご101の走行と停止位置を制御する。ここで、走行・位置制御部42は、ロータリーエンコーダ50が検出した情報に基づいて、乗りかご101の走行位置や停止位置を判断し、運転制御部41から指示された状態となるようにインバータ32での駆動用電源の生成を制御する。
 ベクトル制御/積載量算出部43は、ロータリーエンコーダ50が検出した情報と、インバータ32が生成した駆動用電源の電流及び電圧に基づいて、インバータ32の各相のベクトル制御を行い、適正な駆動用電源を生成する。ここで、ベクトル制御/積載量算出部43は、乗りかご101に設置された不図示の荷重センサの検出情報から、乗りかご101の積載量を判断し、積載量に適した駆動用電源を生成させる制御を行う。
 また、制御部40は、入力電源切替部20で商用電源11と車両電源12のいずれの電源が選択されているかの情報を、入力電源切替部20から取得する。ここで、車両電源12が選択されている場合には、制御部40は、接続された車両(電気自動車)のバッテリ残量やバッテリから供給可能な電力量の許容値の情報についても取得する。このバッテリ残量やバッテリから供給可能な電力量の許容値は、通常は制御部40と車両との通信により取得されるが、車両と接続された端子部(不図示)がバッテリからの放電状態などを検知して許容値を判断してもよい。
 なお、制御部40は、図1に示すように、情報処理装置であるコンピュータで構成される。すなわち、図1に示すように、制御部40としてのコンピュータは、プロセッサであるCPU(中央処理ユニット:Central Processing Unit)40a、ワークメモリ40b、記憶部40c、及び他の機器とデータの送受信を行うためのインターフェース40dを備える。
 記憶部40cとしては、例えばHDD(Hard Disk Drive)やSSD(Solid State Drive)、あるいは半導体メモリなどが使用される。
 CPU40aは、記憶部40cが記憶したプログラムをワークメモリ40b上で実行することで、既に説明した運転制御部41、走行・位置制御部42、及びベクトル制御/積載量算出部43が構成される。
 なお、制御部40として、CPU40aを備えたコンピュータで構成するのは一例であり、例えば、制御部40の一部又は全部を、FPGA(Field Programmable Gate Array)やASIC(Application Specific Integrated Circuit)などの専用のハードウェアによって実現してもよい。
[乗りかご走行時の制御処理]
 図2は、本実施の形態例におけるエレベーターシステムにおいて、制御部40が乗りかご101を走行させる際の処理の流れを示すフローチャートである。
 制御部40は、乗りかご101を起動開始させる際に、このフローチャートの処理を実行する(ステップS11)。
 ステップS11で処理が開始されると、制御部40は、現在の入力電源状態として商用電源11が停電しているか否かを判断する(ステップS12)。
 ステップS12で、現在の入力電源状態として商用電源11が停電していない状態の場合(ステップS12のNo)、電源回路30は商用電源11を使った駆動用電源の生成を行い、制御部40は電力抑制を行わない通常モードでの運転制御を行う(ステップS19)。
 このステップS19で通常モードが設定されると、制御部40の制御下で、駆動用電源の生成により誘導電動機60が回転を開始してエレベーターの運転開始による加速(ステップS16)、その後の減速(ステップS17)、停止(ステップS18)が順に行われ、乗りかご101の停止階から目的階への走行が行われる。すなわち、商用電源11を入力電源とした通常モード時には、エレベーターとして設定された通常(所定)の加速度での加速及び減速が行われる。
 また、ステップS12で、現在の入力電源状態として商用電源11が停電している状態の場合(ステップS12のYes)、電源回路30では車両電源12を使った駆動用電源の生成が行われる。この駆動用電源の生成時には、最初に、制御部40のベクトル制御/積載量算出部43が、荷重センサの検出情報から、乗りかご101の積載量とカウンタウェイト102の重量を計算する(ステップS13)。そして、ベクトル制御/積載量算出部43は、乗りかご101が上り運転か下り運転かの情報と、ステップS13で計算した重量とに基づいて、加速時及び減速時の駆動用電源を得るための消費電力量を算出する(ステップS14)。
 その後、ベクトル制御/積載量算出部43は、ステップS14で得た消費電力量が、予め判断した車両(電気自動車)のバッテリの放電許容値よりも小さいか否かを判断する(ステップS15)。
 ステップS15で、消費電力量がバッテリの放電許容値よりも小さい場合(ステップS15のYes)、制御部40の制御によりエレベーターの運転開始による加速(ステップS16)、エレベーターの運転停止前の減速(ステップS17)、エレベーターの運転停止(ステップS18)が順に行われ、乗りかご101の停止階から目的階への走行が行われる。このように、消費電力量がバッテリの放電許容値よりも小さい場合には、電力抑制が行われない運転が行われる。
 ステップS15で、消費電力量がバッテリの放電許容値以上の場合(ステップS15のNo)、制御部40は電力抑制制御を行う運転モードにする(ステップS20)。この電力抑制制御を行う運転モードが設定された状態で、制御部40の制御によりステップS16のエレベーターの運転開始による加速、ステップS17でのエレベーターの減速、ステップS18でのエレベーターの停止が順に行われ、乗りかご101の停止階から目的階への走行が行われる。
[具体的な運転状態の例]
 次に、電力抑制制御が行われる場合と、電力抑制制御が行われない場合の具体的な運転状態の例を説明する。電力抑制制御が行われる場合の制御は、図2のフローチャートのステップS20で行われる制御である。それに対して、電力抑制制御が行われない場合の制御は、図2のフローチャートのステップS15で[Yes]となって行われる制御、またはステップS19の電力抑制をしない制御である。
 誘導電動機60の駆動により乗りかご101を走行させる際には、乗りかご101の荷重とカウンタウェイト102の重量とのいずれが大きいか否か、また、乗りかご101の運転方向が上りか下りかにより、力行運転が行われる場合と、回生運転が行われる場合とがある。
 例えば、図7に示すように、乗りかご101が1階などから上り運転を行う際に、乗りかご101に多数の乗客が搭乗しており、乗りかご101の荷重の方が、カウンタウェイト102の重量よりも重い場合がある。このような場合には、誘導電動機60は、乗りかご101の上り運転において、発生させた回転駆動力による力行運転を行う。
 これに対して、図8に示すように、乗りかご101が1階などから上り運転を行う際に、乗りかご101にわずかな乗客だけが搭乗しており、乗りかご101の荷重の方が、カウンタウェイト102の重量よりも軽い場合を考える。このような場合には、ブレーキの解除で乗りかご101が走行を開始し、誘導電動機60は、速度抑制を行うための回生運転を行う。
 図7及び図8は、上り運転時の例を説明したが、下り運転時には、重量が多い場合には回生運転になり、重量が軽い場合には力行運転になる。
 すなわち、図9に示すように、乗りかご101が6階などから下り運転を行う際に、乗りかご101に多数の乗客が搭乗しており、乗りかご101の荷重の方が、カウンタウェイト102の重量よりも重い場合を考える。この場合には、誘導電動機60は、乗りかご101の下り運転において、ブレーキの解除で乗りかご101の走行を開始し、速度抑制を行うための回生運転を行う。
 これに対して、図10に示すように、乗りかご101が6階などから下り運転を行う際に、乗りかご101にわずかな乗客だけが搭乗しており、乗りかご101の荷重の方が、カウンタウェイト102の重量よりも軽い場合を考える。この場合には、誘導電動機60は、乗りかご101の下り運転において、発生させた回転駆動力による力行運転を行う。
 このように、エレベーターは、図7及び図10に示すように力行運転が行われる場合と、図8及び図9に示すように回生運転が行われる場合がある。
 ここで、本実施の形態例のエレベーターシステムでは、停電時に車両電源12を使った運転時には、図2のフローチャートのステップS20で電力抑制運転が行われる場合がある。
 図3は、この電力抑制運転が行われた状態における力行運転時の運転開始から停止までの電力量の変化例を示す。図3の縦軸は電力量(電源リソース)をKVAで示し、横軸は時間である。後述する図4~図6についても、縦軸と横軸は同じである。また、図3から図6に示す電力は、インバータ32から出力される電力であり、誘導電動機60にて消費される電力の他、ブレーキ用の電力などのエレベーターとして消費される合計の電力である。
 図3に示すように、力行運転では、停止した状態から走行を開始すると、最初の加速時に最大の電力量が必要になる。そして、その後の一定速度での走行時には、最大の電力量から若干低下した電力量が維持され、停止位置に近づくと徐々に電力量が低下し、停止で走行前の電力量に戻る。
 ここで、図3の例は電力抑制運転が行われた力行運転なので、最初の加速時の最大の電力量が、通常運転時よりも制限され、例えば8KVAに制限される。これにより、走行開始時(加速時)の加速度が、通常モードでの加速度よりも低い加速度に抑えられる。また、走行停止時(減速時)の加速度(減速度)も、加速時と同様に、通常モードでの加速度よりも低い加速度に抑えられる。但し、例えばバッテリ許容値が8KVAである場合、減速時には、消費電力量はバッテリ許容値を超えないので、停止時の加速度を抑制する処理は行わなくてもよい。
 図4は、電力抑制運転が行われた状態での回生運転時の運転開始から停止までの電力量の変化例を示す。
 図4に示すように、回生運転では、停止した状態から走行を開始すると、最初の加速時に最大の電力量が必要であり、その後の一定速度での走行時には、ほぼ電力を消費しない状態を維持し、停止位置に近づくと停止させるために若干の電力消費があって、停止で走行前の電力量に戻る。
 この図4に示す電力抑制運転時の回生運転では、図3に示す力行運転時よりも電力消費が大幅に少なくなる。図2のフローチャートのステップS19における制御では、電力抑制を行わない制御になる。但し、本例においては、バッテリ消費を抑えるために、回生運転時の走行開始時(加速時)及び停止時(減速時)にも、通常モードでの加速度よりも低い加速度に抑えるようにしてある。
 ここで、電力抑制を行わない通常モードでの力行運転時の例(図5)と、通常モードでの回生運転時の例(図6)を説明する。
 電力抑制を行わない通常モードでの力行運転時には、図5に示すように、停止した状態から走行を開始すると、最初の加速時に最大の電力量が必要になる。そして、その後の一定速度での走行時には、最大の電力量から若干低下した電力量を維持し、停止位置に近づくと徐々に電力量が低下してから、停止して走行前の電力量に戻る。ここで、図5の例では電力抑制を行わないので、最初の加速時の最大の電力量が、例えば10KVAになり、走行開始時(加速時)の加速度や走行停止時(減速時)の加速度(減速度)は制限されることがない。
 また、電力抑制を行わない通常モードでの回生運転時には、図6に示すように、停止した状態から走行を開始すると、最初の加速時に最大の電力量が必要になる。そして、その後の一定速度での走行時には、ほぼ電力を消費しない状態を維持した後、停止位置に近づくと停止させるための若干の電力消費になり、停止して走行前の電力量に戻る。
 この図6に示す通常モードでの回生運転では、回生運転時の走行開始時(加速時)及び停止時(減速時)にも、力行運転時と同様に電力量が設定される。なお、通常モードでの回生運転においても、最初の加速時における最大の電力量や停止時の電力量が、図4に示す電力抑制時よりも大きくなる。
 以上説明したように、本実施の形態例のエレベーターシステムによると、商用電源に停電が発生し、電気自動車などの車両のバッテリを入力電源としたとき、エレベーターの電力消費量が車両のバッテリの許容電力量以下に抑えられる。この許容電力量以下に抑える処理は、主として、乗りかご101の起動開始時の加速度の抑制と、停止時の加速度(減速度)の抑制により行われる。
 なお、図3及び図4に示す運転状態では、停止時の加速度(減速度)は、比較的小さい値であり、停止時の加速度を抑制する必要がない。これに対して、乗りかご101がほぼ満員になって積載量が大きい場合には、停止時の消費電力も車両のバッテリの許容電力量を超える可能性があり、停止時の加速度の制限を行うことが重要になる。
 以上説明したように、本実施の形態例のエレベーターシステムによると、停電時に車両のバッテリを使用した際には、エレベーターの電力消費量が自動的に車両のバッテリの許容電力量以下に抑えられる。したがって、車両のバッテリを使用した際には、自動的に車両に搭載されたバッテリの負担を軽減することができ、バッテリの劣化を抑えることができる。また、エレベーターの電力消費量が抑えられるため、バッテリによるエレベーター駆動可能時間の長時間化を図ることができる。
 なお、入力電源切替部20で車両のバッテリ電源を選択した状態における運転時には、上述した加速度の制限の他に、乗りかご101の速度(最高速度)を、通常時の速度よりも低い低速に制限するようにしてもよい。
 この速度の制限を行うことによって、低消費電力化を図ることができるので、バッテリによるエレベーター駆動可能時間の長時間化を図ることができる。
 また、図3の力行運転時の電力消費量で説明したように、力行運転時に大きく電力を消費するため、力行運転時に加速度を制限することで、適正にバッテリの負担軽減を行うことが可能になる。
 さらに、力行運転時でも特に起動時の加速中に最大電力を消費するため、力行運転時の加速時に加速度を制限することで、バッテリの負担軽減をより有効に行うことが可能になる。
 さらに、乗りかごの停止時の加速度も制限することで、さらにバッテリの負担軽減を図ることができる。
[変形例]
 なお、ここまで説明した実施の形態例は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
 例えば、上述した実施の形態例では、エレベーターシステムに接続される車両として、バッテリを搭載した電気自動車としたが、エンジンとバッテリを搭載したハイブリッド型の車両や、水素を燃料として発電を行う車両など、電力供給が可能な各種車両を接続してもよい。これらの車両の場合でも、外部に供給可能な電力量には制限があるので、本実施の形態例で説明した処理が有効に機能する。
 また、上述した実施の形態例では、乗りかご101が1台だけの例を説明したが、複数台の乗りかごが配置されたエレベーターに適用してもよい。
 複数台の乗りかごが配置されたエレベーターの場合、車両からの電力供給を受ける場合の最も簡単な制御としては、稼働中の乗りかごを1台に制限して、他の乗りかごによるサービスを停止させることが考えられる。
 一方、複数台の乗りかごでの搬送サービスを行いながら、本実施の形態例で説明したように、エレベーターの全乗りかごの電力消費量が車両のバッテリの許容電力量以下に抑えるようにしてもよい。
 このための処理として、例えば制御部40は、車両からの電力供給時には、複数台の乗りかごが同時に走行しないように制御することが考えられる。例えば、1号機と2号機で構成される場合、走行中の1号機の乗りかごが停止階に到着した後、2号機の乗りかごの走行を開始させ、2号機が停止した後、1号機を走行させるような交互の走行を行うことが考えられる。これらの号機ごとの走行時にも、本実施の形態例で説明した、車両のバッテリの許容電力量以下に電力消費量を抑える処理を行うことが可能である。
 但し、複数の号機のそれぞれが回生運転で電力消費が少なく、合計でも車両のバッテリの許容電力量に収まる場合には、同時に複数号機を走行させてもよい。
 また、図1に示す構成図では、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものだけを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
 また、本実施の形態例で説明した制御処理を行う制御部40をコンピュータなどの情報処理装置で構成した場合に、制御部40を実現するプログラムについては、コンピュータ内の不揮発性ストレージやメモリに用意する他に、外部のメモリ、ICカード、SDカード、光ディスク等の記録媒体に置いて、転送してもよい。
 11…商用電源、12…車両電源、20…入力電源切替部、21…切替スイッチ、30…電源回路、31…コンバータ、32…インバータ、40…制御部、40a…CPU、40b…ワークメモリ、40c…記憶部、40d…インターフェース、41…運転制御部、42…走行・位置制御部、43…ベクトル制御/積載量算出部、50…ロータリーエンコーダ、60…誘導電動機、61…減速機、100…エレベーター、102…カウンタウェイト、103…主ロープ、104…プーリ

Claims (7)

  1.  商用電源と、電源供給機能を有する車両からの電源との双方の電源供給が可能なエレベーターシステムにおいて、
     前記商用電源と前記車両からの電源とを選択する入力電源切替部と、
     前記入力電源切替部で選択された電源を使って、乗りかごを駆動させる巻上機に供給する駆動用電源を生成する電源回路と、
     前記電源回路での駆動用電源の生成を制御する制御部と、を備え、
     前記制御部は、前記入力電源切替部で前記商用電源を選択したとき、前記乗りかごの加速度を所定の加速度とする駆動用電源を前記電源回路で生成させ、前記入力電源切替部で前記車両からの電源を選択したとき、前記乗りかごの加速度を前記所定の加速度よりも低い加速度に制限する駆動用電源を前記電源回路で生成させる
     エレベーターシステム。
  2.  前記制御部は、前記入力電源切替部で前記車両からの電源を選択したとき、乗りかごの速度を通常時の速度よりも低い低速に制限する
     請求項1に記載のエレベーターシステム。
  3.  前記制御部が前記乗りかごの加速度を前記所定の加速度よりも低い加速度に制限するのは、前記乗りかごの乗客を含む重量とカウンタウェイトの重量との重量差に基づいて、力行運転を行う場合である
     請求項2に記載のエレベーターシステム。
  4.  前記制御部が前記乗りかごの加速度を前記所定の加速度よりも低い加速度に制限するのは、前記乗りかごの起動時の加速度である
     請求項3に記載のエレベーターシステム。
  5.  さらに、前記乗りかごの停止時の加速度も制限する
     請求項3に記載のエレベーターシステム。
  6.  前記乗りかごは複数台用意され、
     前記制御部は、前記入力電源切替部で前記車両からの電源を選択したとき、複数台の前記乗りかごを同時に走行させない制御を行う
     請求項1に記載のエレベーターシステム。
  7.  商用電源と、電源供給機能を有する車両からの電源との双方の電源供給が可能なエレベーターを制御するエレベーター制御方法において、
     前記商用電源と前記車両からの電源とを選択する入力電源切替処理と、
     前記入力電源切替処理により選択された電源を使って、乗りかごを駆動させる巻上機に供給する駆動用電源を生成する駆動用電源生成処理と、
     前記入力電源切替処理で前記商用電源を選択したとき、前記乗りかごの加速度を所定の加速度とする駆動用電源を前記駆動用電源生成処理により生成させ、前記入力電源切替処理で前記車両からの電源を選択したとき、前記乗りかごの加速度を前記所定の加速度よりも低い加速度に制限する駆動用電源を前記駆動用電源生成処理で生成させる制御処理と、を含む
     エレベーター制御方法。
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