JP2002211855A - エレベータの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 停電時に、電力蓄積装置の残量を監視しなが
ら運転モードを変更し電力蓄積装置に蓄積された電力量
を有効に利用するエレベータの制御装置を得る。 【解決手段】 交流電源からの交流電力を整流して直流
電力に変換するコンバータと、コンバータからの直流電
力を可変電圧可変周波数の交流電力に変換して電動機を
駆動しエレベータを運転するインバータと、コンバータ
とインバータとの間の直流母線間に設けられて、エレベ
ータの回生運転時に直流母線からの直流電力を蓄積し、
力行運転時に蓄積された直流電力を直流母線に供給する
電力蓄積装置と、直流母線に対する電力蓄積装置の充放
電を制御する充放電制御回路と、電力蓄積装置の充放電
状態を計測する充放電状態計測回路と、計測回路の出力
に応じて交流電源の停電時運転における運転モードを変
更する制御手段を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、２次電池を応用
した省エネルギー形のエレベータの制御装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】図４は、従来の２次電池を応用してエレ
ベータを制御する制御装置の基本構成図である。図４に
おいて、１は三相交流電源、２は三相交流電源１から出
力される交流電力を直流電力に変換するダイオード等で
構成されたコンバータを示し、コンバータ２で変換され
た直流電力は直流母線３に供給される。４はエレベータ
の速度位置制御を行う後述する速度制御装置により制御
されるインバータであり、直流母線３を介して供給され
る直流を所望の可変電圧可変周波数の交流に変換して図
示しない交流モータに供給することにより、交流モータ
に直結されたエレベータの巻上機５を回転駆動させるこ
とで、巻上機５に巻き掛けられたロープがその両端に接
続されたかご室及び釣り合い錘を昇降制御してかご室内
の乗客を所定の階床に移動させるようになされている。

【０００３】ここで、かご室と釣り合い錘の重量は、定
員の半分の乗客がかご室内に乗車した時、ほぼ同じにな
るよう設計されている。すなわち、無負荷でかご室を昇
降させる場合に、かご室の下降時は力行運転、上昇時は
回生運転となる。逆に、定員乗車でかご室を下降させる
場合に、かご室の下降時は回生運転、上昇時は力行運転
となる。

【０００４】６は、マイクロコンピュータ等で構成され
たエレベータ制御回路で、エレベータ全体の管理・制御
を行う。７はエレベータの速度制御を行うための速度制
御装置、８は充放電制御回路、９は直流母線３間に設け
られて、エレベータの回生運転時に電力を蓄積し、力行
運転時にインバータ４にコンバータ２と共に蓄積された
電力を供給する電力蓄積装置、１０は回生制御回路、１
１と１２は直流母線間に接続された回生制御ゲートと回
生抵抗、１３は直流母線３の母線電圧を計測する母線電
圧計測器、１４は電力蓄積装置９の充放電状態を計測す
る充放電状態計測回路であり、上記充放電制御回路８
は、母線電圧計測器１４からの計測値及び上記充放電状
態計測回路１４からの計測値に基づいて上記電力蓄積装
置９の充放電を制御する。

【０００５】ここで、電力蓄積装置９は、一般的に２次
電池と当該２次電池を充放電制御するＤＣ−ＤＣコンバ
ータとで構成され、ＤＣ−ＤＣコンバータは充電ゲート
と放電ゲートを介して充放電が制御されるようになさ
れ、充放電制御回路８によりそれらゲートが制御され
る。一般的に装置を小型、安価に構成するため、２次電
池の個数は少なく押さえられ、電池の出力電圧は直流母
線３の電圧よりも低い。直流母線３の電圧は基本的に三
相交流電源１の電圧を整流した電圧Ｖｐ近辺で制御され
る。したがって、電池充電時は、電力蓄積装置９の入力
電圧を電圧Ｖｐより低い値として母線電圧を下降し、放
電時は電力蓄積装置９の出力電圧を電圧Ｖｐより高い値
として母線電圧に昇降させる必要があり、このため、Ｄ
Ｃ−ＤＣコンバータが採用される。

【０００６】図５は、充放電制御回路８の放電時の制御
を示すフローチャートである。制御系として、電圧制御
に電流制御マイナーループ等を構成したより安定性の高
い制御をしてもよいが、ここでは、簡単化のため、母線
電圧で制御する方式で説明する。

【０００７】まず、例えば母線電圧を母線電圧計測器１
３により計測し（ステップＳ１１）。その計測電圧を所
望の電圧設定値と比較し、計測電圧が電圧設定値を超え
ているか否かを判定し（ステップＳ１２）、計測電圧が
設定値を超えていなければ、次に、充放電状態計測回路
１４による２次電池の放電電流の計測値が所定値を越え
たか否かを判定する（ステップＳ１３）。

【０００８】これらの判定により、計測電圧が設定値を
超えた時、または計測電圧が設定値を超えない場合であ
っても２次電池の放電電流の計測値が所定値を越えた時
には、放電ゲートのＯＮパルス幅を短くすべく、現在の
ＯＮ時間に対し調整時間ＤＴを減算して新たなゲートＯ
Ｎ時間を求める（ステップＳ１４）。

【０００９】他方、上記ステップＳ１３において、２次
電池の放電電流の計測値が所定値を越えていないと判定
された場合には、放電ゲートのＯＮパルス幅を長くすべ
く、現在のＯＮ時間に対し調整時間ＤＴを加算して新た
なゲートＯＮ時間を求める（ステップＳ１５）。このよ
うにして求められたゲートＯＮ時間に基づいて放電ゲー
トのＯＮ制御を行うと共に、求められたゲートＯＮ時間
を現在のＯＮ時間として内蔵メモリに記憶する（ステッ
プＳ１６）。

【００１０】このように、放電ゲートのＯＮパルス幅を
長くすることにより、電力蓄積装置９の出力電圧である
平均電圧を上昇させ、より多くの電流を２次電池より母
線に流させ、その結果、供給電力を大きくするととも
に、電力供給により直流母線３の母線電圧を上昇させ
る。力行時運転で考えると、エレベータは電力供給を必
要としており、この電力を２次電池からの放電および三
相交流電源１からの供給でまかなう。母線電圧を三相交
流電源１からの供給によるコンバータ２の出力電圧より
も高く制御すると、すべての電力は２次電池から供給さ
れる。しかし、安価な電力蓄積装置を構成するため、す
べての電力を２次電池から供給せず、適切な割合で２次
電池からの供給と三相交流電源１からの供給を行うよう
に設計されている。

【００１１】すなわち、図５中において、放電電流の計
測値を供給分担相当電流（所定値）と比較し、所定値を
越えていれば放電ゲートのＯＮパルス幅を長くし、さら
に供給量を増大させるが、放電電流の計測値が所定値を
越えていなければ、放電ゲートのＯＮパルス幅を短く
し、その結果、この繰り返しにより電力供給をクリップ
する。このようにすれば、インバータ４が必要とする電
力の内、２次電池から供給する分はクリップされるか
ら、直流母線３の母線電圧は低くなり、結果的にコンバ
ータ２から供給が開始される。これらは、非常に短い時
間で行われるので、実際は、エレベータの必要な電力を
供給するために、適切な母線電圧に落ち着き、２次電池
と三相交流電源１から所望の比率で電力を供給すること
が可能となる。

【００１２】次に、図６に示す充電制御時のフローチャ
ートについて説明する。巻上機５を回転駆動させる図示
しない交流モータからの電力回生があった場合、直流母
線３の母線電圧はその回生電力により上昇する。この電
圧がコンバータ２の出力電圧よりも高くなった場合には
三相交流電源１からの電力供給は停止する。電力蓄積装
置９が無い場合にこの状態が続くと公知であるので図示
しないが直流母線３の電圧が上昇するため、直流母線３
の母線電圧の計測電圧値がある所定電圧まで達すると、
回生制御回路１０が作動し、スイッチング素子あるいは
コンタクタからなる回生制御ゲート１１を閉成させる。
これにより、回生抵抗１２に電力が流され、回生電力が
抵抗で消費されるとともに、電磁ブレーキ効果によりエ
レベータが減速される。しかし、電力蓄積装置９がある
場合には、回生抵抗１２に電力が流れる電圧に上昇する
前に、充放電制御回路８の制御により、この回生電力が
電力蓄積装置９に充電される。

【００１３】すなわち、図６に示すように、充放電制御
回路８は、母線電圧計測器１３による直流母線３の母線
電圧の計測値が所定電圧を越えていれば、回生状態であ
ることを検知し、充電ゲートのＯＮパルス幅を長くする
ことにより、２次電池への充電電流を増大させる（ステ
ップＳ２１→Ｓ２２→Ｓ２３）。やがて、エレベータか
らの回生電力が少なくなると、これに従って直流母線３
の電圧も低下し、母線電圧計測器１３の計測値が所定電
圧を超えなくなるので、充電ゲートのＯＮパルス幅を短
く制御し、充電電力も小さく制御される（ステップＳ２
１→Ｓ２２→Ｓ２４）。

【００１４】このように、直流母線３の母線電圧を監視
し充電電力を制御することにより、母線電圧が適切な範
囲に制御され、充電が行われる。また、従来、回生電力
で消費していた電力を蓄積し、再利用することにより、
省エネが実現される。このように、電力蓄積装置９の充
放電の電流・電圧はＤＣ−ＤＣコンバータにより常に制
御されており、充電した電力量の合計から放電した電力
量の合計の差が、現在の電力蓄積装置９に残っている電
力蓄積量となる。

【００１５】一般的に、この電力蓄積装置９への充電度
合いを示す量をＳＯＣ（state of charge：充電状態）
と呼び、この充電状態ＳＯＣは、上記のように充電した
電力量と放電した電力量の差により計算する。また、三
相商用電源１の停電時は、電力蓄積装置９からの電源供
給によりエレベータの運転が可能となる。しかし、この
運転は電力蓄積装置９から出力可能な電力の制限により
速度を落として運転する等が必要である。また、停電時
においては、電力蓄積装置９に蓄えられている電力量Ｗ
ｈにより、どの程度の時間（距離）運転可能かが決ま
る。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のエレベータの制御装置において、商用電源の停
電時に、電力蓄積装置９の残電力量を有効かつ無駄なく
使用する必要があるが、例えば、商用電源の停電時に、
全ての乗場呼びを受け付し続ければ、かごに乗り込んだ
乗客の目的階に移動する以前に、電力蓄積装置９の電力
量の残量がなくなって走行不能となる等の問題が発生す
る。

【００１７】この発明は、上述のような課題を解決する
ためになされたもので、商用交流電源の停電が検出され
た場合に、電力蓄積装置の残量を監視しながら適正な運
行が可能となるように運転モードを変更し、電力蓄積装
置に蓄積された電力量を有効に利用することができるエ
レベータの制御装置を得ることを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】この発明に係るエレベー
タの制御装置は、交流電源からの交流電力を整流して直
流電力に変換するコンバータと、上記コンバータからの
直流電力を可変電圧可変周波数の交流電力に変換して電
動機を駆動しエレベータを運転するインバータと、上記
コンバータと上記インバータとの間の直流母線間に設け
られて、エレベータの回生運転時に直流母線からの直流
電力を蓄積し、力行運転時に蓄積された直流電力を直流
母線に供給する電力蓄積装置と、上記直流母線に対する
上記電力蓄積装置の充放電を制御する充放電制御回路
と、上記電力蓄積装置の充放電状態を計測する充放電状
態計測回路と、上記計測回路の出力に応じて上記交流電
源の停電時運転における運転モードを変更する制御手段
とを備えたことを特徴とするものである。

【００１９】また、上記制御手段は、乗場呼びの受け付
け有りの運転モードを有し、上記充放電状態計測回路に
よる計測値が設定値以下の場合には乗場呼びの受け付け
有りの運転モードを制限することを特徴とするものであ
る。

【００２０】また、上記制御手段は、車椅子運転等の特
殊呼びのみに対応する運転モードとを有し、上記充放電
状態計測回路による計測値が設定値以下の場合には特殊
呼びのみを受け付けることを特徴とするものである。

【００２１】さらに、上記制御手段は、乗場呼びの受け
付け有りの運転モード、車椅子運転等の特殊呼びのみに
対応する運転モードを有し、上記充放電状態計測回路に
よる計測値が第１の設定値以上で当該第１の設定値より
も高い第２の設定値以下の場合には特殊呼びのみを受け
付け、第２の設定値より大きい場合は乗場呼びの全てに
応答する運転モードを選択することを特徴とするもので
ある。

【００２２】

【発明の実施の形態】この発明においては、商用交流電
源の停電時は、専ら電力蓄積装置からの電力供給により
エレベータの運転が行われる。このとき、電力蓄積装置
の充電状態ＳＯＣに余裕のある場合は、乗場呼びに応答
して運転を継続していき、充電状態ＳＯＣが残り少なく
なってきた場合は、乗場呼びを制限して、現在既にエレ
ベータに乗っている乗客を所望の目的階に運ぶのみで、
新たな乗客を受け付けないようにして、エレベータの運
転中に電力蓄積装置からの電力供給ができなくなってし
まうことを防止する。つまり、商用交流電源の停電運転
中に電力蓄積装置の充電状態が残り少なくなったとき
に、乗場呼びをずっと有効にしておくと、乗客を載せた
まま電力蓄積装置の電力残量不足によりエレベータが運
行できなくなり停止してしまう不具合があるので、電力
蓄積装置の残量を見ながら乗場呼びを制御し、新たな乗
客を乗せないようにするものである。

【００２３】図１は、この発明に係るエレベータの制御
装置の構成を示すブロック図である。図４に示す従来例
と同一部分は同一符号を付してその説明は省略する。新
たな符号として、１５は乗場呼釦装置、１６は三相交流
電源１の停電を検出する停電検出器であり、この発明に
係る制御手段としてのエレベータ制御回路６Ａは、充放
電状態計測回路１４の出力に応じて三相交流電源１の停
電時運転における運転モードを変更するようになされて
いる。

【００２４】実施の形態１．図２は、この発明の実施の
形態１に係るエレベータ制御回路６Ａによる制御を示す
フローチャートである。この実施の形態１において、エ
レベータ制御回路６Ａは、乗場呼びの受け付け有りと無
しの運転モードを有し、充放電状態計測回路１４による
計測値が設定値以下の場合には乗場呼びの受け付け有り
の運転モードを制限する。

【００２５】すなわち、図２は、電力蓄積装置９の残電
力量、つまり充電状態ＳＯＣに従って乗場呼釦装置１５
で登録される乗場呼びの受付を制御するフローチャート
であり、電力蓄積装置９の残電力量にしたがって受付を
実施するものである。一般的に、残電力量は、電力蓄積
装置９のフル充電を１００％とし、全放電を０％として
計算する。一般的には残電力量が８０％から３０％程度
の中間領域で使用する。すなわち、残電力量が停電時徐
々に使用されていき、エレベータの使用勝手によっても
相違があるが、例えば残電力量が４０％程度になったと
き、電力蓄積装置９からの今後供給可能な電力量が少な
くなったとみなし、それ以降の乗場呼びの受付を実施し
ない。つまり、現在既にかごに乗車している乗客のかご
呼びには応答して行くが、新たな乗場呼びに対しては、
乗客を乗車させないようにするため、応答しないように
して、かご内に乗客がなくなった時点でエレベータは停
止する。

【００２６】具体的には、エレベータ制御回路６Ａは、
停電検出器１６による停電検出信号に基づいて図２に示
すフローチャートにしたがって停電時運転を開始する。
まず、充放電状態計測回路１４による充電状態ＳＯＣの
計測値（電力蓄積装置９の残電力量）、つまり電力蓄積
装置９のフル充電状態を基準とし、充放電状態計測回路
１４に備えられる図示しない電圧検出器と電流検出器に
よる電力蓄積装置９内の２次電池の充放電電流と充放電
電圧の積を電力蓄積装置９の電力容量で正規化し累積し
た値が第１の設定値（残電力量が４０％）を越える場合
には、乗場呼釦装置１５からの乗場呼びを受け付け、通
常の乗場呼び有りの運転モードを実施する（ステップＳ
１０１，Ｓ１０２）。

【００２７】他方、充放電状態計測回路１４による充電
状態ＳＯＣの計測値が第１の設定値を越えない場合に
は、現在既にかごに乗車している乗客のかご呼びには応
答するが、かご呼びがない場合には乗場呼びに応答せ
ず、かご内の照明を消して戸閉し、戸閉待機モードとす
る（ステップＳ１０３〜Ｓ１０５）。

【００２８】したがって、上記実施の形態１によれば、
商用交流電源の停電が検出された場合に、電力蓄積装置
の残量を監視しながら適正な運行が可能となるように運
転モードを変更するので、乗車した乗客の目的階の途中
でエレベータの運転が電力蓄積装置９の残電力量不足の
ため途中で打ち切られる等の不具合を防止でき、電力蓄
積装置に蓄積された電力量を有効に利用することができ
る。

【００２９】実施の形態２．この実施の形態２では、図
１に示す実施の形態１と同様な構成を備え、エレベータ
制御回路６Ａは、乗場呼びの全てに応答する運転モード
と、車椅子運転等の特殊呼びのみに対応する運転モード
とを有し、充放電状態計測回路１４による計測値が第１
の設定値以上で当該第１の設定値よりも高い第２の設定
値以下の場合には特殊呼びのみを受け付けるようにす
る。

【００３０】すなわち、電力蓄積装置９の残電力量が少
なくなったとき、一般の乗場呼び応答を打ち切るのは、
実施の形態１と同様であるが、この実施の形態２では、
このような場合にも特殊呼びの受け付けを行う。ここ
で、特殊呼びとは、身障者呼び（車椅子呼び）、ＶＩＰ
呼びあるいは係員による主階床呼び等の特殊呼び等、弱
者対応あるいは管理上必要な呼びである。

【００３１】この場合、前例で行くと、ＳＯＣが例えば
４５％程度に低下してきた場合、この特殊呼びのみを受
け付けるモードにする。このようにすることにより、実
施の形態１より少し余裕を残した状態でこのモードに切
り換え、例えばエレベータを必要とする身障者への運転
を継続させることができる。

【００３２】図３は、この発明の実施の形態２に係るエ
レベータ制御回路６Ａによる制御を示すフローチャート
である。図３に示すように、停電時に、充放電状態計測
回路１４による充電状態ＳＯＣの計測値が第２の設定値
（残電力量が４５％）を越える場合には、実施の形態１
と同様に、乗場呼釦装置１５からの乗場呼びを受け付
け、通常の乗場呼び有りの運転モードを実施する（ステ
ップＳ２０１，Ｓ２０２）。換言すれば、ＳＯＣの計測
値が第２の設定値（残電力量が４５％）を越える場合に
限って通常の乗場呼び有りの運転モードを実施する。

【００３３】他方、充放電状態計測回路１４による充電
状態ＳＯＣの計測値が、第２の設定値を越えない場合で
あっても第１の設定値（残電力量が４０％）以上であれ
ば特殊呼びを受け付け実施し（ステップＳ２０１→Ｓ２
０３）、第１の設定値（残電力量が４０％）を越えない
場合には、実施の形態１と同様に、現在既にかごに乗車
している乗客のかご呼びには応答するが、かご呼びがな
い場合には乗場呼びに応答せず、かご内の照明を消して
戸閉し、戸閉待機モードとする（ステップＳ２０４〜Ｓ
２０７）。

【００３４】したがって、上記実施の形態２によれば、
商用交流電源の停電が検出された場合に、車椅子運転等
の特殊呼びのみに対応する運転モードとを有し、電力蓄
積装置の残量を監視しながら適正な運行が可能となるよ
うに運転モードを変更するので、電力蓄積装置に蓄積さ
れた電力量を有効に利用することができると共に、特に
身障者等エレベータの運転が必要な乗客へのサービスを
可能とすることができる。

【００３５】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、電力
蓄積装置の充放電状態を計測結果に応じて交流電源の停
電時運転における運転モードを変更するようにしたの
で、電力蓄積装置に蓄積された電力量を有効に利用する
ことができる。

【００３６】また、電力蓄積装置の充放電状態の計測値
が設定値以下の場合には乗場呼びの受け付け有りの運転
モードを制限するようにしたので、電力蓄積装置に蓄積
された電力量を有効に利用することができる。

【００３７】また、電力蓄積装置の充放電状態の計測値
が設定値以下の場合には特殊呼びのみを受け付けるよう
にしたので、身障者等エレベータの運転が必要な乗客へ
のサービスを可能とすることができる。

【００３８】さらに、電力蓄積装置の充放電状態の計測
値が第１の設定値以上で当該第１の設定値よりも高い第
２の設定値以下の場合には特殊呼びのみを受け付け、第
２の設定値より大きい場合は乗場呼びの全てに応答する
ようにしたので、電力蓄積装置に蓄積された電力量を有
効に利用することができると共に、特に身障者等エレベ
ータの運転が必要な乗客へのサービスを可能とすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明に係るエレベータの制御装置の構成
を示すブロック図である。

【図２】 この発明の実施の形態１に係るエレベータ制
御回路の制御動作を示すフローチャートである。

【図３】 この発明の実施の形態２に係るエレベータ制
御回路の制御動作を示すフローチャートである。

【図４】 従来例に係るエレベータの制御装置の構成を
示すブロック図である。

【図５】 図４に示す充放電制御回路８の放電時の制御
を示すフローチャートである。

【図６】 図４に示す充放電制御回路８の充電時の制御
を示すフローチャートである。

【符号の説明】 １ 三相交流電源、２ コンバータ、３ 直流母線、４
インバータ、５ 巻上機、６，６Ａ エレベータ制御
回路、８ 充放電制御回路、９ 電力蓄積装置、１４
充放電状態計測回路、１５ 乗場呼釦装置、１６ 停電
検出器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3F304 CA05 EB02 EC04 EC06 5G003 AA01 AA07 BA01 CA01 CA06 CA11 DA05 DA13 GB03 GB06 5G015 FA04 GA07 HA18 JA32 JA34 JA35 JA53 JA55

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電源からの交流電力を整流して直流
   電力に変換するコンバータと、 上記コンバータからの直流電力を可変電圧可変周波数の
   交流電力に変換して電動機を駆動しエレベータを運転す
   るインバータと、 上記コンバータと上記インバータとの間の直流母線間に
   設けられて、エレベータの回生運転時に直流母線からの
   直流電力を蓄積し、力行運転時に蓄積された直流電力を
   直流母線に供給する電力蓄積装置と、 上記直流母線に対する上記電力蓄積装置の充放電を制御
   する充放電制御回路と、 上記電力蓄積装置の充放電状態を計測する充放電状態計
   測回路と、 上記計測回路の出力に応じて上記交流電源の停電時運転
   における運転モードを変更する制御手段とを備えたこと
   を特徴とするエレベータの制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のエレベータの制御装置
   において、 上記制御手段は、乗場呼びの受け付け有りの運転モード
   を有し、上記充放電状態計測回路による計測値が設定値
   以下の場合には乗場呼びの受け付け有りの運転モードを
   制限することを特徴とするエレベータの制御装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載のエレベータの制御装置
   において、 上記制御手段は、車椅子運転等の特殊呼びのみに対応す
   る運転モードとを有し、上記充放電状態計測回路による
   計測値が設定値以下の場合には特殊呼びのみを受け付け
   ることを特徴とするエレベータの制御装置。
4. 【請求項４】 請求項１に記載のエレベータの制御装置
   において、 上記制御手段は、乗場呼びの受け付け有りの運転モー
   ド、車椅子運転等の特殊呼びのみに対応する運転モード
   を有し、上記充放電状態計測回路による計測値が第１の
   設定値以上で当該第１の設定値よりも高い第２の設定値
   以下の場合には特殊呼びのみを受け付け、第２の設定値
   より大きい場合は乗場呼びの全てに応答する運転モード
   を選択することを特徴とするエレベータの制御装置。