JP2012532078A - 電力が制限されているエレベータ救出作動における重力駆動による始動段階 - Google Patents

Abstract

エレベータシステム１０への主電力が喪失した時に、バックアップ電源４６からの電力を用いて自動救出作動が実行される。階床間で停止したエレベータの救出運転は、ブレーキ２８を持ち上げ、エレベータかご１２を重力によって移動させることで開始される。かご１２がかご１２とつり合いおもり１４の間の重量の不平衡の結果として移動する場合、巻上モータ２４の作動は、電気を生成するように、かご１２の検出された動きと同期される。重量が平衡してかご１２が動かない場合は、救出運転時に選択された方向にかご１２を駆動するようモータトルクを掛けるように、巻上モータ２４にバックアップ電力が供給される。

Description

本発明は一般にエレベータシステムに関する。

エレベータシステムへの主電力が喪失した場合、エレベータ巻上モータへの電力と、エレベータかごに関連する非常ブレーキへの電力は、遮断される。これによって、巻上モータは、エレベータかごの駆動を停止し、また、非常ブレーキ（通電時には係合していない）は、駆動シャフトに係合する。その結果、かごは、ほぼ即座に停止する。この停止は、エレベータ昇降路の任意の位置で任意に起こり得るので、乗客は、階床間でエレベータかごに閉じ込められることがある。従来のシステムでは、階床間でエレベータかごに閉じ込められた乗客は、保守作業員がブレーキを解放し、かごの上下への移動を制御してエレベータかごを最寄りの階に移動させることが可能となるまで待たなければならないことがある。保守作業員が到着し、救出作動が実行可能となるまでかなり長い時間がかかることがある。

自動救出作動（ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｒｅｓｃｕｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）（ＡＲＯ）を用いるエレベータシステムが開発されてきた。これらのエレベータシステムは、主電力が喪失した後にエレベータかごを隣の階床に移動させるためにバックアップ電力を供給するように制御されるバックアップ電源を備える。従来の自動救出作動システムは一般に非常用バックアップ電源としてバッテリを用いる。これらのシステムでは、救出運転を、「軽い」方向に、すなわち、乗客を乗せたかごとつり合いおもりの重量差の結果、重力によってかごが移動することになる方向に行うことが試みられている。自動救出システムは、「軽い」方向を決定するのに負荷重量測定装置を利用する。保持電流を巻上モータに印加して、負荷重量測定装置によって検出された負荷の不平衡とは反対の方向にトルクを与えることで、エレベータかごは、ブレーキが持ち上げられていても移動しなくなる。いったんブレーキが持ち上げられると、システムは、負荷重量測定装置からの信号に示される軽い方向にかごを駆動することを試みる。バッテリと供給回路は、かごの最大負荷のためにピーク保持電流を供給するような大きさとする必要がある。

いくつかの場合には、負荷重量測定装置を用いた軽い方向の決定が困難なことがある。負荷重量測定の失敗や負荷重量測定信号の誤った解釈が生じてしまうことで、軽い方向の決定が誤ると、重い方向にかごを駆動する試みがなされることがあり得る。この結果、ピーク電流が大きくなって、エネルギー消費が増加する可能性がある。

自動救出作動システムは、エネルギーの確保に責任を持つ必要があり、また、負荷重量測定が失敗して「重い」方向への運転が試みられる場合の失敗処理論理が必要である。始動段階に必要とされ、さらに、「重い」方向への運転が試みられる失敗シナリオに必要とされるピーク電流およびエネルギー容量は、平衡負荷を移動させるのに、または、始動段階が経過してエレベータが「軽い」方向に移動している際にエレベータを作動させるのに必要な量を大幅に上回る。

電力が制限されているエレベータ救出運転が、巻上モータに保持トルクを与えずにブレーキを持ち上げることによって実行される。かごとつり合いおもりの間で重量の著しい不平衡が存在する場合、重力によって軽い方向にかごが移動することになる。かごの移動の方向および速さが検出される。かごが移動している場合、モータは、通電され、かごの進行中の動きに同期する。同期したモータの作動によって、かごがその目的位置に到達するまで救出運転が制御される。かごとつり合いおもりが平衡することでかごが移動していない場合、目的位置へと選択された方向にかごを駆動するようにバックアップ電力が巻上モータに供給される。

電力が制限されている自動救出作動に重力駆動による始動段階を提供するエレベータシステムのブロック図。 図１のシステムにおける自動救出作動を示す流れ図。 従来の自動救出作動運転について、および図２に示された自動救出作動による救出運転についての、バッテリ電流、モータ電流、およびかご速度を示すグラフ。 救出運転が最初に「重い」方向に始動し、その後に「軽い」方向の始動が続く、従来の自動救出作動システムについての、速度、モータ電流、バッテリ電流、および電圧バスフィードバックを示すグラフ。

図１は、重力駆動による始動段階を伴う自動救出作動機能を備えるエレベータシステム１０のブロック図である。エレベータシステム１０は、エレベータかご１２、つり合いおもり１４、ロープ１６、プーリ１８、２０、駆動シーブ２２、巻上モータ２４、エンコーダ２６、ブレーキ２８、ブレーキスイッチ３０、負荷重量測定装置３２、回生駆動装置３４、エレベータ制御装置３６、電力管理システム３８、ドアシステム４０、主制御変圧器４２、主回路ブレーカ４４、バックアップ電源４６、リレー４８（リレーコイル５０およびリレー接点５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃを備える）、およびＤＣ／ＡＣコンバータ５４を備える。

図１に示す図では、かご１２およびつり合いおもり１４は、２：１ローピング構成のロープ１６で吊り下げられている。ロープ１６は、固定具５６から下方へとプーリ１８まで、次いで、上方へ行き、シーブ２２の周りを越えて、下方へとプーリ２０まで、そして上方へと負荷重量測定装置３２および固定具５８まで延在する。１：１、４：１、８：１、その他などを含む他のローピング構成も使用可能である。

シーブ２２が一方向に回転すると、エレベータかご１２は、上方へ駆動され、つり合いおもり１４は、下方へ駆動される。シーブ２２が反対方向に回転すると、かご１２は、下方へ駆動され、つり合いおもり１４は、上方へ駆動される。つり合いおもり１４は、平均的な数の乗客を含むエレベータかご１２の重量にほぼ等しくなるように選択される。負荷重量測定装置３２は、かご１２とその乗客の合計重量の指示を提供するようにロープ１６に接続される。負荷重量測定装置３２は、デッドエンドヒンジなどや、ロープ１６上、かご１２の頂部上、かご１２のかごプラットホームの下、その他などのさまざまな異なる位置に配置可能である。負荷重量測定装置３２は、回生駆動装置３４に検出された負荷重量を提供する。

駆動シーブ２２は、エレベータかご１２の移動の速さおよび方向を制御する巻上モータ２４に接続されている。巻上モータ２４は、例えば永久磁石同期機であり、モータとして、あるいは発電機として作動可能である。モータとして作動している場合、巻上モータ２４は、回生駆動装置３４から三相ＡＣ出力電力を受け取って、駆動シーブ２２の回転を生じさせる。巻上モータ２４の回転方向は、ＡＣ電力の３つの相の相関係に依存する。巻上モータ２４が発電機として作動している場合、駆動シーブ２２は、巻上モータ２４を回転させ、巻上モータ２４から回生駆動装置３４へとＡＣ電力が供給されるようにする。

エンコーダ２６およびブレーキ２８も巻上モータ２４のシャフトに取り付けられる。エンコーダ２６は、エンコーダ信号を回生駆動装置３４に供給して、回生駆動装置３４によって、巻上モータ２４をモータとして、あるいは発電機として作動させるように巻上モータ２４に印加されるパルスを同期させる。

ブレーキ２８は、モータ２４および駆動シーブ２２の回転を防止する。ブレーキ２８は、電気作動式ブレーキであり、回生駆動装置３４によってブレーキ２８に電力が供給されると、モータシャフトとの接触が外れるように持ち上げられまたは維持される。ブレーキ２８への電力が断たれると、回転を防止するように巻上モータ２４のシャフト（またはシャフトへの固定具）を投下しまたは係合させる。ブレーキスイッチ３０または他の検出装置（例えば、光、超音波、ホール効果、ブレーキ電流センサなど）がブレーキ２８の状態を監視し、回生駆動装置３４に入力を供給する。

巻上モータ２４を駆動するのに必要とされる電力は、エレベータかご１２の移動の加速および方向に、そしてエレベータかご１２の負荷に応じて変化する。例えば、エレベータかご１２が、加速されているか、つり合いおもり１４の重量より大きな負荷で上昇しているか、あるいはつり合いおもり１４の重量より小さな負荷で下降している場合、巻上モータ２４を駆動し、次いで駆動シーブ２２を回転させるのに回生駆動装置３４からの電力が必要とされる。エレベータ１２が床合わせしているか、あるいは平衡した負荷で定速で走行している場合、巻上モータ２４が回生駆動装置３４から必要とし得る電力は、より小さな量ですむ。エレベータかご１２が、減速されているか、つり合いおもり１４より大きな負荷で下降しているか、あるいはつり合いおもり１４より小さな負荷で上昇している場合、エレベータかご１４は、シーブ２２および巻上モータ２４を駆動する。この場合、巻上モータ２４は、回生駆動装置３４に供給される三相ＡＣ電力を生成する発電機として作動する。

通常の作動状態では、回生駆動装置３４は、電力ユーティリティグリッドなどの主電源（ｍａｉｎ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ）ＭＰから三相ＡＣ電力を受け取る。三相ＡＣ電力は、主回路ブレーカ４４の主接触子４４Ａを介して、そしてリレー接触子５２Ｂを介して回生駆動装置３４に供給される。

回生駆動装置３４は、三相電力入力部６０、スイッチモード電源（ｓｗｉｔｃｈｅｄ−ｍｏｄｅ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ）（ＳＭＰＳ）６２、ＤＣ／ＤＣコンバータ６４、インターフェース６６、およびブレーキ源６８を備える。主電源ＭＰからの三相電力は、三相電力入力部６０によって受け取られ、ＳＭＰＳ６２に供給される。三相入力電力は、ＤＣバス上にＤＣ電力を供給するように整流される。ＤＣ電力は、巻上モータ２４を駆動するためのＡＣ電力を生成するように変換される。ＤＣコンバータ６４は、三相電力の喪失時に、バックアップＤＣ電力をＳＭＰＳ６２のＤＣバスに供給するように作動する。ＤＣ／ＤＣコンバータ６４は、救出作動が実行される場合にバックアップ電源４６からリレー接触子５２を介して電力を受け取り、バックアップ電源４６からの電圧をＳＭＰＳ６２のＤＣバス上で必要とされる電圧レベルに変換する。

回生駆動装置３４のブレーキ源６８は、主制御変圧器４２から（または代替としてＳＭＰＳ６２などの別の源から）ブレーキ２８の作動を制御するための電力を受け取る。回生駆動装置３４は、インターフェース６６を介して電力管理システム３８およびエレベータ制御装置３６と通信する。エレベータ制御装置３６は、昇降路内のエレベータかご１２の移動を制御する制御入力を回生駆動装置３４に供給する。制御入力は、いつ、どの方向へエレベータ１２を駆動するかについて回生駆動装置３４に指示する命令や、かご１２を移動させるためにいつブレーキ２８を持ち上げるべきか、また、エレベータかご１２の移動を停止させるためにいつブレーキ２８を投下すべきか指示する命令を含むことができる。回生駆動装置３４は、バックアップ電源４６からの電力を用いて自動救出作動を調整する制御入力を電力管理システム３８から受け取る。

エレベータ制御装置３６は、昇降路内のエレベータかご１２の移動を制御する。図１に示されるように、エレベータ制御装置３６は、インターフェース７０および安全チェーン７２を備える。エレベータ制御装置３６は、インターフェース７０を介して回生駆動装置３４および電力管理システム３８と通信する。安全チェーン７２は、安全でない可能性のある状態において昇降路内のかご１２の移動を防止するのに使用される。安全チェーン７２は、昇降路ドアの作動に関連するスイッチ接触子や、エレベータかご１２が移動すべきでない状態を示す他のセンサを備えることができる。検出接触子のいずれかが開になっている場合、安全チェーン７２は、破壊されており、エレベータ制御装置３６は、安全チェーン７２が再び閉になるまで作動を停止する。エレベータ制御装置３６は、安全チェーン７２内のブレーキの一部として、ブレーキ２８を投下する制御入力を回生駆動装置３４に供給する。

エレベータ駆動装置３６はまた、ホール呼び釦から、または、エレベータかご１２内の制御パネル上の入力装置から受け取ったユーザ命令に基づいて入力を受け取る。エレベータ制御装置３６（または、回生駆動装置３４）は、エレベータかご１２が移動すべき方向および、エレベータかご１２が停止すべき階床を決定する。

電力管理システム３８は、インターフェース８０、充電制御装置８２、リレー制御装置８４、コンバータ電力制御装置８６、救出管理部８８、および充電・電力管理入力部９０を備える。電力管理システム３８は、インターフェース８０によってエレベータ制御装置３６および回生駆動装置３４の両方と通信することができる。電力管理システム３８の機能は、主電源からの三相電力が喪失した場合に、回生駆動装置３４およびエレベータ制御装置３６と共に、バックアップ電源４６からの電力を用いてエレベータシステム１０の自動救出作動を行うことである。

電力管理システム３８の充電制御装置入力部８２は、バックアップ電源４６上の電圧を監視する。救出管理入力部８８は、補助接触子４４Ｂの状態を監視することで、主回路ブレーカ４４の状態を監視する。電力管理システム３８は、充電・電力管理入力部９０によって、主制御変圧器４２からの電力を監視することができ、それによって、電力がリレー接触子５２Ａを介してドアシステム４０および主制御変圧器４２に供給されつつあるかの指示を提供する。

電力管理システム３８のインターフェース８０は、自動救出作動を実行すべきと電力管理システム３８が決定すると、回生駆動装置３４のインターフェース６６に制御入力を供給する。制御入力は、回生駆動装置３４に、ＤＣ／ＤＣコンバータ６４を用いてバックアップ電源４６からの電力を変換させる。

リレー制御装置８４は、リレーコイル５０に電力を選択的に供給することでリレー４８の状態を制御する。リレー制御装置８４によってリレーコイル５０が励磁されると、リレー接触子５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃは、エレベータシステム１０の通常作動時に用いられる第１の状態から、自動救出作動に用いられる第２の状態に変わる。図１では、リレー接触子５２Ａ〜５２Ｃは、エレベータシステム１０の通常作動に関連する第１の状態で示されている。

自動救出作動時に、電力管理システム３８のコンバータ電力および制御出力部８６は、ＤＣ／ＡＣコンバータ５４を作動させる。電力がバックアップ電源４６から充電制御入力部８２、コンバータ電力および制御出力部８６を通してＤＣ／ＡＣコンバータ５４のＤＣ入力部に供給される。

ドアシステム４０は、フロントドアシステム９２およびリアドアシステム９４を備えることができ、エレベータかご１２が着床している時に、エレベータドアおよび昇降路ドアを開閉する。ドアシステム４０は、通常作動時には主電源ＭＰから、または自動救出作動時にはＤＣ／ＡＣコンバータ５４から受け取る単相ＡＣ電力を使用する。

主制御変圧器４２は、安全チェーン７２を介してエレベータ制御装置３６に電力を供給する。主制御変圧器４２はまた、充電・電力管理入力部９０を介して電力管理システム３８に電力を供給する。主制御変圧器４２は、充電・電力管理入力部９０および充電制御装置８２を介してバックアップ電源４６を充電する電力を供給する。回生駆動装置３６は、通常主作動時には接触子５２Ｂおよび入力部６０を介して、また、バックアップ電源４６によっては接触子５２Ｃを介して電力入力部６０およびＤＣ／ＤＣコンバータ６４へと供給される。主制御変圧器４２は、通常作動時に主電源ＭＰから供給される電力の三相のうちの二相を使用する。自動救出作動時には、主制御変圧器４２は、ＡＣ／ＤＣコンバータ５４から二相のＡＣ電力を受け取る。

通常作動時に、エレベータシステム１０を作動させる電力は、主電源ＭＰによって供給される。主接触子４４Ａが閉になっているので、三相ＡＣ電力は主回路ブレーカ４４を通って流れる。電力は、リレー接触子５２Ａを介して、ドアシステム４０へと、また、主制御変圧器４２へと供給される。三相電力はまた、リレー接触子５２Ｂを介して回生駆動装置３４の三相電力入力部６０に供給される。エレベータ制御装置３６、電力管理部３８、および回生駆動装置３４のブレーキシステムを作動させる電力は、リレー接触子５２Ａを介して受け取った電力に基づいて主制御変圧器４２によって生成される。エレベータ制御装置３６によって受け取られた入力に基づいて、回生駆動装置３４は、乗客の救出のために昇降路内のエレベータかご１２を移動させるように作動する。

通常作動時に、電力管理システム３８は、補助接触子４４Ｂを介して主回路ブレーカ４４の状態を監視する。電力管理システム３８は、補助接触子４４Ｂによって、主回路ブレーカ４４Ａが閉になっていることを確認できる。主制御変圧器４２からの電力が存在している場合も、電力管理システム３８は、通常作動が行われており、バックアップ電源４６は必要でないと決定する。

主回路ブレーカ４４が開になっている場合、主回路ブレーカ４４は、補助接触子４４Ｂの状態を変更し、生じる。これは、主回路ブレーカ４４が開になっているという信号を電力管理システム３８に伝える。通常これは、保守技術員がエレベータシステム１０を使用不可にしたことを示す。そういった状況では、回生駆動装置３４はもはやＡＣ電力を使用できないが、自動救出作動は必要ではない。

主回路ブレーカ４４が閉になっているが、電力がもはや主制御変圧器４２から利用できない場合、電力管理システム３８は、自動救出作動を開始する。リレー制御装置８４がリレーコイル５０を励磁し、それによって、接触子５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃの状態が変わる。自動救出作動時には、接触子５２Ａは、ドアシステム４０および主制御変圧器４２から主電源ＭＰの接続を解除する。その代わり、ＤＣ／ＡＣコンバータ５４が、リレー接触子５２Ａを介してドアシステム４０および主制御変圧器４２に接続される。

リレー接触子５２Ｂは、状態が変わり、それによって、主電源ＭＰは、回生駆動装置３４の三相電力入力部６０から接続が解除される。自動救出作動時には、接触子５２Ｃは閉になっており、それによって、バックアップ電源４６が、ＤＣ／ＤＣコンバータ６４の入力部、および、三相電力入力部６０に接続される。

自動救出作動時には、バックアップ電源４６は、乗客がエレベータかご１２から出ることができる着床部へとエレベータかご１２を移動させるために回生駆動装置３４によって使用される電力を供給する。また、バックアップ電源４６からの電力は、ＤＣ／ＡＣコンバータ５４によってＡＣ電力に変換され、ドアシステム４０および主電力制御変圧器４２に電力を供給するのに使用される。自動救出作動時に、主制御変圧器４２からの電力は、エレベータ制御装置３６に電力を供給するために使用され、また、ブレーキ２８の作動制御に使用される電力をブレーキ源６８に供給するために使用される。

エレベータシステム１０への主電力が喪失した場合、回生駆動装置３４への電力は遮断される。これによって、巻上モータ２４は、エレベータかご１２の駆動を停止する。また、電力の喪失によって、ブレーキ２８が投下され、それによって、ほとんどすぐにエレベータかご１２の移動が停止する。電力の喪失は任意に生じるので、かご１２が階床間で停止し、乗客がかご１２内に閉じ込められることがある。

エレベータシステム１０が提供する自動救出作動によって、かご１２は近くの階床に移動し、それによって、乗客は出ることができる。自動救出作動は、保守作業員がブレーキを解放し、かご１２を近くの階床へと移動させるよう制御するのを待つ必要なしに達成可能である。自動救出作動のための電力は、通常はバッテリであるバックアップ電源４６によって供給される。例えば、バックアップ電源４６は、４８ボルトのバッテリとすることができる。自動救出作動を実行するのに消費される電力量は、バックアップ電源４６のために使用されるバッテリの大きさおよび費用に影響を及ぼす。要因には、自動救出作動時のバッテリへの最大電流要求量や、バッテリに必要とされ、蓄積される充電量が含まれる。バッテリの最大電流要求量を低減することや、必要とされる全充電量を低減することで、バッテリの大きさおよび費用の両方がかなり低減される。

主電力が喪失し、かご１２が階床間で動きがとれなくなるたいていの場合、かごの全重量（かご１２とその乗客の重量）とつり合いおもり１４の間に負荷の不平衡が存在することになる。つり合いおもり１４の方が重い場合、かご１２の上方への移動が、必要とされる電力が少なくなる「軽い」方向となり、下方は、必要とされる電力量が多くなる、重い方向となるであろう。逆に、かごの全重量がつり合いおもり１４より重い場合、かご１２の下方への移動が、軽い方向であり、上方への移動は、重い方向である。

電力が制限されている（すなわち、バッテリ供給による）自動救出作動は、巻上モータ２４に保持トルクを与えずにブレーキ２８を持ち上げることによって開始される。かご１２とつり合いおもり１４の間に負荷の著しい不平衡が存在する場合、重力によって軽い方向にかご１２が移動することになる。エンコーダ２６からの信号を用いて移動の方向および速さが特定可能である。巻上モータ２４が発電機モードで作動できる、所望のそれでも低いレベルに速さのレベルが到達すると、ＳＭＰＳ６２のモータ駆動回路が作動する。巻上モータ２４の駆動装置は、モータの速さおよびロータ位置情報を提供するエンコーダ信号に基づいて進行中の動きに同期する。巻上モータ２４の作動は、かご１２の進行中の動きに同期し、かご１２がその目的位置に到達するまで、救出運転を制御する。減速電流を軽減するために、目的位置へとかご１２の動きを減速させ、停止させるのにブレーキ２８が使用可能である。

図２は、自動救出作動の作動を示す流れ図である。電力管理システム３８が、（例えば、主制御変圧器４２からの電力の喪失を検出することによって）ＡＣ電力が喪失してしまったが、依然として主回路ブレーカ４４が閉となっていると決定すると、ＡＲＯ作動１００が開始する。電力管理システム３８は、ＡＲＯ要求を受け取り、ＡＲＯ要求は、回生駆動装置３４に提供される。電力管理システム３８はまた、主電源ＭＰからでなくバックアップ電源４６から電力が供給されるようにリレー４８を制御する。

ＡＲＯ要求に応答して、回生駆動装置３４は、ブレーキ２８を持ち上げる（ステップ１０４）。ブレーキ２８を持ち上げるための電力は、今やＤＣ／ＡＣコンバータ５４からＡＣ電力を受け取っている主制御変圧器４２によって回生駆動装置３４に供給される。

回生駆動装置３４は、かご１２が移動しつつあるかを決定するためにエンコーダ３４からのエンコーダ信号を監視する（ステップ１０６）。エンコーダ信号が、かごが移動しつつあること示している場合、回生駆動装置３８は、エンコーダ信号からかごの移動の速さを決定し、その速さを閾速さと比較する（ステップ１０８）。検出された速さが、発電機としてモータ２４を作動させる閾値より小さい場合、回生駆動装置３４は、モータトルクを発生させるための電流を巻上モータ２４に印加しない。その代わり、巻上モータ２４に供給されまたは巻上モータ２４によって生成される電力が十分に小さい作動モードに、巻上モータ２４が入ることになる、閾値を速さが超えるまで、回生駆動装置３４は、速さの監視およびそれとの閾値との比較を継続する。

エンコーダ２６によって検出されるかごの速さが生成閾値を超えると、回生駆動装置３４は、ステータ駆動パルスを巻上モータ２４に同期させることでモータトルクを掛ける。同期は、巻上モータ２４のロータの速さおよび位置を示す、エンコーダ２６からのエンコーダ信号を用いて実現される。回生駆動装置３４は、自動救出作動時にかご１２の速さを所望の範囲内に維持するように制御ループを閉にする（ステップ１１０）。

持ち上げブレーキ２８が持ち上げられた（ステップ１０４）後にステップ１０６においてかごの移動が検出されない場合、回生駆動装置３４は、タイムアウト期間が経過したかを決定する（ステップ１１２）。回生駆動装置３４は、タイムアウト期間が経過するまでかごの移動の監視を継続する。速さが閾値に到達せずにタイムアウト期間が経過すると、回生駆動装置３４は、平衡した負荷状態が存在すると決定する（ステップ１１４）。回生駆動装置３４は次いで、エレベータ制御装置３６によって特定される好ましい方向に自動救出作動運転を行うようにモータトルクを掛ける。好ましい方向は、例えば、最寄りの階の方へとすることができ、または、非常口に接近できる階の方へとすることができる。回生駆動装置３４がステップ１１４においてモータトルクを掛けることを開始すると、回生駆動装置３４は、自動救出作動時のかご１２の速さが維持されるステップ１１０へと進む。

エレベータ制御装置３６は、ドアゾーンに到達したかを決定するようにドアゾーンセンサを監視する（ステップ１１６）。ドアゾーンに到達すると、エレベータ制御装置３６は、回生駆動装置３４に信号を伝え、回生駆動装置３４は、巻上モータ２４を介して減速トルクを掛ける。減速トルクは、バックアップ電源４６について規定されたバッテリの制限内で掛けられる（ステップ１１８）。

回生駆動装置３４は、かご１２が停止したかを決定するようにエンコーダ信号を監視し、エレベータ制御装置３６は、かご１２が中央ドアゾーンに到達したかを決定するようにドアゾーンセンサを監視する（ステップ１２０）。かご１２が停止するか、または、中央ドアゾーンに到達すると、回生駆動装置３４は、ブレーキ２８を投下する（ステップ１２２）。

重力駆動による始動段階（または「自由回転始動」）における自動救出作動によって、バックアップ電源４６に関連する費用および空間が削減される。自動救出作動によって、バックアップ源４６のためのエネルギー貯蔵の要求量や、ピーク供給電流の要求量が低減される。バックアップ電源４６およびＡＲＯ回路（例えば、リレー４８およびＤＣ／ＡＣコンバータ５４）の両方から節減を得ることができる。自由回転始動の使用によって、負荷重量測定装置３２の故障または誤作動の際に重い方向へ運転する誤った試みが避けられる。

図３は、ブレーキ持ち上げ時に保持電流を印加することを含む、ＡＲＯ運転の「従来の始動」の作動と、ＡＲＯ運転の「自由回転始動」とを比較するグラフである。従来の始動は、バッテリ電流Ｉ_B1、モータ電流Ｉ_M1、および速度Ｖ₁によって示される。自由回転始動ＡＲＯ運転は、バッテリ電流Ｉ_B2、および速度Ｖ₂によって示される。

ＡＲＯ運転への従来の始動では、負荷重量測定装置からの信号に基づいてどのくらいの負荷があるであろうかという推定がなされる。この情報に基づいて、ブレーキが依然として投下されている間に負荷モータには予めトルクが与えられる。バッテリ電流Ｉ_B1が正になり、一方、モータ電流Ｉ_M1は負になる。速度Ｖ₁は、ブレーキが依然としてこの期間、投下されているのでゼロである。

時間ｔ₁と時間ｔ₂の間に、ブレーキは持ち上げられる。速度Ｖ₁は、ほぼ時間ｔ₂においてゼロから増加し始める。同時に、バッテリ電流Ｉ_B1が低下し始め、電流Ｉ_M1の大きさもまた低下する（負となるのが少なくなる）。巻上モータが発電機として駆動され始めると、バッテリ電流Ｉ_B1はゼロに低下する。

本発明の自由回転始動では、バッテリ電流およびモータ電流は、保持トルクを掛けるのに使用されない。その代わり、ブレーキ２８が持ち上げられ、かご１２は、かご１２とつり合いおもり１４の間に負荷の不平衡が存在すると仮定すると、軽い方向に移動を開始する。速度Ｖ₂は、ほぼ時間ｔ₂において増加し始めるが、これは、ブレーキ２８が持ち上げられ、かご１２の移動が自由になる位置である。かご１２が移動し、閾速度に到達すると仮定すると、バッテリ電流Ｉ_B2は、巻上モータ２４を発電機として作動させるために供給される。しかしながら、Ｉ_B2のピーク電流は、Ｉ_B1のピーク電流よりかなり小さい。また、電流Ｉ_B2は、巻上モータ２４がＳＭＰＳ６２のＤＣバスに回生エネルギーを供給し戻す発電機として作動すると、低下し始める。

図３の斜線部分Ｓは、本発明の自由回転始動ＡＲＯシステムを用いて集められるバッテリ容量削減量を示す。斜線部分は、従来の始動でバッテリによって供給される電気量と、自由回転始動でバッテリによって供給される電気量との差を示している。

ピーク電流Ｉ_B1pとピーク電流Ｉ_B2pとの差は、本発明によって実現されるバッテリ電流ピークの低減を示す。必要とされるバッテリ容量および必要とされるピーク電流の両方を低減することで、バックアップ電源４６の大きさおよび等級の低減が達成可能である。

図４は、システムが誤って軽い方向でなく重い方向へ救出運転を試みる場合の、自動救出作動の従来の始動の影響を示す。図４では、システムは最初に重い方向への運転を試み、その後に軽い方向への始動が続いている。重い方向への始動における速度Ｖ_H、モータ電流Ｉ_MH、およびバッテリ電流Ｉ_BHが、時間ｔ₁と時間ｔ₂の間の時間区間において示されている。その後の軽い方向への始動が、時間ｔ₃において開始する。速度Ｖ_L、モータ電流Ｉ_ML、およびバッテリ電流Ｉ_BLが示されている。重い方向への始動におけるバッテリ電流Ｉ_BHと軽い方向への始動におけるバッテリ電流Ｉ_BLとの比較は、ＡＲＯ運転が重い方向に誤って試みられた場合に生じ得るかなりのエネルギー浪費を示している。これは、例えば、負荷重量測定装置の誤動作の結果として、または、負荷重量測定装置からの曖昧な読み取りの結果として、従来の始動のＡＲＯシステムで生じ得る。

自由回転始動ＡＲＯによって、始動が重い方向で試みられる状態が避けられる。ブレーキを解放し、かご１２およびつり合いおもり１４を重力の結果として移動させ、次いで、移動の方向および速さを検出することで、本発明のＡＲＯシステムは、移動の方向を決定するのに負荷重量測定装置３２の固有の機能には依存しない。その結果、重い方向へとかご１２を駆動する誤った試みが避けられる。

上述した実施例では、かご１２の動きを検出するために、また、かご１２の動きと巻上モータ２４の作動を同期させるのに使用される信号を供給するために、エンコーダ２６が使用される。他の実施例では、かご１２の動きは、巻上モータ２４それ自体からの直接的な方法によって（例えば、ロータ位置を検出するためにバックＥＭＦまたはインダクタンス変量を観察することによって）、または、モータ２４とは独立したかご位置センサ（力学的、音響、レーザ、または他の光に基づくセンサなど）を用いることによって検出可能である。検出によって、システムがかご１２の動きを観察することが可能になる信号（または、複数の信号）が生成される。

本発明は、好ましい実施例を参照して説明したとはいえ、当業者は、本発明の趣旨および範囲から逸脱せずに形態や詳細にさまざまな変更が可能であること理解するであろう。

Claims (20)

1. 主電力が遮断された時にバックアップ電源からの電力を用いてエレベータ救出運転を実行する方法であって、
   ブレーキを用いてエレベータかごを所定の位置に保持し、
   かごを重力によって移動させるようにブレーキを持ち上げることで救出運転を開始し、
   かごの移動を検出し、
   かごが移動していない場合は、救出運転時に選択された方向にかごを駆動するようモータトルクを掛けるようにモータにバックアップ電力を供給し、
   かごが移動している場合は、救出運転時に検出された移動の方向に検出されたかごの移動に同期したモータトルクを発生させるようにモータにバックアップ電力を供給する、
   ことを含むことを特徴とする方法。
2. 検出されたかごの移動に同期したモータトルクは、モータに供給されまたはモータによって生成される電力が小さい作動状態に、モータが入ることになる、速さにかごが到達すると、供給されることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. かごの移動を検出することは、巻上モータのロータの回転の関数として信号を生成することを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
4. モータの作動を同期させることは、巻上モータにステータ駆動パルスを印加することを含むことを特徴とする請求項３記載の方法。
5. ステータ駆動パルスを印加することは、ロータの回転に同期することを含むことを特徴とする請求項４記載の方法。
6. かごがドアゾーンに到達する時を決定し、
   かごの移動を減速させるように、減速するモータトルクを掛ける、
   ことをさらに含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
7. かごが中央ドアゾーン位置に停止または到達すると、ブレーキを投下することをさらに含むことを特徴とする請求項６記載の方法。
8. 救出運転時の速さを所望の範囲内に維持するようにモータトルクを制御することをさらに含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
9. エレベータかごと、
   つり合いおもりと、
   シーブと、
   かごとつり合いおもりを吊り下げるとともに、シーブの周りに延在する、ロープと、
   シーブに接続されたシャフトを有する巻上モータと、
   エレベータかごの移動を示す信号を供給するセンサと、
   シャフトの回転を防止するブレーキと、
   主電力が喪失した時を検出し、バックアップ電力を供給する電力管理システムと、
   巻上モータの作動を制御する駆動装置と、
   を備えるエレベータシステムであって、
   駆動装置は、主電力の喪失に応答して、重力によってエレベータかごを移動させるようにブレーキを持ち上げることで自動救出運転を開始し、救出運転時にエレベータかごが重力によって移動する際に、発電機として巻上モータを作動させるようにモータトルクを掛け、救出運転時にエレベータかごが重力によって移動できない場合は、エレベータかごを駆動するモータとして巻上モータを作動させるようにモータトルクを掛ける、
   ことを特徴とするエレベータシステム。
10. 駆動装置は、救出運転時にかごが重力によって移動する際に、モータトルクを、検出されたかごの移動に同期させることを特徴とする請求項９記載のエレベータシステム。
11. 駆動装置は、エレベータかごがドアゾーンに到達すると、エレベータかごの移動を減速させるように、減速するモータトルクを掛けることを特徴とする請求項９記載のエレベータシステム。
12. 駆動装置は、かごが中央ドアゾーン位置に停止または到達すると、ブレーキを投下することを特徴とする請求項１１記載のエレベータシステム。
13. 駆動装置は、救出運転時の速さを所望の範囲内に維持するようにモータトルクを制御することを特徴とする請求項９記載のエレベータシステム。
14. エレベータ救出運転を実行する方法であって、
    ブレーキを用いてエレベータかごを所定の位置に保持することになった、主電力の遮断を検出し、
    かごを重力によって移動させるようにブレーキを持ち上げることで救出運転を開始し、
    かごの移動を検出し、
    かごが重力によって移動しない場合は、救出運転時に選択された方向にかごを駆動するようモータトルクを掛けるようにモータにバックアップ電源からバックアップ電力を供給し、
    かごが重力によって移動する場合は、救出運転時に検出された移動の方向に検出されたかごの移動に同期したモータトルクを発生させるようにモータにバックアップ電力を供給する、
    ことを含むことを特徴とする方法。
15. かごの移動を検出することは、巻上モータのロータの回転の関数として信号を生成することを含むことを特徴とする請求項１４記載の方法。
16. 検出されたかごの移動に同期するモータトルクを発生させることは、発電機として巻上モータを作動させるように巻上モータにステータ駆動パルスを印加することを含むことを特徴とする請求項１５記載の方法。
17. ステータ駆動パルスを印加することは、ロータの回転に同期することを特徴とする請求項１６記載の方法。
18. かごがドアゾーンに到達する時を決定し、
    かごの移動を減速させるように、減速するモータトルクを掛ける、
    ことをさらに含むことを特徴とする請求項１４記載の方法。
19. かごが中央ドアゾーン位置に停止または到達すると、ブレーキを投下することをさらに含むことを特徴とする請求項１８記載の方法。
20. 救出運転時の速さを所望の範囲内に維持するようにモータトルクを制御することをさらに含むことを特徴とする請求項１４記載の方法。

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