(57)【要約】  本発明は、複数の階を有する建物内のマルチカーエレベータシステムにおける停電に対処するシステム及び方法を提供する。本システムは、当該エレベータに接続されているエネルギー計算機を備え、エレベータシステムの総エネルギーと、停電に対処するのに必要とされる総エネルギーと、停電準備手順及び停電対処手順とを確定する。本システムはまた、１基又は複数基のエレベータ及びエネルギー計算機に接続される移動制御装置も備える。移動制御装置は、エネルギー計算機から準備手順及び対処手順を受け、停電が生じていない場合は準備手順を実行し、停電が生じた場合は対処手順を実行する。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の階を有する建物内のエレベータシステムにおける停電に対処する装置であって、
１基又は複数基のエレベータと、
前記エレベータに接続されると共に、前記エレベータシステムの総エネルギーと、停電に対処するのに必要とされる総エネルギーと、準備手順及び対処手順とを確定することが可能なエネルギー計算機と、
前記１基又は複数基のエレベータ及び前記エネルギー計算機に接続される移動制御装置と
を備え、
前記移動制御装置は、前記エネルギー計算機から前記準備手順及び前記対処手順を受け、停電が生じていない場合は前記準備手順を実行し、停電が生じている場合は前記対処手順を実行する、装置。
【請求項２】
前記１基又は複数基のエレベータは、可変速駆動装置及び直流バスを備え、
共通の直流バスが前記エレベータそれぞれの前記直流バスに接続されることによって、該エレベータがエネルギーを生成すると該エレベータそれぞれの前記可変速駆動装置が前記直流バスに給電し、該エレベータがエネルギーを消費すると該可変速駆動装置が前記直流バスから電力を消費するようにし、
前記移動制御装置は前記１基又は複数基のエレベータの前記可変速駆動装置に接続されると共に、該１基又は複数基のエレベータの該可変速駆動装置を制御することによって前記準備手順及び前記対処手順を実行する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
１つ又は複数のコンデンサが前記共通の直流バスに接続される、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
電力を消費中の前記エレベータは、前記共通の直流バスから電力を受けて前記対処手順を実行する、請求項２又は３に記載の装置。
【請求項５】
電力を消費中の前記エレベータは、前記コンデンサから電力を受けて前記対処手順を実行する、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
電力を消費中の前記エレベータは、運動エネルギーを用いて前記対処手順を実行する、請求項４に記載の装置。
【請求項７】
前記１基又は複数基のエレベータは、秤装置と速度測定装置とを備え、
前記エネルギー計算機は、前記１基又は複数基のエレベータの前記秤装置及び前記速度測定装置に接続され、前記秤装置からの荷重に関する情報、並びに前記速度測定装置からの速度及び方向に関する情報を受け取る、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記エネルギー計算機は、前記建物内の前記階のマップと、前記エレベータのカウンターウェイト比と、前記１基又は複数基のエレベータの複数のエネルギー消費パラメータとを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記システムの総エネルギーは、重力方向に移動中の前記１基又は複数基のエレベータによって回生されているエネルギーを含み、
前記停電に対処するのに必要とされるエネルギーは、重力とは逆の方向に移動中の１基又は複数基のエレベータを前記建物内の階に移動させるのに必要とされるエネルギーを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記エネルギー計算機は、前記準備手順を確定する複数の規定を含み、該規定は、
前記エレベータシステム内の総エネルギーが、前記停電に対処するのに必要とされる総エネルギーよりも大きい場合は、空のエレベータを下降させること、及び
前記エレベータシステム内の総エネルギーが、前記停電に対処するのに必要とされる総エネルギーよりも小さい場合は、空のエレベータを上昇させ、エネルギーを消費中の空のエレベータの速度を下げ、且つ／又はエネルギーを消費中の使用中のエレベータの速度を下げること
を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記準備手順は以下の：
空のエレベータを下降させる命令、
空のエレベータを上昇させる命令、
空のエレベータの速度を下げる命令、及び
使用中のエレベータの速度を下げる命令
のいずれか１つ又は複数の命令を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記エネルギー計算機は、前記対処手順を確定する複数の対処規定を含み、該規定は、
空であると共に電力を消費中のエレベータを停止させること、
重力方向に移動中のエレベータをその移動方向に最も遠い階に停止させること、及び
重力とは逆の方向に移動中の使用中のエレベータをその移動方向に次の階に停止させること
を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記対処手順は、前記１基又は複数基のエレベータの速度及び行き先を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
前記エネルギー計算機及び前記移動制御装置に接続されると共に、該エネルギー計算機及び該移動制御装置に給電する無停電電源をさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
前記無停電電源はインバータと１つ又は複数のバッテリーとを備える、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
エレベータシステムにおける停電に対処する方法であって、
前記エレベータシステム内の総エネルギーと停電に対処するのに必要とされる総エネルギーとを計算すること、
準備手順及び対処手順を用意すること、
停電が生じていない場合は前記準備手順を実行すること、及び
停電が生じている場合は前記対処手順を実行すること
を含む、方法。
【請求項１７】
エレベータシステムを用いて、停電発生時に建物使用者を避難させる方法であって、
建物使用者を最大積載量まで１基又は複数基のエレベータに乗せるステップと、
前記エレベータシステム内の前記エレベータの位置及び荷重を評価するステップと、
電力を回生するのに十分な負荷を有するエレベータから避難させ、且つ回生電力を消費していることで不十分な負荷を有するエレベータから避難させる最適な避難手順を用意するステップと、
前記避難手順を実行するのに移動制御装置を用いるステップと、
前記エレベータに接続されている共通の直流バスの電圧を監視するステップと、
前記共通の直流バスの前記電圧のいかなる変動にも対処するように、移動中のエレベータの速度を調整するステップと、
前記避難手順が完了すると建物使用者を前記エレベータから降ろすステップと、
空のエレベータを上方に送るのに前記移動制御装置を用いるステップと、
前記エレベータが電力を回生するのに十分な負荷を有さなくなるまで上記ステップを繰り返すステップと
をさらに含む、方法。
【請求項１８】
電力を回生するのに十分な負荷を有さないエレベータから避難させるために給電するように、前記システム内に残存しているエネルギーを用いるステップと、
前記エレベータシステム内のエレベータから避難させるために前記システム内に残っているエネルギーが十分でなくなるまで前記ステップを繰り返すステップと
をさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
エレベータシステムを用いて、停電発生時に建物使用者を避難させる装置であって、
積載量がゼロの１基又は複数基のエレベータと、
前記エレベータに接続されると共に、前記エレベータシステムの総エネルギーと、ゼロよりも大きい負荷を有するエレベータから避難させるのに必要とされる総エネルギーと、避難手順とを確定することが可能なエネルギー計算機と、
前記１基又は複数基のエレベータ及び前記エネルギー計算機に接続される移動制御装置と
を備え、
前記移動制御装置は前記避難手順を受けて該避難手順を実行する、装置。
【請求項２０】
前記１基又は複数基のエレベータは、可変速駆動装置と直流バスとを備えており、
共通の直流バスが前記エレベータそれぞれの前記直流バスに接続されることで、前記エレベータがエネルギーを生成すると該各エレベータの前記可変速駆動装置が前記直流バスに給電し、前記エレベータがエネルギーを消費すると前記直流バスから電力を消費するようになっており、
前記移動制御装置は前記１基又は複数基のエレベータの前記可変速駆動装置に接続され、該１基又は複数基のエレベータの該可変速駆動装置を制御することによって前記避難手順を実行する、請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
１つ又は複数のコンデンサが前記共通の直流バスに接続される、請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
電力を消費中の前記エレベータは、前記共通の直流バスから電力を受けて前記避難手順を実行する、請求項２０又は２１に記載の装置。
【請求項２３】
電力を消費中の前記エレベータは、前記共通の直流バス及び前記コンデンサから電力を受けて前記避難手順を実行する、請求項２１に記載の装置。
【請求項２４】
電力を消費中の前記エレベータは運動エネルギーを用いて前記避難手順を実行する、請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
前記１基又は複数基のエレベータは秤装置を備え、
前記エネルギー計算機は前記秤装置に接続される、請求項１９に記載の装置。
【請求項２６】
前記エネルギー計算機は、前記建物内の階のマップと、前記エレベータのカウンターウェイト比と、前記１基又は複数基のエレベータの複数のエネルギー消費パラメータとを含む、請求項１９に記載の装置。
【請求項２７】
前記避難手順は以下の：
空のエレベータを上昇させる命令、
積載されているエレベータを下降させる命令、
空のエレベータの速度を下げる命令、及び
積載されているエレベータの速度を下げる命令
のいずれか１つ又は複数の命令を含む、請求項１９に記載の装置。
【請求項２８】
前記エネルギー計算機及び前記移動制御装置に接続されると共に、該エネルギー計算機及び該移動制御装置に給電する無停電電源をさらに備える、請求項１９に記載の装置。
【請求項２９】
前記無停電電源はインバータと１つ又は複数のバッテリーとを含む、請求項２８に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
停電発生時にエレベータ内に乗客が閉じ込められてしまうことの問題が懸念されて久しい。停電発生時では、建物に機能的な非常用発電機が備わっていない限り、乗客はおそらくは何時間か後の復電まで閉じ込められることになる。混んだエレベータ内に閉じ込められることは、不快であり、おそれを感じるであろうし、また、危険である可能性もあるであろう。
【背景技術】
【０００２】
高さが約７５フィート（約２２．８６メートル）よりも高い建物は、停電の際に少なくとも１つのエレベータを作動させるのに十分な容量を備えた非常用発電機を有する必要がある。エレベータ制御システムは典型的に、「非常用電力作動部（Emergency Power Operation）」として知られるものを有する。機能的な非常用発電機を有する建物であっても、非常用電力は通常、即座に起動しない（供給されない）。電力は典型的に約１０秒間遮断される。電力が遮断されると、ブレーキがかかってエレベータが急停止するが、この急停止もまた、乗客におそれを感じさせると共に危険である可能性がある。正常停止の際、可変速駆動装置を用いて、エレベータが完全に停止するまでエレベータの速度を落とし（ramp）、その後でパーキングブレーキとしてブレーキをかける。非常用電力は最終的に、停止したエレベータに（一度に１基ずつ）各エレベータの乗客をロビーに避難させてから遮断するようになっている。
【０００３】
停電（power outages）には２つの悪影響がある：
（１）電力が失われると、エレベータは電圧遷移及び機械操作を受けるため、電気的又は機械的に停止する可能性がある。非常用電力が起動する場合、停止しているエレベータは熟練したエレベータ整備員による介入なしには再び運転することができないため、乗客を非常に長いこと閉じ込めておくことになる。
（２）急停止により、乗客は負の加速度（１ｇは超えないものと考えられる）を受ける。しかしながら、１ｇの負の加速度により乗客が倒れて負傷する可能性がある。このことは特に、年配者、ハンディキャップ者、虚弱な乗客に当てはまる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
急停止ではなく次の可能な停止階に正常に停止するまで、停電後もエレベータを運転し続けさせることによって、停電の影響若しくは非常用電力が利用可能な場合の遮断の影響をなくす又は最小限にとどめることが望ましい。これにより、乗客の負傷又は閉じ込めの可能性が最小となり、エレベータの電気的又は機械的なシステムの停止の可能性が減り、且つ、非常用発電機が起動するか又は電力が復電したときにエレベータが直ちに元に戻って運転することができる状態となる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
［発明の簡潔な概要］
本発明は、複数の階を有する建物内のエレベータシステムにおける停電に対処するシステム及び方法を提供する。本システム（１基又は複数基のエレベータを有する）では、エネルギー計算機がエレベータに接続されており、エレベータシステムの総エネルギーと、停電に対処するのに必要とされる総エネルギーと、停電準備手順及び停電対処手順とを確定する。本システムはまた、１基又は複数基のエレベータ及びエネルギー計算機に接続される移動制御装置も有する。移動制御装置は準備手順及び対処手順をエネルギー計算機から受ける。移動制御装置は、停電が生じていない場合は準備手順を実行し、停電が生じている場合は対処手順を実行する。本発明は、エレベータシステム全体に蓄積されているエネルギーを用いて、次の可能な階での又は利用可能なエネルギーが不十分な場合は階間で正常停止を行うようにエレベータに給電することによって、停電後のエレベータの急停止をなくすか又は最小限にとどめる。
【０００６】
［発明の詳細な説明］
本発明は、停電後のエレベータの急停止をなくす又は最小限にとどめること、及び次の可能な階での正常停止をエレベータに行わせることに関する。システム内のエネルギーが不十分な場合では、エレベータは次の階に到着する前に正常停止を行うことになる。本発明はこのような正常停止を、何基かのエレベータに通常蓄積されているエネルギーを利用すると共にそのエネルギーを停電時に移動中の全てのエレベータ間で共有することによって可能にする。
【０００７】
エレベータシステム内の各エレベータは、（そのカウンターウェイトを除いた）その荷重（エレベータかご内の人の重量）及び建物内での位置によるポテンシャルエネルギーを有する。満員のエレベータ（そのカウンターウェイトよりも大きな荷重を有する）が上方階に搬送されると、電源からのエネルギーがポテンシャルエネルギーに変換される。同様に、空のエレベータかご（そのカウンターウェイトよりも小さい荷重を有する）が下方階に搬送される場合、エレベータシステムのポテンシャルエネルギーが増す。
【０００８】
エレベータは電力を消費すると共に回生する。エレベータかご内の荷重とエレベータカウンターウェイトとの重量不均衡により、荷重及びカウンターウェイトのうちの重い方の方向にエレベータシーブに正味負荷トルクが生じる。エレベータは、エレベータかご（及びその内容物）がカウンターウェイトよりも重く下降中であるか又はカウンターウェイトよりも軽く上昇中である場合等、エレベータかごが正味負荷トルクと同じ方向に移動する際に電力を回生する。エレベータは、エレベータかごが正味負荷トルクとは逆の方向に移動する場合にエネルギーを消費する。
【０００９】
本発明は、エレベータシステム内の全てのエレベータのポテンシャルエネルギー及び／又は回生電力を用いて、電源遮断直後に正常停止を行うように移動中の全てのエレベータに給電する十分なエネルギーがあることを保証するようにする。停電発生時では、システム内の使用中のエレベータが全て、システム内の或る階で停止することが理想である。システム内のエネルギーが不十分である場合、エレベータは階間で正常停止することが可能である。
【００１０】
本発明は、エネルギー計算機と移動制御装置とを備える。エネルギー計算機は、各エレベータのポテンシャルエネルギー、したがってエレベータシステムのポテンシャルエネルギーを連続的に計算する。総ポテンシャルエネルギーに基づき、エネルギー計算機は、システムのエネルギー状態を停電「準備手順」、その瞬時に生じた場合の停電「対処手順」を命令する５つのシナリオのうちの１つに分類する。考えられ得る停電準備手順は、電力不足が生じた場合に、空のエレベータの速度若しくは位置又は使用中のエレベータの速度を変えることによってポテンシャルエネルギーの一部を回生すること、及び、エネルギーが余剰となっている場合にＤＣコンデンサ又は空のエレベータ内に余剰エネルギーを蓄積することを含む。停電対処手順は、好ましくは或る階で正常停止を行わせるための、システム内の各エレベータの速度、方向、及び行き先の予定である。停電準備手順及び停電対処手順は、エネルギー計算機によって連続的に確定されて、移動制御装置に知らされる。移動制御装置は、停電が生じる場合又は生じた場合の停電準備手順又は停電対処手順の実行を制御する。停電前及び停電後のエネルギー計算機のアクション示すフローチャートを図１に示す。
【００１１】
停電が起こる場合、移動制御装置は、エネルギー計算機から受けた停電対処手順に従って全てのエレベータの移動の制御を行う。移動制御装置はエレベータ駆動システムを制御し、エレベータ駆動システムは各エレベータの方向、速度、及び停止を制御する。エレベー駆動システムは、移動制御装置の命令で、停電対処手順が指定した速度で各エレベータを運転させる。エレベータがエネルギー計算機が指定した停止階に近づくと、移動制御装置がエレベータ駆動システムに命令を送り、駆動システムは指定した停止階にエレベータを停止させることになる。
【００１２】
エネルギー計算機は、システムを５つの停電対処シナリオのうちの１つに分類することによって停電対処手順を確定する。一対処規定は、電力回生中のエレベータシステム内のエレベータ全てをそれぞれの移動方向に最も遠い停止階に送り、電力消費中の全てのエレベータをそれぞれの移動方向に最も近くの可能な停止階に停止させることである。別の対処規定は、使用中のエレベータを移動させるのに必要とされるエネルギーを保存するために、エネルギー消費中の空のエレベータを急停止させることである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
一実施形態では、各エレベータの可変速駆動装置（ＶＳＤ）を用いてどのエレベータが電力回生中であるかを判定する。代替的な一実施形態では、各エレベータの正味負荷トルクの方向が求められてその移動方向と比較され、それらの方向が同じである場合は、エレベータは電力回生中である。この実施形態では、負荷トルクを計算するために秤装置を用いてエレベータかご荷重を求める。双方の実施形態では、回生電力は、エレベータシステム内の他のエレベータに共通のＤＣバスによって供給されるか、又は共通のＤＣバスに接続されているＤＣコンデンサによって蓄積される。
【００１４】
停電発生時では、エネルギー消費中のエレベータは、エネルギーを保存するためにそれぞれの移動方向に次の可能な停止階に向けられる。エネルギー消費中のエレベータは、システム内の他のエレベータによって供給される回生電力、共通のバス又はＶＳＤのＤＣコンデンサ内に蓄積されているエネルギー、及び／又はエレベータ内の運動エネルギーによって給電される。
【００１５】
或る階に停止するエレベータはそれぞれのドアを開いて乗客を降ろす。エレベータドアは、ＶＳＤ若しくは共通のＤＣバスのＤＣコンデンサ内に蓄積されているエネルギーを用いて、又はバッテリーを用いて開く。
【００１６】
本発明は、非常用発電機を有さない建物において使用することができる。本発明の制御システムは停電発生時に作動し続けるために自身のバックアップ電源を必要とする。制御システム電源はバッテリーによってバックアップされるインバータとすることができる。
【００１７】
システム部材
実際、新しいエレベータは全てＡＣモータ及び可変速駆動装置（ＶＳＤ）を利用している。本発明は、各エレベータのＶＳＤの直流（ＤＣ）バスを共通のＤＣバスに接続することによって、エレベータシステム内のエレベータ間でエネルギーを共有することに基づいている。各ＶＳＤは、フィルタリングに加え、リプル電流が何らかの短期エネルギー蓄積を行うコンデンサを含む。さらなるＤＣコンデンサを共通のＤＣバスに接続してさらなるエネルギー蓄積を行う。これに関して、出願人は、２００４年２月２７日に出願の米国特許出願第１０／７８８，８５４号（参照により本明細書に援用する）を参照する。
【００１８】
エネルギー計算機は、エレベータシステムのエネルギー状態を監視し、停電準備手順及び停電対処手順を確定する。移動制御装置は、エレベータ駆動システムを制御することによって適宜、準備手順及び対処手順を実行する。移動制御装置はインバータによって給電され、バッテリー（ＵＳＰ：無停電電源）によってバックアップされる。
【００１９】
エレベータシステム内の各エレベータには各エレベータの負荷状態を測定する秤装置が備わっている。この情報がエネルギー計算機に入力される。
【００２０】
エネルギー計算機
エネルギー計算機は、エレベータシステムの静的データ及び動的データに関する情報を有する。これらとして、以下のような静的パラメータが挙げられる：（ｉ）建物内の各階の位置のマップ（ミリメートル）、（ｉｉ）建物内の各エレベータシステムのカウンターウェイト比、及び（ｉｉｉ）そのエネルギー消費を計算するのに必要とされる各エレベータのパラメータ（例えば、効率、慣性、ローピング構成（roping arrangement：ロープ掛け構成）。また、これらとして、以下のような動的パラメータが挙げられる：（ｉ）エレベータシャフト（elevator shaft：エレベータ昇降路）における各エレベータかごのその時点での位置（ミリメートル）、（ｉｉ）各エレベータのその時点での速度、及び（ｉｉｉ）各かご内のその時点での荷重。
【００２１】
エネルギー計算機は、使用中のエレベータ全てに次の可能な停止階に到着させるために、停電準備の方法及び停電対処の方法を確定するのにシステム内のエネルギーを連続的に計算する。各エレベータに関する上記データに基づき、エネルギー計算機は次の可能な停止階に各エレベータが移動するのに必要とされるエネルギーを計算する。エネルギーが余剰となっている場合、エネルギー計算機は準備手順を確定して、可能であれば空のエレベータ内に余剰エネルギーを蓄積することで、停電の際にそのエネルギーを用いることができるようにする。
【００２２】
エネルギー計算機は、正常作動の際にエレベータを送る機能を有する。これにより、停電が起こったとしても十分なエネルギーがシステム内に存在することが保証される。
【００２３】
エネルギー計算機が遭遇し得るいくつかのシナリオを以下のいくつかの例において示し、これらのシナリオは以下の仮定を用いる：（１）カウンターウェイト比は５０％であるとする仮定（実際には、エネルギー計算機は各エレベータの実際のカウンターウェイト比を知ることになる）、及び（２）システム効率が１００％であるとする仮定（エネルギー計算機は、各エレベータの改善されたエネルギーモデル（これにより、特定の荷重及び速度での特定の移動の際に、各エレベータが消費又は回生するエネルギーの量を計算することができる）を有する）。これらのシナリオは、考えられ得る仮説的シナリオ（停電後に起こり得る）にすぎないが、いずれもの必要なアクションを行うためにエネルギー計算機によって停電前に検出されることを強調しておくことが重要である。
【００２４】
エネルギー計算機は停電準備手順を提供し、この停電準備手順は以下の命令のいずれかを含む：
１．空のエレベータを、エネルギーを供給するために上昇させるか、又はエネルギーを蓄積するために下降させること。
２．エネルギーを保存するためにエレベータを低速で下降させること。
【００２５】
エネルギー計算機はまた停電対処手順を提供し、この停電対処手順は以下の命令を含む：
１．エレベータシステム内の各エレベータが運転すべき速度。
２．各エレベータが停止すべき行き先。移動中のエレベータの場合ではこの行き先は通常、次の可能な停止階であるか、又はシステム内に十分なエネルギーがない場合は階間であるであろう。回生中のエレベータの場合では、エレベータが回生中のエネルギーをシステム内の他のエレベータに給電する必要がある場合、行き先は、次の可能な停止階よりも遠い可能性がある。
３．エレベータが向かっている行き先を考慮する際、エネルギー計算機は、回生中のエレベータの行き先よりも、移動中のエレベータの行き先を考慮する。例えば、移動中のエレベータの行き先までの距離が回生中のエレベータの行き先までの距離よりも長い場合、回生中のエレベータの行き先を１つの停止階だけ延ばすことで、十分なエネルギーが移動中のエレベータに供給されることを保証するようにする。
４．回生中のエレベータの行き先を１つの余分な停止階だけ延ばすことが可能でない場合（例えば、次の停止階が最後の停止階であることによる）、移動中のエレベータにおける運動エネルギーを利用するのに逆エネルギー計算機を用いるものとする。
【００２６】
準備手順及び対処手順は、エネルギー計算機によって連続的に確定され、移動制御装置に送られる。
【００２７】
エネルギー計算において考えられ得るシナリオ
エネルギー計算機は以下のシナリオのいずれかに遭遇し得る：
シナリオＩ：利用可能なエネルギーを用いてエレベータ全てのバランス調整を行う（すなわち、エネルギーの和がゼロとなるか又はエネルギーが余分にあるようにする）ことが可能である。この状況の一例は図２に示す。余剰エネルギーがある場合、エレベータを下降させることによってこのエネルギーの一部を空のエレベータ内に蓄積すること（すなわち、余剰エネルギーを空のエレベータのカウンターウェイトに蓄積すること）が可能であろう。空のエレベータは、十分に余剰エネルギーがある場合は全速で（図３）、又は全速で移動させるほど十分なエネルギーがない場合は半速で（図４）移動することができる。
【００２８】
シナリオＩＩ：総エネルギーを用いてエレベータ全てのバランス調整を行うことが可能であるが、回生エネルギーが十分となるように（停電後に）移動中のエレベータの速度を下げる必要がある。このシナリオの一例は図５に示す。
【００２９】
シナリオＩＩＩ：このシナリオでは、総エネルギーを用いてエレベータ全てのバランス調整を行うことが不可能であり、他の使用中のエレベータにそれぞれのその時点での方向への移動を続けさせるために、空のエレベータ内に蓄積されているエネルギーの一部を回生する必要がある。空のエレベータを上方に送ることで、停電が起こった場合に、他の使用中のエレベータをそれぞれの指定の停止階に移動させるのに十分なエネルギーを空のエレベータが供給することになる（図６）。場合によっては、回生中の空のエレベータからのエネルギーが十分であるように、（停電後に）移動中のエレベータの速度を下げる必要もあるであろう。
【００３０】
シナリオＩＶ：このシナリオでは、それぞれのポテンシャルエネルギーを用いてエレベータ間のエネルギーのバランス調整を行うことが不可能であり、エネルギーはそれぞれの運動エネルギー及びコンデンサ内に蓄積されているエネルギーから回生されねばならない（このシナリオの一例を示す図７を参照）。
【００３１】
移動制御装置
エネルギー計算機は、各エレベータのパラメータに基づいて停電準備手順及び停電対処手順を連続的に確定及び更新し、この情報が移動制御装置に連続的に送られる。
【００３２】
正常運転の際、移動制御装置はエレベータ駆動システムを制御して以下のような命令：エネルギーを蓄積又は供給するために空のエレベータを送ること、又はエネルギーを保存するためにエレベータの速度を調整することを行うことによって、準備手順を実行する。バスの電圧が公称理想値を上回る場合、このことは、システムによって用いられるよりも回生されているエネルギーが多いことを示す。次いで、移動制御装置が、回生中の１基又は複数基のエレベータの速度をわずかに下げる形か、又は移動中の１基又は複数基のエレベータの速度をわずかに上げる形でアクションを行う。
【００３３】
ＤＣバスの電圧が公称理想値を下回る場合、このことは、回生されるよりも消費されているエネルギーがより多いことを示す。このように下回る場合、移動制御装置は、回生中の１基又は複数基のエレベータの速度を上げるか、又は移動中の１基又は複数基のエレベータの速度を下げて、システム内の総エネルギーのバランス調整を行う。好適な実施形態では、移動制御装置は、使用中のエレベータの速度を調整する前に空のエレベータの速度を調整する。
【００３４】
停電が生じた場合、移動制御装置は、移動中のエレベータ全ての速度を対処手順が指定する速度に調整するようにエレベータ駆動システムを制御し、且つそれらエレベータの指定された停止階に停止させることにより、停電対処手順を実行する。移動制御装置は、ＤＣバスの電圧の値を連続的に監視し、必要に応じて各エレベータのリアルタイム速度を調整する。
【００３５】
運動エネルギー及び逆エネルギー計算機
エレベータは、その定格速度で移動中の場合、その質量及び速度によって変わる特定の量の運動エネルギーを有する。エレベータは、重力に抗して（すなわち、空のかごが下降する場合のように正味負荷トルクとは逆の方向に）移動中である場合、電源からのエネルギーを消費中であると共に、そのポテンシャルエネルギーを増加中である。停電発生時に、重力に抗して移動中のエレベータが指定の停止階に移動し続けるために、エレベータには、その指定された停止階にて有するであろうポテンシャルエネルギーとその時点の位置で保有しているポテンシャルエネルギーとの差（並びに摩擦によるいずれもの損失等）に等しい量のエネルギーを供給せねばならない。必要なポテンシャルエネルギーの一部は、エレベータが停止した際に回生される、移動中のエレベータに関連する運動エネルギーによって供給されることができる。
【００３６】
移動中のエレベータの唯一の可能なエネルギー源がその移動中の質量に蓄積されている運動エネルギーである場合、逆エネルギー計算機を用いる。逆エネルギー計算機は移動中のエレベータ内のエネルギーを評価し、最も適した停止速度プロファイルを計算する。
【００３７】
運動エネルギーを用いて、重力に抗して移動することができる距離は、エレベータのパラメータに基づいて評価することができる。例えば、質量が１５００ｋｇのかごを有し、２ｍ／ｓで移動し、５０％のカウンターウェイトバランスを有するエレベータから回生することができる運動エネルギーは、かごの荷重に基づいて計算されることができる。定格積載量が１０００ｋｇである場合、５０％でバランス調整のとれたカウンターウェイトは質量が２０００ｋｇである。３つの質量（乗客、かご、及びカウンターウェイト）内に蓄積されていると共に、他の質量及び回転慣性の運動エネルギーは考慮しない運動エネルギーは、以下のように計算される：
【００３８】
【数１】
2009512608.tif 000002
【００３９】
この値を用いて、バランス調整されていない（out of balance）質量が重力に抗して移動することができる距離を求めることができる：
【００４０】
【数２】
2009512608.tif 000003
【００４１】
この計算は、完全な効率を仮定しているが、実際には、一部のエネルギーが摩擦等により損失するであろう。この場合では運動エネルギーを用いて移動することができる距離は比較的短いが、特定の場合では、次の停止階からのエレベータの位置によってはそれで十分であろう。
【００４２】
重力に抗して移動中のエレベータが運動エネルギーを用いて移動することができる距離は、移動中のエレベータのバランス状況（すなわち、かごの積載荷重がカウンターウェイトに対してどの程度バランス調整されているか）に応じて決まる。例えば、上記計算での積載荷重が１０００ｋｇではなく４５０ｋｇであれば、運動エネルギーの計算は以下の通りとなるであろう：
【００４３】
【数３】
2009512608.tif 000004
【００４４】
この場合ではエレベータが重力に抗して移動することができる距離は以下の通りである：
【００４５】
【数４】
2009512608.tif 000005
【００４６】
上記例では、かご及びその積載荷重はカウンターウェイトよりも（第１の例での５００ｋｇ重いこととは対照的に）５０ｋｇ軽いにすぎないため、エレベータは運動エネルギーを用いてさらに遠くに移動することができる。したがって、エレベータがバランス調整された状況に近くになれば、エレベータシステム内の他のエレベータから余剰エネルギーを必要とせずに、蓄積された運動エネルギーだけで、その指定された停止階にかごを移動させるのに十分である可能性がより高い。
【００４７】
エネルギー蓄積コンデンサ
ＤＣバスのコンデンサは概して、バランス調整されていないエレベータを重力に抗して有意な距離を移動させるのに十分なエネルギーを蓄積するほど十分に大きくはないが、エネルギー過渡現象を解消すると共にエネルギー計算機の不正確性を考慮する上で非常に有用であり得る。エネルギー計算機はエネルギーを良好なレベル精度まで予測するが、システム内の各種エレベータが消費又は回生する実際のエネルギーは、その制御外のいくつかの要因に応じて様々であろう。これらの要因としては、例えば、秤装置の精度、又はエレベータのその時点でのメンテナンスレベル（効率に影響を及ぼす）が挙げられ得る。
【００４８】
コンデンサがどのようにしていくつかのエネルギー過渡現象を解消すると共に短期エネルギーを供給することができるかを示すために、以下に例を挙げる。約６００Ｖ（ＤＣ）のバス電圧の場合の１０００Ｖの定格で、１マイクロＦごとのサイズで１０個のコンデンサから成るバンクを仮定すると、それらに蓄積されるエネルギーは以下のように求められる：
【００４９】
【数５】
2009512608.tif 000006
【００５０】
エレベータが、バランス調整されていない質量１５０ｋｇ（すなわち、先に説明した１０００ｋｇのエレベータの場合での３５０ｋｇの積載荷重）を移動させるのに一部のエネルギー不足を解消する必要があるものと仮定すると、このエネルギーは以下の距離：
【００５１】
【数６】
2009512608.tif 000007
だけそれらを移動させるのに十分であろう。
【００５２】
結果として、この積載荷重は１．２２３ｍ移動することができ、このことは、システム又は計算機における不完全性による非常に短期のエネルギー過渡現象を解消するのに有用である。
【００５３】
電気トラクション（traction：牽引）エレベータエネルギー計算機
エネルギー計算機を次に説明する。計算機は特定の移動のためにエレベータが消費中の又は今後消費するであろうエネルギーを計算することができる数学モデルである。内部数学モデルは内部にエレベータの関連パラメータが格納されている。
【００５４】
計算機はタイムスライスベースの計算機であり、移動速度プロファイルの内部モデルを生成する。この計算機は、タイムスライス毎にタイムスライスの開始から終了までの間のエネルギー変化を計算する。そのタイムスライスのエネルギーの正味変化は、その移動のために消費された運転用総エネルギーに加えられる。一実施形態では、１００ｍｓをタイムスライスのベースとして用いる。各タイムスライスの終了時に、その移動のためのエネルギーの総変化が運転用総移動エネルギー蓄積装置に加えられる。
【００５５】
タイムスライス中のエネルギー変化は、正又は負であるものとすることができる。正の変化は、エレベータシステムのエネルギー含量（熱又はノイズの形態のあらゆる逸散エネルギーを含む）の増加を示す。負のエネルギー変化は、エレベータシステムが主電源へそのエネルギーの一部を戻している（回生している）ことを示す。エレベータ駆動が回生的でありさえすれば、エネルギーは常に負となり得るであろう。
【００５６】
変数の定義
モデルに用いられる各変数は以下の表１に定義される。記号は第１の欄に示し、定義説明は第２の欄に示し、単位は第３の欄に示す。
【００５７】
エレベータ設備全体の効率を合わせて１つの変数ηにしている。この変数は、システム内でのギアボックス（ギア付きの場合）、モータ、駆動装置、及び任意の滑車の効率を含む。
【００５８】
概して、下付き記号は変数に用い、上付き記号は定数に用いている。
【００５９】
【表１】
2009512608.tif 000008
【００６０】
モデル式
以下のセクションは、式に用いるモデルの概要である。
【００６１】
カウンターウェイトの質量
カウンターウェイトの質量はかごの質量にカウンターウェイト比と乗算した定格積載荷重を足した和として設定される。
【００６２】
【数７】
2009512608.tif 000009
【００６３】
運動学
移動の標準運動式を用いて、移動ＪＴの持続を計算することができる。移動が持続する場合、時間ｔは、画定したタイムスライスの増分でゼロから（ＪＴ−ｔｓ）に増える。これは以下のように定義される：
【００６４】
【数８】
2009512608.tif 000010
【００６５】
ロープ長
かごがデフォルト開始位置Ｐｏｓｓｔａｒｔに割り当てられる：
【００６６】
【数９】
2009512608.tif 000011
【００６７】
かごのロープ長は、かご位置及びローピング比に応じて、以下の式を用いて計算される：
【００６８】
【数１０】
2009512608.tif 000012
【００６９】
カウンターウェイトのロープ長は、かご位置及びローピング比に応じて、以下のように計算される：
【００７０】
【数１１】
2009512608.tif 000013
【００７１】
同様の手法をかご側及びカウンターウェイト側の補償ロープに用いることができる：
【００７２】
【数１２】
2009512608.tif 000014
【００７３】
ロープ長の以下の確認を行うことができる。かご側及びカウンターウェイト側のロープ長が時間と共に変わるが、総ロープ長は常に一定である：
【００７４】
【数１３】
2009512608.tif 000015
【００７５】
バランス調整されていない質量
バランス調整されていない質量が以下のように計算される。下記式の右辺は、プラス記号で分かれた３つの項から成っている。式の右辺の第１の項はかごと、カウンターウェイトと、乗客との間のバランス調整されていない質量を求めるものである。式の右辺の第２の項は、懸架ロープにおけるバランス調整されていない質量を求めるものであり、式の右辺の第３の項は、補償ロープの不均衡を表すものである。
【００７６】
【数１４】
2009512608.tif 000016
【００７７】
並進質量
並進質量（すなわち回転的ではない）の和は、かごの質量と、カウンターウェイトの重量と、かご内の乗客の重量との和である：
【００７８】
【数１５】
2009512608.tif 000017
【００７９】
懸架ロープの質量は以下のように計算される：
【００８０】
【数１６】
2009512608.tif 000018
【００８１】
補償ロープの質量は以下のように計算される：
【００８２】
【数１７】
2009512608.tif 000019
【００８３】
回転速度
モータ軸回転速度はシーブ直径、歯車比、ローピング比に応じて以下のようにかごの線形速度に関連する：
【００８４】
【数１８】
2009512608.tif 000020
【００８５】
運動エネルギー
運動エネルギーの４つの要素は並進用の１／２ｍｖ２フォーマット又は回転用の１／２ｌω２フォーマットを用いて求められる（４つの要素は並進質量、回転質量、懸架ロープ、及び補償ロープである）。
【００８６】
【数１９】
2009512608.tif 000021
【００８７】
ポテンシャルエネルギー
一タイムスライス中のポテンシャルエネルギー変化を計算するために、一タイムスライス中に移動した距離を求めることが必要である：
【００８８】
【数２０】
2009512608.tif 000022
【００８９】
この値は、バランス調整されていない質量のポテンシャルエネルギー変化を計算するためのものである（解は正又は負とすることができる）：
【００９０】
【数２１】
2009512608.tif 000023
【００９１】
モータは最大のポテンシャルエネルギー要件に基づいたサイズであるものと仮定する（すなわち、重力に抗して最大速度で移動中のバランス調整されていない最大質量）:
【００９２】
【数２２】
2009512608.tif 000024
【００９３】
ポテンシャルエネルギーの最大変化はモータの最大需要電力を示す。
【００９４】
軸摩擦損失
軸摩擦力は、かご誘導とガイドレールとの間の摩擦によって生じる。移動方向の場合、摩擦損失は移動方向にかかわらず正であるため、大きさしか用いられない（すなわち（正負の）符号は考慮しない）
【００９５】
【数２３】
2009512608.tif 000025
【００９６】
ユーザがＦｓの値を入力することはないであろう。これはオンサイト試験中に得られ、設備のサイズに応じて各部位（任意に、ガイドシューのタイプ、すなわち摺動式又はローラを含む）について評価される。
【００９７】
シャフト内の総エネルギーは、軸摩擦負荷損失とポテンシャルエネルギー変化の和である：
【００９８】
【数２４】
2009512608.tif 000026
【００９９】
仮説的エネルギー変化
次いで、タイムスライス中のシステム内の仮説的総エネルギー変化を以下のように計算することができる：
【０１００】
【数２５】
2009512608.tif 000027
【０１０１】
これは、システム効率もエネルギーの流れ方向も考慮されないため仮説的変化と呼ばれる。
【０１０２】
モータ負荷
モータ負荷を求める必要があるが、これは負荷依存効率値の計算が重要であるためである。モータ負荷は、最大の考えられ得るポテンシャルエネルギー変化に対するその時点での仮説的なエネルギー変化の比である。
【０１０３】
【数２６】
2009512608.tif 000028
【０１０４】
フォーワードシステム効率
システム効率は負荷依存性及び方向依存性である。モータのその時点での負荷に応じて、フォワード効率の値は以下に示すように計算することができる。負荷は最大値２まで０．０１ずつの増分で変化することができる。
Ｌｄ＝０，０．０１．．２
「if/else/then」の表現は、負荷依存効率の値を求めるのに用いることができる。効率関数は０％、２５％、及び１００％の負荷での３点を有する、直線でこれらの点を結んだ区分的線形曲線として表される。
【０１０５】
【数２７】
2009512608.tif 000029
【０１０６】
計算された値は次いで、以下のように論理限界値に対して確認される。最低値よりも下がらないようにすべきである。
【０１０７】
【数２８】
2009512608.tif 000030
【０１０８】
又は、最大値を上回る：
【０１０９】
【数２９】
2009512608.tif 000031
【０１１０】
リバースシステム効率
システム効率は負荷依存性及び方向依存性である。モータのその時点の負荷に応じて、フォワード効率の値は以下に示すように計算することができる。負荷は最大値２まで０．０１ずつ増分で変化することができる。
Ｌｄ＝０，０．０１．．２
「if/else/then」の表現は、負荷依存効率の値を求めるのに使用される。効率関数は０％、２５％、及び１００％の負荷での３点を有する、直線でこれらの点を結んだ区分的線形曲線として表される。
【０１１１】
【数３０】
2009512608.tif 000032
【０１１２】
計算された値は次いで、以下のように論理限界値に対して確認される。最低値よりも下がらないようにすべきである。
【０１１３】
【数３１】
2009512608.tif 000033
【０１１４】
又は、最大値を上回る：
【０１１５】
【数３２】
2009512608.tif 000034
【０１１６】
安定状態負荷
安定状態負荷は、エレベータがアイドル状態にあるときにエレベータ制御装置が引き出す電力である。この安定状態負荷によって生じた引き出されるエネルギー変化は以下のように計算される：
【０１１７】
【数３３】
2009512608.tif 000035
【０１１８】
非回生駆動
仮説的エネルギーから、システムが引き出す実際のエネルギーに変換するために、システム効率（前に求められた）が「if/then/else」の表現で用いられる：
【０１１９】
【数３４】
2009512608.tif 000036
【０１２０】
次いで、タイムスライス中のエネルギー変化を運転用総エネルギーに加える：
【０１２１】
【数３５】
2009512608.tif 000037
【０１２２】
引き出された瞬時電力（ｋＷ）を求めるために、タイムスライス中のエネルギー変化をタイムスライス値及び１０００で除算する：
【０１２３】
【数３６】
2009512608.tif 000038
【０１２４】
非回生の熱出力
ギアボックス及びモータにおける全ての効率損失が熱になると仮定すると、以下の等式を用いてエレベータ駆動装置から発せられた熱を計算する。熱出力は、シャフト摩擦力によるいかなる関与も排除する。安定状態損失は全て熱に変換される。
【０１２５】
【数３７】
2009512608.tif 000039
【０１２６】
瞬時の熱電力放出（ｋＷ）を求めるために、モデルをタイムスライス及び１０００で除算する：
【０１２７】
【数３８】
2009512608.tif 000040
【０１２８】
回生駆動
仮説的エネルギーから、システムが引き出す実際のエネルギーに変換するために、先に導かれたシステム効率が「if/then/else」の表現で用いられる：
【０１２９】
【数３９】
2009512608.tif 000041
【０１３０】
次いで、タイムスライス中のエネルギー変化を運転用総エネルギーに加える：
【０１３１】
【数４０】
2009512608.tif 000042
【０１３２】
引き出された瞬時の電力（ｋＷ）を求めるために、タイムスライス中のエネルギー変化をタイムスライス値及び１０００で除算する：
【０１３３】
【数４１】
2009512608.tif 000043
【０１３４】
フル移動の総エネルギー消費を求めるために、結果（ジュール）を１０００Ｊ／ＫＪ、６０秒／分及び６０分／時で除算することによってｋＷｈに変換する：
【０１３５】
【数４２】
2009512608.tif 000044
【０１３６】
負荷レベルは、かご内の乗客の重量を定格積載荷重で除算することによって導かれる：
【０１３７】
【数４３】
2009512608.tif 000045
【０１３８】
回生の熱出力
ギアボックス及びモータにおける全ての効率損失が熱生成によるものであると仮定すると、以下の等式を用いてエレベータ駆動装置から発せられた熱を計算することができる。熱出力は、シャフト摩擦力によるいかなる関与も排除する。安定状態損失は全て熱に変換される。
【０１３９】
【数４４】
2009512608.tif 000046
【０１４０】
瞬時の熱電力放出（ｋＷ）を求めるために、モデルをタイムスライス及び１０００で除算する：
【０１４１】
【数４５】
2009512608.tif 000047
【０１４２】
本発明のいくつかの変更及び変形は、上記教示に鑑み、したがって、添付の特許請求の範囲内で可能であり、本発明は、特に説明する以外の他の方法で実施されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１４３】
【図１】停電前及び停電後の、特許請求項の範囲に記載の本発明によるエネルギー計算機のアクションを示すフローチャートである。
【図２】エレベータシステムを示す略図であり、ここでは３基のエレベータが移動中であり、１基のエレベータが静止状態である。運転中のこれらの３基のエレベータは余剰エネルギーを供給しており、これにより、電源が遮断された場合に次に可能な停止階までそれらエレベータが運転し続けることができる。
【図３】図２と同様のエレベータシステムを示す略図であり、ここでは、３基のエレベータからの余剰エネルギーが４基目（空の）エレベータ（全速で下方に向けられている）に蓄積される。
【図４】図２と同様のエレベータシステムを示す略図であり、ここでは、移動中の３基のエレベータからの余剰エネルギーは、余剰エネルギーを蓄積するために半速で空のエレベータを移動させる程度しかない。
【図５】エレベータシステムを示す略図であり、ここでは、１つのエレベータからの余剰エネルギーは、積載されている他の２基のエレベータを半速で移動させる程度しかない。
【図６】エレベータシステムを示す略図であり、ここでは、移動中のエレベータには余剰エネルギーはなく、空のエレベータが、他の２基のエレベータに十分なエネルギーを供給するために、上方に送られねばならない。
【図７】エレベータシステムを示す略図であり、ここでは、全てのエレベータがエネルギーを消費中であり、停電後、運動エネルギーからのエネルギー及びコンデンサに蓄積されたエネルギーを用いてエレベータを移動させることに限り可能である。
【図１】
2009512608.tif 000048
【図２】
2009512608.tif 000049
【図３】
2009512608.tif 000050
【図４】
2009512608.tif 000051
【図５】
2009512608.tif 000052
【図６】
2009512608.tif 000053
【図７】
2009512608.tif 000054