(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エレベータと、
モータリングモードにおいてエレベータを駆動するとともに、回生モードにおいて電気的エネルギを生成する駆動システムと、
上記回生モード中に上記駆動システムが生成した電気的エネルギを蓄える電気的エネルギ貯蔵システムと、
上記電気的エネルギ貯蔵システムを所望の温度範囲内に維持するように加熱および冷却を選択的に行うことによって、上記電気的エネルギ貯蔵システムの周囲条件を制御する熱電式熱管理システムと、
を備え、
上記熱電式熱管理システムは、
熱電式ヒータ／クーラと、
温度信号を提供する少なくとも１つの温度センサと、
上記電気的エネルギ貯蔵システムの充電状態を示す充電状態信号を提供する充電状態モニタと、
上記電気的エネルギ貯蔵システムを所望の温度範囲内に維持すべく該エネルギ貯蔵システムを選択的に加熱および冷却するように、上記温度信号および上記充電状態信号の双方の関数として上記熱電式ヒータ／クーラの動作を制御するコントローラと、
を備える、エレベータシステム。
【請求項２】
上記熱電式熱管理システムは、上記駆動システムからの電気的エネルギによって選択的に電力供給されることを特徴とする請求項１に記載のエレベータシステム。
【請求項３】
上記熱電式熱管理システムは、上記電気的エネルギ貯蔵システムに導かれる空気流を調和するように配置された熱電デバイスを備えることを特徴とする請求項１に記載のエレベータシステム。
【請求項４】
上記熱電式熱管理システムは、上記電気的エネルギ貯蔵システムに接触する作動面を有する熱電デバイスを備えることを特徴とする請求項１に記載のエレベータシステム。
【請求項５】
上記電気的エネルギ貯蔵システムがエレベータの昇降路内に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のエレベータシステム。
【請求項６】
上記電気的エネルギ貯蔵システムがエレベータの機械室内に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のエレベータシステム。
【請求項７】
上記熱電式熱管理システムが、少なくとも１つの検出パラメータの関数として上記電気的エネルギ貯蔵システムの温度を制御することを特徴とする請求項１に記載のエレベータシステム。
【請求項８】
上記検出パラメータとして上記電気的エネルギ貯蔵システムの温度を含むことを特徴とする請求項７に記載のエレベータシステム。
【請求項９】
上記検出パラメータとして上記電気的エネルギ貯蔵システムの充電状態を含むことを特徴とする請求項７に記載のエレベータシステム。
【請求項１０】
上記検出パラメータとして周囲温度を含むことを特徴とする請求項７に記載のエレベータシステム。
【請求項１１】
上記コントローラは、さらに、上記温度信号および上記充電状態の関数として、回生電力による上記電気的エネルギ貯蔵システムの充電を制御することを特徴とする請求項１に記載のエレベータシステム。
【請求項１２】
回生電力を熱電式ヒータ／クーラの作動に用いるかどうかを上記コントローラが選択することを特徴とする請求項１１に記載のエレベータシステム。
【請求項１３】
回生エレベータシステムにおける電気的エネルギ貯蔵システムの熱管理方法であって、
上記電気的エネルギ貯蔵システムの温度を検出し、
上記電気的エネルギ貯蔵システムの充電状態をモニタし、
検出した温度および充電状態の双方の関数として、上記電気的エネルギ貯蔵システムを所望の動作温度範囲内に維持すべく、該エネルギ貯蔵システムを選択的に加熱および冷却するように熱電式ヒータ／クーラの作動を制御する、ことを特徴とする熱管理方法。
【請求項１４】
さらに、検出した温度および充電状態の関数として、上記電気的エネルギ貯蔵システムの充電および放電を制御することを特徴とする請求項１３に記載の熱管理方法。
【請求項１５】
上記回生エレベータシステムにより生成された回生電力を用いて熱電式ヒータ／クーラを選択的に作動させることを特徴とする請求項１３に記載の熱管理方法。
【請求項１６】
巻き上げモータと、
電気貯蔵デバイスと、
上記巻き上げモータが発電機として動作するときに上記巻き上げモータからの電気的エネルギを上記電気貯蔵デバイスに供給する回生充電回路と、
上記電気貯蔵デバイスを所望の動作温度範囲内に維持すべく該電気貯蔵デバイスを選択的に加熱および冷却する熱電式ヒータ／クーラと、
上記電気貯蔵デバイスの温度および充電状態の双方の関数として上記熱電式ヒータ／クーラを制御するコントローラと、
を備えてなる回生エレベータシステム。
【請求項１７】
上記コントローラが、上記回生充電回路からの電気的エネルギを熱電式ヒータ／クーラに選択的に利用することを特徴とする請求項１６に記載の回生エレベータシステム。
【請求項１８】
上記コントローラが、上記電気貯蔵デバイスの温度および充電状態の関数として、上記電気貯蔵デバイスの充電および放電を制御することを特徴とする請求項１６に記載の回生エレベータシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回生モードでの運転中に電気的エネルギをエネルギ貯蔵システムに蓄えるようにしたエレベータに関する。特に、本発明は、エネルギ貯蔵システムを所望の動作温度範囲内に維持するために熱電式の加熱および冷却を用いる熱管理システムに関する。
【０００２】
なお、本願は、同日に出願した「エレベータシステムにおける駆動回路および巻き上げモータ用の熱電式熱管理」および「エレベータ構成要素を冷却する対流空気流を用いた熱電式熱管理」という名称の特許出願に関連しており、これらは、本願の参照となる。
【背景技術】
【０００３】
回生エレベータシステムは、エレベータ動作の特定の期間中に電力を生成する回生運転モードを備える。この回生動作中は、エレベータの回生駆動によって電気が生成され、充電回路を介してエネルギ貯蔵デバイスに蓄えられる。エネルギ貯蔵デバイスとしては、一般にバッテリからなり、スーパキャパシタのような他のデバイスもエネルギ貯蔵デバイスの一部として利用可能である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
回生エレベータのエネルギ貯蔵システムに用いられるバッテリは、高価な構成要素となる傾向がある。従って、バッテリの寿命を十分なものとすることは、重要な事項である。バッテリのような化学的なエネルギ貯蔵デバイスの寿命は、一般に、温度上昇に伴って急激に低下する。
【０００５】
バッテリのオーム抵抗や過充電プロセスの間におけるアノードおよびカソードにおいて生じた物質の結合反応による発熱作用によって、バッテリは熱を生成する。温度の上昇は、バッテリの劣化を早める。特に、バッテリ内の直列に接続されたセルの中のいくつかが局部的に加熱されると、１つのセルのアンバランスな劣化によってその異常が連鎖的に伝播していき、システムの信頼性が急激に低下する。
【０００６】
エレベータが回生モードにあるときに、生成されたエネルギは、エネルギ貯蔵システムのバッテリの充電に用いられる。この貯蔵システムの温度は、充電中に上昇する。回生モードで一般的であるような高い充電速度では、温度上昇は顕著となる。
【０００７】
過度に低い動作温度もまたエネルギ貯蔵システムに不利に作用する。周囲温度が低いと、バッテリの比電力が低下し、ひいては、バッテリから取り出すことができる貯蔵エネルギの量が低下する。従って、低い動作温度は、エレベータシステムの運転性を低下させ、エレベータの乗用品質に悪影響を与え得る。
【０００８】
回生エレベータのエネルギ貯蔵システムは、機械室内や昇降路内に配置することができるが、これらの箇所は空調されていないので、温度が広範に変化し得る。エレベータエネルギ貯蔵システムの温度を制御する新規な試みが求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
回生エレベータシステムは、モータリングモードにおいてエレベータを駆動し、かつ回生モードにおいて電気的エネルギを生成する駆動システムを備える。電気的エネルギ貯蔵システムは、上記回生モード中に上記駆動システムが生成した電気的エネルギを蓄える１つあるいは複数のエネルギ貯蔵デバイスを備える。熱電式熱管理システムが上記貯蔵システムの周囲条件を制御する。
【００１０】
上記熱電式温度管理システムは、エネルギ貯蔵デバイスを所望の温度範囲内に維持するために冷却もしくは加熱を行うことができる。この熱電システムは、貯蔵デバイスの温度制御に用いられる空気流を予め冷却もしくは加熱するように空気ダクトに配置してもよく、あるいは、エネルギ貯蔵デバイスに直接に面接触させるようにしてもよい。
【００１１】
回生モード中に生成された過剰なエネルギは、少なくとも部分的には、熱電式温度管理システムの電力供給に用いられ得る。１つあるいは複数の検出パラメータ、例えば電気貯蔵デバイスの充電状態や該デバイスの温度および周囲温度、の関数として温度管理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】電気的エネルギ貯蔵デバイスを所望の温度範囲内に維持するための熱電式熱管理システムを備えた回生エレベータシステムのブロック図。
【図２Ａ】電気的エネルギ貯蔵モジュールに直接に接触した熱電デバイスを用いた熱電式熱管理システムの冷却時の図。
【図２Ｂ】電気的エネルギ貯蔵モジュールに直接に接触した熱電デバイスを用いた熱電式熱管理システムの加熱時の図。
【図３Ａ】電気的エネルギ貯蔵モジュールの温度を制御するために空気流を熱電デバイスで冷却する熱電式熱管理システムの図。
【図３Ｂ】電気的エネルギ貯蔵モジュールの温度を制御するために空気流を熱電デバイスで加熱する熱電式熱管理システムの図。
【図４Ａ】単一のエレベータにおける熱電式熱管理システムの冷却モードの動作を示すフローチャート。
【図４Ｂ】単一のエレベータにおける熱電式熱管理システムの加熱モードの動作を示すフローチャート。
【図５Ａ】エレベータ群の中の少なくとも１つのエレベータが回生モードであって少なくとも１つのエレベータがモータリングモードである回生エレベータシステムにおいて、熱電式熱管理システムの冷却モードの動作を示すフローチャート。
【図５Ｂ】エレベータ群の中の少なくとも１つのエレベータが回生モードであって少なくとも１つのエレベータがモータリングモードである回生エレベータシステムにおいて、熱電式熱管理システムの加熱モードの動作を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、エレベータ１２ａ，１２ｂ，１２ｃを含む回生エレベータシステム１０を示す。各々のエレベータ１２ａ〜１２ｃは、エレベータかご１４ａ〜１４ｃ、カウンタウェイト１６ａ〜１６ｃ、巻き上げモータ１８ａ〜１８ｃ、をそれぞれ備えている。これらのエレベータ１２ａ〜１２ｃを作動させる電力は、電力システム２０によって与えられる。なお、図１には３つのエレベータ１２ａ〜１２ｃを示すが、回生エレベータシステム１０としては、何個のエレベータを含んでいてもよく、１個のエレベータでもよい。
【００１４】
上記電力システム２０は、三相ＡＣ電力供給源２２、パワーコンバータ２４、ＤＣバス２６、平滑キャパシタ２８ａ，２８ｂ，２８ｃ、パワーインバータ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ、コントローラ３２、電気的エネルギ貯蔵システム（ＥＥＳ）３４、熱電（ＴＥ）式ヒータ／クーラ３６、熱電（ＴＥ）式温度管理コントローラ３８、周囲温度センサ４０、ＥＥＳ温度センサ４２、充電状態モニタ４４、ダイナミックブレーキ４６、を含んでいる。
【００１５】
三相ＡＣ電力供給源２２は、商用電源でもよく、電力をパワーコンバータ２４に供給する。パワーコンバータ２４は、三相パワーインバータからなり、電力供給源２２からの三相ＡＣ電力をＤＣ電力に変換する。一つの実施例では、パワーコンバータ２４は、複数のパワートランジスタ回路を含んでいる。コントローラ３２がこれらのパワートランジスタ回路を制御し、電力供給源２２からの三相ＡＣ電力をＤＣ出力電力に変換し、ＤＣバス２６に供給する。なお、電力供給源２２は三相電力供給源として示されているが、単相ＡＣ電力供給源やＤＣ電力供給源を含む他の形式の電力供給源から電力を受けるように電力システム２０を構成することも可能である。
【００１６】
コントローラ３２は、バス２６間の電圧がある電圧閾値レベルを超えないことを保証するために、電圧センサあるいは電圧検出回路を用いて、ＤＣバス２６間の電圧を監視している。この閾値レベルは、コントローラ３２にプログラムすることができるが、電力システム２０の構成要素の過負荷を防止するように設定される。ＤＣバス２６間の電圧が閾値レベルを超えた場合には、コントローラ３２は、ダイナミックブレーキ４６を起動し、１つあるいは複数のダイナミックブレーキ抵抗器を通して電流を流す。これにより、ＤＣバス２６の過剰なエネルギが熱として消散する。
【００１７】
パワーインバータ３０ａ〜３０ｃは、三相パワーインバータであり、ＤＣバス２６からのＤＣ電力を三相ＡＣ電力に変換する。パワーインバータ３０ａ〜３０ｃは、コントローラ３２によって制御される複数のパワートランジスタ回路から構成され得る。パワーインバータ３０ａ〜３０ｃの出力側での三相ＡＣ電力は、エレベータ１２ａ〜１２ｃの巻き上げモータ１８ａ〜１８ｃにそれぞれ供給される。
【００１８】
パワーインバータ３０ａ〜３０ｃの上記のパワートランジスタ回路は、さらに、エレベータ１２ａ〜１２ｃが各々の巻き上げモータ１８ａ〜１８ｃを駆動したときに生じる電力を整流するように機能する。例えば、エレベータ１２ａの巻き上げモータ１８ａが電力を生成しているとすると、コントローラ３２は、生成された電力を整流してＤＣバス２６に供給するように、パワーインバータ３０ａのトランジスタ回路を制御する。平滑キャパシタ２８ａ〜２８ｃは、パワーインバータ３０ａ〜３０ｃによってＤＣバス２６上に供給された整流後の電力を平滑化する。
【００１９】
巻き上げモータ１８ａ〜１８ｃは、エレベータかご１４ａ〜１４ｃとカウンタウェイト１６ａ〜１６ｃとの間の動きの方向および速度をそれぞれ制御している。各々の巻き上げモータ１８ａ〜１８ｃの駆動に必要な電力は、エレベータ１２ａ〜１２ｃ個々の荷重、加速度、および移動方向によって、変化する。例えば、エレベータ１２ａがカウンタウェイト１６ａの重量よりも大きな荷重でかつ上昇方向に加速される場合、あるいは、カウンタウェイト１６ａの重量よりも小さな荷重でかつ下降方向に加速される場合に、巻き上げモータ１８ａの駆動に最大の電力が要求される。もし、エレベータ１２ａの荷重がバランスしており、かつ静止あるいは一定速度で走行している場合には、より少ない電力を使用することとなる。エレベータ１２ａが大荷重で下降しているときあるいは小荷重で上昇しているときに減速すると、エレベータ１２ａが巻き上げモータ１８ａを駆動する。この場合には、巻き上げモータ１８ａが三相ＡＣ電力を生成し、この三相ＡＣ電力が、コントローラ３２による制御下でパワーインバータ３０ａによりＤＣ電力に変換される。変換されたＤＣ電力は、ＤＣバス２６に貯まる。
【００２０】
電力システム２０は、さらに、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３５を介してＤＣバス２６に接続された電気的エネルギ貯蔵システム（ＥＥＳ）３４を備えている。ＥＥＳ３４は、バッテリ貯蔵モジュールを含み、また静電容量型貯蔵モジュールを含む場合もあり、かつこれら貯蔵モジュールの充電および放電を制御するスイッチング回路を備える。
【００２１】
このＥＥＳ３４は、巻き上げモータ１８ａ〜１８ｃの電力要求が負となっている（つまり回生モード）期間に、パワーコンバータ２４およびパワーインバータ３０ａ〜３０ｃからの余剰の出力電力を蓄えるものである。ＥＥＳ３４に蓄えられたエネルギは、電力要求が正となった期間（つまりモータリングモード）に利用することができる。ＥＥＳ３４内でバッテリ貯蔵モジュールに併行して静電容量型貯蔵モジュールを利用することで、巻き上げモータ１８ａ〜１８ｃの電力要求のピーク時に、電流増強を与えることができる。
【００２２】
コントローラ３２は、ＥＥＳ３４に蓄えられる電力を管理するために、ＥＥＳ３４に制御信号を与える。電力要求が正である期間、コントローラ３２は、ＥＥＳ３４に蓄えられていた電力がＤＣバス２６上で利用されることを許可する。電力要求が負である期間は、コントローラ３２は、ＤＣバス２６上の余剰の電力がＥＥＳ３４に蓄えられるようにする。
【００２３】
ＥＥＳ３４を電力システム２０に組み入れることで、いくつかの利点が実現される。巻き上げモータ１８ａ〜１８ｃの電力要求が負である期間に生じた余剰のエネルギを蓄えることにより、ＤＣバス２６上の電力をパワーコンバータ２４を介して三相ＡＣ電力に変換することに伴うエネルギの損失を回避できる。電力供給源２２への電力要求が、ＥＥＳ３４の貯蔵容量によって低減する。停電や電力供給源２２の異常の場合には、限定された緊急時や救出作業のために、ＥＥＳ３４の貯蔵エネルギを巻き上げモータ１８ａ〜１８ｃへの電力供給に利用することができ、これは、エレベータ１２ａ〜１２ｃの拡張サービス運転と呼ばれる。
【００２４】
エレベータシステムにおけるエレベータの周囲条件は、例えば約０℃から約４５℃と幅広く、湿度は９５％にまで達する。ＥＥＳ３４は、エレベータシステム１０の機械室内や昇降路内に配置することができるが、これらの箇所は空調されていないので、温度がさらに大きく変化する。
【００２５】
ＥＥＳ３４内のバッテリは、オーム抵抗や過充電中の発熱作用によって熱を生成する。温度の上昇は、ＥＥＳ３４内のバッテリの劣化を早める。ＥＥＳ３４の局部的な温度制御が熱電（ＴＥ）式温度管理システムによって提供されており、この温度管理システムは、ＴＥヒータ／クーラ３６、ＴＥコントローラ３８、周囲温度センサ４０、ＥＥＳ温度センサ４２、充電状態モニタ４４、を含んでいる。図２Ａ，２Ｂおよび図３Ａ，３Ｂに示すように、ＴＥヒータ／クーラ３６は、ＥＥＳ３４の貯蔵モジュールに直接に接触した熱電素子、あるいはＥＥＳモジュールに導かれる空気を加熱もしくは冷却することでＥＥＳモジュールを間接的に加熱もしくは冷却する熱電素子、を備えている。またＴＥヒータ／クーラ３６は、ＥＥＳモジュールを冷却もしくは加熱するために、熱電素子とともに、ヒートパイプ、ヒートシンク、他の熱交換手段を備えることもできる。他の実施例としては、同時に係属している「エレベータ構成要素を冷却する対流空気流を用いた熱電式熱管理」という名称の特許出願に記載されているように、熱電素子が低温空気ダクトおよび高温空気ダクトとともに用いられる。
【００２６】
ＴＥヒータ／クーラ３６の制御は、周囲温度と、ＥＥＳ３４の局部的な温度と、ＥＥＳ３４の貯蔵モジュールの充電状態と、の関数として、ＴＥコントローラ３８によってなされる。ＴＥヒータ／クーラ３６は、ＤＣバス２６により供給されるＤＣ電力によって動作する。ＴＥヒータ／クーラ３６の熱電素子を通る電流の方向によって、ヒータ／クーラ３６が加熱モードで動作するか冷却モードで動作するかが定まる。この動作モードは、周囲温度とＥＥＳ温度と充電状態とを含む入力に基づき、ＴＥコントローラ３８が決定する。
【００２７】
ＴＥヒータ／クーラ３６を利用することで、熱管理システムの占有スペースが非常に小さくなる。ＴＥヒータ／クーラ３６は、非常に早い応答が可能であり、電流の方向を反転させる単純な手段によって同じデバイスで加熱と冷却の双方を行うことができる。過剰なＤＣ電力がＤＣバス２６上に供給されている条件つまりＥＥＳ３４の過充電状態を招来し得る条件の間は、ＴＥヒータ／クーラ３６はこの余剰電力を冷却のために利用することが可能である。このように過剰な電力を利用することで、潜在的な過充電による熱的作用が抑制される。
【００２８】
ＴＥヒータ／クーラ３６は、また除湿器としても機能する。その結果、貯蔵デバイス３４の表面で凝縮する虞がある湿気を低減することができ、従って、ＥＥＳ３４と周囲環境との間での熱伝達が向上する。
【００２９】
図２Ａおよび図２Ｂは、ＥＥＳバッテリモジュールに直接的な冷却ないしは加熱を与えるＴＥヒータ／クーラ３６の一実施例を示している。図２Ａは、冷却モードでの動作を示し、図２Ｂは、加熱モードでの動作を示す。
【００３０】
図２Ａ，図２Ｂに示すように、一対のＴＥデバイス５０ａ，５０ｂがそれぞれＥＥＳモジュール５２ａ，５２ｂに直接に接触するように配置されている。各々のＴＥデバイス５０ａ，５０ｂは、Ｎ型とＰ型とが交互となった半導体素子の列を備えている。これらのＮ型とＰ型の素子は、図２Ａ，図２Ｂに示すように電流が蛇行して流れるように接続されている。この電流の流れの方向によって、ＥＥＳモジュール５２ａ，５２ｂからＴＥ素子５０ａ，５０ｂへ向かって熱が移動（図２Ａ参照）するか、あるいは、ＴＥ素子５０ａ，５０ｂからＥＥＳモジュール５２ａ，５２ｂへ向かって熱が移動（図２Ｂ参照）するか、が定まる。いずれの場合にも、図２Ａおよび図２Ｂに示すように素子５０ａ，５０ｂの間に空気流５６が導かれる。ＴＥヒータ／クーラ３６は、また、この空気流５６を供給するファン５４を備え、この空気流５６は、熱電素子５０ａ，５０ｂを通り過ぎるように流れる。
【００３１】
ＴＥ素子５０ａ，５０ｂによってなされる加熱および冷却は、Ｎ型およびＰ型の半導体素子の各々において生じる熱の流れに基づく。自由電荷キャリアの移動によって、半導体材料内部での熱の流れが生じる。Ｎ型材料では、自由電荷キャリアは電子であり、電子の流れと同方向に熱の流れが生じる。Ｐ型半導体では、自由電荷キャリアは正孔であり、正孔の流れと同方向に熱の流れが生じる。伝統的に、電流の流れは、電子の流れと逆方向であり、正孔の流れと同方向である。従って、Ｎ型材料では、電子の流れと同方向つまり電流の流れの方向と逆方向に熱が移動し、Ｐ型材料では、正孔の流れおよび電流の流れと同方向に熱が移動する。
【００３２】
図２Ａにおいては、Ｎ型素子内をＥＥＳモジュール５２ａ，５２ｂへ向かって電流が流れる。Ｐ型素子内の電流の流れは、ＥＥＳモジュール５２ａ，５２ｂから離れる方向となる。この結果、Ｎ型素子内の電子およびＰ型素子内の正孔は、いずれも、ＥＥＳモジュール５２ａ，５２ｂから離れる方向へ流れる。従って、ＥＥＳモジュール５２ａ，５２ｂから空気流５６へ向かう方向に温度勾配が生じて、ＥＥＳモジュールから外部へ熱が移動し、上述したように、ＥＥＳモジュールの低温化により、高い周囲温度によるＥＥＳモジュールの充電容量や寿命ならびに性能に対する悪影響が緩和される。このようにして、ＥＥＳモジュールの温度は、後述のように、製品の要求に応じた所望の値ないし所望の範囲に制御することができる。
【００３３】
ＥＥＳモジュール５２ａ，５２ｂを加熱している状態を示す図２Ｂにおいては、電流の方向が図２Ａとは逆となる。電流の流れは、Ｐ型素子ではＥＥＳモジュール５２ａ，５２ｂへ向かって流れ、Ｎ型素子ではＥＥＳモジュール５２ａ，５２ｂへ向かって流れる。この結果、空気流５６側からＥＥＳモジュール５２ａ，５２ｂへ向かう方向に温度勾配が生じて、ＥＥＳモジュール内へ熱が移動し、上述したように、ＥＥＳモジュールの低温化により、低い周囲温度によるＥＥＳモジュールの充電容量や寿命ならびに性能に対する悪影響が緩和される。このようにして、ＥＥＳモジュールの温度は、後述のように、製品の要求に応じた所望の値ないし所望の範囲に制御することができる。
【００３４】
図３Ａおよび図３Ｂは、ＴＥヒータ／クーラ３６の異なる実施例を示しており、ここでは、ＴＥ素子５０ａ，５０ｂが、ファン５４により生成される空気流５６内に配置されている。このＴＥ素子５０ａ，５０ｂによって加熱もしくは冷却された空気流５６は、ＥＥＳモジュール５２ａ，５２ｂを通って流れる。
【００３５】
図３Ａにおいては、素子５０ａ，５０ｂ内を流れる電流によって、Ｎ型素子内の電子およびＰ型素子内の正孔は、素子５０ａ，５０ｂ間を通過する空気流５６から離れる方向に移動する。この結果、空気流５６から離れる方向へと熱勾配ならびに熱の流れが生じ、空気流５６は、素子５０ａ，５０ｂによって冷却されることになる。この冷却された空気流５６がＥＥＳモジュール５２ａ，５２ｂを通って流れるため、熱はモジュール５２ａ，５２ｂから空気流５６へと伝達され、これにより、モジュールが冷却されるとともに、高い周囲温度によるＥＥＳモジュールの充電容量や寿命ならびに性能に対する悪影響が抑制される。
【００３６】
図３Ｂにおいては、素子５０ａ，５０ｂ内の電流の方向は、図３Ａの方向とは逆となる。Ｐ型素子内の正孔およびＮ型素子内の電子は、空気流５６へ向かう方向に移動する。この結果、素子５０ａ，５０ｂから空気流５６へと熱勾配ならびに熱の流れが生じる。そして、空気流５６がＥＥＳモジュール５２ａ，５２ｂを通過するに伴って、空気流５６が熱を伝達し、モジュール５２ａ，５２ｂの温度が、低い周囲温度よりも上昇し、その性能が改善される。
【００３７】
図４Ａ、図４Ｂ、図５Ａおよび図５Ｂは、ＴＥ熱管理システムの動作を示すフローチャートである。図４Ａおよび図４Ｂは、単一のエレベータの運転を伴うシステムにおける冷却モードおよび加熱モードの例をそれぞれ示している。図５Ａおよび図５Ｂは、少なくとも１つのエレベータが回生モードにあって少なくとも１つのエレベータがモータリングモードにあるエレベータ群を備えたエレベータシステムにおける冷却モードおよび加熱モードの例をそれぞれ示している。
【００３８】
図４Ａは、冷却モードにおけるＴＥヒータ／クーラ３６の動作を示す。図４Ａの例では、このハイブリッド型エレベータシステムは、運転されるエレベータを１つだけ備えている。
【００３９】
図４Ａにおいて、ＴLは、ＥＥＳ３４の低温側温度限界を表している。ＴUは、ＥＥＳ３４の高温側温度限界を表している。ΔＴは、低温側温度限界ＴLもしくは高温側温度限界ＴUからの許容し得る正もしくは負の偏差を表している。ＶUは、許容し得る上限ＥＥＳ電圧である。ＳＯＣは、充電状態（state of charge）の略語であり、ＥＥＳ３４の利用可能な充電容量を表している。
【００４０】
図４Ａに示す冷却モードは、ＥＥＳ温度が高温側温度限界ＴUを超えているとＴＥコントローラ３８が判断（ステップ６０）したときに開始する。ＴＥコントローラ３８は、次に、ＥＥＳ電圧ＶEESを、許容し得る上限電圧ＶUと比較する（ステップ６２）。
【００４１】
電圧ＶEESが上限ＶUを超えていたら、ＴＥコントローラ３８は、ＥＥＳ３４およびＴＥヒータ／クーラ３６へ制御信号を送り、ＤＣバス２６からＥＥＳ３４への充電を停止させるとともに、ＤＣバス２６へ供給される回生電力でＴＥヒータ／クーラ３６を冷却モードで作動させてＥＥＳ３４を冷却するようにする（ステップ６４）。
【００４２】
次にＴＥコントローラ３８は、充電状態ＳＯＣをチェックし、許容し得る最大充電状態以上であるかどうか判定する（ステップ６６）。ＳＯＣが最大値未満であれば、ＴＥコントローラ３８は、ＥＥＳ３４によるエレベータへの必要に応じた電力供給を許可する（ステップ６８）。
【００４３】
充電状態が最大値以上である場合には、ＴＥコントローラ３８は自己診断を実行（ステップ６９）し、ステップ６４へ戻る。
【００４４】
ステップ６２において、ＶEESは許容上限電圧ＶUを超えていないとＴＥコントローラ３８が判定した場合には、ＴＥコントローラ３８は、充電状態を上記の最大充電状態の値と比較する。ここで充電状態が最大値未満（ステップ７０）であれば、ＴＥコントローラ３８は、ＥＥＳ３４およびＴＥヒータ／クーラ３６へ制御信号を送り、ＤＣバス２６へ供給される回生電力でＴＥヒータ／クーラ３６を冷却モードで作動させるとともに、ＥＥＳ３４への充電を行うようにする（ステップ７２）。これは、ＥＥＳ温度センサ４２で示されるＥＥＳ３４の温度が、「ＴU−ΔＴ」未満となるまで継続される（ステップ７４）。そして、その時点で、ＴＥヒータ／クーラ３６およびＴＥコントローラ３８は、冷却モードから出ることとなる。
【００４５】
ステップ６２においてＶEESがＶUを超えており、かつ、充電状態ＳＯＣが最大充電状態以上である（ステップ７６）場合には、ＴＥコントローラ３８は、ＥＥＳ３４の充電を停止するようにＥＥＳ３４へ制御信号を与える（ステップ７８）。
【００４６】
そして、ＴＥコントローラ３８は、回生電力が利用可能であるかチェックして判定する（ステップ８０）。回生電力が利用可能であれば、ＴＥコントローラ３８は、回生電力を用いてＴＥヒータ／クーラ３６を冷却モードで動作させる（ステップ８２）。回生電力の利用が不可能であれば、ＴＥコントローラ３８は、ＥＥＳ３４からバス２６へ電力を供給してＴＥヒータ／クーラ３６を冷却モードで動作させるようにする（ステップ８４）。
【００４７】
ＴＥコントローラ３８は、ＥＥＳ温度Ｔが「ＴU−ΔＴ」未満であるかチェックする（ステップ８６）。その判定結果がＮＯであれば、ＴＥコントローラ３８はステップ７８へ戻り、ＥＥＳ３４の充電が引き続き禁止される。もし判定結果がＹＥＳであれば、もはや冷却は不要であるので、システムは、ＴＥヒータ／クーラ３６を作動させることなくＤＣバス２６の定期的な電力分配に戻る（ステップ８８）。
【００４８】
図４Ｂは、単一のエレベータの運転を備えたものにおいて、ＴＥヒータ／クーラ３６の加熱モードの制御を示している。この加熱モードは、ＥＥＳ温度Ｔが低温側温度限界ＴL未満であるとＴＥコントローラ３８が判断（ステップ９０）したときに開始する。ＴＥコントローラ３８は、次に、ＥＥＳ電圧ＶEESを、許容し得る下限電圧ＶLと比較する（ステップ９２）。
【００４９】
ＶEESがＶL未満であれば、ＴＥコントローラ３８は、充電状態ＳＯＣが最小充電状態の値以下であるかどうか判定する（ステップ９４）。その判定結果がＹＥＳであれば、ＴＥコントローラ３８は、ＥＥＳ３４を電力網の電力（例えば電力供給源２２からの電力）でもって充電するようにする。さらに、ＴＥヒータ／クーラ３６を、電力網の電力もしくは回生電力でもって加熱モードで動作させる（ステップ９６）。
【００５０】
充電状態が最小充電状態の値を超えている場合には、ＴＥコントローラ３８は、ＥＥＳ３４の放電を停止し、ＥＥＳ３４を加熱するために、回生電力もしくは電力網の電力を用いてＴＥヒータ／クーラ３６を加熱モードで動作させる（ステップ９８）。
【００５１】
そして、ＴＥコントローラ３８は、ＶEESを下限電圧ＶLと比較する（ステップ１００）。このＶEESが下限電圧ＶL未満であれば、自己診断を実行し（ステップ１０２）、かつＴＥコントローラ３８はステップ９８へ戻る。従って、ＥＥＳ３４の放電は、ＶEESがＶL以上となるまで許可されない。そして、その時点で、ＴＥコントローラ３８は、ＥＥＳ３４からエレベータに必要に応じて電力供給することを許可する（ステップ１０４）。
【００５２】
ステップ９２においてＶEESはＶL未満であるとＴＥコントローラ３８が判定した場合には、ＴＥコントローラ３８は、次に充電状態をチェックする。充電状態ＳＯＣが最大充電状態の値未満であれば（ステップ１０６）、ＴＥコントローラ３８は、回生電力を用いてＴＥヒータ／クーラ３６を加熱モードで作動させる。さらに、回生電力を用いてＥＥＳ３４の充電を行う（ステップ１０８）。
【００５３】
ＴＥコントローラ３８は、ＥＥＳ３４の温度Ｔおよび電圧ＶEESの双方の監視を継続する。温度Ｔが「ＴL＋ΔＴ」を超え、かつ電圧ＶEESがＶLを超えたとき（ステップ１１０）に、ＴＥコントローラ３８は、ＥＥＳ３４からエレベータに必要に応じて電力供給することを許可する（ステップ１１２）。
【００５４】
ＶEESがＶL以上であり、かつ充電状態が最大値よりも大きければ（ステップ１１４）、ＴＥコントローラ３８はＥＥＳ３４の充電を停止し、回生電力を用いてＴＥヒータ／クーラ３６を加熱モードで作動させる（ステップ１１６）。
【００５５】
ＴＥコントローラ３８は、温度を監視し、この温度が「ＴL＋ΔＴ」を超えたか判定する（ステップ１１８）。温度が「ＴL＋ΔＴ」を超えない限りは、ＥＥＳ３４の充電は停止しており、かつ、回生電力を用いたＴＥヒータ／クーラ３６の加熱動作が継続する（ステップ１１６）。温度が「ＴL＋ΔＴ」を超えると、ＴＥコントローラ３８は、ＥＥＳ３４からエレベータに必要に応じて電力供給することを許可する（ステップ１２０）。
【００５６】
図５Ａは、エレベータ群を備える場合のＴＥヒータ／クーラ３６の冷却モードでの動作を示しており、エレベータ群の少なくとも１つのエレベータが回生モードで動作し、少なくとも１つのエレベータがモータリングモードで動作している。冷却モードは、ＥＥＳ温度Ｔが高温側温度限界ＴUよりも高いとＴＥコントローラ３８が判定したときに開始する（ステップ１３０）。ＴＥコントローラ３８は、次に、ＥＥＳ電圧ＶEESを許容される上限電圧ＶUと比較する（ステップ１３２）。
【００５７】
ＶEESがＶUを超えていれば、ＴＥコントローラ３８は、ＥＥＳ３４およびＴＥヒータ／クーラ３６に制御信号を送る。ＤＣバス２６からのＥＥＳ３４の充電は停止し、かつＤＣバス２６に供給される回生電力が、ＥＥＳ３４を冷却すべくＴＥヒータ／クーラ３６への電力供給に用いられる（ステップ１３４）。
【００５８】
次に、ＴＥコントローラ３８は、ＥＥＳ３４の充電状態ＳＯＣをチェックし、ＳＯＣが許容される最大充電状態以上であるかどうか判定する（ステップ１３６）。もしＳＯＣが最大値を下回っていれば、点検が要求される（ステップ１３８）。
【００５９】
ＳＯＣが許容される最大充電状態以上であれば、ＴＥコントローラ３８は、システム内の他のエレベータに必要に応じて電力供給するようにＥＥＳ３４を制御する（ステップ１４０）。ＴＥヒータ／クーラ３６とエレベータとの間の定期的な電力分配制御は、ＥＥＳ温度Ｔがもはや高温側温度限界ＴUを超えなくなるまで継続する（ステップ１４２）。
【００６０】
ステップ１３２においてＶEESが許容される上限電圧ＶU以下であるとＴＥコントローラ３８が判定した場合には、ＴＥコントローラ３８は、充電状態ＳＯＣを最大充電状態の値と比較する。もし充電状態の値が最大値未満であれば（ステップ１４４）、ＴＥコントローラ３８は、ＥＥＳ３４およびＴＥヒータ／クーラ３６の双方に制御信号を送り、ＤＣバス２６に供給される回生電力によってＴＥヒータ／クーラ３６を冷却モードで動作させるとともに、ＥＥＳ３４の充電を行う（ステップ１４６）。これは、ＥＥＳ温度Ｔが「ＴU−ΔＴ」未満となるまで継続される（ステップ１４８）。そして、その時点で、ＴＥコントローラ３８は、回生電力を用いたＥＥＳ３４の充電は継続するが、ＴＥヒータ／クーラ３６の動作は停止される（ステップ１５０）。
【００６１】
ＶEESがＶUよりも高く（ステップ１３２）、かつ充電状態ＳＯＣが許容される最大充電状態以上であれば（ステップ１５２）、ＴＥコントローラ３８は充電を停止するようにＥＥＳ３４に制御信号を送る（ステップ１５４）。そして、ＥＥＳ３４は、他のエレベータへの必要に応じた電力供給に利用される（ステップ１５６）。
【００６２】
もし回生電力が利用可能であれば（ステップ１５８）、ＴＥコントローラ３８は、回生電力を用いてＴＥヒータ／クーラ３６を冷却モードで動作させる（ステップ１６０）。もし回生電力が利用不可能であれば、ＴＥコントローラ３８は、ＥＥＳ３４がＴＥヒータ／クーラ３６に電力供給して冷却モードで動作させるようにする（ステップ１６２）。
【００６３】
ＴＥコントローラ３８は、ＥＥＳ温度Ｔが「ＴU−ΔＴ」未満であるかチェックする（ステップ１６４）。もし判定結果がＮＯであれば、ＴＥコントローラ３８はステップ１５４へ戻る。判定結果がＹＥＳであれば、もはや冷却は不要であるので、システムは、ＴＥヒータ／クーラ３６を作動させることなくＤＣバス２６の定期的な電力分配に戻る（ステップ１６６）。
【００６４】
図５Ｂは、複数のエレベータが作動しているものにおいて、ＴＥコントローラ３８およびＴＥヒータ／クーラ３６が加熱モードであるときの動作を示す。加熱モードは、ＥＥＳ温度Ｔが低温側温度限界ＴLよりも低いとＴＥコントローラ３８が判定したときに開始する（ステップ１７０）。
【００６５】
図５Ｂは、ＴＥヒータ／クーラ３６が加熱モードであるときの制御を示しているが、複数のエレベータの中の少なくとも１つのエレベータが回生モードにあり、別のエレベータがモータリングモードにある。この加熱モードは、ＥＥＳ温度Ｔが低温側温度限界ＴL未満であるとＴＥコントローラ３８が判断（ステップ１７０）したときに開始する。ＴＥコントローラ３８は、次に、ＥＥＳ電圧ＶEESを、下限電圧ＶLと比較する（ステップ１７２）。
【００６６】
ＶEESがＶL未満であれば、ＴＥコントローラ３８は、充電状態ＳＯＣが最小充電状態の値以下であるかどうか判定する（ステップ１７４）。その判定結果がＹＥＳであれば、ＴＥコントローラ３８は、ＥＥＳ３４を電力網の電力（例えば電力供給源２２からの電力）でもって充電するようにする。さらに、ＴＥヒータ／クーラ３６を、電力網の電力もしくは回生電力でもって加熱モードで動作させる（ステップ１７６）。
【００６７】
充電状態が最小充電状態の値を超えている場合には、ＴＥコントローラ３８は、ＥＥＳ３４の放電を停止し、ＥＥＳ３４を加熱するために、回生電力もしくは電力網の電力を用いてＴＥヒータ／クーラ３６を加熱モードで動作させる（ステップ１７８）。
【００６８】
そして、ＴＥコントローラ３８は、ＶEESを下限電圧ＶLと比較する（ステップ１８０）。このＶEESがＶL未満であれば、自己診断を実行し（ステップ１８２）、かつＴＥコントローラ３８はステップ１７８へ戻る。従って、ＥＥＳ３４の放電は、ＶEESがＶL以上となるまで許可されない。そして、その時点で、ＴＥコントローラ３８は、ＥＥＳ３４が所望の充電状態（最小値よりも大きい状態）にあるか判定する（ステップ１８４）。判定結果がＹＥＳであれば、ＴＥコントローラ３８は、ＥＥＳ３４からエレベータに必要に応じて電力供給することを許可する（ステップ１８６）。もしＮＯであれば、ＴＥコントローラ３８は、ＥＥＳ３４が回生電力で充電されるようにし（ステップ１８８）、かつ充電状態の監視を継続する（ステップ１８４）。
【００６９】
ステップ１７２においてＶEESがＶL未満であると判定された場合には、ＴＥコントローラ３８は、次に、充電状態をチェックする。充電状態ＳＯＣが最大充電状態の値よりも小さければ（ステップ１９０）、ＴＥコントローラ３８は、回生電力を用いてＴＥヒータ／クーラ３６を加熱モードで作動させる。さらに、回生電力を用いてＥＥＳ３４の充電を行う（ステップ１９２）。
【００７０】
ＴＥコントローラ３８は、ＥＥＳ３４の温度Ｔおよび電圧ＶEESの双方の監視を継続する。温度Ｔが「ＴL＋ΔＴ」を超え、かつ電圧ＶEESがＶLを超えたとき（ステップ１９４）に、ＴＥコントローラ３８は、ＥＥＳ３４からエレベータに必要に応じて電力供給することを許可する（ステップ１９６）。
【００７１】
ＶEESがＶL以上であり、かつ充電状態が最大値よりも大きければ（ステップ１９８）、ＴＥコントローラ３８はＥＥＳ３４の充電を停止し、回生電力を用いてＴＥヒータ／クーラ３６を加熱モードで作動させる（ステップ２００）。
【００７２】
ＴＥコントローラ３８は、ＥＥＳ温度Ｔを監視し、この温度Ｔが「ＴL＋ΔＴ」を超えたか判定する（ステップ２０２）。この判定結果がＮＯであれば、ＥＥＳ３４の充電は禁止され、かつ、回生電力を用いたＴＥヒータ／クーラ３６の加熱動作が継続する（ステップ２００）。温度が「ＴL＋ΔＴ」を超えると、ＴＥコントローラ３８は、ＥＥＳ３４からエレベータに必要に応じて電力供給することを許可する（ステップ２０４）。
【００７３】
ハイブリッドエレベータにおけるエネルギ貯蔵システムのための上記のＴＥ熱管理システムは、エネルギ貯蔵デバイスを、制御された環境温度内に維持し、最大限の寿命を実現する。バッテリの寿命は、一般に温度の上昇に伴って急激に減少するので、ＴＥ熱管理システムは、高温環境下あるいは充放電条件下において、熱電式冷却を提供し、電気的エネルギ貯蔵モジュールを、寿命やサイクル寿命あるいは電気化学的性能などに関する製品の要求に応じた所望の温度範囲内に制御する。
【００７４】
さらに、ＴＥ熱管理システムは、周囲温度が過度に低い場合には、加熱を提供する。エネルギ貯蔵デバイスの比電力は、温度低下に伴って低下する。ＴＥ熱管理システムは、ＥＥＳシステムの性能安定化や寿命の向上のために最低温度よりも高くエネルギ貯蔵デバイスの温度を維持する必要がある場合に、熱電式加熱を提供する。
【００７５】
局部的な温度制御の提供のために熱電式デバイスを利用することで、この熱管理システムは、空調がなされていない機械室内や昇降路内のような場所にあるエネルギ貯蔵デバイスの熱管理を実現することができる。このＴＥ熱管理システムの利点としては、占有スペースが非常に小さいこと、応答が非常に早いこと、複数の機能（加熱および冷却）を同じデバイスで実現し得ること、エネルギ効率を改善すべく電力網からの余分な電力あるいはエレベータ駆動機構からの回生電力を利用し得ること、バッテリの寿命が延びること、ハイブリッドエレベータシステムの高品質な運転が安定的に維持されること、が挙げられる。
【００７６】
本発明を好ましい実施例を参照して説明したが、当業者であれば、本発明の範囲を逸脱することなく本発明の形態や詳細を変更し得ることが理解できるであろう。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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