(57)【要約】【課題】蓄電池の寿命進行度を精度良く予測し報知することで信頼性の高いエレベータの電力蓄積装置を得る。【解決手段】蓄電池４又はその周辺の温度を測定する温度検出器７、温度検出器７で測定する温度を所定温度刻みで区切った温度区分を設定し、蓄電池４が被った温度区分（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，---）毎の累積時間（ｔ１，ｔ２，ｔ３，---）を計測し、温度区分毎の累積時間（ｔ１，ｔ２，ｔ３，---）に、各上記温度区分（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，---）の蓄電池期待寿命比率を算出して得た各値の総和より、蓄電池４の寿命進行度を求める蓄電池監視装置８を備え、蓄電池４の寿命進行度を報知する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エレベータの駆動回路に接続された蓄電池充放電回路、上記充放電回路によって充電され、エレベータへの電力供給を担う時又は停電時に電源として動作する蓄電池を備えたエレベータの電力蓄積装置において、上記蓄電池又はその周辺の温度を測定する温度検出器、上記温度検出器で測定する温度を所定温度刻みで区切った温度区分を設定し、上記蓄電池が被った上記温度区分（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，---）毎の累積時間（ｔ１，ｔ２，ｔ３，---）を計測し、上記温度区分毎の累積時間（ｔ１，ｔ２，ｔ３，---）に、各上記温度区分（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，---）の蓄電池期待寿命比率を算出して得た各値の総和より上記蓄電池の寿命進行度を求める蓄電池監視装置を備え、上記蓄電池の寿命進行度を報知するようにしたエレベータの電力蓄積装置。
【請求項２】
上記蓄電池監視装置は、求めた上記蓄電池の寿命進行度より、上記蓄電池が寿命と判断されたときこれを報知するようにした請求項１記載のエレベータの電力蓄積装置。
【請求項３】
上記温度検出器で測定した温度が所定の温度を超えたときは、上記蓄電池を異常と判定し、上記蓄電池充放電回路の動作を停止するか又は上記蓄電池充放電回路の出力電圧を下げて、上記蓄電池の充電電流を抑えるようにした請求項１記載のエレベータの電力蓄積装置。
【請求項４】
エレベータの駆動回路に接続された蓄電池充放電回路、上記充放電回路によって充電され、停電時に電源として動作する蓄電池を備えたエレベータの電力蓄積装置において、上記蓄電池の充電電流を測定する電流検出器、上記蓄電池又はその周辺の温度を測定する温度検出器、上記温度検出器で測定する温度を所定温度刻みで区切った温度区分を設定し、上記蓄電池が被った上記温度区分（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，---）毎の累積時間（ｔ１，ｔ２，ｔ３，---）を計測し、上記温度区分毎の累積時間（ｔ１，ｔ２，ｔ３，---）に、各上記温度区分（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，---）の蓄電池期待寿命比率を算出して得た各値の総和より上記蓄電池の寿命進行度を求める蓄電池監視装置を備え、上記蓄電池の寿命進行度を報知すると共に、上記蓄電池が充電完了された後の充電電流を上記電流検出器で観測し、上記充電電流が所定値以上に上昇した場合に、上記蓄電池の異常と判定し、上記蓄電池充放電回路の充電動作を停止するか又は上記蓄電池充放電回路の充電出力電圧を下げて、上記蓄電池の充電電流を抑えるようにしたエレベータの電力蓄積装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、エレベータの蓄電池の寿命進行度を予測し、これを報知する機能を備えたエレベータの電力蓄積装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来技術を示す特許文献１には、エレベータの停電時救出運転装置において、蓄電池の放電電気量と蓄電池出力電圧の関係から、蓄電池の劣化状態を診断するものが開示されている。また、蓄電池の温度を観測して、上記劣化診断に温度補正を加えて、蓄電池の寿命を判定し、その判定結果を表示するものが開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１９９１５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１は、蓄電池を所定の負荷で放電させて、蓄電池の端子電圧を観測することにより、蓄電池の劣化状態を診断するものである。従って、定期的にこのチェック動作を実施しないと、いざ停電が起きた場合に、救出運転ができないという状態に陥る可能性がある。蓄電池は化学反応を用いるものであり、温度等の設置環境により、ある時急に劣化が進行することも考えられる。さらに温度補正を加えることが記載されているが、温度は日々刻々と変化するものであり、その変化に対し、具体的にどう補正を加えるのか定かでない。
【０００５】
この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、蓄電池の寿命進行度を精度良く予測し報知することで信頼性の高いエレベータの電力蓄積装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係わるエレベータの電力蓄積装置は、エレベータの駆動回路に接続された蓄電池充放電回路、上記充放電回路によって充電され、エレベータへの電力供給を担う時又は停電時に電源として動作する蓄電池を備えたエレベータの電力蓄積装置において、上記蓄電池又はその周辺の温度を測定する温度検出器、上記温度検出器で測定する温度を所定温度刻みで区切った温度区分を設定し、上記蓄電池が被った上記温度区分（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，---）毎の累積時間（ｔ１，ｔ２，ｔ３，---）を計測し、上記温度区分毎の累積時間（ｔ１，ｔ２，ｔ３，---）に、各上記温度区分（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，---）の蓄電池期待寿命比率を算出して得た各値の総和より上記蓄電池の寿命進行度を求める蓄電池監視装置を備え、上記蓄電池の寿命進行度を報知するようにしたものである。
【０００７】
また、エレベータの駆動回路に接続された蓄電池充放電回路、上記充放電回路によって充電され、停電時に電源として動作する蓄電池を備えたエレベータの電力蓄積装置において、上記蓄電池の充電電流を測定する電流検出器、上記蓄電池又はその周辺の温度を測定する温度検出器、上記温度検出器で測定する温度を所定温度刻みで区切った温度区分を設定し、上記蓄電池が被った上記温度区分（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，---）毎の累積時間（ｔ１，ｔ２，ｔ３，---）を計測し、上記温度区分毎の累積時間（ｔ１，ｔ２，ｔ３，---）に、各上記温度区分（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，---）の蓄電池期待寿命比率を算出して得た各値の総和より上記蓄電池の寿命進行度を求める蓄電池監視装置を備え、上記蓄電池の寿命進行度を報知すると共に、上記蓄電池が充電完了された後の充電電流を上記電流検出器で観測し、上記充電電流が所定値以上に上昇した場合に、上記蓄電池の異常と判定し、上記蓄電池充放電回路の充電動作を停止するか又は上記蓄電池充放電回路の充電出力電圧を下げて、上記蓄電池の充電電流を抑えるようにしたものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明のエレベータの電力蓄積装置によれば、蓄電池又はその周辺の温度を測定する温度検出器、上記温度検出器で測定する温度を所定温度刻みで区切った温度区分を設定し、上記蓄電池が被った上記温度区分（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，---）毎の累積時間（ｔ１，ｔ２，ｔ３，---）を計測し、上記温度区分毎の累積時間（ｔ１，ｔ２，ｔ３，---）に、各上記温度区分（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，---）の蓄電池期待寿命比率を算出して得た各値の総和より上記蓄電池の寿命進行度を求める蓄電池監視装置を備え、上記蓄電池の寿命進行度を報知するようにしたので、エレベータ毎に異なる設置環境において、蓄電池の寿命進行度を精度良く予測することができ、信頼性の高いエレベータの電力蓄積装置が実現できる。
【０００９】
また、蓄電池の充電電流を測定する電流検出器、上記蓄電池又はその周辺の温度を測定する温度検出器、上記温度検出器で測定する温度を所定温度刻みで区切った温度区分を設定し、上記蓄電池が被った上記温度区分（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，---）毎の累積時間（ｔ１，ｔ２，ｔ３，---）を計測し、上記温度区分毎の累積時間（ｔ１，ｔ２，ｔ３，---）に、各上記温度区分（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，---）の蓄電池期待寿命比率を算出して得た各値の総和より上記蓄電池の寿命進行度を求める蓄電池監視装置を備え、上記蓄電池の寿命進行度を報知すると共に、上記蓄電池が充電完了された後の充電電流を上記電流検出器で観測し、上記充電電流が所定値以上に上昇した場合に、上記蓄電池の異常と判定し、上記蓄電池充放電回路の充電動作を停止するか又は上記蓄電池充放電回路の充電出力電圧を下げて、上記蓄電池の充電電流を抑えるようにしたので、エレベータ毎に異なる設置環境において、蓄電池の寿命予測を精度良く予測することができ、信頼性の高いエレベータの電力蓄積装置が実現できる。また、蓄電池の充電電流を観測することにより、精度良く蓄電池の異常状態を検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１であるエレベータの電力蓄積装置を有するエレベータ制御装置を示す構成図である。図において、商用電源１は、通常時にエレベータの動力源となる。エレベータ駆動回路２は、電源より供給された電力を可変電圧可変周波数の電力に調整制御してエレベータ駆動用モータ３に供給する。蓄電池４は通常時に電源１からの電力又はエレベータの回生電力が一時蓄えられ、停電の非常時等に電源として利用される。蓄電池充放電回路５はエレベータ駆動回路２に接続されて、直流電力で蓄電池４を充電し、停電時又は力行運転時等に蓄電池４の直流電力をエレベータ駆動回路２に供給する。
【００１１】
電圧検出回路６は蓄電池４の端子電圧を検出する。温度検出器７は蓄電池の温度（表面温度）又はその周辺の温度を検出する。蓄電池監視装置８は、電圧検出回路６の出力と温度検出器７の出力を取り込み、蓄電池４の状態を監視すると共にその結果を表示する。エレベータ制御装置は、エレベータの運転を制御すると共に、蓄電池監視装置８の出力結果を受けて蓄電池充放電回路５とエレベータ駆動回路２を制御する。
【００１２】
次に動作について説明する。エレベータ制御においては、最近、省エネルギーの観点から、回生電力を電力蓄積装置に一時的に蓄えると共に、電力使用量の大きい時に蓄積電力を放出させて、使用電力量の平準化を行うようになった。一方従来より、停電等発生時に救出運転ができるよう電力蓄積装置に電力を蓄えるものがある。この場合の蓄電池は、現在、経済性メリットから安価な鉛蓄電池が一般的に使用されている。
【００１３】
鉛蓄電池の寿命について説明する。図３は鉛蓄電池の温度（℃）と期待寿命（年）の関係を示す特性図である。ここで曲線が２本あるのは、期待寿命の上限値と下限値を示すものである。例えば、電池温度が常時２５℃以下の環境であれば、下限値３年、上限値５年の期待寿命であることを示し、温度が上昇する毎に期待寿命が短くなっていく関係を示している。
【００１４】
蓄電池の寿命判定について説明する。図２は蓄電池監視装置を示す構成図である。蓄電池監視装置８には、制御用ＣＰＵ８１，時計８２，電池監視装置８のプログラムが保存されるＲＯＭ８３，データが保存されるＲＡＭ８４，表示器８５、及び、インターフェイス８０，及び入出力端８６を有している。蓄電池監視装置８は、温度検出器７で測定する蓄電池４の温度を、所定温度（例えば５℃）刻みで区切った温度区分（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，---）を設定し、ＲＡＭ８４に保存している。蓄電池監視装置８は、日々刻々と変化する蓄電池４の温度を、上記温度区分毎の累積時間（ｔ１，ｔ２，ｔ３，---）として計測し、ＲＡＭ８４に累積している。図４は蓄電池４の温度区分（℃）毎の累積時間（ｔ１，ｔ２，ｔ３，---時間）を示す図である。
【００１５】
例えば、０〜５℃をＴ１区分、６〜１０℃をＴ２区分、１１〜１５℃をＴ３区分、１６〜２０℃をＴ４区分、２１〜２５℃をＴ５区分、２６〜３０℃をＴ６区分、３１〜３５℃をＴ７区分、３６〜４０℃をＴ８区分、４１〜４５℃をＴ９区分、４６〜５０℃をＴ１０区分、５１〜５５℃をＴ１１区分、５６〜６０℃をＴ１２区分とする。図４では、対象とする蓄電池４について、計測開始より、各温度区分Ｔ１〜Ｔ１２であったときの累積時間が、ある時刻において、それぞれｔ１〜ｔ１２時間であったことを示している。このとき、寿命進行度は次の式により算出することができる。
【００１６】
【数１】
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【００１７】
上式において、蓄電池温度Ｔｉ区分における期待寿命は、図３において、期待寿命としては下限値に着目し、例えば、温度区分Ｔ６（２６〜３０℃）では、温度中心値２７．５℃の期待寿命２．４年を採用している。同様にして採用した各温度区分（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，---）毎の期待寿命（年）は、蓄電池監視装置８のＲＯＭ８３に保存している。蓄電池４の予測される寿命進行度は、上式に基づき、時々刻々と、例えば、蓄電池監視装置８のＣＰＵ８１の空時間を利用して算出し、これを表示器８５に表示し報知している。例えば、予測される寿命進行度が１を超えたとき、寿命と判定し、これを警告表示又は警告報知する。寿命と判定したときは、蓄電池監視装置８は、判定結果をエレベータ制御装置９に送信し、保守会社（保守マン）やビルオーナーに異常を警告する。
【００１８】
なお、上述では、５℃の温度刻みの例を説明したが、温度刻み幅を細かくすることにより、より精度の高い寿命進行度予測ができる。また、温度区分毎の期待寿命の選択によって、マージンの取り方を種々選択できる。鉛蓄電池で説明したが、同様な技術思想が適用できる蓄電池（温度―寿命曲線のあるもの）であれば、鉛蓄電池に限ることはない。さらに、蓄電池は、停電時に電源として動作する蓄電池、又は、それに加えて回生電力を蓄積してエレベータへの電力供給を担う蓄電池に対しても、この発明の寿命進行度予測の技術思想は適用可能である。
【００１９】
上式においては、蓄電池の予測される寿命進行度は、計測開始より、蓄電池４が被った温度区分（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，---）毎の累積時間（ｔ１，ｔ２，ｔ３，---）を計測し、温度区分毎の累積時間（ｔ１，ｔ２，ｔ３，---）に、各温度区分（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，---）の期待寿命比率を算出（乗算又は割算して出力）して得た各値[ｔ１／(３×３６５×２４)，ｔ２／(３×３６５×２４)，---，ｔ７／(１．８×３６５×２４)，---]の総和より求めている。なお、期待寿命比率の乗算と、期待寿命比率の逆数の割算は、等価であることは言うまでもない。
【００２０】
蓄電池監視装置８で求めた蓄電池の予測される寿命進行度は、蓄電池監視装置８の表示器８５に表示して観測できるようにすると共に、蓄電池の寿命進行度が１又は適宜設定した所定値に達した時は、判定結果をエレベータ制御装置９に送信し、保守会社（保守マン）やビルオーナーに異常を警告報知する。このように構成することにより、エレベータ毎に異なる設置環境において、蓄電池の寿命予測を精度良く予測することができ、信頼性の高いエレベータの電力蓄積装置が実現できる。また、予防保全として充分なマージンをとって短めに設定した定期交換周期に対して、この発明では、設置環境に応じた適切な交換時期に交換が実現できるため、ライフサイクルコストを抑制できる。
【００２１】
実施の形態２．
図１の構成において、エレベータの設置環境が標準環境にあって、蓄電池４の放熱が適切に実現されていれば、温度検出器７で測定される蓄電池４の温度は想定される温度変化内にあるはずである。特に適切な定電圧でトリクル充電されている状態においては、自己発熱が小さいため、安定した温度にあるはずである。そのため、実施の形態２では、蓄電池４の温度が所定の温度（例えば、７０℃）以上に上昇したときに、蓄電池監視装置８が蓄電池４を異常と判定し、これを表示器に表示し報知する。また、必要に応じて、蓄電池監視装置８は、異常判定結果をエレベータ制御装置９に送信し、保守会社（保守マン）やビルオーナーに異常を警告する。
【００２２】
蓄電池４が異常と判定されたときは、蓄電池監視装置８の出力信号により蓄電池充放電回路５の動作を停止させたり、その出力電圧を低下させたりして、蓄電池４の異常発熱の源となっている充電電流を抑えるように制御する。上記制御により、蓄電池４が熱逸走状態となって劣化が著しく進行するのを抑制できる。また、異常判定結果を報知することにより、蓄電池４が劣化し短絡事故に至る場合の異常過熱等を未然に防ぐことができ、異常状態の蓄電池４の継続使用による危険な状態を早期に発見して防ぐことができる。
【００２３】
実施の形態３．
図５は実施の形態３であるエレベータの電力蓄積装置を有するエレベータ制御装置を示す構成図である。実施の形態１と同一又は相当部分には同一符号を付してその説明を省略する。実施の形態１に対して、蓄電池４の充電電流を検出する電流検出器１０を備え、計測した電流出力を蓄電池監視装置８に入力している。
【００２４】
エレベータの蓄電池４は、停電等の非常時にのみ電源として用いるスタンバイユースの使用方法となっているタイプのものもある。この場合は、不時の使用に備えて、トリクル充電（trickle charge）又はフロー充電によって、常に充電状態に保っておく必要がある。通常、エレベータが商用電源１で動作している間は、蓄電池充放電回路５の動作により蓄電池４は所要量の充電状態に保たれている。
【００２５】
蓄電池充放電回路５は，充電電流を制限した定電圧充電方式が推奨されている。図６は鉛蓄電池の充電特性を示す特性図である。図６においては、０．２５ＣＡに電流値が制限され、２．２７５Ｖ／セルに定電圧化された充放電回路の充電特性である（なお、単位のＣＡのＣは蓄電池定格容量の数値、Ａはアンペアを示す。例えば、Ｃ＝７Ａｈアンペア・アワーの蓄電池であれば、０．２５ＣＡ＝０．２５×７Ａ＝１．７５Ａとなる。）。ここでは、１０時間も経過すれば、蓄電池４は充電完了（満充電）となり、自己放電分を補うトリクル電流のみが蓄電池４に流れる状態となる。蓄電池４が正常状態であれば、トリクル電流は安定した電流値を保つことになるが、周囲温度が高くなった場合には，熱逸走（サーマルラン）現象に至り、トリクル電流が増加することがある。また、劣化した蓄電池４を使用し続けた場合には、蓄電池４の内部短絡が発生し、トリクル電流が増加することがある。
【００２６】
この実施の形態３では、蓄電池４が充電完了（満充電）となった後のトリクル電流の増加現象を観測し、トリクル電流が所定値（例えば、通常のトリクル電流の１０倍）を超えて増加したとき、これが、例えば、所定時間（例えば、１時間）以上継続した場合には、蓄電池４が異常状態と判定し、これを表示器に表示し報知する。また、必要に応じて、蓄電池監視装置８は、異常判定結果をエレベータ制御装置９に送信し、保守会社（保守マン）やビルオーナーに異常を警告する。
【００２７】
蓄電池４が異常と判定されたときは、蓄電池監視装置８の出力信号により蓄電池充放電回路５の充電動作を停止させたり、その充電出力電圧を低下させたりして、蓄電池４の異常発熱の源となっている充電電流を抑えるように制御する。上記制御により、蓄電池４が熱逸走状態となって劣化が著しく進行するのを抑制できる。また、異常判定結果を報知することにより、蓄電池４が劣化し短絡事故に至る場合の異常過熱等を未然に防ぐことができ、異常状態の蓄電池４の継続使用による危険な状態を早期に発見して防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】この発明の実施の形態１であるエレベータの電力蓄積装置を有するエレベータ制御装置を示す構成図である。
【図２】図１の蓄電池監視装置を示す構成図である。
【図３】鉛蓄電池の温度（℃）と期待寿命（年）の関係を示す特性図である。
【図４】蓄電池の温度区分（℃）毎の累積時間（時間）を示す図である。
【図５】実施の形態３であるエレベータの電力蓄積装置を有するエレベータ制御装置を示す構成図である。
【図６】図５の充放電回路の充電特性を示す特性図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  商用電源                            ２  エレベータ駆動回路
３  エレベータ駆動用モータ              ４  蓄電池
５  蓄電池充放電回路                    ６  電圧検出回路
７  温度検出器                          ８  蓄電池監視装置
９  エレベータ制御装置                １０  
８０  インターフェイス                  ８１  制御用ＣＰＵ
８２  時計                              ８３  ＲＯＭ
８４  ＲＡＭ                            ８５  表示器
８６  入出力端
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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